關于住宅建筑加壓送風系統設計探討

金陽 朱申琳 池可人

1 中土大地國際建筑設計有限公司

2 河北建筑設計研究院有限責任公司

在住宅建筑中，火災時防煙樓梯間幾乎是人們逃生的唯一通道，對于保護人民生命和財產安全起著十分重要的作用[1]。2018 年8 月1 日開始實施的《建筑防煙排煙系統技術標準》G B51251-2017[2]標準（以下簡稱 《煙規》），與原參照設計規范《高層民用建筑設計防火規范》G B50045-95（2005 版）相比有著巨大變化，這些變化不僅影響暖通專業的系統設計，同時對建筑專業也有著很大影響，本文根據根據《煙規》及部分地方消防的要求，提出了一些設計過程中需要注意的問題和建議。

1 關于固定窗設計

《煙規》第3.3.11 條要求：設置機械加壓送風系統的封閉樓梯間、防煙樓梯間，尚應在其頂部設置不小于1 m2的固定窗。靠外墻的防煙樓梯間，尚應在其外墻上每5 層設置總面積不小于2 m2的固定窗。

在某住宅項目方案階段原地下防煙樓梯間建筑平面圖如圖1，此方案建筑專業設計考慮更多是在用戶角度，提出地上樓梯間使用較多，用戶可以通過地上樓梯間進入大堂后，以最短距離進入室外，這樣路徑相對較短，且疏散指示更具有直觀性。但根據《煙規》第3.3.11，如果按照此方案，地下防煙樓梯間沒有足夠的面積在最高處外墻設置1 m2固定窗，同樣如果采用金屬風管在樓梯間最高處引出1 m2的固定窗，一是影響大堂凈高，影響其美觀性。二是通向地下樓梯間的防火門的頂部與首層和二層之間防煙樓梯間樓梯轉換平臺間的間距只有200 mm，沒有足夠的面積實現1 m2固定窗的要求。

圖1 原建筑地下防煙樓梯間方案圖

經與建筑專業討論，通過改變地上和地下防煙樓梯方向，使得通向地下的防煙樓梯間與大堂外門保持較近的距離，建筑平面圖如圖2 所示，這樣可以在西外墻設置尺寸為450 mm×2300 mm 固定窗（有效面積＞ 1 m2），可滿足了規范要求，用戶通向地上樓梯間需要繞行，直觀性不如方案一，但是此方案滿足規范要求，能夠在火災后期迅速排除毒性和高溫氣體，能夠保證建筑內人員的安全疏散和消防救援的開展。同樣，此方案可增加平時使用時地下樓梯間的日照，減少其樓梯間燈光開啟率，降低能耗。

圖2 優化后的地下防煙樓梯間方案圖

2 關于頂部定壓送風口設計

《煙規》第3.1.3-2 條要求：當獨立前室，共用前室及合用前室的機械加壓送風口的設置在前室頂部或者正對前室入口的墻面時，樓梯間可采用自然通風系統。當機械加壓送風口未設置在前室的頂部或正對前室入口的墻面時，樓梯間應采用機械加壓送風系統。

規范此條應根據實際情況應用，切勿生搬硬套，部分建筑專業設計人及甲方認為，樓梯間采用自然通風只有前室采用機械加壓送風，則會減少一個土建風井和一個專用加壓送風機房，會大大降低建設費用成本，但是根據《煙規》3.4.2 條，當樓梯間采用自然通風，獨立前室、合用前室的加壓送風量跟相同條件下防煙樓梯間采用加壓送風相比風量，前者風量幾乎是后者風量的1.6 倍以上。可以認為防煙樓梯間采用自然通風減少風井的面積都將增加到前室加壓送風井面積上，此方案跟防煙樓梯間和前室分別加壓送風建設成本比較幾乎沒有變化。

