排煙排風共用系統(tǒng)及設計.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除排煙排風共用系統(tǒng)的設計1 概述 排煙系統(tǒng)作為火災初期人員疏散及救援的必要手段，對保障人們生命安全起了非常重要的作用，因此，排煙系統(tǒng)在火災時能否良好運行有著重要意義。對于平時必須通風的場合，將排風和排煙系統(tǒng)合用，既節(jié)省了投資，又提高了排煙系統(tǒng)運行的可靠性，避免了日常的試運行檢查。是較有實用價值的一種形式。 排煙排風共用系統(tǒng)的設計，基本上應遵循排煙系統(tǒng)的設計原則，要點如下列所示。 1.1 風機宜優(yōu)先采用離心式風機，公安部四川消防科研所對4-72型普通離心風機進行了280排氣溫度運行實驗，結(jié)果證明離心風機在耐熱性能、變形等方面優(yōu)于軸流風機。若采用軸流風機，應采用專用的高溫排煙風機。 1.2 風機入口處設280防火閥。 1.3 對于每個防煙分區(qū)，單臺風機排煙量不小于7200m3/h。 1.4 風管材料采用非燃燒體制作，風管壁厚滿足排煙風管厚度的要求。 1.5 排煙風速：金屬風管不大于20m/s混凝土風道不大于15m/s，排煙口不大于10m/s。 1.6 排煙口應采用常開型，排煙口位置沿走道方向距附近安全出口邊緣之間的最小水平距離不應小于1.5m。 2 共用系統(tǒng)的水力計算 排煙排風共用系統(tǒng)的風管水力計算，應對排煙、排風量進行校核計算。按照排煙系統(tǒng)的設置有以下模式： A. 排煙系統(tǒng)為一個防煙分區(qū)服務，且該防煙分區(qū)為一個房間。 B. 排煙系統(tǒng)為一個防煙分區(qū)服務，但該防煙分區(qū)由不同房間組成。 C. 排煙系統(tǒng)為兩個以上防煙分區(qū)共用，排煙時只打開著火區(qū)排煙口，其它防煙分區(qū)排煙口關(guān)閉。D. 排煙系統(tǒng)為兩個以上防煙分區(qū)共用，排煙時打開著火區(qū)及另一區(qū)排煙口，其它排煙口通過消防控制中心電信號關(guān)閉。工程上作法一般可分為兩種： D1：垂直方向上，打開著火區(qū)及相鄰上一層的排煙口進行排煙。 D2：水平方向上，打開著火區(qū)及走道排煙口進行排煙。 對于模式A、C，管路水力計算應先選取排煙量進行計算，然后根據(jù)計算出來的管路校核風機在低速下運行的風量（宜按風機運行曲線與管路特性曲線相交點的風量）是否滿足排風量的要求。模式C還須校核最有利環(huán)路風口排煙風速10m/s。 對于模式B、D，先推出一個等式來討論管路計算。 3 等式的推導及討論 3.1 前提條件：初調(diào)試時共用系統(tǒng)是以排風量作為調(diào)試量的。調(diào)試完畢之后，管路的阻力系數(shù)就確定了，在系統(tǒng)阻力系數(shù)恒定的情況下，風量變化的規(guī)律就是本文要討論的內(nèi)容。 3.2 等式的推導采用以下管路，管路干管起止點分別為a0、an，支管1起止點分別為a1、b1，支管2起止點分別為a2、b2，依此類推。 對于以上管路假設各支路初始流量為Q0、Q1、Q2Qn 當風機轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚龠\行時，其流量為Q0、Q1、Q2Qn 先取末端2個支管進行計算： 在管路實際運行中，支路之間必然存在壓力平衡， 故有：Hn-1= Han-1an+ Hn Sn-1Q n-12 =San-1an Q n2 + SnQ n2 =San-1bn Q n2（1）式中：Hn-1-支管（n-1）的阻力 Han-1an-從點（an-1）到點（an）的阻力Hn-支管（n）的阻力Sn-1-支管（n-1）的阻力系數(shù)San-1an-從點an-1到an的管路阻力系數(shù)Q n-1-支管（n-1）的流量Q n-支管n的流量 以下各式中符號下標表示方法與此同理。 