某高層賓館機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)消防安全評(píng)析

宋 雪 原

(朔州市公安消防支隊(duì)，山西 朔州 036000)

某高層賓館機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)消防安全評(píng)析

宋 雪 原

(朔州市公安消防支隊(duì)，山西 朔州 036000)

結(jié)合具體工程實(shí)例，運(yùn)用當(dāng)前常用的計(jì)算方法對(duì)高層賓館機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)估，并從加壓送風(fēng)量、管道與送風(fēng)口尺寸、機(jī)械加壓送風(fēng)機(jī)全壓等方面對(duì)該場(chǎng)所的防煙設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論，以供同類工程參考借鑒。

機(jī)械加壓送風(fēng)，消防，高層建筑

0 引言

當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，樓梯間前室、合用前室是高層建筑內(nèi)部人員垂直疏散的主要通道，消防電梯是消防隊(duì)員進(jìn)行撲救的主要垂直運(yùn)輸工具，為了疏散和撲救的需要，必須確保在疏散和撲救過(guò)程中樓梯間和前室、合用前室、消防電梯前室內(nèi)無(wú)煙。本文以某高層賓館為例，通過(guò)量化分析，評(píng)估其機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 工程概況

某賓館總建筑面積17 544.45 m2，地下2層，地上19層，建筑總高度76.80 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架剪力墻，耐火等級(jí)一級(jí)。高層賓館的消防設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題是機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、管道與送風(fēng)口尺寸的選型是否能達(dá)到實(shí)際要求。

2 機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)評(píng)估分析

2.1 加壓送風(fēng)量的校核

結(jié)合該賓館高度和實(shí)際情況，不能采用自然排煙方式，利用查表法、風(fēng)速法、壓差法對(duì)防煙樓梯間和合用前室分別機(jī)械加壓送風(fēng)防煙。

1)防煙樓梯間。

查表法：16 000 m3/h～20 000 m3/h。

壓差法：根據(jù)式(1)計(jì)算：

(1)

式中：A——總有效漏風(fēng)面積，m2；b——門縫取2，窗縫取1.6； ΔP——壓力差，取50 Pa。

一個(gè)雙扇防火門，A=(1.5×2+2.1×3)×0.003 26=0.03 m2；

一個(gè)C3窗，A=(0.5×4+0.9×4)×2.55×10-4=1.428×10-3m2；

一個(gè)C4窗，A=(0.6×4+0.9×4)×2.55×10-4=1.530×10-3m2；

Ly=Ly1+Ly2=15 000+1 180=16 180 m3/h。

風(fēng)速法：根據(jù)式(2)計(jì)算：

(2)

其中，A為每個(gè)門開啟斷面積，取1.5×2.1=3.15 m2；v為門在開啟時(shí)所具有的風(fēng)速，一般為0.7 m/s～1.2 m/s，取0.7 m/s；a為背壓系數(shù)，機(jī)械排煙取0.8；b為送風(fēng)管道漏風(fēng)系數(shù)，混凝土管道取0.25；n為同時(shí)開啟門的計(jì)算數(shù)量，19層取2。

比較三種方法，取最大值，所以加壓送風(fēng)量為24 806 m3/h。

2)合用前室。

查表法：18 000 m3/h～22 000 m3/h。

壓差法：

根據(jù)式(1)計(jì)算：

一個(gè)雙扇防火門，A=(1.8×2+2.1×3)×0.003 26=0.03 m2；ΔP=30 Pa；b=2；

風(fēng)速法：

根據(jù)式(2)計(jì)算：

A=1.8×2.1=3.78 m2；v=0.7 m/s；a=0.8；b為混凝土管道，取0.25；21層，n=3；

比較三種方法，取最大值，所以加壓送風(fēng)量為44 651 m3/h。

該賓館樓梯間、合用前室實(shí)際采用DTP-I20型單速加壓風(fēng)機(jī)箱，風(fēng)量為22 000 m3/h，不能滿足送風(fēng)量的要求。

2.2 管道與送風(fēng)口尺寸的校核

1)管道。

防排煙工程中混凝土管道煙風(fēng)氣流速度的最大值為15 m/s，根據(jù)式(3)算出管道最小截面尺寸：

(3)

其中，L為機(jī)械加壓送風(fēng)量，m3/h；v為管道內(nèi)風(fēng)速，m/s。

防煙樓梯間的管道最小截面尺寸S1，合用前室的S2計(jì)算如下：

2)送風(fēng)口。

該工程防煙樓梯間實(shí)設(shè)7個(gè)送風(fēng)口，合用前室實(shí)設(shè)21個(gè)送風(fēng)口。加壓送風(fēng)口按火災(zāi)時(shí)相應(yīng)的同時(shí)開啟的層數(shù)計(jì)算風(fēng)口尺寸，每個(gè)風(fēng)口的面積f按式(4)計(jì)算：

(4)

其中，L為加壓送風(fēng)量，m3/h；n為加壓送風(fēng)口同時(shí)開啟的層數(shù)(或門數(shù))；v為風(fēng)口風(fēng)速，m/s，取7 m/s時(shí)相應(yīng)得到的是最小有效面積；η為風(fēng)口有效面積率，一般取0.85。

防煙樓梯間：

合用前室：

該工程中，實(shí)際防煙樓梯間管道尺寸為0.4 m2，合用前室為0.3 m2；送風(fēng)口尺寸為0.12 m2，合用前室為0.36 m2，均不能達(dá)到應(yīng)設(shè)的最小截面尺寸。

2.3 機(jī)械加壓送風(fēng)機(jī)全壓的校核

機(jī)械加壓送風(fēng)機(jī)的全壓，包括最不利環(huán)路管道壓頭損失和余壓。防煙樓梯余壓應(yīng)為40 Pa～50 Pa，取50 Pa，前室、合用前室應(yīng)為25 Pa～30 Pa，取30 Pa。

