防火门

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规范条文 || 《建筑设计防火规范》之建筑防烟排烟技术标准

3.4 机械加压送风系统风量计算

3.4.1 机械加压送风系统的设计风量不应小于计算风量的1.2倍。

【条文说明】

3.4.1 本条为强制性条文,应严格执行。本条给出了机械加压送风系统风压和风量计算的原则,充分考虑实际工程中由于风管(道)的漏风与风机制造标准中允许风量的偏差等各种风量损耗的影响,为保证机械加压送风系统效能,设计风量应至少为计算风量的1.2倍。

3.4.2 防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风的计算风量应由本标准第3.4.5条~第3.4.8条的规定计算确定。当系统负担建筑高度大于24m时,防烟楼梯间、独立前室、合用前室和消防电梯前室应按计算值与表3.4.2-1~表3.4.2-4的值中的较大值确定。

注:1 表3.4.2-1~表3.4.2-4的风量按开启1个2.0m×1.6m的双扇门确定。当采用单扇门时,其风量可乘以系数0.75计算。

       2 表中风量按开启着火层及其上下层,共开启三层的风量计算。

       3 表中风量的选取应按建筑高度或层数、风道材料、防火门漏风量等因素综合确定。

【条文说明】

3.4.2 表中给出的风量参考取值,在工程选用中应用数学的线性直插法取值,还要注意根据表注的要求,进行风量的调整。在计算中,根据工程的实际和安全度分别选择了0.7m/s、1.0m/s和1.2m/s的门洞风速。表中系统负担高度h(m)24<h≤50,相当于8~17层范围,50<h≤100相当于18~33层范围。表中给出的风量参考取值,是根据原国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045计算方法,经过多年实践验证,并综合本标准第3.4.5条至第3.4.8条的计算公式综合得出的一个推荐取值,以便于设计人员选用。

    本条文风量计算表3.4.2-1~4仅对1)消防电梯前室加压送风,2)楼梯间自然通风,独立前室、合用前室加压送风,3)前室不送风,封闭楼梯间、防烟楼梯间加压送风,4)防烟楼梯间及合用前室分别加压送风四种情况制成表格供设计选用。表格中风量是根据常见建设项目各个疏散门的设置条件确定的。这些设置条件除了表3.4.2注的内容外,还应满足:1)楼梯间设置了一樘疏散门,而独立前室、消防电梯前室或合用前室也都是只设置了一樘疏散门;2)楼梯间疏散门的开启面积和与之配套的前室的疏散门的开启面积应基本相当。一般情况下这两道疏散门宽度与人员疏散数量有关,建筑设计都会采用相同宽度的设计方法,所以这两者的面积是基本相当的。因此我们在应用这几个表的风量数据时,应符合这些条件要求;一旦不符合时,应通过计算确定。

    对于剪刀楼梯间和共用前室的情况,往往它们疏散门的配置数量与面积会比较复杂,不能用简单的表格风量选用解决设计问题,所以本条文不提供加压风量表;而应采用计算方法进行。

3.4.3 封闭避难层(间)、避难走道的机械加压送风量应按避难层(间)、避难走道的净面积每平方米不少于30m

3

/h计算。避难走道前室的送风量应按直接开向前室的疏散门的总断面积乘以1.0m/s门洞断面风速计算。

【条文说明】

3.4.3 当发生火灾时,为了阻止烟气侵入,对封闭式避难层(间)设置机械加压送风系统,不但可以保证避难层内一定的正压值,也可为避难人员的呼吸提供必需的室外新鲜空气。本条文规定的机械加压送风量,是参考《人民防空工程设计防火规范》GB50098中人员掩蔽室内时,清洁通风的通风量取值的,即每人每小时6m³~7m³。为了方便设计人员计算,以避难层净面积每平方米需要30m³/h计算(即按每平方米可容纳5人计算)避难走道前室的机械加压送风量是参考《人民防空工程设计防火规范》GB 50098的条文规定。

3.4.4 机械加压送风量应满足走廊至前室至楼梯间的压力呈递增分布,余压值应符合下列规定:

    1 前室、封闭避难层(间)与走道之间的压差应为25Pa~30Pa;

    2 楼梯间与走道之间的压差应为40Pa~50Pa;

    3 当系统余压值超过最大允许压力差时应采取泄压措施。最大允许压力差应由本标准第3.4.9条计算确定。

3.4.5 楼梯间或前室的机械加压送风量应按下列公式计算:

L

j

 = L

1

 + L

2

          (3.4.5-1)

L

s

 = L

+ L

3

         (3.4.5-2)

