高层住宅建筑合用前室加压送风量计算公式的推导

科　技剜新　２０１２：年３Ｎ（ｑａ）ｌ科技创新与应用　

高　层住宅建筑合用前室加压送风量计算公式的推导　

张大鹏　

（阜新市民用建筑设计研究院，辽宁阜新１２３０００）　

摘要：现在多数高层住宅建筑均采用楼梯间自然排烟，前室或合用前室机械加压送风的防烟系统。对其加压送风量如何合理计　

算、确定，设计人员有较大分歧，采用不同方法，其结果也相差甚大。本文仅对此类高层住宅建筑的前室或合用前室分析、推导出　

常用的加压送风量计算公式。　

关键词：正压送风；前室加压送风量；同时开门的楼层数；有效计算面积　

１概述　

高层建筑发生火灾的危险性众所周知，容易造成大的经济损失和　

人员伤亡。其防排烟系统的安全可靠陛，关系人民生命财产安全和国家　

建筑安全，应引起设计人员的高度重视。　

《高层民用建筑设计防火规范》ＧＢ　５００４５—９５　２００５年版（以下简称　

《高规》）第８．２．１条规定：除建筑高度超过５０ｍ的一类公共建筑和建筑　

高度超过１００ｍ的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电　

梯间前室和合用前室，宜采用自然排烟方式。第６．２．５．１条规定：楼梯间　

及防烟楼梯间前室的内墙上，除开设通向公共走道的疏散门和本规范　

第６．１．３条规定的户门外，不应开设其它门、窗、洞口。据笔者了解，现如　

今绝大多数高层住宅建筑为考虑建筑节地、减少住户公摊面积、减少初　期投资等因素，设计中楼梯间均采用自然采光通风，消防电梯前室或合　

用前室与户内连接的走道被取消，户门采用乙级防火门直接开向前室。　

对消防电梯前室或合用前室加压送风。这里且先不讨论这种被广泛应　

用的建筑布局的合理性，为方便设计人员计算，本文仅对此类前室的加　

压送风量计算做以下分析、推导。　

２前室正压送风量计算前提条件、公式和名词　

２．１前室加压送风口的形式　

在《高规》和其它文献资料中，均未对此做出明确规定。是采用常开　风口还是常闭风１５尚有争论。个人认为，前室或合用前室的加压送风口　

应采用常闭风１：３。因为每层前室相对独立、各不相通，采用常闭风口，火　

灾发生时，打开着火层及其上（下）层风１５，这时整个系统的风量将集中　

送至这二（三）层，可保证这几层的风量和压力。保证这几层的烟气不扩　

散，非着火层无需送风，人员也能安全疏散。若采用常开风口，对非着火　层也同时送风无实际意义。另外，采用常开风Ｅｌ火灾发生￣￣ｇ－ｇ离着火　

层且靠近加压风机的楼层疏散门和着火层的疏散门同时打开，对风量　

分配将有较大不利影响，不能有效保证着火层的风量和压力。　

尽管采用常闭风口这种形式控制较为复杂，但在火灾发生时，能起　

到应有的作用。当采用两种不同形式的送风口时，其前室的加压送风量　

也略有不同。本文的　前室加压送风量计算均以采用常闭风１５为前　

提。　２．２常用的基本计算公式　压差法：当疏散通道门关闭时，加压部位保持一定的正压值所需送　

厉ｌ量。　Ｌ　．８２７ｘＡｘＡＰ￣Ｂ＜１．２５ｘ３６００　（１）　

式中Ａ一门、窗缝隙的总有效漏风面积㈣；△Ｐ一压力差　ａ）；前室取　

２５—３０Ｐａ；ｎ一手旨数（＿一般取２）；　

１．２５一不严密处Ｎ－￣ＪＩ系数；　风速法：开启着火层疏散门时，为保证门洞风速所需送风量。　Ｌｃ－－－ｎｘＦｘｖｘ（１＋ｂ）／ａｘ３６００　（２）　

式中Ｆ一樘门开启的断面积㈤；ｖ一开启门洞处的平均风速（珈　，　

取ｎ　１．２ｍ／ｓ；　背压系数，根据加压间密封程度取０．６—１．０；ｂ一漏风附加　

率，取０．１ｍ２；ｎ一同时开启门的计算数量；２Ｏ层以下取　２Ｏ层及以上取　

３。　以上两个基本公式摘自２００９年版《全国民用建筑工程设计技术措　

施暖通空调・动力》（以下简称《措施》）。　

文献　中通过单个门洞的风量计算公式　ｏ＝Ｆｘｗ　（３）　

式中Ｑ一通过单个门洞的风量（ｍ％）；ｆ－单个门洞的计算流通面积　

（ｍｚ）；ｗ一通过单个门洞的风速（ｍ，ｓ）　

关于单个门洞的计算流通面积，要根据门的形式及同时并列开启　

的门数确定，综合国内外的情况，建议如下：　

对单扇门　Ｆ＝ＢＨ　

对双扇门ｍ＝ｌ时；Ｆ＝ＢＨ　

ｍ≥２时；Ｆ＝Ｉ／２ＢＨ　式中Ｂ一门洞几何宽度㈤；Ｈ一门洞几何高度“ｎ）；ｒｎ＿同时开门的　

