采用變風(fēng)量系統(tǒng)的消防樓梯間_前室及內(nèi)走道的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第26卷第4期2010年4月1002-8528（2010）04-0110-04文章編號(hào)建筑科學(xué)No.4Vol.26，Apr.2010BUILDINGSCIENCE采用變風(fēng)量系統(tǒng)的消防樓梯間、前室及內(nèi)走道的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)12麥祖光，徐新華（1.太古匯（廣洲）發(fā)展有限公司，香港；2.華中科技大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程系，湖北武漢430074）摘要防排煙規(guī)范對(duì)消防樓梯間、前室及內(nèi)走道的防排煙有嚴(yán)格的規(guī)定。常規(guī)的正壓送風(fēng)系統(tǒng)采用電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥由于不可控的縫隙滲透和系統(tǒng)的變流量特性等，消防樓梯間及前室進(jìn)行風(fēng)量控制或正壓控制或直接采用百葉送風(fēng)。事實(shí)上，該系統(tǒng)于1996年成功應(yīng)用于新加坡的一個(gè)高層賓是不易實(shí)現(xiàn)的

2、。本文提出了采用變風(fēng)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)正壓送風(fēng)的準(zhǔn)確控制，館建筑并正常運(yùn)作至今。面對(duì)現(xiàn)今規(guī)范對(duì)消防排煙系統(tǒng)要求的日益嚴(yán)格和變風(fēng)量系統(tǒng)的普及，希望本案例能為同行提供參考。關(guān)鍵詞防排煙規(guī)范；正壓送風(fēng)系統(tǒng)；變風(fēng)量系統(tǒng)；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)TU998.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼ASmokeManagementSystemDesignforExitStaircase，SmokeFreeLobbyandInternalCorridorwithVariableAirVolumeSystemMAKCho-kwong1，XUXin-hua2（1.TaiKooHui（Guangzhou）DevelopmentCo.，Ltd.，HongKo

3、ng，China；2.DepartmentofHuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China）BuildingEnvironmentandServicesEngineering，AbstractAllsmokemanagementcodeshavestringentrequirementsonsmokemanagementforexitstaircase，smokefreelobbyandinternalcorridor.However，itisnoteasytoachievetheaccuratecontrol

4、inpracticewithconventionalmotorizedvolumecontroldamperorsupplyairlouverduetotheuncontrollableleakairinsidethestairwellandtheinherentvariableflowcharacteristicsoftheetc.Inthispaper，variableairvolumesystemtoobtainthepressurizationairsupplywaspresented.Thispressurizationsystemsystem，wasappliedsuccessfu

5、llyinahighrisehotelinSingaporein1996，andhadbeenoperatednormallytillnow.InviewoftheincreasingstringentrequirementsonsmokeextractionstaircasepressurizationsystemsandthepopularityofVAVsystemduetolowcostandreliabletechnology，thispracticalcasecouldbeconsideredasausefulreferenceandsustainabletechnicalsolu

6、tionsforprofessionalsinmainlandChina.Keywordscodeofsmokemanagement，pressurizationsystem，variableairvolumesystem，design1引言室的防排煙系統(tǒng)通常采用送風(fēng)機(jī)通過百葉風(fēng)口向樓梯豎井或各層前室送風(fēng)來維持一定的正壓。但事實(shí)上，對(duì)消防樓梯間及前室進(jìn)行風(fēng)量控制或正壓控制是不易實(shí)現(xiàn)的。主要有以下原因：當(dāng)不同樓層的消防樓梯間與前室的門及前室與走道之間的門同時(shí)開啟或部分開啟時(shí)，風(fēng)量分配與氣流走向十分復(fù)雜；消防樓梯豎井、前室與各樓層存在不可控的通道縫隙；防排煙系統(tǒng)基本不采用自動(dòng)控制措施。本文旨在介紹

