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第二节 机械加压送风系统

        在不具备自然通风条件时,机械加压送风系统是确保火灾中建筑疏散楼梯间及前室(合用前室)安全的主要措施。

        一、机械加压送风系统的组成

        机械加压送风系统主要由送风口、送风管道、送风机和吸风口组成 。

        二、机械加压送风系统的工作原理

        机械加压送风方式是通过送风机所产生的气体流动和压力差来控制烟气的流动,即在建筑内发生火灾时,对着火区以外的有关区域进行送风加压,使其保持一定正压,以防止烟气侵入的防烟方式,如图3-10-7所示。
        为保证疏散通道不受烟气侵害使人员安全疏散,发生火灾时,从安全性的角度出发,高层建筑内可分为四个安全区:第一类安全区为防烟楼梯间、避难层;第二类安全区为防烟楼梯间前室、凯发体育下载电梯间前室或合用前室;第三类安全区为走道;第四类安全区为房间。依据上述原则,加压送风时应使防烟楼梯间压力>前室压力>走道压力>房间压力,同时还要保证各部分之间的压差不要过大,以免造成开门困难,从而影响疏散。当火灾发生时,机械加压送风系统应能够及时开启,防止烟气侵入作为疏散通道的走廊、楼梯间及其前室,以确保有一个安全可靠、畅通无阻的疏散通道和环境,为安全疏散提供足够的时间。

 
        三、机械加压送风系统的选择

        1)建筑高度小于等于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于等于100m的住宅建筑,当前室或合用前室采用机械加压送风系统,且其加压送风口设置在前室的顶部或正对前室入口的墙面上时,楼梯间可采用自然通风方式。当前室的加压送风口的设置不符合上述规定时,防烟楼梯间应采用机械加压送风系统。将前室的机械加压送风口设置在前室的顶部,其目的是为了形成有效阻隔烟气的风幕;而将送风口设在正对前室入口的墙面上,是为了形成正面阻挡烟气侵入前室的效果。
        2)建筑高度大于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度大于100m的住宅建筑,其防烟楼梯间、凯发体育下载电梯前室应采用机械加压送风方式的防烟系统。
        3)当防烟楼梯间采用机械加压送风方式的防烟系统时,楼梯间应设置机械加压送风设施,
独立前室可不设机械加压送风设施,但合用前室应设机械加压送风设施。防烟楼梯间的楼梯间与合用前室的机械加压送风系统应分别独立设置。剪刀楼梯的两个楼梯间、独立前室、合用前室的机械加压送风系统应分别独立设置。
        4)带裙房的高层建筑的防烟楼梯间及其前室、凯发体育下载电梯前室或合用前室,当裙房高度以上部分利用可开启外窗进行自然通风、裙房等高范围内不具备自然通风条件时,该高层建筑不具备自然通风条件的前室、凯发体育下载电梯前室或合用前室应设置机械加压送风系统,其送风口也应设置在前室的顶部或正对前室入口的墙面上。
        5)当地下室、半地下室楼梯间与地上部分楼梯间均需设置机械加压送风系统时,宜分别独立设置。当受建筑条件限制时且地下部分分为汽车库或设备用房时,可与地上部分的楼梯间共用机械加压送风系统,但应分别计算地上、地下的加压送风量,相加后作为共用加压送风系统风量,且应采取有效措施满足地上、地下的送风量的要求。这是因为当地下、半地下与地上的楼梯间在一个位置布置时,由于 现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014要求在首层必须采取防火分隔措施,因此实际上就是两个楼梯间。当这两个楼梯间合用加压送风系统时,应分别计算地下、地上楼梯间加压送风量,合用加压送风系统风量应为地下、地上楼梯间加压送风量之和。通常地下楼梯间层数少,因此在计算地下楼梯间加压送风量时,开启门的数量取1。为满足地上、地下的送风量的要求且不造成超压,在设计时必须注意在送风系统中设置余压阀等相应的有效措施。
        6)当地上部分楼梯间利用可开启外窗进行自然通风时,地下部分不能采用自然通风的防烟楼梯间应采用机械加压送风系统。当地下室层数为3层及以上,或室内地面与室外出入口地坪高差大于10m时,按规定应设置防烟楼梯间,并设有机械加压送风,其前室为独立前室时,前室可不设置防烟系统,否则前室也应按要求采取机械加压送风方式的防烟措施。
        7)自然通风条件不能满足每5层内的可开启外窗或开口的有效面积不应小于2.00㎡,且在该楼梯间的最高部位应设置有效面积不小于1.00㎡的可开启外窗或开口的封闭楼梯间和防烟楼梯间,应设置机械加压送风系统,当封闭楼梯间位于地下且不与地上楼梯间共用时,可不设置机械加压送风系统,但应在首层设置不小于1.20㎡的可开启外窗或直通室外的门。    
        8)避难层应设置直接对外的可开启窗口或独立的机械防烟设施,外窗应采用乙级防火窗或耐火极限不低于1.00h 的C 类防火窗。设置机械加压送风系统的避难层(间),应在外墙设置固定窗,且面积不应小于该层(间)面积的1%,每个窗的面积不应小于2.00
㎡。除长度小于60m两端直通室外的避难走道外,避难走道的前室应设置机械加压送风系统。
        9)建筑高度大于100m的高层建筑,其送风系统应竖向分段设计,且每段高度不应超过100m。
        10)建筑高度小于等于50m的建筑,当楼梯间设置加压送风井(管)道确有困难时,楼梯间可采用直灌式加压送风系统,并应符合下列规定:
        建筑高度大于32m的高层建筑,应采用楼梯间多点部位送风的方式,送风口之间距离不宜小于建筑高度的1/2。
        
