楼梯间及其前室机械加压送风量计算探讨邯郸建筑设计有限责任公司宋月巧范超
摘要高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量的计算方法多种多样，本文结合实例对国家规范计算方法和上海规程计算方法进行分析比较，并提出了自己的看法。
关键词机械加压送风量压差法门洞风速法
1．前言
近两年随着用地政策的变革及土地资源特殊性，房地产开发商最大限度地追求容积率，从而以剪力墙结构为主体的高层住宅层出不穷。
按照《高层民用建筑设计防火规范》第8.2.1、8.2.2、8.3.1、8.3.2等条款的规定，防排烟方式可分为自然排烟、机械排烟和机械加压送风方式。
在优选自然排烟的条件无法满足的情况下，防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室，应设独立的机械加压送风的防排烟错施。
对此，《高层民用建筑设计防火规范》做出了明确的规定。
但是，对于高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量的计算方法，并没有做出明确规定，各个设计院、甚至每个人对规范的理解有所不同，在计算中也可能采用了不同的设计方法，风量的计算方法至今尚无统一。
其原因主要是影响正压送风量的因素较复杂，而且各种计算公式的出发点不同，选用不同的计算公式，其结果差别较大。
本文将对高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量的计算方法进行分析。
2．假定条件
由于在火灾发生时，门的开启状况，系统的运行控制方式多种多样，所以计算防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室的正压送风量时，首先应该确定计算模型的假定条件。
根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95、《上海市民用建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2000，我们作出四个假设：
(1).任意一层着火时，当系统门（楼梯间开向前室、前室开向走廊的门）全闭时，正压送风系统应保证走廊→前室或合用前室→楼梯间的压力呈递增分布,防烟楼梯间压力值为40Pa至50Pa，前室或合用前室的压力值为25Pa至30Pa。
(2).同时打开任一模拟着火层及其上下一层的防火门，其它层的防火门均关闭，模拟火灾层各门洞处的风速应大于等于0.7m/s。
(3).楼梯间采用常开风口。
(4).前室或合用前室采用常闭风口。
第四个假定条件目前尚有争论。
关于前室的控制方法，目前常见的有下列三种：
(1).前室或合用前室采用常闭风口，火灾时只开启着火层。
(2).前室或合用前室采用常闭风口，火灾时开启着火层及其上下相邻两层，即开启三层前室的风口。
(3).前室或合用前室采用常开风口。
我们认为当前室采用带启闭信号的常闭防火门时，可设常开式加压送风口。
笔者遇到的一工程，条件受限，用的是常开风口（如下图）。
鉴于目前国内的产品质量及管理制度不尽完善。
因此设计时优先考虑常闭式加压送风口。
3．计算基本公式的选取及参数的确定
直接按照《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95表8.3.2估算方法虽然快捷，但缺乏理论依据。
应计算取得。
计算方法如下：
3.1 国家规范计算方法
国家规范《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95第8.3.1规定，不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室应设置独立的防烟设施。
其加压送风量应由计算确定，或按表中规定确定，当计算值和本表不一致时，应按两者中较大值确定。
条文说明中指出，作为计算理论依据选用两个公式作为基本计算公式：
（1）.采用机械加压送风的防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室及合用前室，其加压送风量按照当门关闭时保持一定正压值计算（压差法），送风量为
Ly=0.827f△P1/b*3600*1.25 ①
式中△P—门窗两侧的压差值，根据加压部位取25-50Pa
b—指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6
0.827—计算常数
1.25—不严密处附加系数
f—门窗缝隙的计算漏风总面积, m2
（2）.采用机械加压送风的防烟楼梯间及其前室，消防电梯及合用前室，当门开启时，保持门洞处一定风速所需的风量(风速法)
L v=3600nFv(1+b)/a ②
F—每个门的开启面积, m2
v—开启门洞处的平均风速, 取0.6-1.0m/s
a—背压系数，根据加压间密封程度取0.6-1.0
b—漏风附加率，取0.1-0.2
n—同时开启门的计算数量。
当建筑物为20层以下时取2，当建筑物为20层及其以上时取3.
按照压差法和风速法分别计算，取其较大值作为计算加压送风量。
这种方法的出发点是采用机械加压送风的防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室及合用前室，当门关闭时需要保持一定的正压值，当门开启时需要保持一定的门洞风速。
根据两种方法的计算结果的差值来确定泄压阀的开启面积。
3.2上海规程计算方法
按照《上海市民用建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2000计算，加压送风机的送风量应由保持加压部位规定正压值所需的送风量，门开启时保持门洞处规定风速所需的送风量以及采用常闭送风阀门的总漏风量三部分组成。
(1).保持加压部位规定正压值所需的送风量
L1=0.827 AΔP1/n*1.25*N1*3600 ③
A—每层电梯门及疏散门的总有效漏风面积m2.门缝宽度：疏散门，0.002-0.004m; 电梯门
0.005-0.006m.
