1、防排烟系统与通风空调系统兼用的相关技术措施 *严治军 白雪莲提要 为实现风机的兼用，提出通过划分防烟分区，使排烟风量与通风风量保持一致的方法。强调排烟工况下管网总阻力、漏风量均远大于通风空调工况，必须严格认真地计算。关键词 防排烟 通风空调 兼用系统 防烟分区 管网阻力 漏风量Technical measures related to a system for bothsmoke control and ventilation By Yan Zhijun and Bai XuelianAbstract Presents a method to make the smoke exhaust ra
2、te equal to the ventilation rate by smoke control zoning for the usage of the dual-purpose fan. Emphasizes that the resistance of the pipe system and the air infiltration rate under smoke exhausting are far more than those under ventilation, so as to need a careful calculation.Keywords smoke control
3、 and extraction, ventilation and air conditioning, dual-purpose system, smoke control zoning, resistance of pipe system, air infiltration rate防排烟系统与通风空调系统兼用，不仅可以减少占用空间，节省建设费用，更可以提高防排烟系统的可靠性，这已成为暖通界的共识。同时人们也普遍认识到，兼用系统的一些技术问题，还需要深入地分析研究，进而制订出切实可行的兼用技术措施。笔者曾在文献1中分析了几种典型的通风空调系统与防排烟系统兼用的可能性，提出了相应的兼用方式。本文
4、针对下述几个技术要点，进一步分析、探讨兼用的相关措施。1 风机的兼用本文为国家自然科学基金项目(59578048)的一个子课题 从系统构成来看，兼用可分为部分兼用和全兼用两种形式。部分兼用形式的风道或主干风道是共用的，风机则分别设置。平时通风空调风机运行，火灾时自动切换到排烟风机运行。该方式机房面积大，设备费用高，且排烟风机仅在非常时期运转，其故障不易发现，系统可靠性差，兼用的优越性并没有充分体现出来。全兼用形式不仅风道兼用，风机也兼用，但首先需要解决风量不一致的问题，同时排风系统不应跨越防火分区。以常用的排风排烟兼用系统为例(如地下车库等场所)，排风量一般按 6 h-1计，若楼板下高度为 3
5、m，则单位面积排风量为 18m3/(h.m2)；与之对应，根据高层民用建筑设计防火规范(以下简称高规)的要求，排烟量最低值为 60 m3/(h.m2)。可见，对于相同的服务面积，排烟风量是排风量的 3 倍以上。为达到风机兼用，此时可以采用双速高温排烟风机。平时以低档转速通风，火灾时以高档转速排烟。但分析了国内数个厂家的产品样本后发现，低档转速运行时，全压在 300Pa 以上的风机(通风空调的管网阻力一般均在 300 Pa 以上)，其高档风量均未超过低档风量的 2 倍。若采用此类风机，满足了排风要求，则排烟风量不够；相反，若满足了排烟风量要求，则排风量过剩，造成浪费。为实现风机的兼用，可将排风系
6、统所辖面积划分为若干个防烟分区，并满足按其最大防烟分区面积每 m2排烟量不小于 120m3/h3 。这时便可以做到使兼用风机排风量与排烟量相等。防烟分区的个数则可根据风量平衡原理确定：(1)式中 N 为应划分的防烟分区个数；A 为排风系统所辖面积；n 为排风换气次数；H 为从地面至顶棚(或楼板)的高度，可近似取为层高。整理上式得：(2)按上式确定的 N 值划分防烟分区。防烟分区之间采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于 0.5m 的梁来分隔。当某个防烟分区失火时，该区的烟感器等自动报警装置动作，系统转为排烟运行，该防烟分区排烟，其余分区的排风停止。要实现风机兼用，不仅要使排烟工况与通风工况下的
