关于民用建筑加压防烟系统风量计算的建议与余压监控系统介绍 安科瑞 许敏

摘 要：提出了民用建筑加压防烟系统风量计算公式中有关参数选取及风机选型的问题，给出了相应解决建议，并进行了实例分析。

关键词：加压送风；防排烟压；风速法；压差法；压风机选型

0 引言

在加压送风系统设计工程实践中，有些问题在现行规范中表述较简略或没有明确规定，由于设计者对规范的理解不同，常常出现相似的建筑条件设计风量却相差很大的情况。本文就此方面几个相关问题加以讨论。

1 加压送风量的确定

1.1 相关规范中引用的加压送风量确定方法

GB 50045—1995《高层民用建筑设计防火规范》中规定了确定方法，以压差法、风速法计算值与规范推荐值三者中为防烟系统设计送风量。

1）压差法计算公式为：

式中，A为缝隙有效面积；驻P为门 、窗两侧 的压 差，取25~50Pa；1.25 为附加系数；b 为计算指数，对门缝取2，窗缝取1.6；0.827 和 3600 为单位换算系数。

2）风速法计算公式在GB 50045—1995《高层民用建筑设计防火规范》和 GB 50016—2016《建筑设计防火规范》中略有差别，GB 50016—2016 中给出的公式较为合理：

式中，F为每个门开启面积；v 为门洞平均风速，取 0.7~1.2m/s；n 为同一时刻开启门的计算数，当系统承担层数少于 20 层时取 2，20~32 层时取 3；b 为附加率，取 0.1~0.2；a 为背压系数，取 0.6~1.0；3600 为单位换算系数。

3）规范规定机械加压小的控制风量详见 GB 50045—1995 中表 8.3.2-1~ 表 8.3.2-4。

1.2 公式应用中存在的问题

1.2.1 有关压差法计算公式的问题

在用压差法计算时，前室通向防烟楼梯间的门、电梯门、管道井检修门等非常规门是否计算、如何计算，争议较多，做法亦各不相同。笔者认为，应从压差法计算的出发点考虑，压差法的计算目的是使送风量能够保证采用机械加压送风的区域当防火门关闭时保持一定的正压值，因此，所有存在压差、可能产生漏风、对正压值有影响的漏风均应计算。

前室通向防烟楼梯间的门压差法中是否计算，应取决于楼梯间的防烟方式：若楼梯间无需采用机械加压，满足自然排烟条件，应该计算其漏风量，计算压差△P应为前室的设计余压值；若楼梯间采用机械加压，规范规定楼梯间的余压较前室高出 10~25Pa，空气由楼梯间向前室泄漏，计算前室送风量时可忽略，计算楼梯间时则应考虑在内，其压差值驻P取前室与楼梯间余压值之差。

对于电梯门，无论是否为消防电梯均应计算。虽然一般民用建筑中电梯井多为封闭竖井，但因火灾时只根据系统承担楼层数开启 2 层（层时）或 3 层（20~32 层时）前室加压送

风口，其余楼层不做加压，这样会形成由加压前室经电梯井向非加压前室的泄漏，导致前室压力降低，故应计算电梯门的漏风量。同理，各类设置在前室内的竖井检修门也应计算在内。

计算前室时，公式中a应按1层楼计算，再根据同时开启加压层数不同将结果乘以 2（系统承担楼层 层时）或 3（系统承担20~32 层时）为压差法计算总风量。

1.2.2 有关风速法计算公式的问题

风速法计算的目的是使送风量能够保证采用机械加压送风的区域当门开启时门洞处具有一定风速，阻止烟气向疏散通道扩散。

风速法计算中争议较大的问题是出入口的认定问题，如电梯门、楼梯间的门。笔者认为，是否认定为出入口应取决于3点：（1）是否形成门洞；（2）是否有烟气入侵的可能；（3）是否造成泄压影响其他可能同时开启的门断面风速。

电梯门无论是否为消防电梯均不应考虑：非消防电梯火灾时停止运行，电梯门没有开启的可能，不予考虑；消防电梯虽有开启的可能，但实际连通的仅是电梯轿厢，与电梯井之间只是缝隙连接，不形成门洞，也没有烟气入侵的可能，也不应考虑。

前室通往防烟楼梯间的门虽然两侧均为防烟设施，没有烟气入侵的可能，但考虑到有压差时门开启可能会产生大量泄压，影响其他同时开启的门的断面风速，应该根据楼梯间是否为机械加压分别考虑：若楼梯间为机械加压，如前文所述，楼梯间内余压高于前室，计算室风量时可忽略，计算楼梯间风量时则应计为出入口；若楼梯间为自然排烟，计算前室风量

