加压送风

2024-08-15

加压送风（精选5篇）

加压送风篇1

1 机械加压送风系统防超压方案

根据暖通专业图集《建筑防排烟及暖通空调防火设计》 (07K103—1) , 防烟楼梯间和前室加压送风时超压控制的措施主要有设置余压阀、电动风量调节阀和变频加压风机三种方式。

设置余压阀时, 电气专业不需要设计控制系统和控制电路;设置压力电动风量调节阀、变频加压风机时, 需要电气专业设计控制系统和控制电路。

2 电气控制

2.1 压力开关+电动风量调节阀 (开关型)

对于该防超压方案, 暖通专业通常在防烟楼梯间、前室或合用前室设置压力开关, 并在屋顶楼层或其他楼层设置加压风机, 加压风机前、后设置连通管和电动风量调节阀 (开关型) 。控制原理示意图如图1.

压力开关是测量加压部位空气压力值与正常大气压的 (走廊) 的差值。在设有机械加压送风系统的防烟楼梯间和前室中设置压力开关, 其中楼梯间设置在距底层1/3高度处, 前室均需设置。

机械加压送风系统的余压值应满足: (1) 防烟楼梯间40~50 Pa; (2) 防烟楼梯间前室、合用前室、消防电梯间前室、避难层 (间) 为25~30 Pa。

压力开关+电动风量调节阀 (开关型) 的电气控制方案为:系统并入火灾自动报警和联动控制系统, 防烟楼梯间、前室或合用前室设置的压力开关信号均接入报警输入模块, 报警输入模块把压力开关实测的开关信号通过报警总线送至火灾自动报警控制器和联动控制器进行处理, 并联动控制电动风量调节阀的开启和关闭。当加压风机服务范围内的任意一个压力开关实测压力值大于规定设置值时, 消防联动控制器发出联动控制信号, 并通过设置在电动风量调节阀附近的输出模块控制电动风量调节阀的电源二次控制回路, 从而控制电动风量调节阀的开启;当加压风机服务范围内的所有压力开关实测压力值均小于规定设置值时, 消防联动控制器发出联动控制信号, 并通过设置在电动风量调节阀附近的输出模块控制电动风量调节阀的电源二次控制回路, 从而控制电动风量调节阀的关闭。控制电动风量调节阀电源开启和关闭的联动输出模块应采用自保持信号触点。

压力开关+电动风量调节阀 (开关型) 的电气控制方案控制方式简单, 采用的元器件较少, 控制的可靠性较高。

2.2 压力传感器+电动风量调节阀 (比例调节型)

该方案控制原理示意图与图1相同。但采用压力传感器和电动风量调节阀 (比例调节型) 代替了压力开关和电动风量调节阀 (开关型) 。

防烟楼梯间机械加压送风系统中, 由压力传感器实测空气压力值, 并输出4~20 m A或0~5 V的模拟信号给电动调节阀, 作为调整阀门开度的输入信号实时传送给差积分比较器 (例如西门子SEZ220信号转换器) 进行信息对比。通过信息对比输出模拟信号, 从而控制电动风量调节阀。当楼梯间超压时, 电动风量调节阀开度不断增大, 直至楼梯间压力值逐渐下降至正常范围, 此时阀门保持在此位置;但当楼梯间因电动风量调节阀的开启角度过大且压力低于正常范围时, 电动风量调节阀逐渐关闭, 直至楼梯间的压力上升到正常范围, 此时阀门保持在此位置。

防烟楼梯间前室、合用前室、消防电梯间前室机械加压送风系统中, 由着火层和相邻楼层的压力传感器信号控制电动风量调节阀, 当任意一个前室超压时, 电动风量调节阀开度不断增大;当均不超压时, 电动风量调节阀开度不断减小。前室加压送风系统超压控制原理见图2.

此方案采用的是独立控制系统, 既不属于楼控, 也不属于消防。此方案的优点是电动风量调节阀的开启角度可根据加压部位的压力值进行振荡调整, 直至阀门开启角度与压力平衡;缺点是压力范围太小 (楼梯间40~50 Pa, 前室25~30 Pa) , 振荡过于频繁, 且系统造价过高。

2.3 变频加压风机加压送风系统超压

变频加压风机加压送风系统超压的选择和处理多路压力传感器信号的电气控制原理与压力传感器+电动风量调节阀 (比例调节型) 的电气控制原理相同。不同之处仅在于, SEZ220信号转换器选择和处理输出最大压力传感器信号直接输出给变频风机的变频控制器。

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].第三版.北京:中国电力出版社, 2005.

