工業(yè)通風(fēng)課程防排煙通風(fēng)內(nèi)容教學(xué)方法探討

劉春花

摘要：防排煙通風(fēng)是工業(yè)通風(fēng)課程的一個重要內(nèi)容，也是暖通空調(diào)設(shè)計所不可或缺的知識。由于缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗，大多學(xué)生對此內(nèi)容的學(xué)習(xí)感到困難。為解決理論和實(shí)際脫節(jié)的矛盾，提高教學(xué)內(nèi)容的實(shí)效性、針對性，文章提出在課程教學(xué)的不同階段采用不同的教學(xué)方法，即前期引入數(shù)值模擬技術(shù)，中期應(yīng)用案例教學(xué)法，后期實(shí)施項目驅(qū)動式教學(xué)法。實(shí)踐證明，這些教學(xué)方法能有效調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生反映良好，取得了預(yù)期的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：防排煙通風(fēng)；教學(xué)方法；案例教學(xué)；項目驅(qū)動；課程教學(xué)

中圖分類號：G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：10052909（2015）01010604

工業(yè)通風(fēng)課程教材選用的是機(jī)械工業(yè)出版社出版的《通風(fēng)工程》一書，防排煙通風(fēng)設(shè)計是其難點(diǎn)之一，同時，防排煙通風(fēng)也是建筑消防和空氣調(diào)節(jié)課程的重要組成部分。為避免這一重點(diǎn)內(nèi)容在各相關(guān)課程教學(xué)中不被重視的情況發(fā)生，應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)合理的整合，按照實(shí)用性、實(shí)踐性的原則重組課程體系和內(nèi)容，突出應(yīng)用性和實(shí)踐性。

建筑防排煙通風(fēng)的內(nèi)容邏輯性、系統(tǒng)性很強(qiáng)，課程內(nèi)容又多與工程實(shí)際緊密結(jié)合，如何進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計是學(xué)生學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的一大障礙。此外，由于學(xué)生對實(shí)際項目接觸較少，在學(xué)習(xí)此部分內(nèi)容時缺乏直接的感性認(rèn)識，造成學(xué)習(xí)興趣不高。傳統(tǒng)課堂教學(xué)中以理論、計算為主的講授模式已難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。

為了解決上述教學(xué)中存在的問題，筆者在該課程教學(xué)的不同階段嘗試采用不同的教學(xué)方法，學(xué)生反映較好，取得了預(yù)期的教學(xué)效果。

一、利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)

首先把數(shù)值模擬技術(shù)引入課堂教學(xué)中，利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)向?qū)W生展示通風(fēng)防排煙的模擬結(jié)果。圖1、圖2是某地鐵火災(zāi)時的煙氣擴(kuò)散圖及火災(zāi)煙氣的溫度矢量圖。通過圖1、圖2的展示一方面提供給學(xué)生一個直觀而動態(tài)的感官印象，增加學(xué)生的感性認(rèn)識；另一方面也幫助學(xué)生認(rèn)識到防排煙通風(fēng)的重要性。在授課過程中，引導(dǎo)學(xué)生自己動手設(shè)計、建模、操作，通過軟件模擬，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)理論基礎(chǔ)，也讓學(xué)生接觸專業(yè)的前沿分析工具，提高其專業(yè)視野。

二、 案例教學(xué)法的應(yīng)用

案例教學(xué)法是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的需要，選用典型案例，組織、引導(dǎo)學(xué)習(xí)者分析研究案例，讓學(xué)習(xí)者就具體的問題積極思考，主動探索，在分析思考中獲得知識，以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者綜合能力和素質(zhì)的一種教學(xué)方法[1]。隨著授課內(nèi)容的不斷深入，在工業(yè)通風(fēng)課程教學(xué)過程中引入案例教學(xué)法能收到良好的效果。

防排煙通風(fēng)設(shè)計在工程實(shí)踐中不同案例的差異較大，熟悉工程的各種實(shí)際情況有助于理論學(xué)習(xí)。例如建筑防煙系統(tǒng)設(shè)計中對機(jī)械加壓送風(fēng)量的計算，教材、手冊和規(guī)范僅比較粗略地給出了計算方法和公式，提出目前加壓送風(fēng)量的確定可采用計算法和查表法，當(dāng)計算值和查表值不一致時，應(yīng)按二者中較大值確定[2-4]。但什么情況下二者會出現(xiàn)不一致？或者出現(xiàn)教材、手冊、規(guī)范中沒有提及的復(fù)雜情況時又該如何應(yīng)對？這些對于沒有實(shí)際工程經(jīng)驗的學(xué)生來說， 要做好把握度的分析是比較困難的。因此有必要在課堂教學(xué)中引入不同建筑條件下防排煙通風(fēng)設(shè)計的案例分析，教會學(xué)生更多的分析方法，而不是單純地教條地套用表格和公式。

眾所周知，加壓送風(fēng)量是影響防煙設(shè)施效果的重要因素之一。如果加壓送風(fēng)量太小，就不能有效防煙；但若加壓送風(fēng)量太大，不但會增加風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，而且會造成加壓區(qū)域正壓值太高，導(dǎo)致疏散時門難以開啟，帶來更大的災(zāi)難。在案例教學(xué)中，對典型的不具備排煙條件的合用前室，分別采用流速法、壓差法計算合用前室的加壓送風(fēng)量，并和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》）中給出的控制風(fēng)量進(jìn)行分析。

（一）壓差法

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)量按當(dāng)防火門關(guān)閉時，保持加壓部位一定的正壓值計算。加壓送風(fēng)量Ly的計算公式如下：