7、风量一致，还应分别计算两种工况下管路系统的阻力，进而确定风机选型所需的风压值，根据风量、风压选用兼用风机。2 排烟工况下的风量与风压2.1 排烟管路的阻力计算兼用系统中，两种工况所对应的各段管路的风量是不同的，特别是支管段部分。图 1 表示一空调兼用排烟系统各管段的风量分布情况。图中虚线表示防烟分区，数字表示各管段空调送风量，括号内数字表示各管段排烟风量，单位为 m3/h。空调工况时，阀门 1，2，4 开启，阀门3，5 关闭，向系统送风；排烟工况时，阀门 1，2，4 关闭，阀门 3，5开启排烟，这时，除着火区的排烟阀保持开启排烟外，其余各防烟分区的排烟阀关闭。图 1 表明，支管段排烟时的风量一
8、般为空调时风量的 34 倍，由于管路的阻力与其风量的平方成正比，故对于同一根支管道，排烟时产生的阻力为空调的 916 倍。因此，将支管道尺寸适当放大以减小排烟时的阻力是必要的，尤其是当支管较长时更应这样。另外，排烟时，支管与干管之间的三通成为合流三通，其阻力系数远大于送风时分流三通的阻力。因此，应严格认真地计算排烟管网阻力。凭所谓“经验值”估算是不可取的。事实上，已有不少工程实例表明，由于兼用风机的风压偏小，使得排烟时的风量下降，无法正常排烟。图 1 空调兼用排烟系统由于着火区的不确定性，当不同防烟分区排烟时，同一管段中的风量是变化的。理论上，应针对每个防烟分区来计算相应环路的阻力，以其中最大
9、的环路阻力作为选定风机的依据。如是，当防烟分区较多时，计算工作量就很大。实际计算时，针对下列两种情况计算就足够了。 计算最不利环路(一般是最远防烟分区环路)的阻力。如果该环路排烟风量小，则计算次远的一个环路。 当各防烟分区的排烟风量不等时，计算排烟风量最大的环路阻力。2.2 管路的漏风量计算由于排烟管路特别是支管段中风速高，导致管内、外压差较一般通风管路大，因此必须考虑通过排烟口周边及其连接短管、管道咬口接缝处以及法兰盘等部位的漏风量，从而正确地选用排烟风机。计算漏风量可以采取下述两种方法：方法一，从最末端的支管段算起，顺次计算各管段静压以及相对应的漏风量(漏入风量)，并将该漏风量加在该段风量
10、上，继续计算下一管段的静压。方法二，计算管路静压时，不考虑漏风量。求出各管段静压之后，再逐段计算漏风量，并求其总和，进而对原有的风量与风压进行修正。方法一是精确计算法，方法二则是简化计算法。管网各部位的漏风量取决于风口、风道制作与安装质量，一般可按下列公式计算：排烟口周边的漏风量：L1=1.92lp 0.5 (3)排烟口连接短管周边的漏风量：L2=0.164lp 0.69 (4)每副法兰盘的漏风量：L3=5.2010-2p 0.68 (5)管道单位长度咬口接缝的漏风量：L4=5.9910-3p 0.78 (6)上述式中，漏风量 L 的单位为 m3/h，管内外压差 p 的单位为Pa，l 为排烟口
11、或排烟口连接短管的周长，m。工程中直接利用土建竖井作竖向排烟风道的例子不少，其漏风量随施工质量而有很大差异，有的工程因竖井漏风，导致最远端的低层区排烟量趋于零!因此应尽量不直接用土建竖井作排烟风道，或者在竖井施工中严把质量关，做到随砌随抹。3 兼用风机的选定当风量与环路总阻力确定后，便可选定风机了。以图 2 所示系统为例，假设防烟 A 分区是最远环路，B 是排烟风量最大的环路，其选定步骤如下：图 2 兼用系统示意图首先，确定防烟 A 分区与 B 的排烟量 LA，L B，接着计算环路 A 与 B的总阻力 pA，p B，然后作出 A，B 环路的管网特性曲线 KA与 KB(见图 3)，进而选定风机性
12、能曲线中大的曲线。在该曲线上，根据系统风量L(=LB)确定风机全压 ps。如是，风机便选定了。图 3 兼用风机的选定须知，通风空调工况下的管网总阻力 pf仍然按常规方法计算。如前所述，p fp s。这时，在风机入口端设一电动调节风阀，调至某一开度，使系统总阻力(在 pf基础上增加一个阀门阻力)与风机全压相等，系统按通风空调工况运行。当系统转为排烟工况时，该电动调节阀全开。这时，系统总阻力 ps与风机全压相等。上述通过调节阀来平衡不同工况下系统总阻力的办法简单易行，但不节能。根本的办法是研制高性能的变频兼用风机，使其风量的变化与风压的变化均能满足通风空调工况与排烟工况之间的转换。4 结论4.1
13、依据风量平衡原理，导出大空间系统划分防烟分区的计算式。据此，使系统排烟风量与排风量相吻合而实现风机、风道全兼用。4.2 强调兼用系统排烟工况下管网的总阻力、漏风量均远大于通风空调工况，因此应认真地进行管网阻力计算与漏风量计算。凭经验估算是不可取的。4.3 在兼用技术被普遍采用的今天，国家有关部门应组织工程界专家尽快地制订出统一的技术措施，以期对设计与施工作规范化指导。作者单位；重庆建筑大学 参考文献1 严治军.防排烟系统与通风空调系统的兼用.暖通空调，1995，25(1).2 新排烟设备技术指针.日本建筑 ，1987.3 中华人民共和国公安部，GB 50045-95 高层民用建筑设计防火规范.北京：中国计划出版社，1997.
