解決進(jìn)排風(fēng)短路方式的探討

曾慶錢

廣州市設(shè)計院

0 引言

隨著我國房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，房地產(chǎn)價格不斷攀升，某些一線城市的房價甚至到了“寸金尺土”的地步，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化，業(yè)主對建筑平面、室外空間的利用率以及外立面的美觀提出了十分苛刻的要求，卻往往忽略設(shè)備專業(yè)的合理需求，且現(xiàn)代建筑規(guī)模越來越龐大、使用功能越來越復(fù)雜、設(shè)備系統(tǒng)越來越密集，在這種惡劣的現(xiàn)實(shí)條件下，如何保證良好的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、保證消防系統(tǒng)的安全運(yùn)行給暖通設(shè)計師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文就解決進(jìn)排風(fēng)短路問題作分析，介紹“一種低阻力防風(fēng)、防雨排風(fēng)/煙裝置”，重點(diǎn)介紹“迂回式排水槽”的特點(diǎn)，供大家參考、選用。

1 技術(shù)背景

為保證機(jī)械防煙系統(tǒng)的安全可靠、新風(fēng)系統(tǒng)的清潔衛(wèi)生，現(xiàn)行國家消防、暖通規(guī)范、技術(shù)措施、設(shè)計手冊等均對機(jī)械防排煙系統(tǒng)、新排風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口的距離作了強(qiáng)制性規(guī)定，如：《建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第3.3.5 條[1]、《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》第6.3.1 條及第6.3.9 條[2]、《地鐵設(shè)計規(guī)范》第9.6.2～3 條[3]、《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》（第二版）第9.3.2 條[4]、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》暖通空調(diào)·動力(2009 年版)第4.1.4 條及第4.8.9 條[5]等等，歸納匯總上述規(guī)范的大致要求為：水平距離10～20 m，垂直距離3～6 m（排風(fēng)口在上方）。在工程實(shí)際中，往往由于建筑條件的限制，進(jìn)排風(fēng)口水平距離10～20 m 的要求難以做到，為滿足規(guī)范要求，需要在垂直距離上做調(diào)整。

2 常用處理水平距離不足導(dǎo)致進(jìn)、排風(fēng)短路的方法

在工程設(shè)計中常用的處理方法大致有下列5 種，其構(gòu)造特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)見表1 及圖1～5：

表1 常用5 種處理方法的構(gòu)造特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

圖1 排風(fēng)出口防雨措施采用防雨彎頭

圖2 排風(fēng)出口防雨措施采用防雨百葉

圖3 排風(fēng)出口防雨措施采用傘形風(fēng)帽

圖4 排風(fēng)出口防雨措施采用筒形風(fēng)帽

圖5 排風(fēng)出口防雨措施采用錐形風(fēng)帽

由表1 可見上述5 種方法中，方法1～4 雖然滿足規(guī)范要求，但是均存在阻力大、氣流短路的問題。方法5 原理上主氣流不短路，但是實(shí)際上由于錐形風(fēng)帽下側(cè)的雨水口直接暴露在氣流中，如要保證排水能力，其開口不能太小，其漏風(fēng)量也不小，導(dǎo)致實(shí)際上的氣流短路。另外雨水經(jīng)上傘形帽流入排水槽需要經(jīng)過上升氣流，當(dāng)風(fēng)速較高時雨水不能全部流入排水槽，存在雨水倒灌的風(fēng)險。且錐形風(fēng)帽尺寸巨大、阻力大、造價高，相關(guān)圖集未能提供漏風(fēng)量、排水能力等數(shù)據(jù)。

3 本裝置的構(gòu)造及特點(diǎn)

本裝置采用常規(guī)的風(fēng)管構(gòu)件組合并加以改進(jìn)，創(chuàng)造出一種解決進(jìn)、排風(fēng)短路的低阻力防風(fēng)防雨排風(fēng)/煙裝置（圖6）。

圖6 排風(fēng)出口防雨措施采用低阻力防風(fēng)防雨排風(fēng)/煙裝置

其構(gòu)造如下（由于直管段較短，為方便計算，所有摩擦阻力系數(shù)全部折算成局部阻力系數(shù)）：

1）緩變式變徑管[4]：構(gòu)造：F0/F1≤1.5，采用頂平底斜單面偏變徑管，變截面后主管風(fēng)速約10m/s。作用：起整流、變截面、降低風(fēng)速作用。同時以防排水槽意外堵塞時起截水作用。阻力系數(shù)ζ 為0.17。

2）水平管道[4]：構(gòu)造：采用正方形截面，長度約為風(fēng)機(jī)直徑的2.5 倍。作用：起整流作用，同時便于排水槽的安裝、雨水收集。阻力系數(shù)ζ 為0.05。

3）T 型分流三通[4]：構(gòu)造：水平管道下側(cè)開口尺寸同迂回式排水槽上方開口。作用：連接迂回式排水槽。阻力系數(shù)ζ 為0.86。

4）迂回式排水槽：構(gòu)造：采用4 層傾斜導(dǎo)流板，角度約10°，交錯對接安裝，其流道可以看成由1 個Z 字彎[4]、4 個變徑管[4]、3 個急促180°回頭彎[4]、1 個90 度變徑彎頭[4]組成。作用：安裝在彎頭后面的水平風(fēng)管下側(cè)，起排水作用，在保證排水量的前提下，盡可能增大風(fēng)側(cè)阻力，減少漏風(fēng)量。阻力系數(shù)ζ 為31.95。

