負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)的機(jī)械排煙系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

王立國

摘要：通過分析GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第4.6.4的條文說明，發(fā)現(xiàn)按照此方法確定的風(fēng)量設(shè)置風(fēng)管及風(fēng)口的尺寸，在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)超速不滿足規(guī)范要求，通過分析風(fēng)機(jī)性能與管網(wǎng)特性曲線，可通過設(shè)置調(diào)節(jié)閥使每個(gè)支路所組成的排煙系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力與風(fēng)機(jī)性能曲線適配，在不增加風(fēng)管及風(fēng)口尺寸的情況下滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：多個(gè)防煙分區(qū);排煙量;風(fēng)管及風(fēng)口尺寸;調(diào)節(jié)閥

1? 現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定

根據(jù)GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]（以下簡稱“煙規(guī)”）中有關(guān)系統(tǒng)排煙量的規(guī)定如下：“當(dāng)一個(gè)排煙系統(tǒng)擔(dān)負(fù)多個(gè)防煙分區(qū)排煙時(shí)，其系統(tǒng)排煙量的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）當(dāng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)具有相同凈高場所時(shí)，對(duì)于建筑空間凈高大于6m的場所，應(yīng)按排煙量最大的一個(gè)防煙分區(qū)的排煙量計(jì)算;對(duì)于建筑空間凈高為6m及以下的場所，應(yīng)按同一防火分區(qū)中任意兩個(gè)相鄰防煙分區(qū)的排煙量之和的最大值計(jì)算。（2）當(dāng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)具有不同凈高場所時(shí)，應(yīng)采用上述方法對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)場所所需的排煙量進(jìn)行計(jì)算，并取其中的最大值作為系統(tǒng)排煙量?！薄稛熞?guī)》4.6.4條詳細(xì)規(guī)定了排煙系統(tǒng)中各個(gè)排煙風(fēng)管的計(jì)算風(fēng)量。目前設(shè)計(jì)行業(yè)針對(duì)此條規(guī)范存在爭議，主要聚焦在按此條規(guī)范設(shè)計(jì)后實(shí)際工況不滿足《煙規(guī)》其他條款的情況。審圖單位對(duì)此情況一般不提意見，所以實(shí)際排煙系統(tǒng)存在巨大安全隱患。

2? 設(shè)計(jì)中存在的疑問

2.1? 確定風(fēng)管尺寸

根據(jù)《煙規(guī)》4.6.4條文說明中的方法確定計(jì)算風(fēng)量，《煙規(guī)》4.4.7條確定風(fēng)速，金屬管道≤20m/s，并根據(jù)規(guī)范規(guī)定，風(fēng)管長寬比不宜大于4：1及風(fēng)管常用規(guī)格（120 、

320、500、630、800、1000、1250、1600、1800、

2000、2500mm）選擇確定風(fēng)管的尺寸，如表1。

根據(jù)《煙規(guī)》5.2.4條規(guī)定：“當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，擔(dān)負(fù)兩個(gè)及以上防煙分區(qū)的排煙系統(tǒng)，應(yīng)僅打開著火防煙分區(qū)的排煙閥或排煙口，其他防煙分區(qū)的排煙閥或排煙口應(yīng)呈關(guān)閉狀態(tài)。”則排煙系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，理論上排煙管段的風(fēng)量均為系統(tǒng)風(fēng)量（120000m3/h），則排煙支管有可能超速，如表1。

為滿足《煙規(guī)》4.4.7條的風(fēng)速要求，排煙系統(tǒng)的支管按照系統(tǒng)風(fēng)量（120000m3/h）來確定風(fēng)管尺寸，如表2。

2.2? 確定風(fēng)口個(gè)數(shù)及尺寸

按照《煙規(guī)》4.6.3條確定各個(gè)防煙分區(qū)的計(jì)算風(fēng)量G（m3/s），并根據(jù)《煙規(guī)》4.6.14條校核確定每個(gè)排煙口的最大允許排煙量A（m3/s），風(fēng)口個(gè)數(shù)N=G/A（個(gè)）?！稛熞?guī)》4.4.12條確定風(fēng)口最大允許風(fēng)速V≤10m/s，則每個(gè)風(fēng)口面積F=A/V（㎡），根據(jù)風(fēng)口長寬比控制不大于4：1及風(fēng)口常用規(guī)格（120、320、500、630、800、1000、1250、

1600、1800、2000、2500mm）。由此確定每個(gè)防煙分區(qū)的風(fēng)口個(gè)數(shù)及尺寸，如表3。

根據(jù)《煙規(guī)》5.2.4條規(guī)定：“當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，擔(dān)負(fù)兩個(gè)及以上防煙分區(qū)的排煙系統(tǒng)，應(yīng)僅打開著火防煙分區(qū)的排煙閥或排煙口，其他防煙分區(qū)的排煙閥或排煙口應(yīng)呈關(guān)閉狀態(tài)?！眲t排煙系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，理論上著火的防煙分區(qū)排煙量為系統(tǒng)風(fēng)量（120000m3/h），則按表3確定的風(fēng)口有可能超速且超過風(fēng)口最大排煙量限值，如表4，若風(fēng)口超速或風(fēng)量超過風(fēng)口最大排煙量限值，則根據(jù)論文《單個(gè)排煙口最大允許排煙量問題探究》[2]可知排煙主體氣流對(duì)周圍空氣的擾動(dòng)將會(huì)非常明顯，以致于將煙層以外（以下）的冷空氣攪擾和夾帶到排煙主體氣流內(nèi);風(fēng)速越大，夾帶的冷空氣越多，排煙口的排煙效率就越低。