同樣對于高速運行下有： Sn-1Q n-12= San-1bn Q n2 （2）由（1）（2）得 Q n-1/ Q n-1= Q n/ Q n（3） 對于管路中任一支管K，等式的證明先采取一種處理方法。就是將k至（n-1）之間支路全部折合成支路（n-1），整個系統(tǒng)視為只有（k+2）個支路。由于式（3）的證明依據(jù)是管路之間的壓力平衡，所以這種處理并不影響式（3）的正確性，即此時： Q n-1/ Q n-1= Q n/ Q n 仍成立 故 Q n-1/ Q n= Q n-1/ Q n（3） 以下證明Q k/ Q k= Q n/ Q n Hk=Hakan-1+ Han-1an+ Han =Sakan-1（Q n-1+Q n）2+San-1anQn2+ SnQn2 即S kQ k2= Sakan-1（Qn-1+Qn）2+San-1bnQn2（4）同樣 S kQ k2= Sakan-1（Q n-1+Q n）2+San-1bn Q n2（5）由式（3）、（4）、（5）可得 （Q k/ Q k）2= （Q n/ Q n ）2 即 Q k/ Q k= Q n/ Q n（6）等式（6）中的K為管路中任一支管，故有 Q 1/ Q 1= Q 2/ Q 2 = = Q n/ Q n （7）這就是針對多支路共用系統(tǒng)變檔運行下的風量校核計算等式。 a b該式表明，當系統(tǒng)總風量變化時，各風口風量變化是等比的。但對于系統(tǒng)中有幾個支路關(guān)閉的情況，有必要另作分析。仍以開始推導等式的管路為例，當某個支路k關(guān)閉時，必然對干管在ak處的三通阻力產(chǎn)生影響，此時干管的S值產(chǎn)生變化，等式失去成立的理論依據(jù)，但分析可以發(fā)現(xiàn)，三通的阻力主要是支流的阻力，而直通的阻力較小，所以支路關(guān)閉對干管的阻力影響可以忽略。該等式仍可應用于工程上的計算，當然為了進一步降低關(guān)閉支路的影響，有必要對三通的做法進行研究。對三通及變徑的兩種做法（如上圖）進行分析，做法b的三通直流阻力受支路關(guān)斷的影響要比a大，所以不宜采用。 3.3 以上推導了作為應用于排煙排風共用系統(tǒng)的一個分析計算等式，具體應用于模式B、D中時，作以下討論： 3.3.1模式B：假設該防煙分區(qū)為兩房間組成，其面積分別為A1、A2，且A1A2，排風換氣次數(shù)分別為n1、n2，單位面積排煙量分別為x1、x2。按等式（7）有： h n1 A1/x1A1= h n2 A2/x2A2（x1 ，x260m3/m2.h） 式中：h-房間的高度 即n1/x1=n2/x2（8）如果n1不等于n2，就會引起實際運行中排風（煙）量與設計不符。這也與最初調(diào)試運行是以哪個量作為調(diào)試量有關(guān)，如果調(diào)試時以排風量作為調(diào)試量： 當n1n2時排風量調(diào)試達到設計要求，由式（8）則x1x2，所以排煙時房間1排煙量為x1A1x2A160 A1即排煙量大于60 A1，因而系統(tǒng)的最小排煙量應按60 n1 A1/ n2 +60 A2計算。 同理n1n2時系統(tǒng)最小排煙量應按60 A1+60 n2 A2/ n1計算。 以上分析可以推廣到多個房間組成的防煙分區(qū)。并得到以下結(jié)論：對同一防煙分區(qū)中的不同房間，設其中排風換氣次數(shù)最小的房間面積為A1，換氣次數(shù)為n1，則系統(tǒng)最小排煙量應按下式計算： G=60A1+60A2n2/n1+60A3n3/n1+（9）3.3.2模式D：由于系統(tǒng)擔負兩個以上防煙分區(qū)，規(guī)范規(guī)定總排煙量按最大分區(qū)面積乘以120m3/m2 h計算，設最大防煙分區(qū)面積為Amax。 