解決進排風(fēng)短路方式的探討

曾慶錢

廣州市設(shè)計院

0 引言

隨著我國房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，房地產(chǎn)價格不斷攀升，某些一線城市的房價甚至到了“寸金尺土”的地步，為實現(xiàn)經(jīng)濟利益最大化，業(yè)主對建筑平面、室外空間的利用率以及外立面的美觀提出了十分苛刻的要求，卻往往忽略設(shè)備專業(yè)的合理需求，且現(xiàn)代建筑規(guī)模越來越龐大、使用功能越來越復(fù)雜、設(shè)備系統(tǒng)越來越密集，在這種惡劣的現(xiàn)實條件下，如何保證良好的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、保證消防系統(tǒng)的安全運行給暖通設(shè)計師提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。本文就解決進排風(fēng)短路問題作分析，介紹“一種低阻力防風(fēng)、防雨排風(fēng)/煙裝置”，重點介紹“迂回式排水槽”的特點，供大家參考、選用。

1 技術(shù)背景

為保證機械防煙系統(tǒng)的安全可靠、新風(fēng)系統(tǒng)的清潔衛(wèi)生，現(xiàn)行國家消防、暖通規(guī)范、技術(shù)措施、設(shè)計手冊等均對機械防排煙系統(tǒng)、新排風(fēng)系統(tǒng)的進風(fēng)口與排風(fēng)口的距離作了強制性規(guī)定，如：《建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)標準》第3.3.5 條[1]、《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》第6.3.1 條及第6.3.9 條[2]、《地鐵設(shè)計規(guī)范》第9.6.2～3 條[3]、《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》（第二版）第9.3.2 條[4]、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》暖通空調(diào)·動力(2009 年版)第4.1.4 條及第4.8.9 條[5]等等，歸納匯總上述規(guī)范的大致要求為：水平距離10～20 m，垂直距離3～6 m（排風(fēng)口在上方）。在工程實際中，往往由于建筑條件的限制，進排風(fēng)口水平距離10～20 m 的要求難以做到，為滿足規(guī)范要求，需要在垂直距離上做調(diào)整。

2 常用處理水平距離不足導(dǎo)致進、排風(fēng)短路的方法

在工程設(shè)計中常用的處理方法大致有下列5 種，其構(gòu)造特點及優(yōu)缺點見表1 及圖1～5：

表1 常用5 種處理方法的構(gòu)造特點及優(yōu)缺點

圖1 排風(fēng)出口防雨措施采用防雨彎頭

圖2 排風(fēng)出口防雨措施采用防雨百葉

圖3 排風(fēng)出口防雨措施采用傘形風(fēng)帽

圖4 排風(fēng)出口防雨措施采用筒形風(fēng)帽

圖5 排風(fēng)出口防雨措施采用錐形風(fēng)帽

由表1 可見上述5 種方法中，方法1～4 雖然滿足規(guī)范要求，但是均存在阻力大、氣流短路的問題。方法5 原理上主氣流不短路，但是實際上由于錐形風(fēng)帽下側(cè)的雨水口直接暴露在氣流中，如要保證排水能力，其開口不能太小，其漏風(fēng)量也不小，導(dǎo)致實際上的氣流短路。另外雨水經(jīng)上傘形帽流入排水槽需要經(jīng)過上升氣流，當(dāng)風(fēng)速較高時雨水不能全部流入排水槽，存在雨水倒灌的風(fēng)險。且錐形風(fēng)帽尺寸巨大、阻力大、造價高，相關(guān)圖集未能提供漏風(fēng)量、排水能力等數(shù)據(jù)。

3 本裝置的構(gòu)造及特點

本裝置采用常規(guī)的風(fēng)管構(gòu)件組合并加以改進，創(chuàng)造出一種解決進、排風(fēng)短路的低阻力防風(fēng)防雨排風(fēng)/煙裝置（圖6）。

圖6 排風(fēng)出口防雨措施采用低阻力防風(fēng)防雨排風(fēng)/煙裝置

其構(gòu)造如下（由于直管段較短，為方便計算，所有摩擦阻力系數(shù)全部折算成局部阻力系數(shù)）：

1）緩變式變徑管[4]：構(gòu)造：F0/F1≤1.5，采用頂平底斜單面偏變徑管，變截面后主管風(fēng)速約10m/s。作用：起整流、變截面、降低風(fēng)速作用。同時以防排水槽意外堵塞時起截水作用。阻力系數(shù)ζ 為0.17。

2）水平管道[4]：構(gòu)造：采用正方形截面，長度約為風(fēng)機直徑的2.5 倍。作用：起整流作用，同時便于排水槽的安裝、雨水收集。阻力系數(shù)ζ 為0.05。

3）T 型分流三通[4]：構(gòu)造：水平管道下側(cè)開口尺寸同迂回式排水槽上方開口。作用：連接迂回式排水槽。阻力系數(shù)ζ 為0.86。

4）迂回式排水槽：構(gòu)造：采用4 層傾斜導(dǎo)流板，角度約10°，交錯對接安裝，其流道可以看成由1 個Z 字彎[4]、4 個變徑管[4]、3 個急促180°回頭彎[4]、1 個90 度變徑彎頭[4]組成。作用：安裝在彎頭后面的水平風(fēng)管下側(cè)，起排水作用，在保證排水量的前提下，盡可能增大風(fēng)側(cè)阻力，減少漏風(fēng)量。阻力系數(shù)ζ 為31.95。