式中 0.827為漏風(fēng)系數(shù)，f為總有效漏風(fēng)面積（m2），Δp為壓力差（Pa），m為指數(shù)，對門周圍的縫隙和其他較大的漏風(fēng)面積時，m=2，對窗戶周圍的縫隙，m=1.6；1.25為不嚴(yán)密處附加系數(shù)。

（二）風(fēng)速法

采用機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室或合用前室，當(dāng)門開啟時，保持該門洞處一定的風(fēng)速所需的風(fēng)量。加壓送風(fēng)量Lυ的計算公式如下：

式中n為同時開啟門的計算數(shù)量，20 層以下建筑物，n=2，20 層以上建筑物，n=3；F為每個開啟門的斷面積（m2）；υ為門開啟時在門洞處保持的風(fēng)速，取0.7～1.2m/ s；a為背壓系數(shù)，當(dāng)走道采用機(jī)械排煙時，a=0.8；當(dāng)走道采用可開啟外窗進(jìn)行自然排煙時，a=0.6；b為送風(fēng)管道的漏風(fēng)附加率，采用鋼板送風(fēng)管時，b=0.15，采用混凝土風(fēng)道時，b=0.25。

（三）查表法

根據(jù)高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范（2005版），高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯間前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計算確定，或按規(guī)范中表8.3.2-1至表8.3.2-4的規(guī)定確定。此處為配合后面的案例，只給出規(guī)范中表8.3.2-4的內(nèi)容，如表1所示。

表1防煙樓梯間采用自然排煙，前室或

合用前室不具備自然排煙條件時的送風(fēng)量系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)加壓送風(fēng)量（m3h）﹤20層22 000～27 00020層～32層28 000～32 000 以下以一個具體工程案例為例，介紹合用前室加壓送風(fēng)量的計算。某建筑層數(shù)25層，合用前室與走道的入戶門為2個，入戶門高2.1m，寬1.0m，防煙樓梯間開向合用前室的門高2.1m，寬1.2m，如圖3所示，試確定加壓送風(fēng)量。

樓梯間采用自然排煙，合用前室如圖中陰影所示，合用前室不具備自然排煙條件，故應(yīng)在合用前室設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。送風(fēng)量計算如下：

的合用前室[]32 6032 087.331 500～36 0001 260～1 440 按照以上方法計算機(jī)械加壓送風(fēng)量時，難點(diǎn)如下：

（1）采用壓差法計算時，按照公式（1），關(guān)鍵點(diǎn)是如何確定總有效漏風(fēng)面積，有效漏風(fēng)面積的計算和漏風(fēng)通路的類型有關(guān)，漏風(fēng)通路有并聯(lián)式、串聯(lián)式、并聯(lián)和串聯(lián)混合式之分，不同的漏風(fēng)通路漏風(fēng)面積的計算也是不同的。

（2）采用風(fēng)速法計算時，按照公式（2），首先要注意的是對前室或合用前室，開啟門指的是與走道之間的出入門。其次要注意的是不能按門洞的總面積來計算，上例中門洞的總面積為6.72m2，如果按門洞總面積來計算，加壓送風(fēng)量為104 328 m3/h，和實(shí)際結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。

（3）采用查表法時，要注意兩點(diǎn)：其一，表格是按開啟2.0m×1.6m的雙扇門來確定的，當(dāng)采用單扇門時，風(fēng)量乘以0.75系數(shù)計算；其二，當(dāng)有兩個或兩個以上出入口時，風(fēng)量應(yīng)乘以1.5～1.75系數(shù)計算。

案例教學(xué)法的應(yīng)用，即課堂教學(xué)中引入不同建筑條件下的通風(fēng)防排煙案例分析，讓學(xué)生靈活掌握更多的分析方法。

三、項目驅(qū)動式教學(xué)法的應(yīng)用

在授課結(jié)束后的課程設(shè)計中應(yīng)用項目驅(qū)動式教學(xué)法，讓學(xué)生在自己動手的過程中發(fā)現(xiàn)和解決問題。項目設(shè)置的內(nèi)容及具體要求如表3所示。根據(jù)小組成員的具體情況進(jìn)行合理分組，把學(xué)習(xí)能力、學(xué)業(yè)水平和興趣愛好不同的學(xué)生分到一個組，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。學(xué)生以小組為單位共同完成任務(wù)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，而且還能夠通過組內(nèi)學(xué)生的討論交流，提高任務(wù)完成的效率和質(zhì)量[5]。

四、結(jié)語

工業(yè)通風(fēng)課程教學(xué)改革，已列入浙江海洋學(xué)院建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的教學(xué)改革計劃。學(xué)生對實(shí)際項目接觸較少，缺乏直接的感性認(rèn)識，以致學(xué)習(xí)興趣不高。為了提高教學(xué)內(nèi)容的實(shí)效性、針對性，可采用在教學(xué)的不同階段輔以不同的教學(xué)方法，即前期引入數(shù)值模擬技術(shù)，中期應(yīng)用案例教學(xué)法，后期實(shí)施項目驅(qū)動式教學(xué)。在2011級的試點(diǎn)實(shí)踐中，這些教學(xué)方法有效調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生反映良好，課堂教學(xué)效果也不錯。從2014年中國制冷學(xué)會主辦的CAR-ASHARE學(xué)生設(shè)計競賽的參賽情況來看，學(xué)生不僅能夠熟練掌握防排煙通風(fēng)的理論知識，而且還能將其靈活應(yīng)用于實(shí)際工程中。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 王漢青. 通風(fēng)工程[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.

[5] 謝志強(qiáng).任務(wù)驅(qū)動法在高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)（學(xué)術(shù)交流），2007（18）：1738—1746.