时应计为出入口。

2 加压送风机选型

在风机选型方面，有争议的问题是应该参考全压还是静压，如按全压选型，是否应考虑出口处动压的问题。关于这个问题 GB 50045—2005《高层民用建筑设计防规范》8.3.7 条已有明确说明，风机全压应包括系统不利环路总压降和正压间余压值。

通过伯努利方程可以简单理解这个问题，如图1所示前室防烟系统简图，在距风机吸入口和加压送风口足够远处速度近似为0处各取断面 1-1、2-2，忽略位压影响，列两断面能

量方程：

式中，P 为风机全压；△Py+j 为不利环路总阻力；P1 是大气压强值为 0；P2 为余压 △P；v1、v2 均为 0，代入式（3），再考虑风机选型时预留 1.1~1.2 倍的富裕量，终风机全压为(1.1~1.2)x(△Py+j+△P)，其中 △P为正压送风区域的余压。

3 计算实例

3.1 建筑概况

本建筑为某商办综合楼，地下1层，包括地下车库和设备用房；地上12 层，1~3 层为商场，4~12 层为办公。其防烟区域平面示意图见图 2。合用前室共有 3 个通向走廊或大厅的门，尺寸为 2.0m x1.6m，合用前室通楼梯间的门尺寸为 2.0m x 1.2m。

3.2 系统设计

合用前室与防烟楼梯间分别独立设置防烟系统，地上与地下共用竖井和风机,全部采用常闭型电控风口，合用前室每层1个，防烟楼梯间地下1个风口，地上部分每3层1个风口。

3.3 送风量计算

1）合用前室

压差法：计算 3 个通向走廊或大厅2.0m x1.6m 的门和 3个电梯门，忽略由楼梯间向前室泄漏的楼梯间门，火灾时开启2 层。计算值为 Ly=(311+893)x2=2408m³/h。门的漏风量取自文献[5]表 13.4-8。

风速法：只有3个通向走廊的 2m x1.6m 的门可视为出入口，取其一计算面积，系统共承担13层，n取2，共个3出入口再乘1.75的系数。计算值为：Lv=2x2x1.6x0.7x(1+0.1)/1x3600x1.75=31 046m³/h。

查表值(12000~16000)x1.75=21000~28000m³/h。风速法计算值大，送风量31046m³/h。待风口设计完毕后，还应按照风口大小计算关闭风口和阀门的漏风量对竖井总风量进行修正。

2）防烟楼梯间地上部分

压差法：计算12个通往前室的门其压差为前室与楼梯间余压差25Pa 和1个通往地下楼梯间的门其压差为楼梯间余压50Pa。计算值为 Ly=191+539=730m³/h。

风速法12个通往前室的门和1个通往地下楼梯间的门均为出入口 Lv=2x2x1.6x0.7x(1+0.1)/1x3 600x1.75=31046m³/h。              

查表值：(16000~20000)x1.75=28000~35000m³/h。

风速法计算值在规范推荐范围，按风速法确定风量，楼梯间地上部分送风量31 046m³/h。因本设计楼梯间采用常闭风口且地上、地下共用同一送风竖井，风口设计完毕后需计算地下1层风口的漏风量对竖井总风量进行修正。

3）防烟楼梯间地下部分

压差法：计算 1 个通往前室的门压差为前室与楼梯间余压差25Pa 和1个通往地上楼梯间的门压差为楼梯间余压50Pa。Ly=539m³/h。

风速法：2个门均为出入口，按 2 个门面积之和计算，n 取1，计算式为Lv= (2x1.2+2x1.6)x0.7x(1+0.1)/1x3 600=15 523m³/h。

查表值：16 000m³/h。

规范推荐值大，楼梯间地下部分送风量为16 000m3/h。同样，风口设计完毕后需计算地上部分 4 个风口的漏风量对竖井总风量进行修正。

从以上计算不难看出，压差法的计算值比风速法和规范推荐值小得多，风速法计算值与规范推荐值相近，取值的不同对设计风量影响较大，应慎重选取。

4 安科瑞余压监控系统及产品选型

4.1系统简介

针对各类机械加压送风系统的应用特点，安科瑞电气股份有限公司研发了余压监控系统，是集工业计算机技术、通讯、抗电磁干扰、数字传感技术及消防二总线于一体的智能化系统。采用高灵敏度压力信号传感器，24小时实时自动巡检并采集监控区域压力变化等工作状态，对超压故障发出报警信号并记录，当防烟楼梯间或前室余压值达到超压监控值时，余压探测器发出报警信号，余压控制器打开加压风机风管上的旁通阀泄压；余压回落到正常区间值后，余压探测器发出信号，余压控制器关闭旁通阀，通过控制旁通阀的开启，来保持余压值稳定在规范要求的区间值内，系统具有实时性、数字化、智能化，自动化连续监控的特点。余压监控系统结构图见图3。

