1、前言
高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井等豎向管井，如沒有考慮防排煙措施，由于煙囪效應，在發(fā)生火災時，將成為火勢迅速蔓延的主要途徑。高層建筑每一個水平防火分區(qū)根據(jù)人員的疏散流程，是從第一安全地帶（走廊），到第二安全地帶（樓梯間前室），到第三安全地帶（疏散樓梯），再到室外的過程。所以，防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室，應設獨立的防排煙設施。防排煙方式可分為自然排煙、機械排煙和機械加壓送風方式。對此，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》做出了明確的規(guī)定。但是，對于高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量的計算方法，并沒有做出明確規(guī)定，各個設計院、甚至每個人對規(guī)范的理解有所不同，在計算中也可能采用了不同的設計方法，筆者也曾對同樣的工程采用不同的方法進行計算。資料表明，對防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室的正壓送風量的計算方法統(tǒng)計起來約有二十多種，至今尚無統(tǒng)一。其原因主要是影響正壓送風量的因素較復雜，而且各種計算公式的出發(fā)點不同，選用不同的計算公式，其結(jié)果差別較大。本文將對高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量的計算方法進行分析。
2、計算模型的假定條件
由于在火災發(fā)生時，門的開啟狀況，系統(tǒng)的運行控制方式多種多樣，所以計算防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室的正壓送風量時，首先應該確定計算模型的假定條件。根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》DB50045-95、《上海市民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2000，我們作出四個假設：
（1）、任意一層著火時，當系統(tǒng)門（樓梯間開向前室、前室開向走廊的門）全閉時，正壓送風系統(tǒng)應保證走廊→前室或合用前室→樓梯間的壓力呈遞增分布，防煙樓梯間壓力值為40Pa至50Pa，前室或合用前室的壓力值為25Pa至30Pa.
（2）、同時打開任一模擬著火層及其上下一層的防火門，其它層的防火門均關(guān)閉，模擬火災層各門洞處的風速應大于等于0.7m/s.
（3）、樓梯間采用常開風口。
（4）、前室或合用前室采用常閉風口。
第四個假定條件目前尚有爭論。關(guān)于前室的控制方法，目前常見的有下列三種：
（1）、前室或合用前室采用常閉風口，火災時只開啟著火層。
（2）、前室或合用前室采用常閉風口，火災時開啟著火層及其上下相鄰兩層，即開啟三層前室的風口。
（3）、前室或合用前室采用常開風口。我們認為當前室采用帶啟閉信號的常閉防火門時，可設常開式加壓送風口。鑒于目前國內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量及管理制度不盡完善。因此設計時優(yōu)先考慮常閉式加壓送風口。
3、計算基本公式的選取及參數(shù)的確定
3.1 國家規(guī)范計算方法
國家規(guī)范《高層民用建筑設計防火規(guī)范》DB50045-95第8.3.1規(guī)定，不具備自然排煙條件的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室應設置獨立的防煙設施。其加壓送風量應由計算確定，或按表中規(guī)定確定，當計算值和本表不一致時，應按兩者中較大值確定。條文說明中指出，作為計算理論依據(jù)選用兩個公式作為基本計算公式：
（1）、采用機械加壓送風的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室及合用前室，其加壓送風量按照當門關(guān)閉時保持一定正壓值計算（壓差法），送風量為
Ly=0.827f△P1/b×3600×1.25（1）
式中△P—門窗兩側(cè)的壓差值，根據(jù)加壓部位取25-50Pa
b—指數(shù)，對于門縫及較大漏風面積取2，對于窗縫取1.6
0.827—計算常數(shù)
1.25—不嚴密處附加系數(shù)
f—門窗縫隙的計算漏風總面積，m2
（2）。采用機械加壓送風的防煙樓梯間及其前室，消防電梯及合用前室，當門開啟時，保持門洞處一定風速所需的風量（風速法）
Lv=3600nFv（1+b）/a （2）
F—每個門的開啟面積，m2
v—開啟門洞處的平均風速，取0.6-1.0m/s
a—背壓系數(shù)，根據(jù)加壓間密封程度取0.6-1.0
b—漏風附加率，取0.1-0.2
n—同時開啟門的計算數(shù)量。當建筑物為20層以下時取2，當建筑物為20層及其以上時取3.