3.3.2.1模式D1：工程上一般為內(nèi)走廊排煙排風共用系統(tǒng)，各層內(nèi)走廊排風換氣次數(shù)一般相等。按式（8）有x1=x2，系統(tǒng)總排煙量按120Amax計算，由120 Amax=x1A1+x2A2=x1(A1+A2)x12Amax，即x160，故任何一個防煙分區(qū)排煙量都有富余。排煙量按Amax計算就可以符合要求。 3.3.2.2模式D2： （1）設著火區(qū)為最大防煙分區(qū)，面積為A1= Amax，走道面積為A2，A1、A2排風換氣次數(shù)不等。由式（8）n1/x1=n2/x2，令n1=yn2，則x1=yx2，總排煙量為 G=x1A1+x2A2=yx2A1+x2A2=x2（yA1+A2）（10）（x1 ，x260m3/m2.h） 此值與2x2A1比較，當y2A2 / A1 時 G =x2（yA1+A2）x2 （2-A2/ A1）A1+ A2= x2（2A1）120 A1=120 Amax。 綜合以上分析計算，有： 當n1/ n2=y2-A2/ A1時系統(tǒng)最小排煙量G120 Amax，可見排煙量與排風換氣次數(shù)有關(guān)。具體排煙量的值應按式（10）計算。 當n1/ n2=y2-A2/ A1時系統(tǒng)最小排煙量按120 Amax計算即可。 （2）走道面積為最大防煙分區(qū)面積，即A2=Amax。由式（8）n1/x1=n2/x2，得x2= n2 x1/ n1，只要n2 / n11，總排煙量就是 G= x1A1+x2A2= x1（A1+ A2n2 / n1）2x1A2=120 Amax 所以系統(tǒng)總排煙量按120Amax計算是足夠的。工程上走道換氣次數(shù)要求并不很嚴格，設計中可令其小于等于其他防煙分區(qū)的換氣次數(shù)，排煙量按120 Amax計算就行了。 4 結(jié)論及建議 針對設計人員在計算排煙量時普遍采用60（120）m3/m2.h作為計算依據(jù)的問題，本文提出以下結(jié)論： 4.1 排煙排風共用系統(tǒng)在兩種工況下運行時，其末端風量變化規(guī)律遵循式（7）。 4.2 在各防煙分區(qū)排風換氣次數(shù)要求嚴格而且換氣次數(shù)不等的前提下，最小排煙量就不能按規(guī)范提供的最低數(shù)值計算。而應根據(jù)系統(tǒng)設置情況分別按式（9）、（10）計算。對排風的換氣次數(shù)要求，設計中應具體情況具體處理。 4.3 系統(tǒng)應按設計風量調(diào)試。 4.4 建議在設計圖紙上標出各末端風量大小，作為調(diào)試依據(jù)。 4.5 設計人員往往忽略規(guī)范條文中對排煙量的計算只是規(guī)定一個下限，而在計算時直接采用規(guī)范中的下限數(shù)據(jù)，這樣就容易導致錯誤。 5 工程實例 下圖為某醫(yī)院地下室的一個防火分區(qū)，該防火分區(qū)由圖中標出 面積的三個庫房和走道組成，層高為4.2m。現(xiàn)設置排煙排風共用系統(tǒng)，系統(tǒng)設置概況為：各個庫房和走道均單獨作為一個防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)各設一個常開型排煙口，平時排風，火災發(fā)生時，風機轉(zhuǎn)為高速運行，著火區(qū)及走道排煙口執(zhí)行排煙功能，而其他排煙口由消防控制中心關(guān)閉。下面按兩種情況給出系統(tǒng)的設計計算過程。 5.1 庫房與走道要求的排風換氣次數(shù)均為4次/時，即n1=n4=4。 （1）系統(tǒng)總排煙量 由模式D1的討論： G=A1120=306120=36720m3/h （2）各個排煙口排煙量 Gi=xAi=AiG/（Ai+A4）（a）G4i=G-Gi（b）式中下標4i表示走道與i區(qū)排煙口共同排煙時走道的排煙量。 