观点关于机械排烟补风风量问题的一问一

《烟标》4.5.2条规定,“补风系统应直接从室外引入空气,且补风量不应小于排烟量的50%”。某高度小于6m的房间,一个防火分区,分为两个防烟分区,如下图所示:按《烟标》第4.6.4条、4.5.2条等,有:1排烟风机风量(+)×1.2=m3/h2补风风机风量×50%=m3/h3补风风机风量m3/hm3/h,即使是/1.2=m3/h,也m3/h,即补风风量大于防烟分区1的排烟量。而原《建规》(版)第9.4.4条条文说明,“当一个设置了机械排烟系统的场所,自然补风不能满足要求时,应同时设置补风系统(包括机械进风和自然进风),且进风量不小于排烟量的50%,以便系统组织气流,使烟气尽快并畅通地被排除。但补风量也不能过大,据有关资料介绍,一般不宜超过80%”。疑问:1)当采用自然补风时,按哪个风量计算可开启外窗面积?2)当采用机械补风时,如何解释补风风机风量大于排烟分区风量的问题?

问题甚好!查阅了一些相关资料,找不到现成的具体答案,要按个人的理解谈一点看法的话,先得结合问题所举工程案例,谈谈对《烟标》中两个有关条文的认识。

首先是关于第4.6.4条:按此条文第1款的规定及案例中防烟分区1、2的排烟量(分别为Q1=m3/h、Q2=m3/h),就得出了系统的计算排烟量Qj=Q1+Q2=m3/h(此处可无需计入系统漏风、风机出力偏差等)。又按《烟标》第5.2.4条,“当火灾确认后,担负两个及以上防烟分区的排烟系统,应仅打开着火防烟分区的排烟阀或排烟口,其他防烟分区的排烟阀或排烟口应呈关闭状态。”这样一来,本例中如果:

1)防烟分区1失火,(第4.6.3条)规定的分区排烟量Q1为m3/h,而排烟系统一旦投入运行,系统排烟量Qj为+=m3/hQ1。防烟分区1内的排烟口规格是按Q1确定的,于是排烟口风速(第4.4.12条)或单个排烟口的最大允许排烟量(第4.6.14条)势必大大超标,进而发生严重吸穿,大幅度“降低了实际排烟量”(——第4.6.14条条文说明),其后果自然是烟气层快速下降,危及人员安全疏散。可见按《烟标》第4.6.4条第1款实施,排烟量名大实小,貌似非常安全保守,其实是适得其反。

2)防烟分区2失火,情形与以上类似,仅危害程度稍低而已。

3)防烟分区1、2同时失火,系统设计理论上成立,但此种情形已经超出了现行各防火规范、标准所遵循的“单点火灾”的基本设防原则,系统控制(第5.2.4条)也不支持,拟不足为训。

看来,《烟标》第4.6.4条第1款的规定是有问题的,至少可以说,与第4.4.12条、第4.6.14条、第5.2.4条等条文的规定未能协调一致。

其次是关于第4.5.2条:补风量Qb的确定应当是按Qb≮50%Q1(或Q2)还是按Qb≮50%Qj?个人理解是前者。因为如果后者即Qb≮50%Qj成立,那么,如前所述:

1)防烟分区1起火,Qj=m3/h,Qb≥50%Qj=m3/hQ1,背离了补风量小于排烟量的基本常识。如果补风口恰好位于防烟分区1,结果必然是该分区出现正压,驱使烟气蔓延至建筑的其他部位或区域,就已经没有什么安全可靠性可言了,完全不可取。

2)防烟分区2起火,Qj=m3/h,按Qb≥50%Qj计算,Qb也只有在50%~64.3%Qj的范围内小于Q2,可以接受。如Qb≥65%Qj,情况同上。

可见,这里通用的原则依然是补风量应当按一个防烟分区的排烟量计算确定,即第4.5.2条中的排烟量应当理解为一个(通常是最大的那个)防烟分区的排烟量。

问题讨论:有了上面的认识,现在可以回过头来讨论来信提出的两个问题了。

1)当采用自然补风时,按哪个风量计算可开启外门窗洞口面积?

补风量至少应按较大的防烟分区2的要求取,即按Qb≥×50%=m3/h计算可开启外门窗洞口面积。至于计算风速,《烟标》第4.5.6条简单给了一句“自然补风口的风速不宜大于3m/s”,本身就语焉不详,此事暂且不谈,就按“不宜大于3m/s”去算吧。好在自然补风最大的好处还不仅止于经济,更是在一定程度上调节平衡风量的自然机制。本例中无论哪个防烟分区起火,门窗洞口面积小一点,补风量少一点,自然也就或多或少地限制了本来(按第4.6.4条第1款计算)就大得过了头的系统排烟量。少一些吸穿,对于排烟系统的运行效果其实只会有好处,更何况同时还避免了起火分区出现正压可能导致的恶果。

2)当采用机械补风时,如何解释补风风机风量大于排烟分区风量的问题?

补风量大于防烟分区排烟量明显是错误的,原因既有第4.6.4条的问题,也有第4.5.2条的问题,个人的粗浅见解在前面对这两个条文的讨论中应当已经说明白了。

实际上,英美的一些有关烟标、手册中都列有补风设计的一般原则及/或详尽要求,仅因具体条件不一,各自的侧重点也不同。若就机械补风系统的应用而言,似乎也只有BS-4(烟气控制系统第4部分:稳态设定火灾的排烟系统实用规程)充分意识到了其中可能存在的问题,在其第4章“一般建议”中有下面一节:

4.3自然与机械通风设施的组合应用

自然通风设备和机械通风设备不宜同时用于同一储烟仓的排烟,或同一储烟仓的补风。

排烟系统宜由以下组合方式构成:

a)自然排烟系统和自然补风系统;或

b)自然排烟系统和机械补风系统;或

c)机械排烟系统和自然补风系统;或;

d)机械排烟系统和机械补风系统(推—拉系统)。

不宜按组合方式b)和d)进行设计,除非提供了充分的工程系统的详细描述,表明系统在设计条件下如何工作。

这个建议应该说是比较客观、稳妥的。在本例中,为做到既合规又基本合理,可考虑采用以下方式:

1)两个防烟分区仍(按惯例)合用一个机械排烟系统;机械补风系统也合用,但补风机采用双速风机,其低速工况基于Q1,高速工况基于Q2。相应地,控制系统需按此要求设置。

2)两个防烟分区分设独立的机械排烟系统;机械补风系统可分可合,如合并设置,可按上述方式1)配置,也可按Q2计算补风量,即Qb≥×50%=m3/h。相对于防烟分区1,Qb=m3/h=90%Q1,也说得过去[如,NFPA92(烟气控制技术标准)和ASHRAE/ICC/SFPE/NFPA联合发布的HandbookofSmokeControlEngineering(烟气控制工程手册)就都建议设计补风量为排烟量的85%至95%]。

3)采用自然补风,如前面的问题讨论1)中所述。

以上三种方式中,如仅就补风系统设计而言,首推3),其次2),再次1)。

不知意下如何?欢迎继续讨论。

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