1、排煙排風共用系統及設計排煙排風共用系統的設計1概述排煙系統作為火災初期人員疏散及救援的必要手段，對保障人們生命 安全起了非常重要的作用，因此，排煙系統在火災時能否良好運行有著重要意 義。對于平時必須通風的場合，將排風和排煙系統合用，既節省了投資，又提 高了排煙系統運行的可靠性，避免了日常的試運行檢查。是較有實用價值的一 種形式。排煙排風共用系統的設計，基本上應遵循排煙系統的設計原則，要點 如下列所示。1.1 風機宜優先采用離心式風機，公安部四川消防科研所對4-72型普通離 心風機進行了 28CTC排氣溫度運行實驗，結果證明離心風機在耐熱性能、變形等 方面優于軸流風機。若采用軸流風機，應采用專用

2、的高溫排煙風機。1.2 風機入口處設280c防火閥。1.3 對于每個防煙分區，單臺風機排煙量不小于7200m3/h。1.4 風管材料采用非燃燒體制作，風管壁厚滿足排煙風管厚度的要求。1.5 排煙風速：金屬風管不大于20m/s混凝土風道不大于15m/s,排煙口不 大于10m/so1.6 排煙口應采用常開型，排煙口位置沿走道方向距附近安全出口邊緣之 間的最小水平距離不應小于1. 5m。2共用系統的水力計算排煙排風共用系統的風管水力計算，應對排煙、排風量進行校核計算。 按照排煙系統的設置有以下模式：A.排煙系統為一個防煙分區服務，且該防煙分區為一個房間。B.排煙系統為一個防煙分區服務，但該防煙分區由

3、不同房間組成。C.排煙系統為兩個以上防煙分區共用，排煙時只打開著火區排煙口， 其它防煙分區排煙口關閉。D.排煙系統為兩個以上防煙分區共用，排煙時打開著火區及另一區排 煙口，其它排煙口通過消防控制中心電信號關閉。工程上作法一般可分為兩種:D1：垂直方向上，打開著火區及相鄰上一層的排煙口進行排煙。D2：水平方向上，打開著火區及走道排煙口進行排煙。對于模式A、C,管路水力計算應先選取排煙量進行計算，然后根據計 算出來的管路校核風機在低速下運行的風量（宜按風機運行曲線與管路特性曲 線相交點的風量）是否滿足排風量的要求。模式C還須校核最有利環路風口排 煙風速W10m/s。對于模式B、D,先推出一個等式來

4、討論管路計算。3等式的推導及討論3.1 前提條件：初調試時共用系統是以排風量作為調試量的。調試完畢之 后，管路的阻力系數就確定了，在系統阻力系數恒定的情況下，風量變化的規 律就是本文要討論的內容。3.2 等式的推導采用以下管路，管路干管起止點分別為aO、an,支管1起 止點分別為al、bl,支管2起止點分別為a2、b2,依此類推。對于以上管路假設各支路初始流量為QO、Ql> Q2Qn當風機轉變為高速運行時，其流量為Q0 '、QI Q2 'Qn '先取末端2個支管進行計算：在管路實際運行中，支路之間必然存在壓力平衡，故有：Hn-l= Han-1an+ HnSn-1Q

5、 n-12 ;San-1-an Q n2 + SnQ n2=San-l -bn Q n2（1）式中：Hn-l-支管（n-1）的阻力Han-1 an-從點（an-1）到點（an）的阻力Hn-支管（n）的阻力Sn-1一支管（n-1）的阻力系數San-1an從點an-l到an的管路阻力系數Q n-1一支管（n-1）的流量Q n一支管n的流量以下各式中符號下標表示方法與此同理。同樣對于高速運行下有：Sn-1Q n-1 2= San-1-bn Q n '2(2)由(1) (2)得Q n-1 7 Q n-l= Q n 7 Q n(3)對于管路中任一支管K,等式的證明先采取一種處理方法。就是將k至

6、(n-1)之間支路全部折合成支路(n-1),整個系統視為只有(k+2)個支路。 由于式(3)的證明依據是管路之間的壓力平衡，所以這種處理并不影響式(3) 的正確性，即此時：Q n-1 7 Q n-l= Q n V Q n 仍成立故 Q n-1 '/ Q n '= Q n-1/ Q n(3 9以下證明Q k 7 Q k= Q n V Q nHk=Hak-an-l+ Han-lan+ Han=Sakan-l (Q n-l+Q n) 2+San-l - anQn2+ SnQn2BP S kQ k2= Sakan-l (Qn-l+Qn) 2+San-l-bnQn2(4)同樣SkQk f