由式（a）可得 Gi=G/（1+A4/ Ai）（a）dGi/dAi= G A4/（Ai+A4）2（a）由式（a）（a），Gi是一個隨Ai增加而遞增的函數(shù)，且函數(shù)K值隨Ai增加而減小。Gi的曲線如下圖。 各排煙口排煙量按式（a）（b）計算的結(jié)果如下： G1=26010m3/hG41=10710m3/h G2=24544m3/hG42=12176m3/h G3=24349m3/hG43=12371m3/h （3）各排煙口排風量 G1=hnA1=5141m3/h G2=hnA2=4267m3/h G3=hnA3=4166m3/h G4=hnA4=2117m3/h 總排風量為15751 m3/h。 （4）排煙口尺寸：設計中通常采用同一規(guī)格的風口，式（a）、（a）及其結(jié)論可作為風口計算依據(jù)。 各庫房排煙口按最大面積庫房的排煙量計算風口尺寸。 F1=G1/3600v=26010/（103600）=0.7225m2 式中F為風口有效通風面積，v為排煙口風速。 走道排煙口按面積最小的庫房排煙時走道的排煙量計算風口尺寸。 F2=G43/3600v=12371/（103600）=0.34m2 （5）按排煙量進行管道水力計算，求出管道總阻力。 （6）按總阻力、總排煙量、總排風量（考慮漏風系數(shù)）及風機特性曲線選用兩檔風機。 5.2 庫房排風換氣次數(shù)n1= 5，走道排風換氣次數(shù)n4= 3，設著火區(qū)為A1。 （1）系統(tǒng)總排煙量 由y=5/3=1.672A4/A1=1.59，按模式D2的討論 G=（5/3A1+ A4）60=（5/3306+ 126）60=38160m3/h （2）各個排煙口排煙量 按式（a）（b）計算的結(jié)果如下： G1=27030m3/hG41=11130m3/h G2=25507m3/hG42=12653m3/h G3=25304m3/hG43=12856m3/h （3）各排煙口排風量 G1=hnA1=6426m3/h G2=hnA2=5334m3/h G3=hnA3=5208m3/h G4=hnA4=1588m3/h 總排風量為18556m3/h。 （4）排煙口尺寸 各庫房排煙口按最大面積庫房的排煙量計算風口尺寸。 F1=G1/3600v=27030/（103600）=0.76m2 走道排煙口按面積最小的庫房排煙時走道的排煙量計算風口尺寸。 F2=G43/3600v=12856/（103600）=0.36m2 （5）按排煙量進行管道水力計算，求出管道總阻力。 （6）按總阻力、總排煙量、總排風量（考慮漏風系數(shù)）及風機特性曲線選用兩檔風機。 6 遺留問題 6.1 高規(guī)中規(guī)定排煙系統(tǒng)承擔兩個或兩個以上防煙分區(qū)時，排煙 量應按不小于最大防煙分區(qū)面積乘以120 m3/m2 h計算，這個計算風量考慮了兩個防煙分區(qū)同時排煙所需，但并未明確同時排煙的兩個防煙分區(qū)是各自獨立著火，還是因為某個區(qū)著火而引起另一區(qū)著火。以下對這兩種情況分別加以討論。 （1）同時排煙的兩個防煙分區(qū)是各自獨立的，彼此之間不存在著火的因果關(guān)系。那就不存在模式D的作法，因為某一區(qū)著火時，系統(tǒng)對其排煙的同時還要預留給另一未知的防煙分區(qū)排煙。 （2）同時排煙的兩個防煙分區(qū)是有聯(lián)系的。兩者在排煙的需求上有著因果關(guān)系?；蚴侵饏^(qū)的煙氣竄到其他區(qū)，或是著火區(qū)火苗引起其他區(qū)著火。總之，兩者之間有著密切關(guān)系。那么，模式D1的作法是比較合理的。因為在垂直方向上，不論是煙氣還是火苗，造成相鄰上一層產(chǎn)生煙氣的可能性最大。對于模式D2，著火區(qū)在水平方向上引起其相鄰區(qū)產(chǎn)生煙氣的情況有兩種。一種是著火區(qū)與相鄰防煙分區(qū)之間有圍護隔斷（如墻