7、新加坡某賓館建筑采用變風(fēng)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)消防樓梯間、前室及內(nèi)走道正壓送風(fēng)的準(zhǔn)確控制，以期對(duì)中國大陸同行提供參考。為了防止和減少高層民用建筑火災(zāi)的危害，保各國都制定了相應(yīng)的規(guī)范來護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)的安全，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)營。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙和火通過垂直通道或各種管井向上蔓延，速度很快，而樓梯是火災(zāi)時(shí)通向室外的唯一通道，因此高層建筑防火規(guī)范對(duì)消防通道，特別是消防樓梯間、前室及內(nèi)走道有著嚴(yán)格的防排煙規(guī)定。消防樓梯間或前10-16收稿日期2009-），CIBSE注冊(cè)工程師作者簡介麥祖光（1963-男，碩士，聯(lián)系方式mikemak第4期麥祖光，等：采用變風(fēng)量系統(tǒng)的消防樓梯間、前室及內(nèi)走道的防排煙系統(tǒng)設(shè)

8、計(jì)新加坡與中國大陸高層建筑防排煙規(guī)范的差異高層建筑防排煙規(guī)范條文繁多，本節(jié)只對(duì)本文涉及的高層賓館建筑消防樓梯間、前室及內(nèi)走道的中國大陸的規(guī)范對(duì)這一點(diǎn)沒有明確的規(guī)定，只是在條文說明里建議門洞的斷面風(fēng)速為0.71.2m/s，用于加壓送風(fēng)量的設(shè)計(jì)計(jì)算。6）新加坡的規(guī)范規(guī)定了在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，考慮到門容易打開，開啟疏散門時(shí)開門手柄的力不超過110N；中國大陸的規(guī)范對(duì)這一點(diǎn)沒有規(guī)定。兩國根據(jù)自己的實(shí)際情況對(duì)消防樓梯間、前室確定的送風(fēng)正壓值不盡相同，對(duì)各條文細(xì)節(jié)的規(guī)定但應(yīng)該說新加坡的高層建筑防排煙規(guī)也不盡相同，范要比中國大陸的規(guī)范要求高。防排煙做一個(gè)簡單的比較。1）新加坡的規(guī)范明確規(guī)定了消防樓梯間、前室及內(nèi)走

9、道要采取通風(fēng)換氣，而中國大陸的規(guī)范3對(duì)消防樓梯間的通風(fēng)沒有規(guī)定。2）新加坡的規(guī)范規(guī)定內(nèi)走道采用加壓送風(fēng)的方式進(jìn)行防排煙，且內(nèi)走道與客房的壓差為10Pa左右；中國大陸的規(guī)范規(guī)定對(duì)超過一定長度的內(nèi)走道必須采用防排煙的方式。3）新加坡的規(guī)范規(guī)定前室采用加壓送風(fēng)的方式進(jìn)行防排煙，且前室與內(nèi)走道壓差為33Pa左右；中國大陸的規(guī)范也規(guī)定前室采用加壓送風(fēng)的方式進(jìn)但前室與內(nèi)走道壓差為2530Pa。行防排煙，4）新加坡的規(guī)范規(guī)定消防樓梯間采用加壓送風(fēng)的方式進(jìn)行防排煙，而消防樓梯與前室的壓差要求大于50Pa；中國大陸的規(guī)范也規(guī)定了消防樓梯采用加壓送風(fēng)的方式進(jìn)行防排煙，但消防樓梯與前室的壓差為4050Pa。5）新加

10、坡的規(guī)范規(guī)定了在發(fā)生火災(zāi)時(shí)開啟門洞的風(fēng)速，當(dāng)相鄰的2個(gè)樓層通向消防樓梯間的疏散門（共2個(gè)疏散門）及消防樓梯的主出口的疏散門全開時(shí)，每扇門洞的平均斷面風(fēng)速不小于1m/s；1-23建筑描述與防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于本案例分析的高層建筑為一六星級(jí)賓館，Carlton）。新加坡麗嘉登美年大酒店（SingaporeRitz-該酒店位于環(huán)境優(yōu)美、花卉盎然的濱海城內(nèi)，面向?yàn)I海灣，靠近會(huì)展中心、購物商城和辦公區(qū)。該酒店地13層及平臺(tái)層為裙房，地上34層，設(shè)有下2層，中餐館、西餐館、海鮮館、健身、美療中心和商務(wù)中心432層為客房部分，等，共設(shè)有608間華麗的客消防樓梯間和前室房。圖1為客房標(biāo)準(zhǔn)層平面圖，1832層為分

