1　機械加壓送風系統(tǒng)常見問題

1.1　建筑構(gòu)件凸入土建豎井，增大風道阻力

　　在設計審查中發(fā)現(xiàn)，部分防煙系統(tǒng)的建筑風道豎井內(nèi)，有梁、柱子等局部凸入土建豎井內(nèi)，形成較大的局部阻力，設計人員未考慮此因素，所選加壓送風機風壓不足，造成加壓送風系統(tǒng)風量不滿足消防驗收的要求。

　　例如某28層的辦公樓，層高3.0 m，前室或合用前室加壓送風量22 000 m^{3/h，豎井尺寸為800 mm×800 mm。圖1為風井內(nèi)無凸入物，圖2為風井內(nèi)有凸入125 mm的樓層梁，圖3為圖2的剖面圖。以下分別計算3種情況下的風井阻力。為簡化計算步驟，僅計算26層主風井阻力，不包括熱壓，加壓送風機進風段、正壓送風口及其接送風口后部分風井的阻力。計算公式及方法依據(jù)《實用供熱空調(diào)設計手冊》（以下簡稱《手冊》）。}

圖1　風井內(nèi)無凸入物示意圖

圖2　風井內(nèi)有凸入物示意圖

圖3　圖2豎井剖面

　　風道沿程阻力損失Δp_{1計算公式：}

式中 K為絕對粗糙度修正系數(shù)；Δp_{m為單位管長沿程摩擦阻力，Pa/m；l為風管長度，m。}

　　風道的局部阻力損失Δp_{j計算式：}

式中 ζ為局部阻力系數(shù)；v為豎井內(nèi)局部阻力發(fā)生處的空氣流速，m/s；ρ為空氣密度，kg/m^3。

1.1.1　光滑豎井阻力計算

　　計算圖1加壓送風井26層豎井的沿程阻力損失Δp_{1。將已知數(shù)據(jù)代入式（1），得Δp1＝173.2 Pa。圖1中加壓送風豎井局部阻力為０，故26層豎井的總阻力損失Δpz1為173.2 Pa。}

1.1.2　有建筑構(gòu)件凸入豎井阻力計算

　　圖2中加壓送風豎井凸入梁寬125 mm，梁高600 mm，豎井尺寸為800 mm×800 mm，每層高度3 m。

　　1）計算豎井每層沿程阻力損失。按以上計算方法得出：管段1沿程阻力Δp_{11為5.55 Pa；管段2截面尺寸為675 mm×800 mm，每層高度0.6 m，沿程阻力Δp12為1.72 Pa。}

　　2）計算加壓送風豎井每層局部阻力損失。梁凸入豎井局部阻力系數(shù)《手冊》中無完全對應的管件，按矩形風管變徑查表，突變按漸變角為180°。

　　風管段1：面積比為0.84，按插入法查得ζ_{1＝0.08；局部阻力Δpj1為4.38 Pa。}

　　風管段2：面積比為1.19，按插入法查得ζ_{2＝0.26；局部阻力Δpj2為19.99 Pa。}

　　圖2中加壓送風豎井每層凸入梁，26層豎井的總阻力損失Δp_{z1為822.64 Pa。}

1.1.3　縮小截面內(nèi)壁光滑豎井阻力計算

　　圖4中豎井截面積縮小，但豎井內(nèi)壁平整光滑，局部阻力為0；加壓送風豎井尺寸為800 mm×675 mm時，Δp_{14＝268.4 Pa。26層截面積縮小、內(nèi)壁光滑風井的總阻力損失Δpz4為268.4 Pa。}

圖4　豎井截面積縮小示意圖

　　經(jīng)計算，得出圖1，2，4加壓送風豎井的總壓力損失分別為173.2，822.6，268.4 Pa。

　　可以看出，豎井設計不同，阻力損失差別很大；障礙物凸入風井，局部阻力明顯增大，若送風系統(tǒng)阻力未經(jīng)詳細計算，就會造成選用的送風機風壓不夠，運行時加壓送風量不足，影響防煙效果。

　　設計時需與建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)密切配合，優(yōu)先選擇內(nèi)壁平整、光滑的風井，可適當減小面積和提高風速，按圖4示意的方式處理。還應注意建筑的轉(zhuǎn)換梁、剪力墻上下段厚度的變化對風井阻力的影響。