5）標準90°彎頭[4]：構(gòu)造：管道中心半徑等于排風(fēng)管道高度的1.0 倍。作用：起轉(zhuǎn)向作用，使排風(fēng)方向由水平轉(zhuǎn)為垂直朝天。阻力系數(shù)ζ 為0.21。

6）垂直管道[4]：構(gòu)造：采用正方形截面，距水平管面高度約3～6 m。作用：起整流、隔離進、排風(fēng)口作用。阻力系數(shù)ζ 為0.08。

7）垂直管道出風(fēng)口[4]：構(gòu)造：截面同垂直管道，以角鋼法蘭加固封邊。作用：起防風(fēng)、高速、高空排放作用。阻力系數(shù)ζ 為1.0。

本裝置的核心部件為“迂回式排水槽”，其構(gòu)造見圖7：

圖7 迂回式排水槽安裝剖面圖

其構(gòu)造如下：

1）排水槽外殼：長度同主風(fēng)管寬度，寬度、高度約300 mm。主要起雨水收集、排水作用。

2）迂回式傾斜導(dǎo)流板：長度同排水槽長度，寬度比排水槽寬度略?。舫鰲l縫形出水口）。4 層交錯連接成“之”字形或“Z”字形傾斜分布在槽體內(nèi)，傾斜角度約10°，坡度約11%。主要起排水、增大風(fēng)側(cè)阻力、減少漏風(fēng)量作用。

3）條縫形出水口：長度同排水槽長度，其寬度考慮防塵或雜物堵塞，統(tǒng)一采用5 mm。主要起排水作用。

4 迂回式排水槽排水量計算

查閱《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》表4.1.3-2[7]矩形風(fēng)管規(guī)格表選取8 種規(guī)格的正方形風(fēng)管計算經(jīng)朝天管口進入管道的可能最大雨水流量，驗算排水槽的排水能力，見表2：

表2 常用尺寸朝天管口可能最大雨水流量計算

查閱《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-給水排水》（2009 年版）表4.4.7-1[5]得坡度8%鑄鐵排水橫管排水量，見表3：

表3 坡度8%鑄鐵排水橫管排水量

對比表2、表3 可以看出，條縫形出水口的坡度（約11%）、相同截面積的鑄鐵排水橫管（8%），且經(jīng)管口進入管道的可能最大雨水流量遠小于相同截面積的鑄鐵排水橫管排水量，故可以判斷，迂回式排水槽的排水能力滿足使用要求。

5 阻力系數(shù)計算

該裝置阻力計算見表4（具體點位詳圖6、7）：

表4 新裝置阻力系數(shù)計算

6 漏風(fēng)量計算

漏風(fēng)量可按以下公式計算[9]：

式中：Z 為為局部阻力，Pa，設(shè)Z1為B 點～D 點的局部阻力，Z2為B 點～C 點的局部阻力，Z1=Z2均為B 點至大氣的壓力差；ζ 為局部阻力系數(shù)，設(shè)ζ1為B 點～D 點局部阻力系數(shù)（2.15）、ζ2為B 點～C 點局部阻力系數(shù)（31.95）；ρ 為氣流密度，kg/m3；v 為氣流速度，m/s，設(shè)v1為管道出風(fēng)口氣流速度，v2為條縫形出水口氣流速度。

式中：L 為氣流流量，m3/s，設(shè)L1為管道出風(fēng)口風(fēng)量（D點）、L2為漏風(fēng)量（C 點），L0為風(fēng)機總風(fēng)量（A 點或B點），L0=L1+L2；F 為流道截面積，mm2，設(shè)F1為管道出風(fēng)口截面積，F(xiàn)2為條縫形出水口截面積；v 為氣流速度，m/s，設(shè)v1為管道出風(fēng)口氣流速度，v2為條縫形出水口氣流速度。

從而可計算出迂回式排水槽應(yīng)用在不同尺寸管道的漏風(fēng)量比例（L2/L0），見表7。

表7 不同尺寸管道的漏風(fēng)量比例計算

由表7 可以看出，通過迂回式排水槽的漏風(fēng)量L2約為風(fēng)機總風(fēng)量L0的0.6‰～3.2‰，且由于條縫形出水口寬度尺寸不變，則主管道尺寸越大，漏風(fēng)量比例越小，對進風(fēng)系統(tǒng)的影響極小，可以忽略不計。

7 結(jié)論

本裝置具有解決進排風(fēng)短路、低阻力、防風(fēng)、防雨、結(jié)構(gòu)簡單、制作安裝方便、造價低、幾乎不需要維護檢修等眾多優(yōu)點，在我院設(shè)計的多個項目中得到應(yīng)用，實際使用效果良好，贏得業(yè)主和相關(guān)單位的一致好評，值得在其他工程中推廣使用。