摘要 結(jié)合相關(guān)規(guī)范，歸納總結(jié)了高層民用建筑地下室通風(fēng)系統(tǒng)和排煙設(shè)計(jì)的幾種常見(jiàn)形式，并分析了各種系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵字 高層民用建筑 排煙 通風(fēng) 防火
在民用建筑的消防設(shè)計(jì)中，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是其中比較重要的部分。因?yàn)榕艧熢O(shè)計(jì)是確保 排除著火的防煙分區(qū)產(chǎn)生的煙氣并防止煙氣向其其它防煙分區(qū)擴(kuò)散。這樣，火災(zāi)時(shí)候處于建筑物內(nèi)的人員就可以成功疏散。最大限度的減少火災(zāi) 時(shí)候的人員傷亡。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是暖通專業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。該系統(tǒng)主要是滿足室內(nèi)人員的新風(fēng)需求，有時(shí)還可以達(dá)到消除室內(nèi)余熱余濕的目的。
在高層民用建筑地下室的設(shè)計(jì)中，暖通空調(diào)專業(yè)的設(shè)計(jì)任務(wù)通常是包括地下室的消防設(shè)計(jì)（防排煙設(shè)計(jì)）和平時(shí)的通風(fēng)設(shè)計(jì)兩方面。而防排煙設(shè)計(jì)（在本文中只涉及排煙設(shè)計(jì)）又包括排煙系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)（補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)為排煙時(shí)候補(bǔ)給新風(fēng)的系統(tǒng)）。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)。雖然防排煙設(shè)計(jì)和通風(fēng)設(shè)計(jì)的使用功能和使用時(shí)間各不同，但考慮到排風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)都是從室內(nèi)將空氣煙氣排出室外，送風(fēng)系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)都是將空氣由室外送至室內(nèi)。相同的氣流走向使得它們有共用的可能。因而，地下室的防排煙設(shè)計(jì)和平時(shí)通風(fēng)換氣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常常有以下幾種形式：
對(duì)于平時(shí)排風(fēng)和火災(zāi)時(shí)排煙系統(tǒng)
1.排風(fēng)和排煙共用同一系統(tǒng)。排煙風(fēng)機(jī)采用雙速風(fēng)機(jī)，高速排煙，低速排風(fēng)。
2.排風(fēng)和排煙共用一個(gè)管道系統(tǒng)，排煙風(fēng)機(jī)和排風(fēng)風(fēng)機(jī)獨(dú)立設(shè)置；排風(fēng)口和排煙口獨(dú)立設(shè)置。
3.排風(fēng)和排煙分別設(shè)置獨(dú)立的系統(tǒng)。
對(duì)于送風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)
a.送風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)共用同一系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)采用雙速風(fēng)機(jī)，高速補(bǔ)風(fēng)，低速送風(fēng)。
b.送風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)共用同一管道系統(tǒng)，送風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)獨(dú)立設(shè)置。
c.送風(fēng)系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)置。
下面筆者就這六種系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)做以簡(jiǎn)要分析。
一、排風(fēng)排煙系統(tǒng)。
《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）中規(guī)定：“擔(dān)負(fù)一個(gè)防煙分區(qū)排煙或凈空高度大于6.00m的不劃分防煙分區(qū)的房間時(shí)，應(yīng)按每平方米面積不小于60m3/h計(jì)算（單臺(tái)風(fēng)機(jī)最小排煙量不應(yīng)小于7200m3/h）。”，“擔(dān)負(fù)兩個(gè)或兩個(gè)以上防煙分區(qū)排煙時(shí)，應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計(jì)算。”，“設(shè)置機(jī)械排煙的地下室，應(yīng)同時(shí)設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，且送風(fēng)量不宜小于排煙量的50％。”
（一）排風(fēng)排煙共用同一系統(tǒng)。即形式1。為方便說(shuō)明，舉個(gè)例子：
排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)圖示
如上圖所示A、B、C三個(gè)房間建筑面積分別為300m2、100m2、100m2，層高3.5m，A、B、C各是一個(gè)防煙分區(qū)。平時(shí)通風(fēng)的換氣次數(shù)要求為6次/h，并要求風(fēng)機(jī)置于A房間側(cè)。
則排煙風(fēng)機(jī)的排煙量為
300×120=36000m3/h
排風(fēng)量為