式中:L

j

——楼梯间的机械加压送风量;

         L

s

——前室的机械加压送风量;

         L

1

——门开启时,达到规定风速值所需的送风量(m

3

/s);

         L

2

——门开启时,规定风速值下,其他门缝漏风总量(m

3

/s);

         L

3

——未开启的常闭送风阀的漏风总量(m

3

/s)。

【条文说明】

3.4.4 为了阻挡烟气进入楼梯间,因此要求在加压送风时,防烟楼梯间的空气压力大于前室的空气压力,而前室的空气压力大于走道的空气压力。根据公安部四川消防研究所的研究成果,本条文规定了防烟楼梯间和前室、合用前室、消防电梯前室、避难层的正压值。给正压值规定一个范围,是为了符合工程设计的实际情况,更易于掌握与检测。

    为了防止楼梯间和前室之间、前室和室内走道之间防火门两侧压差过大而导致防火门无法正常开启,影响人员疏散和消防人员施救,本条文还对系统余压值做出了明确规定。

3.4.6 门开启时,达到规定风速值所需的送风量应按下式计算:

L

1

= A

k

vN

            (3.4.6)式中:A

k

——一层内开启门的截面面积(m

2

),对于住宅楼梯前室,可按一个门的面积取值;v——门洞断面风速(m/s);当楼梯间和独立前室、共用前室、合用前室均机械加压送风时,通向楼梯间和独立前室、共用前室、合用前室疏散门的门洞断面风速均不应小于0.7m/s;当楼梯间机械加压送风、只有一个开启门的独立前室不送风时,通向楼梯间疏散门的门洞断面风速不应小于1.0m/s;当消防电梯前室机械加压送风时,通向消防电梯前室门的门洞断面风速不应小于1.0m/s ;当独立前室、共用前室或合用前室机械加压送风而楼梯间采用可开启外窗的自然通风系统时,通向独立前室、共用前室或合用前室疏散门的门洞风速不应小于0.6 ( A

l

/ A

g

+1)(m/s);A

l

为楼梯间疏散门的总面积(m

2

);A

g

为前室疏散门的总面积(m

2

)。

          N

1

——设计疏散门开启的楼层数量;楼梯间:采用常开风口,当地上楼梯间为24m以下时,设计2层内的疏散门开启,取N

1

=2;当地上楼梯间为24m及以上时,设计3层内的疏散门开启,取N

1

 =3;当为地下楼梯间时,设计1层内的疏散门开启,取N

1

=1。前室:采用常闭风口,计算风量时取N

1

=3。

3.4.7 门开启时,规定风速值下的其他门漏风总量应按下式计算:

式中:A——每个疏散门的有效漏风面积(m

2

);疏散门的门缝宽度取0.002m~0.004m。

        △P——计算漏风量的平均压力差(Pa);当开启门洞处风速为 0.7m/s时,取△P =6.0Pa;

当开启门洞处风速为1.0m/s时,取△P =12.0Pa;当开启门洞处风速为1.2m/s时,取△P=17.0Pa。

          n——指数(一般取n =2);

      1.25——不严密处附加系数;

         N

2

——漏风疏散门的数量,楼梯间采用常开风口,取N

2

=加压楼梯间的总门数- N

1

楼层数上的总门数。

3.4.8 未开启的常闭送风阀的漏风总量应按下式计算:

L

=0.083×A

f

 N

3

              (3.4.8)

式中:0.083——阀门单位面积的漏风量 [m

3

/(s·m

2

)];

                A

f

——单个送风阀门的面积(m

2

);

               N

3

——漏风阀门的数量:前室采用常闭风口取N

3

=楼层数—3。

【条文说明】

3.4.5~3.4.8 正压送风系统的设置目的是开启着火层疏散通道时要相对保持该门洞处的风速以及能够保持疏散通道内有一定的正压值。通过工程实测得知,加压送风系统的风量仅按保持该区域门洞处的风速进行计算是不够的。这是因为门洞开启时,虽然加压送风开门区域中的压力会下降,但远离门洞开启楼层的加压送风区域或管井仍具有一定的压力,存在着门缝、阀门和管道的渗漏风,使实际开启门洞风速达不到设计要求。因此,机械加压送风系统送风机的送风量,应按门开启时,规定风速值所需的送风量和其他门漏风总量以及未开启常闭送风阀漏风总量之和计算。要说明的是,对于楼梯间来说,其开启门是指前室通向楼梯间的门;对于前室,是指走廊或房间通向前室的门。