11、別設(shè)于東西兩側(cè)。考慮到消防需要，1個(gè)防火分區(qū)，417層（包括平臺(tái)層）及13層的13層部分區(qū)域?yàn)?個(gè)防火分區(qū)（第1防火分區(qū)），的部分區(qū)域及2層地下室為1個(gè)防火分區(qū)（第2防火分區(qū)）。112建筑科學(xué)第26卷積為0.01107m2，主通道疏散門的縫隙面積為0.02214m2。在火災(zāi)時(shí)開啟疏散門，通過1個(gè)疏散門的風(fēng)量為2.1m2×1m/s×3600s=7560m3/h，同時(shí)開啟3個(gè)疏散門的風(fēng)量為7560m3/h×3=22680m3/h。通過疏散門縫隙的滲透風(fēng)量按下式計(jì)算2。Q=0.827×A×P1/2式中，Q為滲透風(fēng)量，m3/h；A為門的縫隙面積，m2；

12、P為正壓設(shè)定值，Pa。根據(jù)計(jì)算可知，消防樓梯間與前室的疏散門的滲透風(fēng)量為234m3/h，主通道疏散門的滲透風(fēng)量為464m3/h。因此，在火警發(fā)生、疏散門尚未開啟時(shí)，正壓送風(fēng)機(jī)提供給樓梯豎井的風(fēng)量為17×234m3/h+464m3/h=4442m3/h。在火警發(fā)生，有3個(gè)疏散門同時(shí)開啟（即地面主通道疏散門及2個(gè)消防樓梯間與前室的疏散門開啟，15個(gè)消防樓梯間與前室的疏散門關(guān)閉，但需計(jì)算滲透風(fēng)量）時(shí)，正壓送風(fēng)機(jī)提供給樓梯豎井的風(fēng)量為22680m3/h+15×234m3/h=26190m3/h?？紤]到20%的安全系數(shù)，正壓送風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)量應(yīng)為31428m3/h。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，疏散門

13、是否容易打開需要進(jìn)一步的校核。在疏散門前后的壓差為0Pa時(shí)，開啟疏散門的最小力（即手柄作用點(diǎn)距離門軸最遠(yuǎn)，為1.0m）為45.1N。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)考慮到消防樓梯間與前室的壓差為50Pa，也就是說火災(zāi)時(shí)作用于門的壓差為50Pa，則空氣壓差作用于門上的全部壓力為壓差乘以門的總面積，即50Pa×2.1m2=105N。根據(jù)力矩平衡原理，開啟疏散門的最小力為45.1N×1+105N×0.5=97.6N。該值小于規(guī)范規(guī)定的110N。類似地，根據(jù)417層左側(cè)客房面向內(nèi)走道門的個(gè)數(shù)及門的縫隙面積可以計(jì)算出左側(cè)內(nèi)走道正壓送風(fēng)量為11592m3/h，設(shè)備選型時(shí)考慮20%的安全系數(shù)。前室的

14、正壓送風(fēng)量按換氣次數(shù)為10次/h進(jìn)行計(jì)算，為5809m3/h，設(shè)備選型時(shí)考慮15%的安全系數(shù)。4系統(tǒng)運(yùn)行模式及系統(tǒng)測試如圖2所示，消防樓梯間豎井送風(fēng)有2種模式，一種是沒有發(fā)生火警時(shí)的機(jī)械通風(fēng)模式，一種是在發(fā)生火警時(shí)的正壓送風(fēng)模式，2種模式下使用不同的風(fēng)機(jī)。在機(jī)械通風(fēng)模式下，變風(fēng)量箱不通電，閥門位于預(yù)先設(shè)定的最小流量位置處。通風(fēng)機(jī)通過每層的變風(fēng)量箱向樓梯豎井送風(fēng)，總風(fēng)量滿足4次/h的換氣次數(shù)。在正壓送風(fēng)模式下，當(dāng)有火警信號(hào)時(shí)，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)將火警信號(hào)發(fā)送給消防樓梯間正壓送風(fēng)機(jī)控制板以啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)。由于通風(fēng)機(jī)與正壓送風(fēng)機(jī)是相互聯(lián)鎖的，正壓送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后通風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止工作。如果火警信號(hào)沒有啟動(dòng)正壓