如某住宅項目，甲方前期考慮設計成本、外立面效果以及不破壞戶型等各種因素，堅持防煙樓梯間采用自然通風，合用前室采用機械加壓送風，交通盒建筑平面圖如圖3 所示。

圖3 樓梯間采用自然通風合用前室采用機械加壓送風交通盒建筑平面圖

《煙規》第3.1.3-2 條要求：當獨立前室、共用前室及合用前室的機械加壓送風口的設置在前室頂部或者正對前室入口的墻面時，樓梯間可采用自然通風系統。但是此交通盒加壓送風井位置，如果設置在風井側墻上加壓送風口則沒有正對前室入口的墻面上，根據規范需將加壓送風口設置在前室頂部，金屬風管從加壓送風井內貼梁底引出，其暖通設計平面圖如圖4 所示。本項目層高是2900 mm，加壓送風井出風管位置處有300 mm 的梁（此處由于上層水管井墊層內需要出線，水暖井、加壓送風風井與合用前室隔墻處的梁不能上返設計），考慮120 mm 的水暖墊層厚度，加壓送風風管尺寸1000 mm×320 mm，風管貼梁底安裝，經計算風管底標高距離地面2160 mm（2900-300-120-320=2160 mm），考慮法蘭安裝風管下皮實際安裝高度距離地面2100 mm。

圖4 樓梯間采用自然通風合用前室采用機械加壓送風交通盒加壓送風平面圖

銷售時，客戶由于只是參觀樣本間，并沒有交通盒，客戶沒有反饋。待驗收用戶居住以后，由于合用前室無外窗，加上風管安裝高度較低，用戶進入前室反饋很壓抑，舒適性極差，甲方物業遭到較多用戶的投訴及退房要求。

因此，對于設計院在跟進甲方做前期方案時，在參照《煙規》第3.1.3-2 條時，一定要結合實際情況，如層高較高的公建或者住宅地下儲藏間等使用功能舒適性較低可以參照此條設計，住宅地上部分盡可能避免此情況出現。規范此條需根據具體情況具體分析而設計，切勿生搬硬套，設計師在做設計時除了滿足規范要求之外也要滿足建筑功能使用的舒適性。

3 關于加壓送風井土建預留

建筑專業前期方案配合階段考慮全專業事情較多，暖通加壓送風井有時預留不到位，在年輕設計師做方案時，要不就是預留過大，增加甲方建設成本，要不就是預留過小，不能滿足暖通專業設計規范要求，本文參照《煙規》第3.4.2 條，防煙樓梯間、獨立前室、共用前室和消防電梯前室的機械加壓送風的計算風量，通過軟件計算出在給定條件下的加壓送風量、金屬風管面積，然后根據加壓送風金屬風管面積定性的給出加壓送風土建風井的尺寸，為建筑設計前期方案提供簡單、快捷的數據以供參考，以保證后期施工圖土建風井面積正常使用，降低暖通專業工作量。

通過《煙規》得知加壓送風風量計算方法分為兩種，一種是查表法，另外一種是公式法。本文以某一高層住宅建筑為例，其樓梯間和合用前室分別采用機械加壓送風，建筑共14 層，建筑高度42 m。標準層有與消防電梯共用前室的防煙樓梯間，各層樓梯間通向前室，前室通向走廊的疏散門和首層直通室外的疏散門均為標準單開門1.05 m×2.2 m，合用前室疏散門為標準雙開門1.3 m×2.2 m。按《煙規》第3.4.6 條規定，對于住宅防煙樓梯間及合用前室可按照一個門的面積取值，分別計算此項目的防煙樓梯間加送風量和合用前室加壓送風風量。

3.1 防煙樓梯間加壓送風系統設計

對于防煙樓梯間，著火時樓梯間疏散門開啟，為保證門洞風速所需的送風量L1計算如下：每層開啟門的面積Ak=1.05×2.2=2.31 m2，門洞斷面風速v=0.7m/s，疏散門開啟數量N1=3，計算可得L1=AkvN1=2.31×0.7×3=4.851 m3/s。