（300+100+100）×3.5×6=10500m3/h
所以風(fēng)機(jī)選用雙速風(fēng)機(jī)，高速排煙，排煙量36000m3/h。低速排風(fēng)，排風(fēng)量10500m3/h
這種系統(tǒng)的最主要優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省初投資，而且消防風(fēng)機(jī)在平時(shí)一直處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。而不像形式2和形式3的系統(tǒng)那樣消防風(fēng)機(jī)平時(shí)停滯不用。從而保證了消防風(fēng)機(jī)在火災(zāi)期間能夠正常運(yùn)行。
但是這種系統(tǒng)也有很多缺點(diǎn)。
缺點(diǎn)之一就是低速運(yùn)行時(shí)候的消防風(fēng)機(jī)排風(fēng)量一般大于平時(shí)通風(fēng)時(shí)所計(jì)算的排風(fēng)量。
缺點(diǎn)之二是管道系統(tǒng)的控制有矛盾存在：
排風(fēng)系統(tǒng)要求采用常開風(fēng)口進(jìn)行排風(fēng)，且各個(gè)支管間及各個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量分配要求相對(duì)嚴(yán)格，當(dāng)僅僅依靠風(fēng)管的截面積的變化達(dá)不到風(fēng)量分配的要求時(shí)應(yīng)采用風(fēng)量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；而排煙系統(tǒng)要求排煙風(fēng)口常閉。因著火時(shí)只開啟著火的防煙分區(qū)的風(fēng)口進(jìn)行排煙，所以不需考慮各個(gè)支管段的風(fēng)量平衡問(wèn)題。
所以，一旦采用排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)時(shí)就存在以下幾種矛盾：
一是風(fēng)口的開閉問(wèn)題。如果采用常閉風(fēng)口在排煙時(shí)是可以的，但是不滿足排風(fēng)要求；如果采用常開風(fēng)口，排風(fēng)情況是滿足的，但在著火時(shí)，高速運(yùn)行的排煙風(fēng)機(jī)從著火的防煙分區(qū)排走的是煙氣，而從其它的未著火的區(qū)域排走的就是潔凈空氣了。這會(huì)使排煙的效果顯著降低。
二是風(fēng)量調(diào)節(jié)問(wèn)題。前文提及在風(fēng)道的斷面改變對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)沒(méi)有作用的情況下應(yīng)設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)通風(fēng)時(shí)候的風(fēng)量，但是調(diào)節(jié)閥的設(shè)置會(huì)改變排煙時(shí)候的煙氣通道的截面積，增加排煙系統(tǒng)的阻力。
缺點(diǎn)之三是這種系統(tǒng)在平時(shí)低速運(yùn)行時(shí)因?yàn)轱L(fēng)量和電功率都比較大，所以噪音問(wèn)題也不可忽視。
（二）排風(fēng)排煙系統(tǒng)共用風(fēng)管，不共用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
正是由于排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)存在諸多的不足，因而在設(shè)計(jì)中也有采用排風(fēng)排煙共用風(fēng)管系統(tǒng)的。即形式2。仍舊沿用上個(gè)例子的建筑底圖來(lái)說(shuō)明。那么，這種系統(tǒng)的圖示如下：
排風(fēng)排煙共用風(fēng)管系統(tǒng)圖示
這種形式具體來(lái)說(shuō)就是除了風(fēng)管是共用的，風(fēng)機(jī)和風(fēng)口都是獨(dú)立的。再具體一點(diǎn)就是排風(fēng)是采用低噪音的排風(fēng)機(jī)，排風(fēng)口采用帶電控閥門的百葉風(fēng)口。排風(fēng)時(shí)候的風(fēng)量調(diào)節(jié)可以通過(guò)電控閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)，著火時(shí)百葉風(fēng)口又可以通過(guò)電控閥門關(guān)閉。排煙時(shí)采用單速排煙風(fēng)機(jī)排煙，排煙口采用常閉排煙風(fēng)口。排煙風(fēng)口和帶電控閥門的百葉風(fēng)口都設(shè)置在同一風(fēng)管上。合用風(fēng)管系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)即能滿足平時(shí)通風(fēng)對(duì)風(fēng)口風(fēng)機(jī)和噪音的要求，又能滿足著火時(shí)排煙的要求，但是這種系統(tǒng)電氣控制相對(duì)復(fù)雜。也由于排風(fēng)口的電動(dòng)閥門的采用，初投資未必會(huì)比（一）系統(tǒng)節(jié)約多少。（三）排煙和排風(fēng)系統(tǒng)各自獨(dú)立設(shè)置即相當(dāng)于前文提到的系統(tǒng)3。還用前面的建筑底圖，則該系統(tǒng)的圖示如下：
排風(fēng)排煙獨(dú)立設(shè)置系統(tǒng)圖示
該系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)就是控制簡(jiǎn)單。但是兩套系統(tǒng)各自獨(dú)立，可能會(huì)增加部分工程造價(jià)，而且，風(fēng)管占用的較多的建筑空間。
綜上所述，以上三種形式各有優(yōu)缺點(diǎn)。所以在進(jìn)行地下室的排風(fēng)排煙設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮初投資、系統(tǒng)控制和運(yùn)行費(fèi)用等多方面因素
二、送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。
