浅议高层民用建筑地下室通风排烟系统设计

浅议高层民用建筑地下室通风排烟系统设计
马学明
摘要: 本文主要阐述了高层民用建筑地下室通风系统和排烟设计的几种常见形式，并分析了各种系统的优缺点。
关键词：高层民用建筑通风排烟防火补风
改革开放以来，各地都兴建了许多大型高层建筑，随之而来的消防排烟问题越来越引起重视。高层建筑疏散困难，灭火不易，尤其以地下室的防火是高层建筑中最重要的。在民用建筑的消防设计中，防排烟系统的设计是其中很重要的部分。因为排烟设计是确保排除着火的防烟分区产生的烟气并防止烟气向其其它防烟分区扩散。这样，火灾时候处于建筑物内的人员就可以成功疏散，最大限度的减少火灾时候的人员伤亡。通风系统的设计也是暖通专业设计的重要内容。该系统主要是满足室内人员的新风需求，有时还可以达到消除室内余热余湿的目的。
在高层民用建筑地下室的设计中，暖通空调专业的设计任务通常是包括地下室的防排烟设计和平时的通风设计两方面。而防排烟设计又包括排烟系统和补风系统，通风系统设计包括送风系统和排风系统。虽然防排烟设计和通风设计的使用功能和使用时间各不同，但考虑到系统的造价以及管道空间布置等原因，地下室的防排烟设计和平时通风换气的系统设计中常常有以下几种形式：
对于平时排风和火灾时排烟系统
a.排风和排烟共用同一系统。排烟风机采用双速风机，高速排烟，低速排风。
b.排风和排烟共用一个管道系统，排烟风机和排风风机独立设置；排风口和排烟口独立设置。
对于送风和补风系统
a.送风和补风共用同一系统，风机采用双速风机，高速补风，低速送风。
b.送风和补风共用同一管道系统，送风机和补风机独立设置。
下面就这几种系统的优缺点做以简要分析。
一．排风排烟系统。
《高层民用建筑设计防火规范》中规定：“担负一个防烟分区排烟或净空高度大于6.00m的不划分防烟分区的房间时，应按每平方米面积不小于60m3/h计算（单台风机最小排烟量不应小于7200m3/h）。”，“担负两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算。”，“设置机械排烟的地下室，应同时设置送风系统，且送风量不宜小于排烟量的50％。”
（一）排风排烟共用同一系统,即形式a。
这种系统的最主要优点就是节省初投资，而且消防风机在平时一直处于低速运转状态。而不像形式2系统那样消防风机平时停滞不用,从而保证了消防风机在火灾期间能够正常运行。
但是这种系统存在更多得缺点。
缺点之一是低速运行时候的消防风机排风量一般大于平时通风时所计算的排风量。
缺点之二是管道系统的控制存在一定的矛盾：
排风系统要求采用常开风口进行排风，且各个支管间及各个风口的风量分配要求相对严格，当仅仅依靠风管的截面积的变化达不到风量分配的要求时应采用风量调节阀进行调节；而排烟系统要求排烟风口常闭。因着火时只开启着火的防烟分区的风口进行排烟，所以不需考虑各个支管段的风量平衡问题。
所以，一旦采用排风排烟共用系统时就存在以下几个问题：
1，风口的开闭。如果采用常闭风口在排烟时是可以的，但是不满足排风要求；如果采用常开风口，排风情况是满足的，但在着火时，高速运行的排烟风机从着火的防烟分区排走的是烟气，而从其它的未着火的区域排走的为室内空气，这会显著降低排烟的效果。
2，风量调节。在风道的断面改变对风量的调节没有作用的情况下应设置风量调节阀来调节通风时候的风量，但是调节阀的设置会改变排烟时候的烟气通道的截面积，增加排烟系统的阻力。
3，这种系统在平时低速运行时因为风量和电功率都比较大，所以噪音问题也不可忽视。
（二）排风排烟系统共用风管，独立设置风机系统
由于排风排烟共用系统存在诸多的不足，因而在设计中也有采用排风排烟共用风管系统的，即形式b。
这种形式其实就是除了风管是共用的，风机和风口都是独立的。具体一点说就是排风是采用低噪音的排风机，排风口采用带电控阀门的百叶风口，排风的时候风量调节可以通过电控阀门来实现，着火时百叶风口又可以通过电控阀门关闭。排烟时采用单速排烟风机排烟，排烟口采用常闭排烟风口。排烟风口和带电控阀门的百叶风口都设置在同一风管上。合用风管系统在运行时即能满足平时通风对风口风机和噪音的要求，又能满足着火时排烟的要求，但是这种系统电气控制相对复杂。
从以上分析可以看出，二种形式各有优缺点。所以在进行地下室的排风排烟设计时，应综合考虑初投资、系统控制和运行费用等多方面因素
二.送风补风系统。
补风系统的设置目的是在着火时形成向排烟口的气流流动，而有效排烟。所以，火灾时，哪个防烟分区排烟哪里就有补风。也就是说，哪个防烟分区着火，相应的补风风口打开。其它没有着火的防烟分区的补风系统是否启动，一些相关规范没有具体要求。送风系统是保证平时通风换气用的，是为了补充新风或消除室内余热余湿而设置的。因而各个送风口要求常开，而且还要采取有效措施保证各个风口的风量和噪声符合要求。
（一）送风补风共用同一系统
当采用送风补风共用同一系统时，即形式a。按照通风设计的要求，风口常开。则送风总管道的风量是各个房间的送风量的和，补风量也应该为各个房间补风量的和。
这种系统的优点就是节省初投资，而且由于补风机在平时是低速运行的，不像形式b那样补风机放置不用，从而保证补风机在火灾情况下能够正常运行。但是这种系统也有不足之处：其一是在送风时，为了达到对送风量的调节，除了改变风道断面，还可能设置风量调节阀。风量调节阀的采用会在补风时增加补风系统的阻力。其二是没有着火的防烟分区也进行了补风。而且在防烟分区比较多的情况下，补风量和送风量会有较大差别，一个风机的高低速转换能否满足要求就得具体条件具体分析了。
（二）送风补风共用风道，不共用风机
如果采用形式b。还是相同的房间和参数。此系统可分为二种方式：
方式一可以实现送风的风量调节要求，也可以实现补风系统的要求。即可以通过送风口上的调节阀的开度和风管断面的改变实现送风量的设计要求。着火时电动关闭送风口，只打开着火部位的补风风口，真正的做到哪里排烟哪里补风。但是，系统控制复杂。
方式二系统的初投资较形式b的方式一要节省得多。由于不设置电控阀门，控制相对简单，式只是照形式a多增加了一台风机，所以它也有补风不能按照防烟分区控制和送风风量调节对补风系统阻力有影响的缺点。
从以上分析可以看出，通常情况下排烟，排风系统和送风，补风系统分别设置风机比较合理，效果较之共用风机为好。但对地下工程来说，尚应多方面去考虑各种因素对排烟，通风方式的影响，综合考虑系统的初投资，运行费用，所占空间的大小，系统控制的难易，从而合理确定系统的形式。
参考文献：建筑学生联盟