楼层数，或并列的门数。　２．３一道门和二道门　

一道门指前室通向防烟楼梯问的门。二道门指走道、房间通向前室　

的门。　

３对公式（２）中部劢硕含义的疑问和理解　

３．１对同时开启门的数量１１的疑问和理解　

目前，对ｎ的含义、取值争论较多。对　十人员来说，在实际工程加　

压送风量计算时，需要一个统一的、ｊＥ确的理解，才能在计算时不至出　

错。以下原引各规范、文献对ｎ的注释进行比较。　

《高规》；同时开启门的数量。《措施》；同时开启门的计算数量。　

３ｃ￣［６１；同时开门的楼层数。其中《措施》与《高规》无太大区别，只是强调　

了“计算”二字，意指１１为计算使用的规定值。而文献【６】中对ｎ的注释与　

其它二者不同。　

我们先了解ｎ的形成机理，再下结论。笔者综合参阅各种文献，ｎ应　

是在研究火灾时防烟楼ｆ弟间及前室或合用前室加压送风量时提出的。　

对一ｍ层的高层建筑来Ｉ兑，正常情况下所有楼层的一道门和二道门在　

瞬间处于同时开启状态的几率是极小ｌ的。但火灾发生时，由于大量人员　

要在短时间内安全疏散出去，门开启频繁而且延续时间较长，导致某些　

楼层一道门和二道门在瞬间处于同时开启状态的几率增大。ｎ代表火灾　

发生时，瞬间可能同时出现开门状况的楼层数。这时有ＮＯ＂“同时”。　

（１）同层的一道门和二道门同时开启，称为水平方向同时开启。　

（２）各层相对应的一、二道门也同时开启，称为垂直方向同时开启。　

假定系统负担的层数小于２Ｏ，ｎ取２，那么同时开启的门数为２ｘ２＝　

４个。这样看《高规》对１１的定义不确切，应将ｒｌ定义或理解为同时开门　

的楼层数。　另外，此处还有一点疑惑，即ｎ的取值是根据高层建筑的楼层数ｍ　

确定的，理论上讲，楼层数ｍ增大，ｎ会随之增大，反之会相应减小。而正　

压送风系统负担的层数不—定是建筑层数。有时系统负担的层数较少，　

或采用常闭风口的送风系统，火灾时仅开启一层或两层风口，ｎ在此处　

是否适用，还值得商榷。从消防安全角度出发，ｎ的取值不做改变。　

３．２对公式（２）中Ｆ的疑问和理解　

依然先对比各规范、文献对Ｆ的注释。《高规》；一档开启门的断面　

积。文柏５Ｊ；每个门的开启面积。上海市《建筑防排烟技术规程》（以下简　

称上海《规程》）和其它文献；每层开启门的总断面积。争论最多的便是当　

楼梯间自然排烟，前室或合用前室加压送风时，对Ｆ如何取值。其大小　

对计算结果影响巨大，多取、少取一个门，计算风量几乎成倍增加或减　

少。个人认为，《高规》及文朗５】中Ｆ应指单个疏散门（洞口）的面积。上海　

《规程》为每层疏散门的总断面积。后者的定义更加容易理解和方便计　

算。因为前室或合用前室并列开启多个门的工程实例非常多，如本文下　面列举的实例；即便防烟楼梯间开启两个门的工程也不在少数。所以对　

Ｆ应合理取值，不至于造成送风量过大或过小。笔者认为，Ｆ应定义或理　

解为每层疏散门的总有效计算面积。至于为何这样解读，将在下一节结　

合工程实例详细说明。　

３．３重新定义公式（２）　

Ｌｃ－－ｍｘＦｉｘｖｘ（１＋ｂ）／ａｘ３６００　（４）　

式中Ｆ广每层疏散门的总有效计算面积（ｍ３；ｎ一同时开门的楼层数；　

２０层以下取２，２０层及　上取３。　

其余不变。　

４高层住宅工程实例应用　

目前，据笔者了解，大部分设计人员都采用查表的方式确定风量，　

因为这样既简便高效，又；　违反规定。但这一方式有时并不能完全满足　

要求，因为建筑物有各种：不同条件，如开门数量、风速不同，满足机械加　

压送风条件亦不同。《高规》表８．３．２＿１—８．３．２－４并没有对应的计算条件下　

的建筑图示，易造成错误理解。只有设计人员对表格风量取值范围及对　

应的计算条件有清晰认识，才能作出准确判断。《措施》及文邮】中机械　加压送风量表格中绘出了　计算条件下的对应图示，更加直观。　

４．１工程实例一　

十七层塔式住宅，每层四户。Ｍ１尺寸２ｘｌｍ，Ｍ２尺寸２ｘ１．３ｍ　

Ｍ３尺　科技创新与应用Ｉ　２０１２年３月（中）　科技创新　

图１　图２　

寸２ｘｌｍ　Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３均为乙级防火门。对合用前室正压送风（防烟楼梯　