補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置目的是在著火時(shí)形成向排煙口的氣流流動(dòng)，而有效排煙。所以，著火時(shí)，應(yīng)該是哪個(gè)防煙分區(qū)有排煙哪里就有補(bǔ)風(fēng)。也就是說(shuō)，哪個(gè)防煙分區(qū)著火，相應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)風(fēng)口打開。其它沒(méi)有著火的防煙分區(qū)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)是否啟動(dòng)，一些相關(guān)規(guī)范沒(méi)有具體要求。送風(fēng)系統(tǒng)是保證平時(shí)通風(fēng)換氣用的，是為了補(bǔ)充新風(fēng)或消除室內(nèi)余熱余濕而設(shè)置的。因而各個(gè)送風(fēng)口要求常開，而且還要采取有效措施保證各個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量和噪聲符合要求。
（一）送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)共用同一系統(tǒng)
當(dāng)采用送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)共用同一系統(tǒng)時(shí)，即形式a。按照通風(fēng)設(shè)計(jì)的要求，風(fēng)口常開。則送風(fēng)總管道的風(fēng)量是各個(gè)房間的送風(fēng)量的和，補(bǔ)風(fēng)量也應(yīng)該為各個(gè)房間補(bǔ)風(fēng)量的和，還是應(yīng)用上面在排煙排風(fēng)系統(tǒng)中采用的例子來(lái)說(shuō)明，那么該系統(tǒng)的圖示就如下圖所示：
送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)共用系統(tǒng)圖示
根據(jù)條件平時(shí)通風(fēng)時(shí)候的總送風(fēng)量為（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h；
根據(jù)《高規(guī)》著火時(shí)補(bǔ)風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)為300×120×50%＝18000 m3/h。
按照形式a就應(yīng)該選用雙速風(fēng)機(jī)，高速時(shí)候補(bǔ)風(fēng)，風(fēng)量按照18000 m3/h選擇，低速的時(shí)候送風(fēng)，風(fēng)量按照10500m3/h選擇。
這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省初投資，而且由于補(bǔ)風(fēng)機(jī)在平時(shí)是低速運(yùn)行的，不像形式b和形式c那樣補(bǔ)風(fēng)機(jī)放置不用，從而保證補(bǔ)風(fēng)機(jī)在火災(zāi)情況下能夠正常運(yùn)行。但是這種系統(tǒng)也有不足之處：其一是在送風(fēng)時(shí)，為了達(dá)到對(duì)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)，除了改變風(fēng)道斷面，還可能設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的采用會(huì)在補(bǔ)風(fēng)時(shí)增加補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的阻力。其二是沒(méi)有著火的防煙分區(qū)也進(jìn)行了補(bǔ)風(fēng)。而且在防煙分區(qū)比較多的情況下，補(bǔ)風(fēng)量和送風(fēng)量會(huì)有較大差別，一個(gè)風(fēng)機(jī)的高低速轉(zhuǎn)換能否滿足要求就得具體條件具體分析了。
（二）送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)共用風(fēng)道，不共用風(fēng)機(jī)
如果采用形式b。還是相同的房間和參數(shù)，當(dāng)采用送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)合用一個(gè)風(fēng)管道系統(tǒng)的時(shí)候，可以有兩種形式，一種形式的系統(tǒng)圖示為（形式b的方案一）：
送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)共用風(fēng)管系統(tǒng)圖示一
送風(fēng)口和補(bǔ)風(fēng)口均采用電動(dòng)閥門控制開閉，平時(shí)通風(fēng)時(shí)送風(fēng)口開啟，總的送風(fēng)量為：（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h
著火時(shí)只開啟著火部位的補(bǔ)風(fēng)口，其余的補(bǔ)風(fēng)口和送風(fēng)口全部關(guān)閉，因此，補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量為最大的補(bǔ)風(fēng)區(qū)域的補(bǔ)風(fēng)量：300×120×50%＝18000 m3/h。
補(bǔ)風(fēng)機(jī)風(fēng)量按照18000 m3/h選擇，送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量按照10500m3/h選擇。