    由上,在计算系统送风量时,对于楼梯间,常开风口,按照楼层的设计开启门数时,其门洞达到规定风速值所需的送风量和其他门漏风总量之和计算。对于前室,常闭风口,按照其门洞达到规定风速值所需的送风量以及未开启常闭送风阀漏风总量之和计算。一般情况下,经计算后楼梯间窗缝或合用前室电梯门缝的漏风量,对总送风量的影响很小,在工程的允许范围内可以忽略不计。因为消防电梯前室使用时,仅仅是使用层消防电梯门开启时的漏风量,其他楼层只有常闭阀的漏风量,见公式中的L3;而实际上计算风量公式中已经考虑了这部分消防电梯门缝隙的漏风量了。

    1)仅消防前室加压送风时,采用的是1.0m/s风速,其中除去需要防止烟气进入前室的最低风速0.5m/s外,差不多有近一半的风量用于送风层消防电梯门开启时缝隙的漏风量,其风速远大于0.5m/s了,足够抵抗电梯井烟气进入消防前室了。

    2)当楼梯间与合用前室都送风时,楼梯间有部分风量进入前室,其防烟风速要求是0.5m/s,加上前室0.7m/s,就有1.2m/s,这也足够满足开启层前室疏散门与消防电梯门开启时的漏风量了。

    3)当楼梯间机械加压送风,独立前室不送风时,如独立前室具有两个或以上的开启门时,楼梯间疏散门的门洞断面风速采用1.0m/s的计算风量是不能满足前室疏散门同时开启的最低门洞风速要求的,必须进行加压送风。

    4)当楼梯间不送风,合用前室送风,其风量差不多是按门洞风速1.2m/s要求计算,除去通向楼梯间与走廊两边门开启需要的0.5m/s*2的风量外,还剩0.2m/s的风量也能够满足消防电梯门开启时缝隙的漏风量了。

    据实测,电梯门开启时的门缝约0.24m²,按0.2m/s前室门2.1m²折算,电梯门缝风速有1.75m/s,已远超0.5m/s的风速要求。

    如遇漏风量很大的情况,计算中可加上此部分漏风量。

    计算举例如下:

    1 楼梯间机械加压送风、前室不送风情况:

某商务大厦办公防烟楼梯间13层、高48.1米,每层楼梯间1个双扇门1.6m×2.0m,楼梯间的送风口均为常开风口;前室也是1个双扇门1.6m×2.0m。

    1) 开启着火层疏散门时为保持门洞处风速所需的送风量L

1

确定:

          开启门的截面面积A

k

=1.6×2.0=3.2m²;

          门洞断面风速取v=1.0m/s;

          常开风口,开启门的数量N

1

=3;

          则:L

1

=A

k

vN

1

=9.6m³/s

    2)对于楼梯间,保持加压部位一定的正压值所需的送风量L

2

确定:

          取门缝宽度为0.004m,则:

          每层疏散门的有效漏风面积A=(2.0×3+1.6×2)×0.004=0.0368m²

          门开启时的压力差取△P=12Pa

          漏风门的数量N

2

=13-3=10

          则楼梯间的机械加压送风量:

L

j

=L

1

+L

2

=10.92m³/s=39312m³/h

          设计风量不应小于计算风量的1.2倍,因此设计风量不小于47174m³/h。

    2 楼梯间机械加压送风、合用前室机械加压送风情况

    某商务大厦办公防烟楼梯间16层、高48米,每层楼梯间至合用前室的门为双扇1.6m×2.0m,楼梯间的送风口均为常开风口;合用前室至走道的门为双扇1.6m×2.0m,合用前室的送风口为常闭风口,火灾时开启着火层合用前室的送风口。火灾时楼梯间压力为50Pa,合用前室为25Pa。

    1 ) 楼梯间机械加压送风量计算

    (1) 对于楼梯间,开启着火层楼梯间疏散门时为保持门洞处风速所需的送风量L

1

确定:

         每层开启门的总断面积A

k

=1.6×2.0=3.2m²;

         门洞断面风速v取0.7m/s;

         常开风口,开启门的数量N

1

=3;

         则:L

1

=A

k

vN

1

=6.72m³/s

    (2) 保持加压部位一定的正压值所需的送风量L

2

确定:

         取门缝宽度为0.004m,则:

         每层疏散门的有效漏风面积A=(1.6+2.0)×2×0.004+0.004×2=0.0368m²

         门开启时的压力差△P=6Pa

         漏风门的数量N

2

=13

         则楼梯间的机械加压送风量:

         L

j

=L

1

+L

2

=7.93m³/s=28548m³/h

         设计风量不应小于计算风量的1.2倍,因此设计风量不小于34257.6m³/h。

    2) 合用前室机械加压送风量计算

    (1) 对于合用前室,开启着火层楼梯间疏散门时,为保持走廊开向前室门洞处风速所需的送风量L

1

确定:

         每层开启门的总断面积A

k

=1.6×2.0=3.2m²;

         门洞断面风速v取0.7m/s;

         常闭风口,开启门的数量N

1

=3;

         则:L

1

=A

k

vN

1

=6.72m³/s

    (2) 送风阀门的总漏风量L

3

确定:

         常闭风口,漏风阀门的数量N

3

=13

         每层送风阀门的面积为A

F

=0.9m²

         则:L

3

=0.083A

F

N

3

=0.97m³/s

    (3) 当楼梯间至合用前室的门和合用前室至走道的门同时开启时,机械加压送风量为:

L

s

=L

1

+L

3

=7.69m³/s= 27684m³/h

         设计风量不应小于计算风量的1.2倍,因此设计风量是33220.8m³/h。

    3 如果考虑楼梯间窗缝的漏风:

    国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019对外窗气密性有要求,根据建筑类型(居住建筑和公共建筑)、地区类型(夏热冬冷地区、严寒地区、寒冷地区、夏热冬暖地区)以及建筑高度等,气密性的要求不同。以单位缝长的漏风量(以下为q

1

)或单位面积的漏风量(以下为q

2

)为指标。为方便计算,可以取值为:

    居住建筑:q

1

≤2.5m³/(m·h);q

2

≤7.5m³/(m²·h)

    公共建筑:q

1

≤1.5m³/(m·h);q

2

≤4.5m³/(m²·h)

    如果以15层居住建筑,每层外窗面积1.5m×1m计算:以面积计算则:每层漏风7.5×1.5=11.25m³/h,共计11.25×15=168m³/h

    以缝长计算则:每层漏风2.5×5=12.5m³/h,共计12.5×15=187.5m³/h

    如果以15层公共建筑,每层外窗面积2m×1m计算:以面积计算则:每层漏风4.5×2=9m³/h,共计4.5×2×15=135m³/h

    以缝长计算则:每层漏风1.5×6=9m³/h,共计9×15=135m³/h

    另外,需要说明的是,上述漏风量指标是在10Pa的压差下的条件下,本标准中是“计算漏风量的平均压力差(Pa),当开启门洞处风速为0.7m/s时取6.0Pa;当开启门洞处风速为1.0m/s时取12.0Pa;当开启门洞处风速为1.2m/s时取17.0Pa;”压差在这个范围内差异对漏风量的影响不大。

    所以,在门开启时,窗缝的漏风量很小,可以忽略不计。如果一定要计算在内,则可以按照上述单位缝长的漏风量或单位面积的漏风量指标计算。这些指标均来自现有的国家标准,有依据性。

3.4.9 疏散门的最大允许压力差应按下列公式计算:

P =2( F′-F

dc 

)( W

m

 - d

) / ( W

m

×A

)                  (3.4.9-1)

F

dc

 = M / ( W

m

 - d

)                         (3.4.9-2)

式中:P——疏散门的最大允许压力差(Pa);

F′——门的总推力(N),一般取110N;

F

dc

——门把手处克服闭门器所需的力 (N);

W

m

——单扇门的宽度(m);

A

m

——门的面积(m

2

);

d

m

——门的把手到门闩的距离(m);

M——闭门器的开启力矩(N•m)。

【条文说明】

3.4.9 对于楼梯间及前室等空间,由于加压送风作用力的方向与疏散门开启方向相反,如果压力过高,造成疏散门开启困难,影响人员安全疏散;另一方面,疏散门开启所克服的最大压力差应大于前室或楼梯间的设计压力值,否则不能满足防烟的需要。因此本条文规定了最大压力差,为设计和实际送风时的压力检测提供依据。公式参考美国IBC规范的有关公式。根据《防火门闭门器》(GA 93)标准,防火门闭门器规格如下:

表1 防火门闭门器规格

图2 防火门开启示意图

举例:门宽1m,高2m,闭门器开启力矩60N·m,门把手到门闩的距离6cm。

门把手处克服闭门器所需的力F

d

=60/(1-0.06)=64N

最大压力差 P=2×(110-64)(1-0.06)/(1×2)=43Pa

从上面的计算结果可见,在110N的力量下推门时,能克服门两侧的最大压力差为43 Pa。当前室或楼梯间正压送风时,这样的开启力能够克服设计压力值,保证门在正压送风的情况下能够开启;如果计算最大压力差小于设计压力值,则应调整闭门器力矩重新计算。