安科瑞 鮑靜君

　　摘 要：提出了民用建筑加壓防煙系統風量計算公式中有關參數選取及風機選型的問題，給出了相應解決建議，并進行了實例分析。

　　關鍵詞：加壓送風；防排煙壓；風速法；壓差法；壓風機選型

　　0 引言

　　在加壓送風系統設計工程實踐中，有些問題在現行規范中表述較簡略或沒有明確規定，由于設計者對規范的理解不同，常常出現相似的建筑條件設計風量卻相差很大的情況。本文就此方面幾個相關問題加以討論。

　　1 加壓送風量的確定

　　1.1 相關規范中引用的加壓送風量確定方法

　　GB 50045—1995《高層民用建筑設計防火規范》中規定了確定方法，以壓差法、風速法計算值與規范推薦值三者中為防煙系統設計送風量。

　　1）壓差法計算公式為：

　　式中，A為縫隙面積；駐P為門 、窗兩側 的壓 差，取25~50Pa；1.25 為附加系數；b 為計算指數，對門縫取2，窗縫取1.6；0.827 和 3600 為單位換算系數。

　　2）風速法計算公式在GB 50045—1995《高層民用建筑設計防火規范》和 GB 50016—2016《建筑設計防火規范》中略有差別，GB 50016—2016 中給出的公式較為合理：

　　式中，F為每個門開啟面積；v 為門洞平均風速，取 0.7~1.2m/s；n 為同一時刻開啟門的計算數，當系統承擔層數少于 20 層時取 2，20~32 層時取 3；b 為附加率，取 0.1~0.2；a 為背壓系數，取 0.6~1.0；3600 為單位換算系數。

　　3）規范規定機械加壓小的控制風量詳見 GB 50045—1995 中表 8.3.2-1~ 表 8.3.2-4。

　　1.2 公式應用中存在的問題

　　1.2.1 有關壓差法計算公式的問題

　　在用壓差法計算時，前室通向防煙樓梯間的門、電梯門、管道井檢修門等非常規門是否計算、如何計算，爭議較多，做法亦各不相同。筆者認為，應從壓差法計算的出發點考慮，壓差法的計算目的是使送風量能夠保證采用機械加壓送風的區域當防火門關閉時保持一定的正壓值，因此，所有存在壓差、可能產生漏風、對正壓值有影響的漏風均應計算。

　　前室通向防煙樓梯間的門壓差法中是否計算，應取決于樓梯間的防煙方式：若樓梯間無需采用機械加壓，滿足自然排煙條件，應該計算其漏風量，計算壓差△P應為前室的設計余壓值；若樓梯間采用機械加壓，規范規定樓梯間的余壓較前室高出 10~25Pa，空氣由樓梯間向前室泄漏，計算前室送風量時可忽略，計算樓梯間時則應考慮在內，其壓差值駐P取前室與樓梯間余壓值之差。

　　對于電梯門，無論是否為消防電梯均應計算。雖然一般民用建筑中電梯井多為封閉豎井，但因火災時只根據系統承擔樓層數開啟 2 層（層時）或 3 層（20~32 層時）前室加壓送

　　風口，其余樓層不做加壓，這樣會形成由加壓前室經電梯井向非加壓前室的泄漏，導致前室壓力降低，故應計算電梯門的漏風量。同理，各類設置在前室內的豎井檢修門也應計算在內。

　　計算前室時，公式中a應按1層樓計算，再根據同時開啟加壓層數不同將結果乘以 2（系統承擔樓層 層時）或 3（系統承擔20~32 層時）為壓差法計算總風量。

　　1.2.2 有關風速法計算公式的問題

　　風速法計算的目的是使送風量能夠保證采用機械加壓送風的區域當門開啟時門洞處具有一定風速，阻止煙氣向疏散通道擴散。

　　風速法計算中爭議較大的問題是出入口的認定問題，如電梯門、樓梯間的門。筆者認為，是否認定為出入口應取決于3點：（1）是否形成門洞；（2）是否有煙氣入侵的可能；（3）是否造成泄壓影響其他可能同時開啟的門斷面風速。

　　電梯門無論是否為消防電梯均不應考慮：非消防電梯火災時停止運行，電梯門沒有開啟的可能，不予考慮；消防電梯雖有開啟的可能，但實際連通的僅是電梯轎廂，與電梯井之間只是縫隙連接，不形成門洞，也沒有煙氣入侵的可能，也不應考慮。

　　前室通往防煙樓梯間的門雖然兩側均為防煙設施，沒有煙氣入侵的可能，但考慮到有壓差時門開啟可能會產生大量泄壓，影響其他同時開啟的門的斷面風速，應該根據樓梯間是否為機械加壓分別考慮：若樓梯間為機械加壓，如前文所述，樓梯間內余壓高于前室，計算室風量時可忽略，計算樓梯間風量時則應計為出入口；若樓梯間為自然排煙，計算前室風量