7、2= Sak-an-l(Qn-l '+Qn' )2+San-l-bn Q n '2(5)由式(3 ')、(4)、(5)可得(Q k V Q k) 2= (Q n 7 Q n ) 2BP Q k V Q k= Q n V Q n (6)等式(6)中的K為管路中任一支管，故有Q 1 7 Q 1= Q 2 7 Q 2 =Q n 7 Q n -(7)這就是針對多支路共用系統變檔運行下的風量校核計算等式。該式表明，當系統總風量變化時，各風口風量變化是等比的。但對于 系統中有幾個支路關閉的情況，有必要另作分析。仍以開始推導等式的管路為 例，當某個支路k關閉時，必然對干管在a

8、k處的三通阻力產生影響，此時干管 的S值產生變化，等式失去成立的理論依據，但分析可以發現，三通的阻力主 要是支流的阻力，而直通的阻力較小，所以支路關閉對干管的阻力影響可以忽 略。該等式仍可應用于工程上的計算，當然為了進一步降低關閉支路的影響， 有必要對三通的做法進行研究。對三通及變徑的兩種做法(如上圖)進行分析, 做法b的三通直流阻力受支路關斷的影響要比a大，所以不宜采用。3.3 以上推導了作為應用于排煙排風共用系統的一個分析計算等式，具體 應用于模式B、D中時，作以下討論：3. 3.1模式B：假設該防煙分區為兩房間組成，其面積分別為Al、A2, 且A1>A2,排風換氣次數分別為nl、n

9、2,單位面積排煙量分別為xl、x2。按等 式(7)有：h nl Al/xlAl= h n2 A2/x2A2 (xl , x260m3/m2. h)式中：h-房間的高度即 nl/xl=n2/x2(8)如果nl不等于n2,就會引起實際運行中排風(煙)量與設計不符。這 也與最初調試運行是以哪個量作為調試量有關，如果調試時以排風量作為調試 量：當nl>n2時排風量調試達到設計要求，由式(8)則xl>x2,所以排 煙時房間1排煙量為xlAl>x2Al>60 Al即排煙量大于60 A1,因而系統的最小 排煙量應按60 nl Al/ n2 +60 A2計算。同理nlVn2時系統最小排

10、煙量應按60 Al+60 n2 A2/ nl計算。以上分析可以推廣到多個房間組成的防煙分區。并得到以下結論：對 同一防煙分區中的不同房間，設其中排風換氣次數最小的房間面積為A1,換氣 次數為nL則系統最小排煙量應按下式計算：G=60Al+60A2n2/nl+60A3n3/nl+-(9)3. 3.2模式D：由于系統擔負兩個以上防煙分區，規范規定總排煙量按 最大分區面積乘以120m3/m2 h計算，設最大防煙分區面積為Amax。3. 3. 2.1模式D1：工程上一般為內走廊排煙排風共用系統，各層內走 廊排風換氣次數一般相等。按式(8)有xl=x2,系統總排煙量按120Amax計算, 由 120 A

11、max=xlAl+x2A2=xl (A1+A2) <xl2Amax,即 xl>60,故任何一個防煙分 區排煙量都有富余。排煙量按Amax計算就可以符合要求。3. 3. 2. 2 模式 D2：(1)設著火區為最大防煙分區，面積為Al= Amax,走道面積為A2, Al、A2排風換氣次數不等。由式(8) nl/xl=n2/x2>令nl=yn2,則xl=yx2,總 排煙量為G=xlAl+x2A2=yx2Al+x2A2=x2 (yAl+A2) (10)(xl , x2260m3/m2. h)此值與2x2Al比較，當y>2-A2 / Al時G=x2 (yAl+A2) >x2

12、 (272/Al) A1+ A2= x2 (2A1) 2120 Al= 120 Amaxo綜合以上分析計算，有：當nl/ n2=y>2-A2/ Al時系統最小排煙量G>120 Amax,可見排煙量 與排風換氣次數有關。具體排煙量的值應按式(10)計算。當nl/ n2;y<2-A2/ Al時系統最小排煙量按120 Amax計算即可。(2)走道面積為最大防煙分區面積，即A2=Amax<.由式(8)nl/xl=n2/x2, 得x2=n2 xl/ nl,只要n2 / nl VI,總排煙量就是G= xlAl+x2A2= xl (A1+ A2n2 / nl) <2xlA2=1

