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(yīng)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將成為火勢(shì)迅速蔓延的主要途徑。高層建筑每一個(gè)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(yīng)設(shè)獨(dú)立的防排煙設(shè)施。防排煙方式可分為自然排煙、機(jī)械排煙和機(jī)械加壓送風(fēng)方式。對(duì)此，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》做出了明確的規(guī)定。但是，對(duì)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(jī)械加壓送風(fēng)量的計(jì)算方法，并沒有做出明確規(guī)定，各個(gè)設(shè)計(jì)院、甚至每個(gè)人對(duì)規(guī)范的理解有所不同，在計(jì)算中也可能采用了不同的設(shè)計(jì)方法，筆者也曾對(duì)同樣的工程采用不同的方法進(jìn)行計(jì)算。資料表明，對(duì)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(fēng)量的計(jì)算方法統(tǒng)計(jì)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(fēng)量的因素較復(fù)雜，而且各種計(jì)算公式的出發(fā)點(diǎn)不同，選用不同的計(jì)算公式，其結(jié)果差別較大。本文將對(duì)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(jī)械加壓送風(fēng)量的計(jì)算方法進(jìn)行分析。
2、計(jì)算模型的假定條件
由于在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，門的開啟狀況，系統(tǒng)的運(yùn)行控制方式多種多樣，所以計(jì)算防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室的正壓送風(fēng)量時(shí)，首先應(yīng)該確定計(jì)算模型的假定條件。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(gè)假設(shè)：
（1）、任意一層著火時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)門（樓梯間開向前室、前室開向走廊的門）全閉時(shí)，正壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)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(shí)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(zāi)層各門洞處的風(fēng)速應(yīng)大于等于0.7m/s.
（3）、樓梯間采用常開風(fēng)口。
（4）、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口。
第四個(gè)假定條件目前尚有爭(zhēng)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(fēng)口，火災(zāi)時(shí)只開啟著火層。
（2）、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口，火災(zāi)時(shí)開啟著火層及其上下相鄰兩層，即開啟三層前室的風(fēng)口。
（3）、前室或合用前室采用常開風(fēng)口。我們認(rèn)為當(dāng)前室采用帶啟閉信號(hào)的常閉防火門時(shí)，可設(shè)常開式加壓送風(fēng)口。鑒于目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量及管理制度不盡完善。因此設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮常閉式加壓送風(fēng)口。
3、計(jì)算基本公式的選取及參數(shù)的確定
3.1 國(guó)家規(guī)范計(jì)算方法
國(guó)家規(guī)范《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(yīng)設(shè)置獨(dú)立的防煙設(shè)施。其加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定，或按表中規(guī)定確定，當(dāng)計(jì)算值和本表不一致時(shí)，應(yīng)按兩者中較大值確定。條文說明中指出，作為計(jì)算理論依據(jù)選用兩個(gè)公式作為基本計(jì)算公式：
（1）、采用機(jī)械加壓送風(fēng)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(fēng)量按照當(dāng)門關(guān)閉時(shí)保持一定正壓值計(jì)算（壓差法），送風(fēng)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(duì)于門縫及較大漏風(fēng)面積取2，對(duì)于窗縫取1.6
0.827—計(jì)算常數(shù)
1.25—不嚴(yán)密處附加系數(shù)
f—門窗縫隙的計(jì)算漏風(fēng)總面積，m2
（2）。采用機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室，消防電梯及合用前室，當(dāng)門開啟時(shí)，保持門洞處一定風(fēng)速所需的風(fēng)量（風(fēng)速法）
Lv=3600nFv（1+b）/a （2）
F—每個(gè)門的開啟面積，m2
v—開啟門洞處的平均風(fēng)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(fēng)附加率，取0.1-0.2
n—同時(shí)開啟門的計(jì)算數(shù)量。當(dāng)建筑物為20層以下時(shí)取2，當(dāng)建筑物為20層及其以上時(shí)取3.