1.2　多葉送風口凸入土建豎井，增大風道阻力

　　一些風井墻厚僅為100 mm，而多葉送風口長度均為275 mm，在薄墻上安裝多葉送風口就會凸入風井內(nèi)175 mm，因此形成較大的局部阻力。

　　如圖5所示，多葉送風口凸入豎井175 mm，形成突縮和突擴兩個局部阻力部件，參照上述條件及計算方法，計算豎井壓力損失為580.3 Pa，比內(nèi)表面光滑豎井增加阻力407.1 Pa。

圖5　多葉送風口凸入豎井示意圖

　　可采用以下方法處理：1）選用風機時加大風機風壓400 Pa，克服該局部阻力；2）安裝多葉送風口的墻加厚到250 mm；3）如圖6，7所示，遠控多葉送風口安裝到吊頂內(nèi)，風管連接，但該段風管宜采用2.0 mm厚鋼板防火風管。

圖6　遠控多葉送風口安裝示意圖

圖7　安裝剖面

1.3　重視土建豎井的施工與驗收

　　筆者驗收中發(fā)現(xiàn)很多土建風井內(nèi)表面沒有抹灰，風井阻力會增加，甚至還有風井隔墻上的腳手架孔洞也未封堵，漏風、竄風現(xiàn)象嚴重，系統(tǒng)風量得不到保證。

　　如果加壓送風口風量不能滿足消防驗收要求，又無其他故障原因時，宜檢查密封性能，從土建豎井的密封方面進行整改。

　　土建風道施工空間狹小，給施工、驗收及整改帶來較大的困難，各管理部門必須重視。風井圍護結(jié)構(gòu)應密實，特別是在梁、板下填充應密實，抹灰應連續(xù)；內(nèi)壁抹面宜隨砌隨抹光，最薄處不應小于10 mm；內(nèi)壁應平整、光滑，密不漏風。

1.4　建議

　　1）在公共建筑中各種水井、風井較多，布置應考慮其相互影響，如送風豎井不宜與排煙豎井一墻之隔，以免竄風、漏風；水管井與送風豎井或排煙井相鄰時，宜采用厚200 mm以上的實墻分隔。

　　2）高度超過100 m的公共建筑，應設置避難層（間），封閉避難層（間）的加壓送風防煙系統(tǒng)一般設置在該避難層，加壓送風取風口直接設置在避難層外墻上，若避難層上部的樓層失火，可認為不受影響；若避難層下部的樓層失火，隨著煙氣的蔓延，取風口受火、煙威脅較大。若取風口設在不同的方向，能適應不同方向火災和室外風向的影響，但該方法較復雜，控制困難。設計中盡量將加壓送風系統(tǒng)的取風口設在該系統(tǒng)服務區(qū)域的下部，以免室外取風口受火、煙威脅。

2　機械排煙系統(tǒng)常見問題

2.1　排煙系統(tǒng)風量不足

　　因排煙系統(tǒng)平時不使用，設計時為節(jié)約空間，排煙風管風速通常取值較大，在未進行詳細計算的情況下，排煙風機風壓會選得較低，造成排煙量不足。如圖8所示的排煙系統(tǒng)1層為最不利環(huán)路，最遠排煙口距豎井水平管道長度按60 m長、2個彎頭、1個排煙防火閥等局部阻力考慮，排煙口風速取9 m/s，分A，B，C，D 4種工況計算排煙系統(tǒng)阻力（局部阻力系數(shù)按《手冊》選取，計算過程略）。

圖8　排煙系統(tǒng)原理圖

　　1）A工況：排煙水平主管風速取17 m/s，豎井采用土建豎井，豎井風速13 m/s。計算得出：1層水平主管段阻力為802 Pa，局部阻力占80％，主要為排煙防火閥、排煙口三通、彎頭及主風管進入豎井三通（按90°合流三通計算）的局部阻力；土建豎井段阻力為145 Pa，局部阻力占75％，主要為豎井引入風機風管段處的局部阻力；排煙風機段阻力為217 Pa，主要為排煙防火閥、風機入口及出口處的局部阻力。Ａ工況排煙系統(tǒng)總阻力為1 164 Pa。