余压监控系统由余压监控器（主机）、余压控制器、余压探测器、风阀执行器、系统监控专用软件等部分或全部设备组成满足并高于GB51251《建筑防烟排烟系统技术标准》、GB50016《建筑设计防火规范》和GB50098《人民防空工程设计防火规范》等相关国家标准中的功能需求。

图3余压系统监控结构图

设计说明：

①　余压监控器（主机）与余压控制器之间是485通讯，连接方式为手拉手连接，线型NH-RVSP 2*1.5mm2，通讯距离为500米；

②　主机支持2路RS485通讯回路，每条回路可连接32个余压控制器；

③　余压控制器与余压探测器之间为二总线通讯，通讯距离500m， 线型NH-RVSP2*2.5mm2；

④　一只余压控制器可带120个余压探测器。

4.2 产品型号及功能

4.2.1 ARPM100/B3余压监控器

产品特点：

满足国家标准GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》；

与余压控制器、余压探测器、风阀执行器等配接，灵活构建大容量疏散通道余压监控系统；

可通过余压控制器监控疏散通道余压变化，适应现代建筑复杂多变的要求；

抗干扰能力强，可以长距离供电；

提供2条RS485通讯回路，每条回路可连接32个余压控制器。

4.2.2 ARPM-S余压探测器

产品特性：

电源：15～28VDC（二总线）

工作电流： ＜4mA

测量范围： -1000Pa~1000Pa

通讯方式： 二总线

尺寸：86mm*86mm*20mm

安装孔距：60mm

安装方式：86盒安装

工作温度：-20℃-70℃

储存温度：-40℃-85℃

LED显示：

运行指示灯：当设备正在处于通讯状态时，运行指示灯闪烁。

故障指示灯：当设备自校准失败时，故障指示灯点亮。

报警指示灯：当探测器检测到余压差值超出设定值时，报警指示灯点亮。

安装接线

LA LB 高压 低压

二总线 气嘴

本模块采用通用于86盒安装方式，水平安装孔距为60mm。探测器的工作电源为15～28VDC，请保证接线末端的电压符合工作电源的范围。使用橡胶软管与低压气嘴相连，软管另一端接到低压区。（设备若安装在低压侧，则用橡胶软管与高压气嘴相连，软管另一端接到高压区。）

4.2.3 ARPM-C余压控制器

产品特性：

工作电源：  AC 220V  50Hz

功耗： 待机状态＜3W，动作状态＜10W

执行输出：24V（接执行器）

开关量输入：2路

开关量输出：1路继电器输出

通讯：1路二总线、1路RS485

通讯距离：500m

安装方式：导轨式安装

工作温度范围： -20℃～60℃

储存温度范围：-30℃～80℃

环境湿度：相对湿度≤90%，不结露

防护等级： IP30

产品符合：GB16806-2006      

外形尺寸

4.2.4 ARPM-DC24V风阀执行器

产品特点：

满足国家标准GB51251《建筑防烟系统技术标准》及GB 50016《建筑设计防火规范》等相关国家标准中的工能要求

接收余压控制器命令，控制调节旁通泄压阀的开、闭角度

可选择旋转角度，万能转接头，设置独立的运行时间，具有手动控制按钮

采用DC24V工作电压确保系统稳定和人身安全

4.3 产品选型

5 结论

设计规范无法对各种复杂的实际情况都一一进行规定，这就要求设计人员充分领会规范条文的目的及内涵，具体情况具体分析：

1）设计时应从压差法、风速法设计计算目的出发确定各参数的取值。

2）压差法计算时应将所有可能产生泄漏的门、窗缝隙计算在内，但其计算结果比风速法和规范推荐值小得多，对设计结果无影响。

3）风速法计算时是否认定为出入口需满足 2 个条件：一是能形成门洞；二是有烟气入侵的可能或虽无烟气入侵但开门时会发生泄压影响其他同时开启门的断面风速。

4）出入口面积较大时风速法计算结果会高于规范推荐值，直接按查表值设计会使总风量偏小。

5）加压风机选型应按全压选取，其全压应不小于不利环路总压降与正压间余压之和。