浅析防排烟系统风管漏风超标的原因及解决办法

浅析防排烟系统风管漏风超标的原因及解决办法

魏士钦 魏健洁 王宇新 石彬 任国瑞

中建八局第三建设有限公司  210041

摘要：为了解决防烟工程存在的一些共性问题，局限于排烟系统端部风口风量不够大和防烟场所的压力控制不当，需要采取相应的措施。计算防烟和排烟场所漏风率的大小，需要考虑风速变化对其影响。对防烟场所的运行产生显著影响的因素包括常关闭风口、风阀和风管漏风率，以及漏风量和风管阻力之间的相互作用，还要考虑防烟场所承担排烟区域面积，系统漏风率等因素的变化规律。对高层建筑防烟场所风管提出设计方案，其中包括风速计算及前室，防烟楼梯压力控制建议等，可为工程实际提供参考数据，有效地解决有关问题。

关键词：防排烟；复合风管；漏风率

1、引言

防排烟系统是建筑物内重要的消防安全设施之一，其主要作用是在火灾发生时，通过排除烟雾和通风，为人员提供安全疏散的条件，同时也有利于火灾的扑救。然而，在防排烟系统的实际运行过程中，常常会出现风管漏风超标的问题，导致系统无法正常运行。本文将分析防排烟系统风管漏风超标的原因，并提出相应的解决办法。

2、分析问题

2.1防烟系统

目前，针对前室防烟设计，主要采用两种方式：其中一种是仅向防烟楼梯间提供通风服务，而不向前室提供通风服务；另一种类型的通风方式是通过向楼梯间的前室输送一定的风量，以确保楼梯间与前室之间的压力值和相对压差的平衡。工程实践中常遇底部气流不足现象，甚至可能出现气流无法顺畅流动的情况，分析其原因，除施工质量和风管口阀门设备质量等因素外，主要和风管漏风率和管道阻力的计算有一定关系。目前，对于前室送风、风管和常闭风口漏风率的计算方法，防火规范尚未进行全面而详尽的研究。因为风管系统和常闭风口存在漏风的问题，所以需要采取相应的措施来加以解决,必须给予足够的关注和重视，以确保其正常运行和有效管理。

图1　防、排烟系统示意图

设计防烟系统，为了减小管井面积和提高风速，复合风管的截面积会受到压缩，从而产生更高的压头。同时，常闭送风口两管井之间的压差可以用来确定漏风率，压差越高，漏风率也会相应增大。

为了比较高层和超高层建筑前室的防排烟复合风管在水力工况和漏风率方面的差异，以下就12、18、22、28楼前室防烟正压送风系统进行了相关的计算。根据现行国家标准的防火规范，需根据标准工况和送风量进行操作,每座楼的正压送风系统图如图1所示。考虑到楼高3.5米，双扇门2.0米×1.6米，前室压力值在25至30Pa之间。防烟楼梯间及前室均一次送风，疏散门均封闭，故进行计算,结果详见表1。

表1　防排烟复合风管和漏风率的计算表格

根据表1的计算结果，可以得出防烟系统，其负荷楼层较高，风速较大，风口面积较大，同时漏风率也较大。针对12层、22层和28层楼的正压送风口，漏风率随着楼层和风速的变化而呈现出不同的趋势，随着楼层高度的增加，漏风率呈线性上升的趋势，如图2所示。

图2　漏风率与楼层和风速关系示意图

在工程设计中，需要进行风管的计算，并确定常闭风口或风阀的漏风率。然而，若风量过度增加，而风管的直径不会发生变化，从而导致上主管道的风速和阻力增加，同时风机压头未能完全到位。所以各层漏风率均需考虑，并计算管道的阻力。

对于防烟楼梯间正压送风系统，在相同防火分区内防烟楼梯间表现为上大下小，隔层布置一般设送风口，故不会出现风口漏风率。另外，除竖井复合风管有少量漏风率以外，在楼梯间压力值满足规范要求的情况下，其余风量都进入了防烟楼梯间。通过增加风门可以使气流速度降低，但同时会影响到通风效果。对于防烟楼梯间正压送风系统，在相同防火分区内防烟楼梯间表现为上大下小，隔层布置一般设送风口，故不会出现风口漏风率超标。因此，在进行防排烟设计时，应根据不同类型楼梯及各部位风压计算出合理的负压值和送风量计算式。

2.2排烟系统

当在同一层设置排烟系统时，多数排烟系统的排烟口数量受限，且排烟量存在差异。当遇到有多个火灾荷载较小的火源同时发生时，会产生很大的烟气压力。根据防火规范，民用建筑的各个楼层地上的个别防火分区面积不得超过2000平方米。根据工程惯例，提高总排烟量10%~20%即可基本弥补漏风率；如果采用静压法计算风压系数，则当建筑高度增加到一定程度后，需根据经验确定适当范围内的压差值，才能保证安全。

3、防烟系统压力控制

为解决防烟楼梯间供风和前室未供风的问题，现有防火规范根据不同层数范围分别设定了供风量，考虑到楼梯间和前室疏散门漏风对供风的影响，我们在保持供风量恒定的前提下进行了优化。在工程设计中，常常需要在楼梯间安装压力传感器，以便联控正压送风机附近的通风管，从而控制楼梯间内的压力数值。

对前室分别送风时，在目前的工程实践中，一般会在前室的各个层面安装压力传感器，并将其传输至电控风阀处，以便在超压状态下进行排风，从而达到正压送风机旁通的效果。在火灾发生时，由于送风系统与负压送风机间缺乏直接的联通，可能导致前室和后室同时被引燃。在火灾发生时，前室通常会在着火层及其上下设置2至3个通风口，以确保安全。使用该压力控制方式时，在着火层的上部前室，采用超压排风的方式，使得着火层前室内的压力值未达到规定标准，从而显著降低了着火层的防烟效果。由于单一执行机构难以满足多个压力测点的控制要求，因此在每层前室内安装余压阀和压差连通管比联锁风机压力传感器更具可靠性，如图3所示。

图3　防烟系统的压力控制图

4、结论

(1)在防烟正压送风系统的管道设计中，为确保送风机选型参数的准确性，穷尽性计算是很有必要的，其中包括但不仅限于对管径，在考虑送风口大小、管道系统总阻力以及风管和常闭送风口漏风率时，需要综合考虑多方面因素。在前室防烟系统风管管径的设计过程中，建议对风速进行精确计算，确保其不超过每秒15米；为了缓解因压差过大而导致漏风率增大对管道系统所造成的不良影响；采用负压送风量时必须考虑风压对送风速度和静压差的影响，以避免因负压过大引起的漏风率过大。在选择正压送风机时，应当优先考虑功率曲线呈现驼峰或光滑的类型，例如轴流式或后倾叶型，以及流线型离心式送风机。

(2)为确保送风机选型参数的准确性，对于高层建筑物，在满足规范要求下，可适当提高风门开度或加大风压系数以增大排烟效果。为了减少常闭排烟口及排烟阀漏风率，在面积超过1000平方米的情况下，建议对风管管径进行设计，并控制计算风速不超过每秒15米；对于垂直方向上的管道和风机，在保证安全的情况下，尽量采用较小管径。建议在高层建筑竖向设置排烟系统时，应考虑风管管径的设计，以确保风速不超过每秒15米；同时，需对漏风率进行验证以确保其符合要求。

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