15、送風(fēng)機(jī)，消防控制室的工作人員可通過手動(dòng)方式啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)?；鹁Ｊ较?，正壓送風(fēng)機(jī)控制板將向正壓送風(fēng)機(jī)的電動(dòng)旁通閥及各樓層的變風(fēng)量箱通電，激活它們的控制功能。每個(gè)變風(fēng)量箱采用壓力無關(guān)的控制邏輯，控制器可以直接測量風(fēng)量并進(jìn)一步調(diào)整閥門的開度以滿足50Pa正壓的要求，234m3/h為變風(fēng)量箱的最小流量。這種控制方式的主要優(yōu)點(diǎn)是可以現(xiàn)場調(diào)整閥門的開度以補(bǔ)償不可控的門縫和窗縫等所引起的樓梯豎井的滲透風(fēng)量。當(dāng)消防樓梯間的疏散門開啟時(shí)，門的接觸開啟信號(hào)將傳到變風(fēng)量箱的控制器，該信號(hào)將觸發(fā)變風(fēng)量箱的閥門全開，風(fēng)量將增大到7560m3/h，以使疏散門的平均斷面風(fēng)速達(dá)到不小于1m/s的要求；當(dāng)樓梯間的疏散門關(guān)閉時(shí)

16、，門的接觸關(guān)閉信號(hào)將傳到變風(fēng)量箱的控制器，該信號(hào)將觸發(fā)變風(fēng)量箱的控制器調(diào)節(jié)閥門維持50Pa的正壓。當(dāng)?shù)?或第3個(gè)疏散門開啟與關(guān)閉時(shí)，該過程不斷重復(fù)。由于變風(fēng)量箱的調(diào)節(jié)功能，送風(fēng)量將不斷波動(dòng)以維持樓梯豎井50Pa的正壓以及疏散門平均斷面風(fēng)速1m/s。一旦正壓送風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行，多余的風(fēng)量將使得樓梯豎井及送風(fēng)豎井的靜壓值上升。送風(fēng)豎井的壓差傳感器將測量靜壓值，并將信號(hào)傳送到直接數(shù)字控制器（DDC）。直接數(shù)字控制器將開大電動(dòng)旁通閥（見圖2）排出多余的風(fēng)量。當(dāng)疏散門開啟時(shí)，系統(tǒng)的壓力將迅速下降，直接數(shù)字控制器收到壓力下降的信號(hào)后將關(guān)小電動(dòng)旁通閥的開度以增加進(jìn)入豎井及消防樓梯豎井的風(fēng)量。在系統(tǒng)安裝完畢后對(duì)系

17、統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試測量。在有火警但沒有開啟疏散門時(shí)，消防樓梯間與前室的壓差、前室與內(nèi)走道的壓差、內(nèi)走道與客房的壓差，以及開門的最小推力都符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)有2個(gè)疏散門開啟及主通道疏散門開啟時(shí)，測量的參數(shù)也符合設(shè)計(jì)要求，具體測量結(jié)果如表1所示。消防樓梯間與前室的壓差為6696Pa，大于設(shè)計(jì)時(shí)的正壓值第4期麥祖光，等：采用變風(fēng)量系統(tǒng)的消防樓梯間、前室及內(nèi)走道的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)113）17層VAV1216層VAV-167145181001.8515層VAV7614層VAV4213層VAV5312層VAV-1

18、2663616861.1911層VAV-11724018861.2210層VAV-10784218921.369層VAV-9904018981.548層VAV-8783618724.467層VAV-7804020922.356層VAV-6733821821.865層VAV-5704020841.824層VAV-4834020861.53平臺(tái)VAV-P9640881.423層VAV-39040881.82層VAV-29640865總結(jié)本文簡要比較了新加坡與中國大陸高層建筑防排煙規(guī)范中對(duì)消防樓梯間、前室及內(nèi)走道防排煙的規(guī)定差異。常規(guī)消防樓梯間、前室及內(nèi)走道正壓送風(fēng)系統(tǒng)中由于縫隙滲透和系統(tǒng)的變流量特性等造成風(fēng)量控制或正壓控制不易實(shí)現(xiàn)，本文提出了采用變風(fēng)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)正壓送風(fēng)的準(zhǔn)確控制方式。將變風(fēng)量系統(tǒng)應(yīng)用于新加坡的一個(gè)高層賓館建筑，本文給出了較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算及系統(tǒng)的運(yùn)行模式，并給出了模擬火警條件下相鄰2個(gè)疏散門全開及主通道打開時(shí)的相關(guān)測量參數(shù)，測試結(jié)果表明變風(fēng)量正壓送