風(fēng)管沿程壓力損失的計(jì)算按式(5)：

(5)

式中：ΔPm——風(fēng)管沿程摩擦損失，Pa；λ——摩擦阻力系數(shù)，混凝土風(fēng)道為0.04；l——計(jì)算管路流道的當(dāng)量長(zhǎng)度，m；de——風(fēng)管當(dāng)量直徑，m；ρ——熱空氣密度，取1.2 kg/m3；v——熱煙氣在計(jì)算管路里的平均流速，m/s。

對(duì)于熱煙氣在計(jì)算管路里的平均流速，最不利送風(fēng)口為15 m/s，其他管段流速按照送風(fēng)口流速平均衰減計(jì)算，如共有2個(gè)送風(fēng)口，則每節(jié)管段衰減15÷2=7.5 m/s，共有7個(gè)送風(fēng)口，則每節(jié)管段衰減15÷7=2.143 m/s。

1)防煙樓梯間。

當(dāng)量直徑按式(6)計(jì)算：

(6)

其中，a為風(fēng)管的寬度，m；b為風(fēng)管的高度，m。

由圖1可見，防煙樓梯間每隔兩層設(shè)一個(gè)送風(fēng)口，共設(shè)有7個(gè)，該建筑層高3.6 m，所以l=3.6×3=10.8 m。具體各風(fēng)管沿程壓力損失計(jì)算見表1。

對(duì)于一般的風(fēng)管，全壓可按式(7)估算：

P=ΔPm(1+k)+ΔP

(7)

其中，k為整個(gè)管網(wǎng)局部壓力損失與沿程壓力損失的比值，取1。

P=267×(1+1)+50=584 Pa。

2)合用前室。

由圖2可見，合用前室每層設(shè)一個(gè)常閉型送風(fēng)口，共設(shè)有21個(gè)，設(shè)最不利情況下，該建筑合用前室最頂三層開三個(gè)送風(fēng)口。表2為具體各風(fēng)管沿程壓力損失計(jì)算。

表1 防煙樓梯間風(fēng)管沿程壓力損失

表2 合用前室風(fēng)管沿程壓力損失

對(duì)于一般的風(fēng)管，全壓估算：

P=150×(1+1)+30=330 Pa。

通過(guò)以上全壓計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該賓館合用前室所采用的加壓風(fēng)機(jī)機(jī)箱DTP-I20型單速加壓風(fēng)機(jī)箱全壓為400 Pa，可以滿足合用前室全壓的要求，但不能滿足防煙樓梯間的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

樓梯間、前室、合用前室及消防電梯前室的加壓送風(fēng)量不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，過(guò)大會(huì)使樓梯間或前室內(nèi)氣壓過(guò)大，逃生人員開門困難；過(guò)小會(huì)使疏散通道內(nèi)不能持續(xù)保持合理的正壓值，逃生通道的安全性無(wú)法得到有效的保證。因此《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，高層建筑防煙樓梯間及前室、合用前室、消防電梯前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定，當(dāng)計(jì)算值和規(guī)定值不一致時(shí)，應(yīng)按規(guī)定值和計(jì)算值中的較大值確定。當(dāng)前的機(jī)械加壓送風(fēng)量計(jì)算方法多種多樣，有關(guān)規(guī)范也沒有做出明確的統(tǒng)一，很多設(shè)計(jì)人員為了方便，一般都是直接套用《高規(guī)》中的規(guī)定數(shù)值或者使用自己熟悉的某種計(jì)算方法來(lái)確定送風(fēng)量的大小，因此所得的送風(fēng)量值相互間差別較大，使許多工程的送風(fēng)量大小滿足不了相應(yīng)的要求。

值得探討的是，在計(jì)算該建筑樓梯間和合用前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量時(shí)，是根據(jù)最不利的安全開門工況進(jìn)行確定的，規(guī)范中規(guī)定樓梯間的最不利安全開門工況是外門敞開，且同時(shí)開門的樓層處于兩道門同時(shí)開啟的狀況，合用前室的最不利的安全開門工況是同時(shí)開門的樓層均處于樓梯間門關(guān)、合用前室門開的情況。但是，在實(shí)際火災(zāi)中，人員密集場(chǎng)所人員眾多，逃生時(shí)很可能形成連續(xù)人流，所以合用前室的最不利安全開門工況是有可能處于兩道門同時(shí)開啟的狀況，此時(shí)，合用前室壓力低于樓梯間壓力，樓梯間對(duì)前室可進(jìn)行送風(fēng)，對(duì)前室計(jì)算送風(fēng)量可減去樓梯間的送風(fēng)量，這一點(diǎn)亦可從《高規(guī)》第8.3.2條查表的加壓送風(fēng)量中看出，合用前室所需送風(fēng)量小于樓梯間所需送風(fēng)量。

[1] 杜 紅.防排煙工程[M].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社,2003.

[2] GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)[S].

[3] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

Fire-fighting security estimation of mechanical pressurized air supply system of the high-rise hotel

SONG Xue-yuan

(ShuozhouPublicFire-FightingDepartment,Shuozhou036000,China)

Combining with the specific engineering examples, applies current common calculation method, estimates the design of mechanical pressurized air supply system, and discusses smoke protection design from aspects of pressurized air supply volume, size of pipeline and air supply entrance and mechanical pressurized air supply system and so on, with a view to provide some guidance for similar engineering.

mechanical pressurized air supply, fire-fighting, high-rise building

1009-6825(2014)15-0134-03

2014-03-14

宋雪原(1988- )，女，助理工程師

TU998.1

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