加压送风篇2

机械加压送风防烟系统的设计要求有哪些？

1．高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量应由计算确定，或查表确定，当计算值与查表结果不一致时，应按两者中较大值确定。2．层数超过32层的高层建筑，其送风系统及送风量应分段设计。3．剪刀楼梯间可合用一个风道，其风量应按二个楼梯间风量计算，送风口应分别设置。4．封闭避难层（间）的机械加压送风量应按避难层净面积每平方米不小于30立方米/小时计算。5．机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室，宜分别独立设置送风系统，当必须共用一个系统时，应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置，

6．机械加压送风机的全压，除计算最不利环管道压头损失外，尚应有余压。其余压值应符合下列要求：（1）防烟楼梯为40Pa-50Pa;(2)前室、合用前室、消防电梯前室、封闭避难层（间）为30Pa--25Pa。7．楼梯间宜每隔二至三层设一个加压送风口；前室的加压送风口应每层设一个。8．机械加压送风机可采用轴流风机或中、低压离心风机，风机位置应根据供电条件、风量分配均衡、新风入口不受火烟威胁等因素确定。9．带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室或合用前室，当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然排烟条件时，其前室或合用前室应设置局部正压送风系统，正压值应符合第6条的规定要求。

加压送风篇3

1 问题的提出

GB 50045—95 高层民用建筑设计防火规范 ( 2005 年版) 和GB 50016—2006 建筑设计防火规范 ( 以下简称《建规》和《高规》) 都有提出: 地下室, 半地下室与地上层不应共用楼梯间, 当必须共用楼梯间时, 在首层必须采用耐火极限不低于2. 00 h的不燃烧体隔墙和乙级防火门将地下、半地下部分与地上部分的连通部位完全隔开, 并应有明显标志 ( 《高规》6. 2. 8 条、《建规》7. 4. 4 条) 。

对于大多数高层建筑, 尤其是大型商业综合体, 空间的价值极其宝贵, 地下部分单独设置楼梯间显然造成大量空间的浪费。所以大多数情况下, 建筑专业都会使用地下室、半地下室与地上层共用楼梯间, 并在首层设置隔墙和乙级防火门的方法将地下、半地下部分与地上部分的连通部位完全隔开的做法。对楼梯而言, 地上部分和地下部分就形成了两个单独的楼梯间。而对于大型商业综合体, 经常会出现地上部分和地下部分楼梯间及其前室都没有设置可开启外窗的条件。根据《建规》7. 4. 2 条规定封闭楼梯间“当不能天然采光和自然通风时, 应按防烟楼梯间的要求设置”。这就使得无论防烟楼梯间还是封闭楼梯间都需要设置加压送风系统。

由于建筑空间的宝贵性, 通常的做法是地上楼梯间与地下楼梯间共用一个正压送风道。而根据《高规》正压送风量的要求, 对于20 层以上高层建筑地上部分和地下部分所需加压送风量明显不同, 这样就造成了屋顶正压风机设计时的难度, 即按地上要求风量选取风机, 则当地下部分着火时, 风机所送风量远大于地下要求风量, 势必会造成地下楼梯间严重超压, 疏散门难以开启阻碍人员疏散。而如果按照地下要求风量选取风机, 则正压风机无法满足地上楼梯间对正压风量的要求, 使得地上部分着火时楼梯间正压过低不满足要求。所以如何在高层建筑地上、地下合用加压风道时合理设置正压送风系统成为一个需要探讨和解决的问题。

2 现有的解决方案

对于上述问题, 现有的设计中的解决办法有以下几种:

1) 分设风机法。即在屋顶正压风机设置处同时设置满足地上楼梯间机械加压送风量的风机和满足地下楼梯间机械加压送风量的两部风机, 所有楼梯间正压送风口均采用电动多叶风口。这样当地上部分发生火灾时, 控制担负地上加压送风量的风机启动, 同时打开地上楼梯间正压风口, 实现对地上部分楼梯间的正压送风; 当地下部分着火时打开担负地下正压风量的对应风机和地下部分楼梯间风口进行加压送风。这种是目前的普遍做法, 可以满足规范要求的不同加压送风量, 但是对一个风道设置两部风机, 不但增加了成本, 而且风道附近需要有足够的空间, 无形中也造成了一定的浪费。

2) 旁通法。即屋顶风机按照地上部分楼梯间加压送风量选取, 在风机与风道连接前设置Y形旁通口, Y形风管的分支端一个接正压风道, 另一个通向室外大气, 并安装电动阀门。这样对地上部分进行正压送风时关闭电动阀门, 使风机风分量全部用于对地上楼梯间的加压送风; 对地下部分送风时打开电动风阀泄掉一部分风量, 使送向地下的风量满足要求又不致过大。这种做法避免了风机的浪费, 但是对于Y形管的设计要求比较高, 要保证泄掉风量后进入风道的气流保证所需风量的同时还有足够的静压, 计算复杂且不易调节保证风量满足需求。

3) 变风量运行法。即改变送风机的电动机转速, 如采用双速风机, 低速挡用于对地下室楼梯间加压送风。但此种方法的弊端显而易见, 文章讨论的情况是高层建筑, 这样屋顶风机的位置在高层屋顶, 当满足地上部分送风量及克服风道阻力所需风机全压时, 双速风机的低速挡全压明显不能满足要求, 所以此种做法并不可行。

3 新方法的提出

既然旁通法是利用Y形支管泄掉一定比例的风量实现地下楼梯间送风风量满足要求, 那么因为正压风道在楼梯间每隔2 层~ 3 层都设有电动百叶正压送风口, 我们可不可以利用上部楼梯间的正压风口泄掉多余风量而不在风机出口处设置Y形风管呢。

下面以一个实际工程的楼梯间为例进行验证计算, 此工程为大型商业综合体, 地上20 层, 地下1 层。其中1 层~ 8 层为高层裙房部分。风道截面积为3 m2, 地下部分设1 000 mm × 800 mm电动百叶送风口, 地上部分1 层, 4 层, 7 层, 10 层, 13 层, 16 层, 19 层设置800 mm × 500 mm电动百叶送风口, 屋顶设一部正压送风机, 风量35 380 m3/ h, 风机出口全压992 Pa。

根据压差法:

其中, Ly为加压送风量, m3/ h; 0. 827 为漏风系数; A为门、窗缝隙的总有效漏风面积, m2, 门缝宽度: 疏散门0. 002 m ~ 0. 004 m;ΔP为压力差, 疏散楼梯间取40 Pa ~ 50 Pa; n为指数, 一般取2;1. 25 为不严密处附加系数。

本工程A地上= ( 1. 5 × 2 + 2. 1 × 3) × 20 × 0. 004 = 0. 744 m2。

A地下= [ ( 1. 5 × 2 + 2. 1 × 3) + ( 1. 2 × 2 + 2. 1 × 3) ]× 0. 004 =0. 072 m2。

求得:

开启着火层疏散门时为保持门洞处风速所需风量:

其中, Lv为加压送风量, m3/ h; F为一樘门开启的断面积, m2;v为开启门洞处平均风速, 取0. 7 m / s ~ 1. 2 m / s; a为背压系数, 根据加压间密封程度取0. 6 ~ 1. 0; b为漏风附加率, 取0. 1 ~ 0. 2; n为同时开启门的计算数量, 对于多层建筑和20 层以下的高层建筑取2, 20 层及20 层以上取3。

注: 1) 当前室有2 个或2 个以上门时, 其风量按计算数值乘1. 5 ~ 1. 75 确定, 开启门时, 通过门的风速不应小于0. 7 m / s; 2) 多层建筑中, 若地下仅有一层楼梯间, 按上述公式计算时, n取1, 通过门洞处风速应适当加大, 宜取0. 3 m/s ~ 1. 2 m/s计算数值直接取用。

根据公式计算, 为保持门洞处风速所需送风量:

由于地下楼梯间相对密封较好, 故背压系数取1, 由计算知, 为保证门洞处风速所需的送风量远大于当疏散门关闭时, 加压部位保持一定正压值所需的送风量。

本例中地上部分楼梯间加压送风量应满足43 659 m3, 而地下部分楼梯间加压送风量应满足20 208 m3, 而为保证在加压风机启动后, 疏散门还未开启时楼梯间防火门不会由于楼梯间超压而无法开启, 阻碍人员疏散, 故在楼梯间还应设置泄压阀。

泄压阀开启面积的计算:

如果只选一台屋顶正压风机, 按地上楼梯间所需最大正压风量选取风机V的话, 假设风机风量取44 000 m2/ h, 则当只有地下部分楼梯间需正压送风时风量多余出44 000 - 20 207. 9 =23 792. 1 m3/ h。

此时, 由于地上楼梯间与地下楼梯间共用风道, 如果可以使用地上楼梯间的正压风口泄掉这多余的23 792. 1 m3/ h的风量, 就可以满足地下楼梯间的正压风量要求了。而由于楼梯间根据理论计算应设置了泄压阀, 则泄入地上楼梯间风量通过泄压阀泄出时泄压阀开启面积, 远小于设置值, 故可以利用泄压阀泄压。

此时地下楼梯间风量20 207. 9 m3/ h, 设置一个1 000 × 800正压风口, 则风口风速为7 m/s, 若地上部分楼梯间每两层设置一个正压风口, 总共10 个风口, 风口大小取600 × 500, 则正压送风口风速为4 m/s。

试验表明, 当风口面积fo/风道面积F<0.4时, 始端和末端出口流速的相对误差在10%以内可近似认为均匀分布 (《全国勘察设计注册公用设备师暖通空调专业考试复习教材》) , 民用建筑防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2层~3层设置一个;每个风口的有效面积, 应按风口数量均分系统总风量确定 (《全国民用建筑工程设计技术措施》4.10.7条) , 地上部分风口打开泄除多余风量时, 风速应与地下风口风速一致, 为7 m/s, 故地上打开风口数量为故开启靠近±0.000处4个风口可达到泄除多余风量目的。

由上述计算论证可知, 当地上楼梯间与地下部分楼梯间共用加压风道时, 可以根据地上部分楼梯间加压送风量选取一部加压风机组成楼梯间加压送风系统。经计算确定当对地下部分楼梯间加压送风时, 需要泄除的风量确定地上部分需要打开的风口数量, 在设置系统时, 这部分风口采用常开百叶风口, 而其余风口采用电动机械百叶风口。当对地下部分加压送风时, 地上部分的电动风口关闭, 对地上加压时地下部分电动风口关闭。这样做既可以满足消防要求, 又节约了建设成本。由于在建筑上不考虑相邻防火分区同时着火的概率, 所以本文提出的方法, 是针对于只对地上或地下一部楼梯间进行加压送风的方法, 实际工程中, 如需保证地上地下两个楼梯间能够同时加压送风, 只需屋顶风机风量满足同时加压风量, 相应计算打开泄压风口即可。

4 结语

加压送风篇4

随着社会的进步, 我国对建筑物内的机械防排烟问题越来越重视, 标准也越来越接近于发达国家。国家对《高层民用建筑防火规范》 (以下简称《高规》) 和《建筑设计防火规范》 (以下简称《建规》) 也在逐年地完善各项条款。在长期的工程实践中, 认为《高规》 (GB50045-95, 2001年版) 及《建规》 (GBJ16-87修订本) 。自然排烟设施达不到排烟目的、设置机械加压送风防烟设施部位所要求的余压值难以形成, 机械排烟设施的排烟效果不明显、防排烟风机的配电不符合规范要求、应设机械防排烟设施的部位未按规范要求设置等方面论述了高层民用建筑的防排烟系统的设计和施工中问题, 并分析了对策。

通常高层民用建筑的防排烟设施主要包括防烟楼梯间及前室、消防电梯前室、合用前室、封闭楼梯间、避难层 (间) 等场所设置的防烟设施, 地下室、内走道、中庭、无窗或设有固定窗房间等部位设置的排烟设施, 防烟分区之间的挡烟垂壁等。防排烟设施是高层民用建筑保障人民生命财产安全不可缺少的消防安全设施, 但由于部分设计、施工人员对防排烟设施的结构、作用、性能缺乏了解, 对国家规范标准理解不透彻, 往往导致在设计、施工中存在一些问题, 主要表现在以下几个方面:

1 自然排烟设施达不到排烟目的原因

自然排烟是一种经济、简单、易操作、维护管理方便的排烟方式, 但由于部分工程在设计、施工过程中不按规范要求进行, 往往导致工程完工后, 自然排烟设施不具备排烟作用, 分析其原因主要有以下几个方面:一是自然排烟窗的设置位置不当。从自然排烟效果考虑, 排烟窗应尽量靠近墙的上部设置, 目前有相当数量的自然排烟窗不是设置在墙的上部, 而是下部, 距顶板、吊顶的距离较大, 不利于自然排烟。二是自然排烟窗的开窗面积达不到规范要求。国家标准《高层民用建筑设计防火规范》对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确规定, 但由于部分设计人员未按规范要求进行认真计算, 或将固定窗的面积计算在排烟窗面积之内, 导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求, 直接影响排烟效果。三是自然排烟窗的结构形式不合理。有的把排烟窗做成不可开启的固定窗, 有的将窗的上部做成固定窗, 把可开启的排烟窗设在窗的下部, 严重影响排烟功能。四是安装高度较高的排烟窗缺少便于于开启的操作机构。按规范要求, 排烟窗应有便于开启的装置, 但有些安装高度较高, 开启困难的排烟窗均未安装开启操作装置, 不利火灾情况下排烟窗的开启。

2 防烟楼梯间及前室的机械防烟

《高规》关于机械防烟第8.3.1.2条规定:“采用自然排烟措施的防烟楼梯间, 其不具备自然排烟条件的前室, 应设置独立的机械加压送风的防烟设施”。《高规》关于机械排烟第8.4.3条又规定:“带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室, 当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟, 裙房部分不具备排烟条件时, 其前室或合用前室应设置局部正压送风系统, 正压值应符合8.3.7条规定”, 而第8.3.7条的规定是:“机械加压送风的余压, 除计算最不利环路管道压头损失外, 尚应有余压, 其余压值应符合下列要求:8.3.7.1防烟楼梯间为40Pa~50Pa;8.3.7.2前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层 (间) 为5Pa~30Pa”。

在实际工程设计中经常会出现这样的情况:防烟楼梯间具备自然排烟条件 (即楼梯间可开启的外窗面积大于2.0m2) , 而防烟楼梯间前室不具备自然排烟条件, 依据《高规》第8.3.1.2条款该防烟楼梯间可以不设正压送风系统, 采用自然排烟, 而其前室设正压送风系统, 每层前室设一个常闭型多叶送风口, 由消防控制中心控制启闭。当建筑物发生火灾时, 由消防控制中心控制开启火灾层及其相临层的前室正压送风口向前室送风 (通常是这样控制的) , 防烟楼梯间的可开启窗则采取自动或人工开启进行自然排烟。与此同时, 避难人员不断向前室和防烟楼梯间疏散, 这时前室的高压空气不仅会流向走廊, 而且会流向防烟楼梯间。因此, 前室正压送风系统的风机风量如果按《高规》表8.3.2-4进行计算的话, 前室和防烟楼梯间的正压值是不可能保证符合《高规》第8.3.7条的规定要求, 甚至会出现着火层走廊的烟气因在热压、风压、浮压等力量联合作用下进入前室的现象。

3 机械加压送风防烟部位的确定

结合目前国内外防、排烟技术发展情况和《高层民用建筑设计防护规范》GB50045-95的要求, 下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施。

3.1 防烟楼梯间及其前室。

(1) 不具备自然排演条件的防烟楼梯间及其前室的加压送风防烟系统设计中, 可以只对防烟楼梯间进行加压送风, 楼梯间内的加压空气从门缝或临时开启的门口向前室流动, 前室也增加了空气压力, 从而达到防烟的目的。 (2) 前室有可开启的自然排烟外窗, 而楼梯间无自然排烟条件时, 以往在楼梯间不受防烟措施, 这种做法是不可取的。原因有两点:一是影响自然排烟的因素很多, 其中受室外风速、风向的影响很关键, 当发生火灾时, 排烟窗正处在迎风时, 烟气根本不能被排除;二是当着火层位于大楼热气压中和面以下时, 进入前室的烟气利于楼梯井内的烟囱效应产生的热压差进入楼梯间, 因此除利于敞开的阳台、凹廊或前室内不同朝向的可开启窗进行自然排烟的前室外, 楼梯间均应设机械加压送风的防烟设施。