直灌式加压送风系统的送风量应按计算值或按表3-10-1中的送风量增加20%取值。
        
加压送风口不宜设在影响人员疏散的部位。
        11)人防工程的下列位置应设置机械加压送风防烟设施:防烟楼梯间及其前室或合用前室;避难走道的前室。
        12)建筑高度大于32m 的高层汽车库、室内地面与室外出入口地坪的高差大于10m 的地下汽车库,应采用防烟楼梯间。

        四、机械加压送风系统的主要设计参数

        (一)加压送风量的计算
        1.楼梯间或前室、合用前室的机械加压送风量应按下列公式计算:
        根据气体流动规律,如果正压送风系统缺少必要的风量,送风口没有足够的风速,就难以形成满足阻挡烟气进入安全区域的能量。烟气一旦进入设计安全区域,将严重影响人员安全疏散。通过工程实测得知,加压送风系统的风量仅按保持该区域门洞处的风速进行计算是不够的。这是因为门洞开启时,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,在计算系统送风量时,对于楼梯间、常开风口,按照疏散层的门开启时,其门洞达到规定风速值所需的送风量和其他门漏风总量之和计算。对于前室,常闭风口,按照其门洞达到规定风速值所需的送风量以及未开启常闭送风阀漏风总量之和计算。一般情况下,经计算后楼梯间窗缝或合用前室电梯门缝的漏风量,对总送风量的影响很小,在工程的允许范围内可以忽略不计。如遇漏风量很大的情况,则计算中可加上此部分漏风量。
        2)门开启时,达到规定风速值所需的送风量应按以下公式计算:
        楼梯间:采用常开风口,当地上楼梯间为15层以下时,设计两层内的疏散门开启,取N1=2;当地上楼梯间为15层及以上时,设计3层内的疏散门开启,取N1= 3;当地下楼梯间时,设计1层内的疏散门开启,取N1= 1;当防火分区跨越楼层时,设计跨越楼层内的疏散门开启, 取N1=跨越楼层数,最大值为3。
        前室、合用前室:采用常闭风口,当防火分区不跨越楼层时, 取N1=系统中开向前室门最多的一层门数量;当防火分区跨越楼层时,取N1=跨越楼层数所对应的疏散门数,最大值为3。
        3)门开启时,规定风速值下的其他门漏风总量应按以下公式计算:
 
     
        4)未开启的常闭送风阀的漏风总量应按以下公式计算:
 
       
        (二)加压送风量的选取
        1)机械加压送风系统的设计风量应充分考虑管道延程损耗和漏风量,且不应小于计算风量的1.2倍。防烟楼梯间、前室的机械加压送风的风量应由式(3-10-3)~式(3-10-7)规定的计算方法确定,当系统负担建筑高度大于24m时,应按计算值与表3-10-1至~3-10-4的值中的较大值确定。
 
 
        2)封闭避难层(间)的机械加压送风量应按避难层(间)净面积每平方米不少于30m³/h计算。避难走道前室的送风量应按直接开向前室的疏散门的总断面积乘以1.00m/s门洞断面风速计算。
        3)人民防空工程的防烟楼梯间的机械加压送风量不应小于25000 m³/h。当防烟楼梯间与前室或合用前室分别送风时,防烟楼梯间的送风量不应小于16000 m³/h,前室或合用前室的送风量不应小于12000 m³/h。