按照壓差法和風(fēng)速法分別計(jì)算，取其較大值作為計(jì)算加壓送風(fēng)量。這種方法的出發(fā)點(diǎn)是采用機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室及合用前室，當(dāng)門關(guān)閉時(shí)需要保持一定的正壓值，當(dāng)門開啟時(shí)需要保持一定的門洞風(fēng)速。根據(jù)兩種方法的計(jì)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(yīng)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將成為火勢(shì)迅速蔓延的主要途徑。高層建筑每一個(gè)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(yīng)設(shè)獨(dú)立的防排煙設(shè)施。防排煙方式可分為自然排煙、機(jī)械排煙和機(jī)械加壓送風(fēng)方式。對(duì)此，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》做出了明確的規(guī)定。但是，對(duì)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(jī)械加壓送風(fēng)量的計(jì)算方法，并沒有做出明確規(guī)定，各個(gè)設(shè)計(jì)院、甚至每個(gè)人對(duì)規(guī)范的理解有所不同，在計(jì)算中也可能采用了不同的設(shè)計(jì)方法，筆者也曾對(duì)同樣的工程采用不同的方法進(jìn)行計(jì)算。資料表明，對(duì)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(fēng)量的計(jì)算方法統(tǒng)計(jì)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(fēng)量的因素較復(fù)雜，而且各種計(jì)算公式的出發(fā)點(diǎn)不同，選用不同的計(jì)算公式，其結(jié)果差別較大。本文將對(duì)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(jī)械加壓送風(fēng)量的計(jì)算方法進(jìn)行分析。
2、計(jì)算模型的假定條件
由于在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，門的開啟狀況，系統(tǒng)的運(yùn)行控制方式多種多樣，所以計(jì)算防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室的正壓送風(fēng)量時(shí)，首先應(yīng)該確定計(jì)算模型的假定條件。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(gè)假設(shè)：
（1）、任意一層著火時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)門（樓梯間開向前室、前室開向走廊的門）全閉時(shí)，正壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)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(shí)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(zāi)層各門洞處的風(fēng)速應(yīng)大于等于0.7m/s.
（3）、樓梯間采用常開風(fēng)口。
（4）、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口。
第四個(gè)假定條件目前尚有爭(zhēng)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(fēng)口，火災(zāi)時(shí)只開啟著火層。
（2）、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口，火災(zāi)時(shí)開啟著火層及其上下相鄰兩層，即開啟三層前室的風(fēng)口。
（3）、前室或合用前室采用常開風(fēng)口。我們認(rèn)為當(dāng)前室采用帶啟閉信號(hào)的常閉防火門時(shí)，可設(shè)常開式加壓送風(fēng)口。鑒于目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量及管理制度不盡完善。因此設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮常閉式加壓送風(fēng)口。
3、計(jì)算基本公式的選取及參數(shù)的確定
3.1 國(guó)家規(guī)范計(jì)算方法
國(guó)家規(guī)范《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(yīng)設(shè)置獨(dú)立的防煙設(shè)施。其加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定，或按表中規(guī)定確定，當(dāng)計(jì)算值和本表不一致時(shí)，應(yīng)按兩者中較大值確定。條文說明中指出，作為計(jì)算理論依據(jù)選用兩個(gè)公式作為基本計(jì)算公式：
（1）、采用機(jī)械加壓送風(fēng)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(fēng)量按照當(dāng)門關(guān)閉時(shí)保持一定正壓值計(jì)算（壓差法），送風(fēng)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(duì)于門縫及較大漏風(fēng)面積取2，對(duì)于窗縫取1.6
0.827—計(jì)算常數(shù)
1.25—不嚴(yán)密處附加系數(shù)
f—門窗縫隙的計(jì)算漏風(fēng)總面積，m2
（2）。采用機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室，消防電梯及合用前室，當(dāng)門開啟時(shí)，保持門洞處一定風(fēng)速所需的風(fēng)量（風(fēng)速法）
Lv=3600nFv（1+b）/a （2）
F—每個(gè)門的開啟面積，m2
v—開啟門洞處的平均風(fēng)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(fēng)附加率，取0.1-0.2
n—同時(shí)開啟門的計(jì)算數(shù)量。當(dāng)建筑物為20層以下時(shí)取2，當(dāng)建筑物為20層及其以上時(shí)取3.
按照壓差法和風(fēng)速法分別計(jì)算，取其較大值作為計(jì)算加壓送風(fēng)量。這種方法的出發(fā)點(diǎn)是采用機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室及合用前室，當(dāng)門關(guān)閉時(shí)需要保持一定的正壓值，當(dāng)門開啟時(shí)需要保持一定的門洞風(fēng)速。根據(jù)兩種方法的計(jì)算結(jié)果的差值來確定泄壓閥的開啟面積。