13、20 Amax所以系統總排煙量按120Amax計算是足夠的。工程上走道換氣次數要 求并不很嚴格，設計中可令其小于等于其他防煙分區的換氣次數，排煙量按120 Amax計算就行了。4結論及建議針對設計人員在計算排煙量時普遍采用60 (120) m3/m2. h作為計算依 據的問題，本文提出以下結論：4. 1排煙排風共用系統在兩種工況下運行時，其末端風量變化規律遵 循式(7)。5. 2在各防煙分區排風換氣次數要求嚴格而且換氣次數不等的前提 下，最小排煙量就不能按規范提供的最低數值計算。而應根據系統設置情況分 別按式(9)、(10)計算。對排風的換氣次數要求，設計中應具體情況具體處 理。4. 3系統應

14、按設計風量調試。4.4 建議在設計圖紙上標出各末端風量大小，作為調試依據。4.5 設計人員往往忽略規范條文中對排煙量的計算只是規定一個下 限，而在計算時直接采用規范中的下限數據，這樣就容易導致錯誤。5工程實例下圖為某醫院地下室的一個防火分區，該防火分區由圖中標出面積的三個庫房和走道組成，層高為4. 2m。現設置排煙排風共用系統, 系統設置概況為：各個庫房和走道均單獨作為一個防煙分區，每個防煙分區各 設一個常開型排煙口，平時排風，火災發生時，風機轉為高速運行，著火區及 走道排煙口執行排煙功能，而其他排煙口由消防控制中心關閉。下面按兩種情 況給出系統的設計計算過程。4.6 庫房與走道要求的排風換氣

15、次數均為4次/時，即nl4=4。(1)系統總排煙量由模式D1的討論：G=A1X120=306X120=36720m3/h(2)各個排煙口排煙量Gi=xAi=AiG/ (Ai+A4) (a)G4i=G-Gi(b)式中下標4i表示走道與i區排煙口共同排煙時走道的排煙量。由式(a)可得Gi=G/ (1+A4/ Ai) (a 9dGi/dAi= G A4/ (Ai+A4) 2(a '由式(a O (a ' D , Gi是一個隨Ai增加而遞增的函數，且函數K 值隨Ai增加而減小。Gi的曲線如下圖。各排煙口排煙量按式(a) (b)計算的結果如下：Gl=26010m3/hG41=10710m

16、3/hG2=24544m3/hG42=12176m3/hG3=24349m3/hG43=12371m3/h(3)各排煙口排風量G1 /=hnAl=5141m3/hG2 <=hnA2=4267m3/hG3 "=hnA3=4166m3/hG4 <=hnA4=2117m3/h總排風量為15751 m3/ho(4)排煙口尺寸：設計中通常采用同一規格的風口，式(a ')、(a ' 及其結論可作為風口計算依據。各庫房排煙口按最大面積庫房的排煙量計算風口尺寸。Fl=Gl/3600v=26010/ (10X3600) =0. 7225m2式中F為風口有效通風面積，v為排煙

17、口風速。走道排煙口按面積最小的庫房排煙時走道的排煙量計算風口尺寸。F2=G43/3600v=12371/ (10X3600) =0. 34m2(5)按排煙量進行管道水力計算，求出管道總阻力。(6)按總阻力、總排煙量、總排風量(考慮漏風系數)及風機特性曲 線選用兩檔風機。4.7 庫房排風換氣次數nl=5,走道排風換氣次數n4= 3,設著火區為Al。(1)系統總排煙量由 y=5/3=l. 67>2-A4/Al=l. 59,按模式 D2 的討論G= (5/3XA1+ A4) X60= (5/3X306+ 126) X 60=38160m3/h(2)各個排煙口排煙量按式(a) (b)計算的結果如

18、下:Gl=27030m3/hG41=U130m3/hG2=25507m3/hG42=12653m3/hG3=25304m3/hG43=12856m3/h(3)各排煙口排風量G1 <=hnAl=6426m3/hG2 =hnA2=5334m3/hG3 <=hnA3=5208m3/hG4 /=hnA4=1588m3/h總排風量為18556n13/h。(4)排煙口尺寸各庫房排煙口按最大面積庫房的排煙量計算風口尺寸。Fl=Gl/3600v=27030/ (10X3600) =0. 76m2走道排煙口按面積最小的庫房排煙時走道的排煙量計算風口尺寸。F2=G43/3600v=12856/ (10X3600) =0. 36m2(5)按排煙量進行管道水力計算，求出管道總阻力。(6)按總阻力、總排煙量、總排風量(考慮漏風系數)及風機特性曲 線選用兩檔風機。6遺留問題6.1 高規中規定排煙系統承擔兩個或兩個以上防煙分區時，排煙量應按不小于最大防煙分區面積乘以120 1113/1112 h計算，這個計算風 量考慮了兩個防煙分區同時排煙所需，但并未明確同時排煙的兩個防煙分