按照壓差法和風速法分別計算，取其較大值作為計算加壓送風量。這種方法的出發(fā)點是采用機械加壓送風的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室及合用前室，當門關(guān)閉時需要保持一定的正壓值，當門開啟時需要保持一定的門洞風速。根據(jù)兩種方法的計算結(jié)果的差值來確定泄壓閥的開啟面積。
高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井等豎向管井，如沒有考慮防排煙措施，由于煙囪效應，在發(fā)生火災時，將成為火勢迅速蔓延的主要途徑。高層建筑每一個水平防火分區(qū)根據(jù)人員的疏散流程，是從第一安全地帶（走廊），到第二安全地帶（樓梯間前室），到第三安全地帶（疏散樓梯），再到室外的過程。所以，防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室，應設獨立的防排煙設施。防排煙方式可分為自然排煙、機械排煙和機械加壓送風方式。對此，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》做出了明確的規(guī)定。但是，對于高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量的計算方法，并沒有做出明確規(guī)定，各個設計院、甚至每個人對規(guī)范的理解有所不同，在計算中也可能采用了不同的設計方法，筆者也曾對同樣的工程采用不同的方法進行計算。資料表明，對防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室的正壓送風量的計算方法統(tǒng)計起來約有二十多種，至今尚無統(tǒng)一。其原因主要是影響正壓送風量的因素較復雜，而且各種計算公式的出發(fā)點不同，選用不同的計算公式，其結(jié)果差別較大。本文將對高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量的計算方法進行分析。
2、計算模型的假定條件
由于在火災發(fā)生時，門的開啟狀況，系統(tǒng)的運行控制方式多種多樣，所以計算防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室的正壓送風量時，首先應該確定計算模型的假定條件。根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》DB50045-95、《上海市民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2000，我們作出四個假設：
（1）、任意一層著火時，當系統(tǒng)門（樓梯間開向前室、前室開向走廊的門）全閉時，正壓送風系統(tǒng)應保證走廊→前室或合用前室→樓梯間的壓力呈遞增分布，防煙樓梯間壓力值為40Pa至50Pa，前室或合用前室的壓力值為25Pa至30Pa.
（2）、同時打開任一模擬著火層及其上下一層的防火門，其它層的防火門均關(guān)閉，模擬火災層各門洞處的風速應大于等于0.7m/s.
（3）、樓梯間采用常開風口。
（4）、前室或合用前室采用常閉風口。
第四個假定條件目前尚有爭論。關(guān)于前室的控制方法，目前常見的有下列三種：
（1）、前室或合用前室采用常閉風口，火災時只開啟著火層。
（2）、前室或合用前室采用常閉風口，火災時開啟著火層及其上下相鄰兩層，即開啟三層前室的風口。
（3）、前室或合用前室采用常開風口。我們認為當前室采用帶啟閉信號的常閉防火門時，可設常開式加壓送風口。鑒于目前國內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量及管理制度不盡完善。因此設計時優(yōu)先考慮常閉式加壓送風口。
3、計算基本公式的選取及參數(shù)的確定
3.1 國家規(guī)范計算方法
國家規(guī)范《高層民用建筑設計防火規(guī)范》DB50045-95第8.3.1規(guī)定，不具備自然排煙條件的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室應設置獨立的防煙設施。其加壓送風量應由計算確定，或按表中規(guī)定確定，當計算值和本表不一致時，應按兩者中較大值確定。條文說明中指出，作為計算理論依據(jù)選用兩個公式作為基本計算公式：
（1）、采用機械加壓送風的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室及合用前室，其加壓送風量按照當門關(guān)閉時保持一定正壓值計算（壓差法），送風量為
Ly=0.827f△P1/b×3600×1.25（1）
式中△P—門窗兩側(cè)的壓差值，根據(jù)加壓部位取25-50Pa
b—指數(shù)，對于門縫及較大漏風面積取2，對于窗縫取1.6
0.827—計算常數(shù)
1.25—不嚴密處附加系數(shù)
f—門窗縫隙的計算漏風總面積，m2
（2）。采用機械加壓送風的防煙樓梯間及其前室，消防電梯及合用前室，當門開啟時，保持門洞處一定風速所需的風量（風速法）
Lv=3600nFv（1+b）/a （2）
F—每個門的開啟面積，m2
v—開啟門洞處的平均風速，取0.6-1.0m/s
a—背壓系數(shù)，根據(jù)加壓間密封程度取0.6-1.0
b—漏風附加率，取0.1-0.2
n—同時開啟門的計算數(shù)量。當建筑物為20層以下時取2，當建筑物為20層及其以上時取3.
按照壓差法和風速法分別計算，取其較大值作為計算加壓送風量。這種方法的出發(fā)點是采用機械加壓送風的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室及合用前室，當門關(guān)閉時需要保持一定的正壓值，當門開啟時需要保持一定的門洞風速。根據(jù)兩種方法的計算結(jié)果的差值來確定泄壓閥的開啟面積。