5）標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭[4]：構(gòu)造：管道中心半徑等于排風(fēng)管道高度的1.0 倍。作用：起轉(zhuǎn)向作用，使排風(fēng)方向由水平轉(zhuǎn)為垂直朝天。阻力系數(shù)ζ 為0.21。

6）垂直管道[4]：構(gòu)造：采用正方形截面，距水平管面高度約3～6 m。作用：起整流、隔離進(jìn)、排風(fēng)口作用。阻力系數(shù)ζ 為0.08。

7）垂直管道出風(fēng)口[4]：構(gòu)造：截面同垂直管道，以角鋼法蘭加固封邊。作用：起防風(fēng)、高速、高空排放作用。阻力系數(shù)ζ 為1.0。

本裝置的核心部件為“迂回式排水槽”，其構(gòu)造見圖7：

圖7 迂回式排水槽安裝剖面圖

其構(gòu)造如下：

1）排水槽外殼：長度同主風(fēng)管寬度，寬度、高度約300 mm。主要起雨水收集、排水作用。

2）迂回式傾斜導(dǎo)流板：長度同排水槽長度，寬度比排水槽寬度略小（留出條縫形出水口）。4 層交錯連接成“之”字形或“Z”字形傾斜分布在槽體內(nèi)，傾斜角度約10°，坡度約11%。主要起排水、增大風(fēng)側(cè)阻力、減少漏風(fēng)量作用。

3）條縫形出水口：長度同排水槽長度，其寬度考慮防塵或雜物堵塞，統(tǒng)一采用5 mm。主要起排水作用。

4 迂回式排水槽排水量計算

查閱《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》表4.1.3-2[7]矩形風(fēng)管規(guī)格表選取8 種規(guī)格的正方形風(fēng)管計算經(jīng)朝天管口進(jìn)入管道的可能最大雨水流量，驗算排水槽的排水能力，見表2：

表2 常用尺寸朝天管口可能最大雨水流量計算

查閱《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-給水排水》（2009 年版）表4.4.7-1[5]得坡度8%鑄鐵排水橫管排水量，見表3：

表3 坡度8%鑄鐵排水橫管排水量

對比表2、表3 可以看出，條縫形出水口的坡度（約11%）、相同截面積的鑄鐵排水橫管（8%），且經(jīng)管口進(jìn)入管道的可能最大雨水流量遠(yuǎn)小于相同截面積的鑄鐵排水橫管排水量，故可以判斷，迂回式排水槽的排水能力滿足使用要求。

5 阻力系數(shù)計算

該裝置阻力計算見表4（具體點(diǎn)位詳圖6、7）：

表4 新裝置阻力系數(shù)計算

6 漏風(fēng)量計算

漏風(fēng)量可按以下公式計算[9]：

式中：Z 為為局部阻力，Pa，設(shè)Z1為B 點(diǎn)～D 點(diǎn)的局部阻力，Z2為B 點(diǎn)～C 點(diǎn)的局部阻力，Z1=Z2均為B 點(diǎn)至大氣的壓力差；ζ 為局部阻力系數(shù)，設(shè)ζ1為B 點(diǎn)～D 點(diǎn)局部阻力系數(shù)（2.15）、ζ2為B 點(diǎn)～C 點(diǎn)局部阻力系數(shù)（31.95）；ρ 為氣流密度，kg/m3；v 為氣流速度，m/s，設(shè)v1為管道出風(fēng)口氣流速度，v2為條縫形出水口氣流速度。

式中：L 為氣流流量，m3/s，設(shè)L1為管道出風(fēng)口風(fēng)量（D點(diǎn)）、L2為漏風(fēng)量（C 點(diǎn)），L0為風(fēng)機(jī)總風(fēng)量（A 點(diǎn)或B點(diǎn)），L0=L1+L2；F 為流道截面積，mm2，設(shè)F1為管道出風(fēng)口截面積，F(xiàn)2為條縫形出水口截面積；v 為氣流速度，m/s，設(shè)v1為管道出風(fēng)口氣流速度，v2為條縫形出水口氣流速度。

從而可計算出迂回式排水槽應(yīng)用在不同尺寸管道的漏風(fēng)量比例（L2/L0），見表7。

表7 不同尺寸管道的漏風(fēng)量比例計算

由表7 可以看出，通過迂回式排水槽的漏風(fēng)量L2約為風(fēng)機(jī)總風(fēng)量L0的0.6‰～3.2‰，且由于條縫形出水口寬度尺寸不變，則主管道尺寸越大，漏風(fēng)量比例越小，對進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的影響極小，可以忽略不計。

7 結(jié)論

本裝置具有解決進(jìn)排風(fēng)短路、低阻力、防風(fēng)、防雨、結(jié)構(gòu)簡單、制作安裝方便、造價低、幾乎不需要維護(hù)檢修等眾多優(yōu)點(diǎn)，在我院設(shè)計的多個項目中得到應(yīng)用，實(shí)際使用效果良好，贏得業(yè)主和相關(guān)單位的一致好評，值得在其他工程中推廣使用。