　　2）B工況：豎井改為內(nèi)襯鍍鋅鋼板風管（主風管進入豎井內(nèi)風管處按45°合流三通計算），主風管風速17 m/s，水平主管段、豎井段及風機段阻力分別為701，35，217 Pa。B工況排煙系統(tǒng)總阻力為953 Pa。

　　3）C工況：排煙水平主管風速12 m/s，土建豎井及風機段同A工況，水平主管段、豎井段及風機段阻力分別為449，145，217 Pa。C工況排煙系統(tǒng)總阻力為811 Pa。

　　4）D工況：排煙水平主管風速12 m/s，豎井內(nèi)襯鍍鋅鋼板風管，水平主管段、豎井段及風機段阻力分別為399，35，217 Pa。D工況排煙系統(tǒng)總阻力為651 Pa。

　　從以上計算可看出：

　　1）降低排煙管道風速是減小排煙系統(tǒng)阻力的有效措施。為節(jié)省建筑空間，一般縮小風管截面積，但風速增大。當排煙系統(tǒng)風速接近限定風速（金屬風管20 m/s，非金屬風管15 m/s）時，較大的排煙系統(tǒng)阻力已接近常用排煙風機達到的最大壓頭。主風管風速15 m/s左右時，阻力較高，各排煙系統(tǒng)差異較大，必須詳細計算風管阻力，才能選擇合適的排煙風機。

　　2）局部阻力約為風道阻力的80％，因此應盡量在排煙豎井進、出口處采用導流裝置，盡量在防火閥、風機進出口設置較長的均流緩沖段等，選用局部阻力系數(shù)較小的管件。如有些工程項目層高空間有限，必須縮小風管截面時，可進行降低局部阻力的優(yōu)化設計。如在Ａ工況下水平風管進入豎井處，占用吊頂局部空間，風管高度局部從400 mm變?yōu)?30 mm，局部降低風速，通過漸擴管，風速由17 m/s降低到10.8 m/s；風井頂端接風機風管加彎頭。兩項優(yōu)化設計后計算局部阻力可降低299 Pa。排煙系統(tǒng)減小局部阻力措施見圖9，計算過程略。

圖9　排煙系統(tǒng)減小局部阻力措施

　　3）對于排煙水平風管較長的大型排煙系統(tǒng)，排煙豎井負壓較高，漏風量也較大，為減少豎井的漏風量及其阻力，可采用豎井內(nèi)內(nèi)襯鋼板風管的做法。

2.2　排煙系統(tǒng)排煙閥（口）數(shù)量過多，常閉的排煙閥（口）漏風量大

　　根據(jù)GB 15930―2007《建筑通風和排煙系統(tǒng)用防火閥門》第6.12.3條：在規(guī)定的耐火時間內(nèi)，使防火閥或排煙閥葉片兩側(cè)保持（300±15） Pa的靜壓差，排煙口單位面積上的漏煙量（標準狀態(tài)）應不大于700 m^{3/（m2?h）。}

　　按上述漏風量標準計算圖8所示單個排煙閥的漏風量及漏風率。

　　最大防煙分區(qū)按400 m^{2計算，防煙分區(qū)的計算排煙量為24 000 m3/h，排煙口的排煙風速取9 m/s，排煙口的計算面積為0.74 m2，一個排煙口的計算漏風量＝518 m3/h。排煙系統(tǒng)的計算排煙量為48 000 m3/h；排煙口漏風率為1.08％，約為1％。}

　　為計算方便，簡化了系統(tǒng)，每個防煙分區(qū)采用了相同尺寸的排煙口，最大防煙分區(qū)排煙口風速為9 m/s，常閉排煙口內(nèi)外壓差300 Pa，一個滿足允許漏風量標準的常閉的排煙口，其漏風量約為排煙系統(tǒng)總排煙量的1％。

　　從以上計算方法和驗算得知，排煙系統(tǒng)風量、排煙口排煙量及其尺寸與最大防煙分區(qū)面積成正比，但排煙口漏風率基本不變；排煙口排煙風速小，排煙口尺寸就會變大，漏風量也會增加；排煙系統(tǒng)服務半徑越大，排煙系統(tǒng)內(nèi)的負壓也會增大，漏風量自然會增加。

　　大型商業(yè)建筑一般采用圖8所示的復雜排煙系統(tǒng)，在防排煙驗收時，開啟末端排煙口，有時檢測排煙口風速僅為3～4 m/s，排煙量明顯不足。設計中應避免單個排煙系統(tǒng)排煙口數(shù)量過多。對于排煙口較多的排煙系統(tǒng)，應通過計算確定排煙口漏風量。