3.2 楼梯间的前室。

当楼梯间设有可开启外窗自然排烟而其前室不靠外墙时, 可只对楼梯间前室进行机械加压送风。

3.3 消防电梯前室。当消防电梯前室不具备自然排烟条件时, 应设置机械加压送风系统。

3.4 合用前室。

合用前事受楼梯井和消防电梯井、烟囱效应的影响, 应设独立的机械加压送风。当与楼梯间用一个系统时, 应在通向合用前室的支风管上设置压差自动控制装置。

3.5 封闭避难层。封闭避难层应设独立的机械加压送风系统。

4 送风口的设置与选型

防烟楼梯间的加压送风口宜每2~3层设置;前室的加压送风口应每层都设置。

送风口应采用自垂百叶风口或常开的百叶风口。当采用常开的百叶风口时, 应在其加压风机的吸入管上设置止回阀或与开启风机连锁的电动阀。

4.1 送风口截面积计算。

楼梯间的风口截面积按楼梯间总送风量的平均值;前室的风口截面积按前室总送风量的50%计算。

4.2 送风量计算。

加压送风量的计算参考的因素较复杂, 加之计算的出发点不一致, 目前加压风量的计算尚无统一公式, 通常采用压差法和流速法。

4.3 风道的风速。

送风口的风速不宜大于7m/s。当采用金属风道时, 其风速不应大于20m/s。当采用表面光滑的混凝土风道时, 其风速不应大于15m/s。另外, 在机械加压送风系统的管道上不应设置防火阀。

4.4 风机选型及安装。

机械加压送风机可采用轴流风机或中低压离心风机, 其安装位置应考虑供电条件、风量分配均衡以及新风入口不受烟气污染等因素。机械加压送风机应采用耐火极限不低于2.5小时的隔墙和1.5小时的楼板, 与其它部位隔开, 隔墙上开设的门应为甲级防火门。

4.5 消费控制。

(1) 风机由感烟、感温探测器自动控制启动。 (2) 风机由消费控制室及防烟楼梯出口处的手动关闭装置控制关闭。

机械加压送风防烟方式是防排烟的一种, 其合理设计是决定该系统的高层建筑在火灾状态下能保证人员安全疏散和有效进行火灾扑救的关键。

摘要：在建筑的防排烟系统中, 前室的防烟对于保证人员的安全疏散和顺利的消防扑救相当重要。对前室防烟的理念做了阐述, 明确前室机械加压送风系统在火灾时只应开启着火层的送风口。针对我国现行的建筑防排烟规范, 通过实例对前室机械防烟系统不同的送风量计算方法进行了对比分析。

关键词：高层民用建筑,机械加压,防烟

参考文献

[1]肖昀.前室机械防烟系统设计探讨[J].住宅科技, 2007 (8) .[1]肖昀.前室机械防烟系统设计探讨[J].住宅科技, 2007 (8) .

加压送风篇5

高层建筑内烟气控制的基本策略是加压送风,而将加压送风直接作用于楼梯间是其中一种重要的模式。高层建筑楼梯间的加压送风研究中,大部分研究集中在对风量、风压的推导上,Klote、Tamura和Evans等人均做了类似的推导,但是对于楼梯间内加压送风的效果如风压分布、速度分布等的研究还处于起步阶段,目前还没有较为全面、系统的研究。笔者采用数值模拟的方法对不同火源位置和不同加压送风量下楼梯间内加压送风的效果开展了研究,得出了风压分布和速度分布的规律,为高层建筑加压送风系统的设计提供基础理论依据。