　　時應計為出入口。

　　2 加壓送風機選型

　　在風機選型方面，有爭議的問題是應該參考全壓還是靜壓，如按全壓選型，是否應考慮出口處動壓的問題。關于這個問題 GB 50045—2005《高層民用建筑設計防規范》8.3.7 條已有明確說明，風機全壓應包括系統不利環路總壓降和正壓間余壓值。

　　通過伯努利方程可以簡單理解這個問題，如圖1所示前室防煙系統簡圖，在距風機吸入口和加壓送風口足夠遠處速度近似為0處各取斷面 1-1、2-2，忽略位壓影響，列兩斷面能

　　量方程：

　　式中，P 為風機全壓；△Py+j 為不利環路總阻力；P1 是大氣壓強值為 0；P2 為余壓 △P；v1、v2 均為 0，代入式（3），再考慮風機選型時預留 1.1~1.2 倍的富裕量，終風機全壓為(1.1~1.2)x(△Py+j+△P)，其中 △P為正壓送風區域的余壓。

3 計算實例

　　3.1 建筑概況

　　本建筑為某商辦綜合樓，地下1層，包括地下車庫和設備用房；地上12 層，1~3 層為商場，4~12 層為辦公。其防煙區域平面示意圖見圖 2。合用前室共有 3 個通向走廊或大廳的門，尺寸為 2.0m x1.6m，合用前室通樓梯間的門尺寸為 2.0m x 1.2m。

3.2 系統設計

　　合用前室與防煙樓梯間分別獨立設置防煙系統，地上與地下共用豎井和風機,全部采用常閉型電控風口，合用前室每層1個，防煙樓梯間地下1個風口，地上部分每3層1個風口。

　　3.3 送風量計算

　　1）合用前室

　　壓差法：計算 3 個通向走廊或大廳2.0m x1.6m 的門和 3個電梯門，忽略由樓梯間向前室泄漏的樓梯間門，火災時開啟2 層。計算值為 Ly=(311+893)x2=2408m³/h。門的漏風量取自文獻[5]表 13.4-8。

　　風速法：只有3個通向走廊的 2m x1.6m 的門可視為出入口，取其一計算面積，系統共承擔13層，n取2，共個3出入口再乘1.75的系數。計算值為：Lv=2x2x1.6x0.7x(1+0.1)/1x3600x1.75=31 046m³/h。

　　查表值(12000~16000)x1.75=21000~28000m³/h。風速法計算值大，送風量31046m³/h。待風口設計完畢后，還應按照風口大小計算關閉風口和閥門的漏風量對豎井總風量進行修正。

　　2）防煙樓梯間地上部分

　　壓差法：計算12個通往前室的門其壓差為前室與樓梯間余壓差25Pa 和1個通往地下樓梯間的門其壓差為樓梯間余壓50Pa。計算值為 Ly=191+539=730m³/h。

　　風速法12個通往前室的門和1個通往地下樓梯間的門均為出入口 Lv=2x2x1.6x0.7x(1+0.1)/1x3 600x1.75=31046m³/h。

　　查表值：(16000~20000)x1.75=28000~35000m³/h。

　　風速法計算值在規范推薦范圍，按風速法確定風量，樓梯間地上部分送風量31 046m³/h。因本設計樓梯間采用常閉風口且地上、地下共用同一送風豎井，風口設計完畢后需計算地下1層風口的漏風量對豎井總風量進行修正。

　　3）防煙樓梯間地下部分

　　壓差法：計算 1 個通往前室的門壓差為前室與樓梯間余壓差25Pa 和1個通往地上樓梯間的門壓差為樓梯間余壓50Pa。Ly=539m³/h。

　　風速法：2個門均為出入口，按 2 個門面積之和計算，n 取1，計算式為Lv= (2x1.2+2x1.6)x0.7x(1+0.1)/1x3 600=15 523m³/h。

　　查表值：16 000m³/h。

　　規范推薦值大，樓梯間地下部分送風量為16 000m3/h。同樣，風口設計完畢后需計算地上部分 4 個風口的漏風量對豎井總風量進行修正。

　　從以上計算不難看出，壓差法的計算值比風速法和規范推薦值小得多，風速法計算值與規范推薦值相近，取值的不同對設計風量影響較大，應慎重選取。

　　4 安科瑞余壓監控系統及產品選型

　　4.1系統簡介

　　針對各類機械加壓送風系統的應用特點，安科瑞電氣股份有限公司研發了余壓監控系統，是集工業計算機技術、通訊、抗電磁干擾、數字傳感技術及消防二總線于一體的智能化系統。采用高靈敏度壓力信號傳感器，24小時實時自動巡檢并采集監控區域壓力變化等工作狀態，對超壓故障發出報警信號并記錄，當防煙樓梯間或前室余壓值達到超壓監控值時，余壓探測器發出報警信號，余壓控制器打開加壓風機風管上的旁通閥泄壓；余壓回落到正常區間值后，余壓探測器發出信號，余壓控制器關閉旁通閥，通過控制旁通閥的開啟，來保持余壓值穩定在規范要求的區間值內，系統具有實時性、數字化、智能化，自動化連續監控的特點。余壓監控系統結構圖見圖3。