        (三)风压的有关规定及计算方法
        机械加压送风机的全压,除计算最不利管道压头损失外,尚应有余压。机械加压送风量应满足走廊至前室至楼梯间的压力呈递增分布,余压值应符合下列要求:
        1)前室、合用前室、凯发体育下载电梯前室、封闭避难层(间)与走道之间的压差应为25~30Pa。    
        2)防烟楼梯间、封闭楼梯间与走道之间的压差应为40~50Pa。
        3)当系统余压值超过最大允许压力差时应采取泄压措施。疏散门的最大允许压力差应按以下公式计算:
 
        为了促使防烟楼梯间内的加压空气向走道流动,发挥对着火层烟气的阻挡作用,因此要求在加压送风时,防烟楼梯间的空气压力大于前室的空气压力,而前室的空气压力大于走道的空气压力。根据相关研究成果,规定了防烟楼梯间和前室、合用前室、凯发体育下载电梯前室、避难层的正压值。给正压值规定一个范围是为了符合工程设计的实际情况,更易于掌握与检测。对于楼梯间及前室等空间,由于加压送风作用力的方向与疏散门开启方向相反,因此如果压力过高,造成疏散门开启困难,则影响人员安全疏散;另一方面,疏散门开启所克服的最大压力差应大于前室或楼梯间的设计压力值,否则不能满足防烟的需要。

        (四)送风风速
        当采用金属管道时,管道风速不应大于20m/s;当采用非金属材料管道时,不应大于15m/s;当采用土建井道时,不应大于10m/s。加压送风口的风速不宜大于7m/s。

        五、机械加压送风的组件与设置要求

        (一)机械加压送风机
        机械加压送风风机可采用轴流风机或中、低压离心风机,其安装位置应符合下列要求:
        1)送风机的进风口宜直通室外。 
        2)送风机的进风口宜设在机械加压送风系统的下部,且应采取防止烟气侵袭的措施。
        3)送风机的进风口不应与排烟风机的出风口设在同一层面。当必须设在同一层面时,送风机的进风口与排烟风机的出风口应分开布置。竖向布置时,送风机的进风口应设置在排烟机出风口的下方,其两者边缘最小垂直距离不应小于3.00m;水平布置时,两者边缘最小水平距离不应小于10m。
        4)送风机应设置在专用机房内,该房间应采用耐火极限不低于2.00h的隔墙和1.50h的楼板及甲级防火门与其它部位隔开。
        5)当送风机出风管或进风管上安装单向风阀或电动风阀时,应采取火灾时阀门自动开启的措施。

        (二)加压送风口
        加压送风口用作机械加压送风系统的风口,具有赶烟、防烟的作用。加压送风口分常开和常闭两种形式。常闭型风口靠感烟(温)信号控制开启,也可手动(或远距离缆绳)开启,风口可输出动作信号,联动送风机开启。风口可设280℃重新关闭装置。
        1)除直灌式送风方式外,楼梯间宜每隔2~3层设一个常开式百叶送风口;井道的剪刀楼梯的两个楼梯间应分别每隔一层设一个常开式百叶送风口。 
        2)前室、合用前室应每层设一个常闭式加压送风口,并应设手动开启装置。
        3)送风口的风速不宜大于7m/s。
        4)送风口不宜设置在被门挡住的部位。
        需要注意的是,采用机械加压送风的场所不应设置百叶窗、不宜设置可开启外窗。

       (三)送风管道 
        1)送风井(管)道应采用不燃烧材料制作,且宜优先采用光滑井(管)道,不宜采用土建井道。
        2)送风管道应独立设置在管道井内。当必须与排烟管道布置在同一管道井内时,排烟管道的耐火极限不应小于2.00h。
        3)管道井应采用耐火极限不小于1.00h的隔墙与相邻部位分隔,当墙上必须设置检修门时,应采用乙级防火门。
        4)未设置在管道井内的加压送风管,其耐火极限不应小于1.50h。
        5)为便于工程设计,加压送风管道断面积可以根据加压风量和控制风速由表3-10-5确定。

 
        (四)余压阀
        余压阀是控制压力差的阀门。为了保证防烟楼梯间及其前室、凯发体育下载电梯间前室和合用前室的正压值,防止正压值过大而导致疏散门难以推开,应在防烟楼梯间与前室、前室与走道之间设置余压阀,控制余压阀两侧正压间的压力差不超过50Pa。

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