　　驗收時也看到一層一個的簡單排煙系統(tǒng)，排煙口的排煙量一般能夠滿足設計要求。

2.3　消防驗收中排煙系統(tǒng)安裝及施工不規(guī)范的問題

　　消防工程驗收時，一些工程的防煙排煙風管采用了薄鋼板法蘭，07K133《薄鋼板法蘭風管制作與安裝》圖集中明確指出薄鋼板法蘭不適用于圓形風管和消防排煙風管，施工說明中宜明確，排煙風管采用角鋼法蘭連接。

　　驗收檢查發(fā)現(xiàn)，施工單位最不重視的是排煙系統(tǒng)軟管材質(zhì)，應按規(guī)范要求執(zhí)行，排煙系統(tǒng)的軟管應采用耐火溫度280 ℃以上、持續(xù)工作超過30 min的不燃材料。

3　防排煙系統(tǒng)閥門的名稱、功能、控制應在設計說明中明確

　　防排煙系統(tǒng)的閥門（風口）有防火閥、防煙防火閥、排煙閥、排煙防火閥、多葉送風口、多葉排煙口等多種。閥門功能有常開、常閉，手動、電動，風量調(diào)節(jié)，70 ℃，280 ℃熔斷關(guān)閉，信號反饋，聯(lián)鎖控制等。在圖紙審查中發(fā)現(xiàn)部分圖紙閥門標注不規(guī)范，缺少對各種閥門（風口）具體的功能、控制說明。

　　GB 50016―2014《建筑設計防火規(guī)范》第9.3.13條第４款規(guī)定，防火閥、排煙閥應符合GB 15930―2007《建筑通風和排煙系統(tǒng)用防火閥門》要求，名稱及功能應在GB 50016―2014《建筑設計防火規(guī)范》第9.3.11條條文說明表18的基礎上細化分類，明確防排煙系統(tǒng)各種閥門（風口）的名稱、功能、顯示、控制及聯(lián)鎖要求，便于防排煙聯(lián)動設計、安裝施工、檢測及驗收。

　　防排煙系統(tǒng)的電氣專業(yè)聯(lián)動設計，缺少防排煙控制原理，特別是平時排風與排煙合用時，應明確控制原理，如圖8中1層排煙末端設置了平時排風的排風口及防煙防火閥，應明確排煙時電信號關(guān)閉其防煙防火閥，方可轉(zhuǎn)換為排煙系統(tǒng)。完善的防排煙系統(tǒng)聯(lián)動控制是防排煙系統(tǒng)正常運行的基礎，消防聯(lián)動是消防驗收的最重要部分之一。

4　結(jié)語

　　機械加壓送風豎井內(nèi)壁應平整光滑，井內(nèi)不應有梁、多葉送風口閥體等凸入物，豎井有凸入物時，風道阻力明顯增加，應進行風道阻力計算。各種管道井應合理布置，風道豎井圍護結(jié)構(gòu)應密實不漏風、內(nèi)表面應平整光滑，洞口應嚴密防火封堵，以減少漏風量。加壓送風取風口的位置應合理，不受火、煙威脅。

　　為節(jié)省空間，機械排煙系統(tǒng)風速取值較大時，系統(tǒng)阻力會增大，應采取減小局部阻力的措施，并進行阻力驗算。系統(tǒng)服務半徑較大、負擔層數(shù)多，選取風速較高時，豎井內(nèi)可采用內(nèi)襯鋼板風管等方法，以減少系統(tǒng)漏風及阻力。

　　對于排煙口較多的排煙系統(tǒng)，應通過計算確定排煙口漏風量。排煙風管應采用角鋼法蘭連接，不得采用薄鋼板法蘭風管。

　　在圖紙說明中應明確防排煙系統(tǒng)控制原理及各種閥門（風口）的名稱、功能、顯示、控制及聯(lián)鎖要求，使排煙系統(tǒng)的聯(lián)動控制正常運行。

本文來源《暖通空調(diào)》 作者：王其慶 范運澤

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標簽：排煙、系統(tǒng)設計、驗收

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文章名稱：《防煙排煙系統(tǒng)設計與驗收中常見問題探討》

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