為滿足《煙規(guī)》4.4.12的最大風(fēng)速的要求，風(fēng)口也應(yīng)按照系統(tǒng)風(fēng)量來確定個(gè)數(shù)及尺寸，如表5。

表5? 按系統(tǒng)風(fēng)量確定風(fēng)口尺寸

2.3? 風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況分析

選擇風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是按照最不利管路的阻力進(jìn)行選擇。由圖1所示，當(dāng)最不利管路所負(fù)責(zé)的防煙分區(qū)著火時(shí)，系統(tǒng)風(fēng)量及風(fēng)壓滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)其余防煙分區(qū)著火時(shí)，實(shí)際排煙量Q2>Q1，P2

2為最有利管路的管網(wǎng)特性曲線，3為風(fēng)機(jī)的性能曲線

3? 系統(tǒng)優(yōu)化

由2.1和2.2可知按照《煙規(guī)》4.6.4所確定的風(fēng)管風(fēng)口尺寸理論上會(huì)造成不滿足《煙規(guī)》4.4.7、4.4.12、4.6.14的情況，為滿足規(guī)范可大幅增加風(fēng)管風(fēng)口尺寸，但經(jīng)濟(jì)上不合理且占用大量吊頂空間。那么是否存在其他方法來解決這個(gè)矛盾？也就是仍然按照《煙規(guī)》4.6.4來確定風(fēng)管尺寸如表1，風(fēng)口個(gè)數(shù)及尺寸如表4的情況下同時(shí)滿足《煙規(guī)》4.4.7、4.4.12、4.6.14的規(guī)定。

實(shí)際運(yùn)行時(shí)，任意一個(gè)防煙分區(qū)著火將對(duì)應(yīng)形成一個(gè)排煙系統(tǒng)，每個(gè)排煙系統(tǒng)都有一個(gè)獨(dú)立的管路特性曲線，通過排煙支管或風(fēng)口上的調(diào)節(jié)閥可以改變管路特性曲線。通過改變調(diào)節(jié)閥的開度，使得管路特性曲線與風(fēng)機(jī)的性能曲線的交點(diǎn)處風(fēng)量滿足此防煙分區(qū)的計(jì)算排煙量，而不是系統(tǒng)排煙量，如圖2。

3為風(fēng)機(jī)的性能曲線

綜上所述，按照上述方式設(shè)置排煙系統(tǒng)可以滿足規(guī)范要求且風(fēng)管尺寸、風(fēng)口個(gè)數(shù)及尺寸經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省吊頂空間，但需要在設(shè)計(jì)階段合理設(shè)計(jì)管路，計(jì)算閥門開度，保證所有排煙系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線與風(fēng)機(jī)性能曲線交點(diǎn)的風(fēng)量滿足此防煙分區(qū)的計(jì)算排煙量，并且在安裝階段需要反復(fù)調(diào)試來滿足設(shè)計(jì)要求。

4? 結(jié)語

按照《煙規(guī)》4.6.4條文說明所示的風(fēng)量計(jì)算方法確定排煙系統(tǒng)的風(fēng)管及風(fēng)口尺寸會(huì)造成實(shí)際風(fēng)速及風(fēng)口排煙量不滿足規(guī)范。

為滿足規(guī)范要求可大幅提高風(fēng)管風(fēng)口尺寸，且需要在排煙支管或風(fēng)口處設(shè)置調(diào)節(jié)閥保證每個(gè)支路所組成的排煙系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力數(shù)相同。這樣做經(jīng)濟(jì)上不合理且占用大量吊頂空間，所以筆者并不推薦。

通過調(diào)節(jié)閥門開度，使每個(gè)支路所組成的排煙系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力與風(fēng)機(jī)性能曲線適配，保證所有排煙系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線與風(fēng)機(jī)性能曲線交點(diǎn)的風(fēng)量滿足此防煙分區(qū)的計(jì)算排煙量，則排煙支管及風(fēng)口可按照4.6.4所示方法計(jì)算風(fēng)量，進(jìn)而在滿足規(guī)范的情況下大幅減小風(fēng)管尺寸及風(fēng)口尺寸、個(gè)數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國公安部.建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國計(jì)劃出版社，2017.

[2]劉成.單個(gè)排煙口最大允許排煙量問題探究[J].暖通空調(diào)，2020，50（01）：82-85+102.

Optimal design for mechanical smoke

exhaust system of multiple smoke prevention zones

Wang Liguo

（Beijing Building Industrialization Group Corp.， Ltd.，Beijing? 100000）

Abstract：By analyzing the provisions of 4.6.4 of GB 51251-2017 "Technical standard for smoke management systems in building"， it is found that air duct and the size of the air setting according to the air volume determined by this method will exceed the speed in actual operation and will not meet the specification requirements. By analyzing the fan performance and the pipe network characteristic curve， setting the control valve makes the pipe network resistance of the smoke exhaust system composed of each branch match the performance curve of the fan， which can meet the specification requirements without increasing the size of the air duct and the size of the air.

Keywords：multiple smoke prevention zone; smoke exhaust volume; air duct and size of the air; control valve