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

1、第26卷第4期2010年4月1002-8528（2010）04-0110-04文章編號建筑科學(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行風(fēng)量控制或正壓控制或直接采用百葉送風(fēng)。事實上，該系統(tǒng)于1996年成功應(yīng)用于新加坡的一個高層賓是不易實現(xiàn)的

2、。本文提出了采用變風(fēng)量系統(tǒng)來實現(xiàn)正壓送風(fēng)的準(zhǔn)確控制，館建筑并正常運作至今。面對現(xiàn)今規(guī)范對消防排煙系統(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)計中圖分類號TU998.1文獻標(biāo)識碼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。但事實上，對消防樓梯間及前室進行風(fēng)量控制或正壓控制是不易實現(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開啟或部分開啟時，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)范來護人身和財產(chǎn)的安全，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試及運營。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，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)時通向室外的唯一通道，因此高層建筑防火規(guī)范對消防通道，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)范對這一點沒有明確的規(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)計計算。6）新加坡的規(guī)范規(guī)定了在發(fā)生火災(zāi)時，考慮到門容易打開，開啟疏散門時開門手柄的力不超過110N；中國大陸的規(guī)范對這一點沒有規(guī)定。兩國根據(jù)自己的實際情況對消防樓梯間、前室確定的送風(fēng)正壓值不盡相同，對各條文細(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)時開啟門洞的風(fēng)速，當(dāng)相鄰的2個樓層通向消防樓梯間的疏散門（共2個疏散門）及消防樓梯的主出口的疏散門全開時，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)計用于本案例分析的高層建筑為一六星級賓館，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)，面向濱海灣，靠近會展中心、購物商城和辦公區(qū)。該酒店地13層及平臺層為裙房，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)?？紤]到消防需要，1個防火分區(qū)，417層（包括平臺層）及13層的13層部分區(qū)域為1個防火分區(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)時開啟疏散門，通過1個疏散門的風(fēng)量為2.1m21m/s3600s=7560m3/h，同時開啟3個疏散門的風(fēng)量為7560m3/h3=22680m3/h。通過疏散門縫隙的滲透風(fēng)量按下式計算2。Q=0.827AP1/2式中，Q為滲透風(fēng)量，m3/h；A為門的縫隙面積，m2；P為正壓設(shè)定值，Pa。根據(jù)計算可知，消防樓梯間與前室的疏散門

12、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，正壓送風(fēng)機提供給樓梯豎井的風(fēng)量為17234m3/h+464m3/h=4442m3/h。在火警發(fā)生，有3個疏散門同時開啟（即地面主通道疏散門及2個消防樓梯間與前室的疏散門開啟，15個消防樓梯間與前室的疏散門關(guān)閉，但需計算滲透風(fēng)量）時，正壓送風(fēng)機提供給樓梯豎井的風(fēng)量為22680m3/h+15234m3/h=26190m3/h。考慮到20%的安全系數(shù)，正壓送風(fēng)機的設(shè)計風(fēng)量應(yīng)為31428m3/h。在發(fā)生火災(zāi)時，疏散門是否容易打開需要進一步的校核。在疏散門前后的壓差為0Pa時，開啟疏散門的最小力（即手

13、柄作用點距離門軸最遠，為1.0m）為45.1N。設(shè)計計算時考慮到消防樓梯間與前室的壓差為50Pa，也就是說火災(zāi)時作用于門的壓差為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50Pa2.1m2=105N。根據(jù)力矩平衡原理，開啟疏散門的最小力為45.1N1+105N0.5=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)走道門的個數(shù)及門的縫隙面積可以計算出左側(cè)內(nèi)走道正壓送風(fēng)量為11592m3/h，設(shè)備選型時考慮20%的安全系數(shù)。前室的正壓送風(fēng)量按換氣次數(shù)為10次/h進行計算，為5809m3/h，設(shè)備選型時考慮15%的安全系數(shù)。4系統(tǒng)運行模式及系統(tǒng)測試如

14、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)生火警時的機械通風(fēng)模式，一種是在發(fā)生火警時的正壓送風(fēng)模式，2種模式下使用不同的風(fēng)機。在機械通風(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)有火警信號時，消防自動控制系統(tǒng)將火警信號發(fā)送給消防樓梯間正壓送風(fēng)機控制板以啟動正壓送風(fēng)機。由于通風(fēng)機與正壓送風(fēng)機是相互聯(lián)鎖的，正壓送風(fēng)機啟動后通風(fēng)機自動停止工作。如果火警信號沒有啟動正壓送風(fēng)機，消防控制室的工作人員可通過手動方式啟動正壓送風(fēng)機?；鹁Ｊ较拢龎核惋L(fēng)機控制板將向正壓送風(fēng)機的電動旁通閥及各樓層

15、的變風(fēng)量箱通電，激活它們的控制功能。每個變風(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)點是可以現(xiàn)場調(diào)整閥門的開度以補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，門的接觸開啟信號將傳到變風(fēng)量箱的控制器，該信號將觸發(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)速達到不小于1m/s的要求；當(dāng)樓梯間的疏散門關(guān)閉時，門的接觸關(guān)閉信號將傳到變風(fēng)量箱的控制器，該信號將觸發(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個疏散門開

16、啟與關(guān)閉時，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)機開始運行，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旁通閥（見圖2）排出多余的風(fēng)量。當(dāng)疏散門開啟時，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后將關(guān)小電動旁通閥的開度以增加進入豎井及消防樓梯豎井的風(fēng)量。在系統(tǒng)安裝完畢后對系統(tǒng)進行了調(diào)試測量。在有火警但沒有開啟疏散門時，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

17、最小推力都符合設(shè)計要求。當(dāng)有2個疏散門開啟及主通道疏散門開啟時，測量的參數(shù)也符合設(shè)計要求，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)計時的正壓值第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113）17層VAV1216層VAV-167145181001.8515層VAV7614層VAV4213層VAV5312層VAV-12663616861.1911層VAV-11724018861.2210層VAV-10784218921.369層VAV

18、-9904018981.548層VAV-8783618724.467層VAV-7804020922.356層VAV-6733821821.865層VAV-5704020841.824層VAV-4834020861.53平臺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現(xiàn)，本文提出了采用變風(fēng)量系統(tǒng)來實現(xiàn)正壓送風(fēng)的準(zhǔn)確控制方式。將變風(fēng)量系統(tǒng)應(yīng)用于新加坡的一個高層賓館建筑，本文給出了較為詳細(xì)的設(shè)計計算及系統(tǒng)的運行模式，并給出了模擬火警條件下相鄰2個疏散門全開及主通道打開時的相關(guān)測量參數(shù)，測試結(jié)果表明變風(fēng)量正壓送風(fēng)系統(tǒng)