间自然排烟）。如图１所示。　

步骤一；利用压差法计算风量。首先确定Ａ一门、窗缝隙的总有效　

漏风面积。管井均隔层封堵，管井门缝不计人漏风面积。门缝宽度：疏散　

门，０．００３ｍ；电梯门，０．００５ｍ；缝隙长度均按门实际尺寸确定：各部位漏风　

面积Ｍ１；０．０１８ｍ２，Ｍ２；０．０２６ｍ２，Ｍ３；０．Ｏ４ｍ２，漏风通路为并联，单层漏风面　

积为：　

Ａｌ＝４ｘＯ．０１８＋０．０２６＋０．０４－－０．１３８ｍ　因采用常闭风口，火灾时仅开启着火层及上层风口以保持这两层　

前室内正压值，所以总有效漏风面积为：　

Ａ＝２ｘＡｌ＝２ｘＯ．１３８＝０．２７６ｍ　压力差取３０　Ｐａ代人公式（１）中，　

Ｌ：－－Ｏ．８２７ｘＯ．２７６ｘ３０￣ｘ１．２５ｘ３６００＝５６２６ｍ３／ｈ　

步骤－－－；￣Ｕ用风速法计算风量。首先确定Ｆ值。这里是有较多争论　

的地方。消防电梯门按文献［５　十三章有关论述，不计人出人口，所以　

不参与开启门断面积的计算。管井门亦如此。笔者针对《高规》表８．３２－　

４的风量值，在其计算条件下（前室一个２．０ｘ１．６ｍ的双扇防火门开向楼　

梯间，一个２．０ｘ１．６ｍ的双扇防火门从走道开向前室）用风速法反复验　

算，并结合各种文献的相关论述，认为其Ｆ只取了其中走道开向前室的　

防火门面积。可能的理由是：当室内发生火情，室内人员打开二道门疏　

散到正压前室，而此时一道门并未打开，或一、二道门交替打开。—道门　

开启、二道门关闭时不必保证一道门处风速。倘若此理由成立，笔者认　

为不妥。因为楼梯间自然排烟，仅对合用前室加压送风时，楼梯间和房　

间或走道内压力可认为几乎相等，若一、二道门同时打开，系统风量会　

同时向这两个方向泄漏出去，此时不计算一道门泄漏的风量不合理。结　

合图１所示工程，Ｆ取任一Ｍ１面积，平均风速取０．７５ｍ／ｓ，漏风附加取　

０．１，背压系数取ｎ８５。　

则ｌ￣＝２ｘ２ｘＯ．７５￣１．１／０．８５ｘ３６００＝１３９７６ｍ３／ｈ。　

因有多个出入口，送风量为１３９７６ｘ１．７５＝２４４５８ｍ￣／ｈ。　

若Ｆ取每层疏散门的总断面积；则Ｌｖ＝２ｘｌＯ．６ｘＯ．７５ｘ１．１／Ｂ．８５ｘ３６００＝　

７４０７５ｍ３￣。两者结果差异巨大。　

４－２工程实例二　

十七层单元式住宅，每层三户。Ｍ４为２ｘ１．２ｍ子母门，大扇宽０．９ｍ、　

小扇宽０．３ｍ，Ｍ２、Ｍ３同上，均为乙级防火门。对合用前室正压送风（封闭　

楼梯间具备自然排烟条件）。如图２所示。有少数没ｉ＿卜者认为此前室为　

消防电梯前室而非合用前室，从严格意义上讲也对，因为对封闭楼梯间　

没有前室的概念。但要是按消防电梯前室查表取加压风量值显然不正　

确。因为实际的计算条件与（（高规》表８．３．２　相应的计算条件有较大区　

别，此类前室应按合用前室处理。因此类工程用压差法计算结果远小于　

风速法，计算略去。　

按风速法计算风量：Ｆ取任一Ｍ４面积，Ｌｖ＝２ｘ２．４ｘ０．７５ｘ１．１／０．８５ｘ　

３６ＯＯ＝ｌ６７７２ｍ’ｍ。　因有多个出入口，送风量为１６７７２）（１－７５－２９３５ｌｍ　。　若Ｆ取每层疏散门的总断面积；则Ｌｖ一２ｘ９．８ｘ０．７５ｘ（１＋０．１）／０．８５ｘ