形式b的方案一可以實(shí)現(xiàn)送風(fēng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)要求，也可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的要求。即可以通過(guò)送風(fēng)口上的調(diào)節(jié)閥的開度和風(fēng)管斷面的改變實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量的設(shè)計(jì)要求。著火時(shí)電動(dòng)關(guān)閉送風(fēng)口，只打開著火部位的補(bǔ)風(fēng)風(fēng)口，真正的做到哪里排煙哪里補(bǔ)風(fēng)。但是，系統(tǒng)控制復(fù)雜。
形式b的另一種形式的系統(tǒng)圖示為（形式b的方案二）：
系統(tǒng)圖示如下圖示：
送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)共用風(fēng)管系統(tǒng)圖示二
風(fēng)口采用常開風(fēng)口，送風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)分開設(shè)置，則送風(fēng)風(fēng)量：（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h
補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量：300×120×50%＝18000 m3/h。
補(bǔ)風(fēng)機(jī)風(fēng)量按照18000 m3/h選擇，送風(fēng)機(jī)風(fēng)量按照10500m3/h選擇。
這種系統(tǒng)的初投資較形式b的方案一要節(jié)省得多。系統(tǒng)的控制也相對(duì)簡(jiǎn)單。但是由于這種形式只是照形式a多增加了一臺(tái)風(fēng)機(jī)，所以它也有補(bǔ)風(fēng)不能按照防煙分區(qū)控制和送風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)對(duì)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)阻力有影響的缺點(diǎn)。
（三）送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)獨(dú)立設(shè)置系統(tǒng)
如果采用形式c，即當(dāng)上面的房間采用送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)分別獨(dú)立設(shè)置時(shí)：送風(fēng)口采用常開風(fēng)口，著火時(shí)送風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉。這時(shí)形式c有兩種系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)圖示如下圖：
送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)獨(dú)立設(shè)置系統(tǒng)圖示一
送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)獨(dú)立設(shè)置系統(tǒng)圖示二
總的送風(fēng)量為送風(fēng)風(fēng)量：
（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h，
送風(fēng)風(fēng)量可以通過(guò)風(fēng)道斷面的變化和設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥等措施加以調(diào)節(jié)。由于送風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立，所以并不會(huì)因此而對(duì)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)有任何影響。
補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置時(shí)，可以有兩種形式：一種是采用帶電動(dòng)閥門的常閉補(bǔ)風(fēng)口（如方案一圖示），著火時(shí)只是打開著火部位的補(bǔ)風(fēng)口，補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量為
300×120×50%＝18000 m3/h。
這種系統(tǒng)控制相對(duì)復(fù)雜，但是可以做到只對(duì)著火的防煙分區(qū)進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。而且因?yàn)檠a(bǔ)風(fēng)風(fēng)量比較小，補(bǔ)風(fēng)機(jī)和風(fēng)管道系統(tǒng)都比較小。所以可以節(jié)省一部分初投資，但是，帶電動(dòng)閥門的常閉風(fēng)口卻使初投資有所增加。
補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置的另一種形式是采用常開風(fēng)口（如方案二圖示），此時(shí)該補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量為
300×120×50%＝18000 m3/h。
所以，總結(jié)來(lái)說(shuō)形式c的最突出優(yōu)點(diǎn)就是送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)不會(huì)相互干擾。但是，該系統(tǒng)的初投資比較大。而且占用了較多的建筑空間，如果處理不好，還會(huì)發(fā)生風(fēng)管道交叉、打架等情況。
因而在送風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，究竟采用何種方案，首先應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際，綜合考慮系統(tǒng)的可靠性、初投資、設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等確定。
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