1 物理模型设置

数值模拟的物理模型基于某高层建筑的加压送风系统建立,模型模拟某高层建筑的加压送风系统保护的一个区段,共31层,层高为3.5 m,总高108.5 m,由设置在底层的加压送风机为楼梯间送风,风机风量为22 000 m3/h。楼梯间每隔一层(即在偶数层)设置一个常开式加压送风口,风口大小为0.5 m×0.6 m。物理模型包括楼梯间、前室、着火房间和加压送风管道。研究仅对楼梯间加压送风系统进行分析,不对前室的加压送风进行研究。模型中前室的送风口全部关闭。模型的壁面均设定为绝热壁面,不考虑壁面的热损失。

该模型平面图如图1所示,楼梯间平面尺寸为3.0 m(X)×3.6 m(Y),楼梯宽度为1.4 m,加压送风管道的平面尺寸为2.5 m×0.4 m,加压送风口下沿距离各层地板0.5 m。在楼梯间、前室、一道门门缝和二道门门缝处分别设置速度和压力测点,测点布置如图1和表1所示。

2 模拟计算设置

数值模拟计算采用NIST开发的场模拟程序FDS(4.07)。FDS处理湍流流动一般使用大涡模拟。该程序将房间或建筑分成小的三维计算单元(控制体),可以计算每个单元内气体的密度、速度、温度、压力和组分浓度,给出火灾中的烟气流动和传热过程,是目前应用于火灾研究方面比较成熟的数值模拟研究程序。

模拟研究设置起火楼层为5层、15层和25层,风量为22 000、25 000、27 500、30 000、35 000 m3/h,加压送风机设置在底层,一道门、二道门的门缝宽度均设计为1 cm,考虑仅着火层为开门楼层,共计15个工况,见表2。

3 结果与讨论

图2～图4为不同送风量下楼梯间内压力分布。可以看出,在着火楼层以上,整个楼梯间内的正压值随着高度的升高而升高,并最终趋于一个稳定值,这说明楼梯间内着火层上部有一定的压力积累并逐渐达到稳定。而在着火楼层以下,楼梯间内的正压值随着高度的增加而降低,并在着火楼层达到最低,这是因为开门楼层在着火层,为整个楼梯间提供了泄压开口。同时还可以看出,加压送风量的大小对楼梯间内的正压值影响较大,随着加压送风量的增加,楼梯间正压值增加明显。着火层上部楼层稳定正压值随加压送风量的变化如图5所示,且二者近似成线性增长的关系,其拟合关系汇总于表3中。

图6为不同送风量下一道门门缝速度分布。由图6可以看出,着火层开门处的流速较大,其他楼层的流速相对较小;着火层以上距离火源较远楼层几乎无空气从一道门流出,着火层以下楼层有少量空气通过一道门流出,速度较小。这说明大部分气流从着火层开门处流出,有效抑制了烟气侵入。一道门门缝处的空气流速随加压送风量的增加而增加,且通过着火层开门处的空气流速增加明显,其他楼层门缝处的空气流速随送风量的增加不明显。

图7为不同送风量下二道门门缝空气流速分布。由图7可以看出,由于着火层完全开启了两道门,开门处的空气流出速率较快,其他楼层基本无空气从二道门流出,且通过着火层开门处的空气流速随加压送风量的增大而明显增大,其他楼层门缝处基本无空气流出。

4 结论

通过数值模拟的方法,以加压送风机在底层、开门楼层为着火楼层的情况为例,选择了不同火源位置和不同加压送风量对楼梯间内加压送风的效果开展了研究,得出了如下结论。

(1)在着火楼层以上,整个楼梯间内的正压值随着高度的升高而升高,并最终趋于一个稳定值;在着火楼层以下,楼梯间内的正压值随着高度的增加而降低,并在着火楼层达到最低。

(2)加压送风量对楼梯间内的正压值影响较大。随着加压送风量的增加,楼梯间内正压值增加明显。着火层上部楼层稳定正压值随加压送风量的变化近似成线性增长的关系。

(3)着火楼层开门处的空气流速较快,有效抑制了烟气侵入;其他楼层的门缝处空气流速相对较慢,部分楼层出现几乎无空气流出的情况。

(4)门缝隙处的空气流出速度随加压送风量的增大而增大,且通过着火层开门流出空气的流速增加明显,其他楼层门缝处的空气流速增加不明显。

参考文献

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[2]冯瑞,霍然,王冰凌,等.高层建筑加压送风系统设计的实验研究[J].中国工程科学,2006,8(4):79-85.

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