保持加壓部位一定正壓值所需送風量L1計算如下：平均壓力差△P=6.0 Pa，門縫寬度取0.004 m，疏散門的有效漏風面積A=（1.05+2.2）×2 ×0.004=0.026 m，漏風疏散門數量N2=14-3=11，計算可得L2=0.827×A×△P1/n×1.25×N2=0.72 m3/s。

故防煙樓梯間加壓送風風量為L1+L2=（4.851+0.72）×3600=20070.7 m3/h。

由于建筑高度大于24 m，根據查表法得風量為20117.3 m3/h，兩者取較大值，得到防煙系統計算風量20117.3 m3/h，根據《煙規》第3.4.1 條：機械加壓送風系統的設計風量不應小于計算風量的1.2 倍。則設計風量為24140.77 m3/h，系統采用金屬風管管井式送風系統，金屬風管風速按照15 m/s 計算，則風管尺寸可設計為700 mm×630mm≈0.45 m2，考慮金屬風管在土建風道內安裝，風管各邊距離墻邊至少保證100 mm，所以可以得到預留土建風井尺寸為900 mm×830 mm≈ 0.75 m2。土建風井尺寸約為金屬風管尺寸的1.66 倍。

3.2 合用前室加壓送風系統設計

對于合用前室，開啟著火層樓梯間疏散門時，為保證走廊開向前室門洞處風速所需要的送風量L1計算如下：每層開啟門的面積Ak=1.3×2.2=2.86 m2，門洞斷面風速v=0.7 m/s，疏散門開啟數量N1=3，計算可得L1=Akv N1=2.86×0.7×3=6.0 m3/s。

送風閥漏風量L3計算如下：單個送風閥門面積AF=0.4 m2，漏風疏散門數量N3=14-3=11，計算可得L3=0.083AFN3=0.37 m3/s。

故合用前室加壓送風風量為L1+L3=(6.0+0.37)×3600=22914.72 m3/h。

由于建筑高度大于24 m，根據查表法得風量為25492.31 m3/h，兩者取較大值，得到防煙系統計算風量25492.31 m3/h，根據《煙規》第3.4.1 條：機械加壓送風系統的設計風量不應小于計算風量的1.2 倍。則設計風量為30590.77 m3/h，系統采用金屬風管管井式送風系統，金屬風管風速按照15 m/s 計算，則風管尺寸可設計為800 mm×700 mm≈0.56 m2，考慮金屬風管在土建風道內安裝，風管各邊距離墻邊至少保證100 mm，所以可得到預留土建風井尺寸為1000 mm×900 mm≈ 0.9 m2。土建風井尺寸約為金屬風管尺寸的1.60 倍。

3.3 不同樓層加壓系統計算

根據3.1 小節和3.2 小節標準要求及計算方法，如果某住宅項目標準層有與消防電梯共用前室的防煙樓梯間，各層樓梯間通向前室、前室通向走廊的疏散門和首層直通室外的疏散門均為標準單開門1.05 m×2.2 m，合用前室疏散門為標準雙開門1.3 m×2.2 m。根據以上公式分別計算11～33 層的防煙樓梯間加壓送風量以及合用前室送風量，具體數值詳見表1。根據加壓送風系統風量，金屬風管風速按照15 m/s 以及金屬風管在土建風道內安裝，風井尺寸約為風管尺寸的1.66 倍，計算出加壓送風系統金屬風管及土建風道面積，具體數值詳見表2。

表1 11～33 層防煙樓梯間以及合用前室送風量

表2 11～33 層防煙樓梯間金屬風管及土建風井面積

4 結論

1）建筑專業在方案初期，暖通專業負責人可以提前介入確保暖通專業設計條件，以免后期施工圖階段不能滿足規范要求，帶來不必要的返工。

2）在建筑設計參照規范條文時，一定要結合實際情況，切勿生搬硬套，設計師在做設計時除了滿足規范要求之外也要滿足建筑功能使用的舒適性。

3）本次對住宅建筑防煙樓梯間加壓送風量及涉及到土建條件計算進行總結，為建筑設計前期方案供設計簡單、快捷的數據，具有實際意義。