　　余壓監控系統由余壓監控器（主機）、余壓控制器、余壓探測器、風閥執行器、系統監控軟件等部分或全部設備組成滿足并高于GB51251《建筑防煙排煙系統技術標準》、GB50016《建筑設計防火規范》和GB50098《人民防空工程設計防火規范》等相關國家標準中的功能需求。

圖3余壓系統監控結構圖

　　設計說明：

　　①　余壓監控器（主機）與余壓控制器之間是485通訊，連接方式為手拉手連接，線型NH-RVSP 2*1.5mm2，通訊距離為500米；

　　②　主機支持2路RS485通訊回路，每條回路可連接32個余壓控制器；

　　③　余壓控制器與余壓探測器之間為二總線通訊，通訊距離500m， 線型NH-RVSP2*2.5mm2；

　　④　一只余壓控制器可帶120個余壓探測器。

　　4.2 產品型號及功能

　　4.2.1 ARPM100/B3余壓監控器

產品特點：

　　?滿足國家標準GB51251-2017《建筑防煙排煙系統技術標準》；

　　?與余壓控制器、余壓探測器、風閥執行器等配接，靈活構建大容量疏散通道余壓監控系統；

　　?可通過余壓控制器監控疏散通道余壓變化，適應現代建筑復雜多變的要求；

　　?抗干擾能力強，可以長距離供電；

　　?提供2條RS485通訊回路，每條回路可連接32個余壓控制器。

　　4.2.2 ARPM-S余壓探測器

產品特性：

　　?電源：15～28VDC（二總線）

　　?工作電流： ＜4mA

　　?測量范圍： -1000Pa~1000Pa

　　?通訊方式： 二總線

　　?尺寸：86mm*86mm*20mm

　　?安裝孔距：60mm

　　?安裝方式：86盒安裝

　　?工作溫度：-20℃-70℃

　　?儲存溫度：-40℃-85℃

　　LED顯示：

　　?運行指示燈：當設備正在處于通訊狀態時，運行指示燈閃爍。

　　?故障指示燈：當設備自校準失敗時，故障指示燈點亮。

　　?報警指示燈：當探測器檢測到余壓差值超出設定值時，報警指示燈點亮。

　　?安裝接線

　　LA LB 高壓 低壓

　　二總線 氣嘴

　　本模塊采用通用于86盒安裝方式，水平安裝孔距為60mm。探測器的工作電源為15～28VDC，請保證接線末端的電壓符合工作電源的范圍。使用橡膠軟管與低壓氣嘴相連，軟管另一端接到低壓區。（設備若安裝在低壓側，則用橡膠軟管與高壓氣嘴相連，軟管另一端接到高壓區。）

　　4.2.3 ARPM-C余壓控制器

產品特性：

　　?工作電源：  AC 220V  50Hz

　　?功耗： 待機狀態＜3W，動作狀態＜10W

　　?執行輸出：24V（接執行器）

　　?開關量輸入：2路

　　?開關量輸出：1路繼電器輸出

　　?通訊：1路二總線、1路RS485

　　?通訊距離：500m

　　?安裝方式：導軌式安裝

　　?工作溫度范圍： -20℃～60℃

　　?儲存溫度范圍：-30℃～80℃

　　?環境濕度：相對濕度≤90%，不結露

　　?防護等級： IP30

　　?產品符合：GB16806-2006

　　?外形尺寸

4.2.4 ARPM-DC24V風閥執行器

產品特點：

　　?滿足國家標準GB51251《建筑防煙系統技術標準》及GB 50016《建筑設計防火規范》等相關國家標準中的工能要求

　　?接收余壓控制器命令，控制調節旁通泄壓閥的開、閉角度

　　?可選擇旋轉角度，轉接頭，設置獨立的運行時間，具有手動控制按鈕

　　?采用DC24V工作電壓確保系統穩定和人身安全

　　4.3 產品選型

5 結論

　　設計規范無法對各種復雜的實際情況都一一進行規定，這就要求設計人員充分領會規范條文的目的及內涵，具體情況具體分析：

　　1）設計時應從壓差法、風速法設計計算目的出發確定各參數的取值。

　　2）壓差法計算時應將所有可能產生泄漏的門、窗縫隙計算在內，但其計算結果比風速法和規范推薦值小得多，對設計結果無影響。

　　3）風速法計算時是否認定為出入口需滿足 2 個條件：一是能形成門洞；二是有煙氣入侵的可能或雖無煙氣入侵但開門時會發生泄壓影響其他同時開啟門的斷面風速。

　　4）出入口面積較大時風速法計算結果會高于規范推薦值，直接按查表值設計會使總風量偏小。

　　5）加壓風機選型應按全壓選取，其全壓應不小于不利環路總壓降與正壓間余壓之和。