ΔP—压力差（Pa）; 楼梯间取40-50Pa，前室取25-30Pa
n—指数，一般取2。
1.25—不严密处附加系数
N1—漏风门的数量，当采用常开风口时，取楼层数，当采用常闭风口时，取1。
(2).开启时保持门洞处规定风速所需的送风量
L2=FvN2*3600 ④
F—每层开启门的总断面积m2
v—门洞断面风速m/s取0.7-1.2m/s
N2—开启门的数量，当采用常开风口时，20层及以下取2，20层以上取3，当采用常闭风口时，取1。
(3). 采用常闭送风阀门的总漏风量
L3=0.083A F N3*3600 ⑤
A F—每层送风阀门的总面积
0.083---阀门单位面积的漏风量。
N3—漏风阀门的数量，当采用常开风口时，取0，当采用常闭风口时，取楼层数。
所以，加压送风机的送风量
L=L1+L2+L3 ⑥
上海规程制定的理由是：因为门洞开启时，虽然加压送风开门区域中的压力会下降，但远离门洞开启楼层的加压送风区域或管井仍具有一定的压力，存在着门缝、阀门和管道的渗漏风，使实际开启门洞风速达不到设计要求。
因此，按保持加压区域内一定正压值所需送风量、保持该区域门洞风速所需送风量以及采用常闭送风阀门的总漏风量三部分之和计算加压送风量是较合理、较安全的。
3.3两种方法的比较
比较国家规范和上海规程，在计算楼梯间的加压送风量时，上海规程增加了着火时非开启门的漏风量，即保持加压部位规定正压值所需的送风量L1。
而这一点在国家规范中体现在漏风附加率b和背压系数a上。
所以最终的计算值相差不大。
在计算前室或合用前室时，上海规程增加了着火时非开启阀门的总漏风量L3，但是在计算保持门洞风速所需送风量时，开启门的数量取1。
而国家规范是按照20层及以下取2，20
层以上取3。
这样计算后的值相差较大，一般是按照上海规程计算出的加压送风量小于按照国家规范计算出的加压送风量。
3.4 两种方法的结合
结合两种计算方法，笔者认为，在计算前室的正压送风量时，应该是由以下三部分组成：
（1）保持着火层的门（前室开向走道）开启时，规定门洞风速所需的送风量。
开启门的数量取1，即着火层的门。
这一点与上海规程一致。
（2）着火层电梯门的总漏风量（仅对于合用前室）。
取消了上海规程中的保持加压部位规定正压值所需的送风量L 1，理由如下：
首先来计算当门开启时，保证门洞风速时的楼梯间或前室的压力。
开门两侧的伯努利方程为：
222
2211v P v P ρρζ+=- ⑦ 2)1(2
121v P P ρζ+=-∴ ⑧
入口局部阻力系数1ζ取为0.5( 突然扩大),门洞风速取0.7-1.2m/s,经计算得门两侧的压力差为0.441-1.296Pa.也就是说当门洞风速为0.7-1.2m/s 时，门两侧的压力几乎是相等的，此时压差仅为1Pa 左右。
这时，整个楼梯间或前室不能保证50Pa 的正压，在计算加压送风量时，保持加压部位一定正压值所需的送风量和保持门洞风速所需的送风量不应该相加。
着火层电梯门的总漏风量应该按照公式③来计算，压力差ΔP 取1Pa 。
（3）非着火层常闭送风阀门的总漏风量。
按照公式⑤来计算。
在计算楼梯间的正压送风量时，应该由以下两部分组成：
（1）保持火灾时开启门（楼梯间开向前室）规定门洞风速所需的送风量。
（2）非开启门（楼梯间开向前室）的总漏风量。
另外，还应计算当着火层门关闭时，保持前室和楼梯间一定正压值所需的送风量，二者的差值作为计算余压阀大小的依据。
设计中，可以在楼梯间或前室设置泄压阀，也可以在送风机出风管路上设置压差旁通阀，或者采用变频风机使其满足实际所需正压送风量，以保证楼梯间及前室所需要的正压值。
参 考 文 献
1.中华人民共和国公安部主编，高层民用建筑设计防火规范,GB50045-95， 北京，中国计划出版社，2005.9
2.公安部上海消防科学研究所，上海市消防局主编，上海市民用建筑防排烟技规程,DGJ08-88-2000;
3.陆耀庆，实用供热空调设计手册，北京，中国建筑工业出版社，1993.6；。
