排风和排烟合用系统

排风和排烟合用系统,既可节省投资,又能提高系统运行可靠性,还可避免日常的试运行检查,是较有实用价值的一种系统形式。其系统设计,基本上应遵循排烟系统的设计原则,要点如下。a)风机宜优先采用离心式风机,公安部四川消防科研所对4-72型普通离心风机做了280℃排气温度运行实验,结果证明离心风机在耐热性能、抗变形等方面优于轴流风机。若采用轴流风机,应选择专用的高温排烟风机。b)风机入口处设280℃防火阀。c)对于每个防烟分区,单台风机排烟量不小于7200m3/h。d)风管采用非燃材料制作,风管壁厚满足排烟风管厚度要求。e)排烟风速金属风管不大于20m/s，混凝土风道不大于15m/s，排烟口处不大于10m/s。f)排烟口应采用常开型,排烟口沿走道方向距附近安全出口边缘的最小水平距离不应小于1.5m。2 共用系统的水力计算计算排烟排风共用系统风管水力时,应对排烟、排风量进行校核计算。按照排烟系统的设置情况共用系统有以下几种设置模式。A:排烟系统为一个防烟分区服务,该防烟分区由一个房间组成。B:排烟系统为一个防烟分区服务,该防烟分区由不同房间组成。C:排烟系统为两个以上防烟分区共用,排烟时只打开着火区排烟口,其它防烟分区排烟口关闭。D:排烟系统为两个以上防烟分区共用,排烟时打开着火区及另一区排烟口,其它排烟口由消防控制中心电信号关闭。工程上一般有两种排烟口开启方式。D1:垂直方向上打开着火区及相邻上一层的排烟口。D2:水平方向上打开着火区及走道排烟口。对于模式A,C,管路水力计算时应先根据排烟量计算管路,然后用计算出来的管路校核风机在低速下运行的风量(风机运行曲线与管路特性曲线相交点的风量)是否满足排风量的要求。模式C还须校核最有利环路风口排烟风速是否满足不大于10m/s。对于模式B,D,需推导一个计算式以便进行管路计算。2.1 计算式的推导及讨论2.1.1 前提条件初调试时共用系统是以排风量作为调试量的。调试完毕之后,管路的阻力系数就确定了,在系统阻力系数恒定的情况下,风量变化的规律就是本文要讨论的内容。2.1.2 计算式的推导如图1,设管路干管起止点分别为a0,an,支管1起止点分别为a1,b1,支管2起止点分别为a2,b2,依此类推,支管n起止点分别为an,bn。假设管路初始流量为Q0,Q1,Q2,…,Qn,风机高速运行时流量为Q0′,Q1′,Q2′,…Qn′。在管路实际运行中,支路之间必然存在压力平衡,对末端两个支管有: hn-1=han-1-an+hn (1)即Sn-1Qn-1 2 =San-1-anQn2 +hn=Sa n-1 -b n Qn2 (2) 式(1),(2)中hn-1———支管(n-1)的阻力; han-1-an ———从点an-1到点an的阻力;hn———支管n的阻力; Sn-1———支管(n-1)的阻力系数;Sa n-1 -a n ———从点an-1到点an的管路阻力系数;Qn-1———支管(n-1)的风量;Qn———支管n的风量。以下各式中符号下标表示方法与式(1),(2)同理。同理,末端两个支管在高速运行时有: Sn-1Qn-1 ′2 =Sa n-1 -b n Qn ′2 (3) 由(2),(3)得Qn-1′Qn-1= Qn′Qn (4) 如果将管路中k至(n-1)支路折合成支路(n-1),对于管路中任一支管k,则整个系统可视为只有(k+2)个支路。由于式(4)的证明依据是管路之间的压力平衡,所以这种处理并不影响式(4)的正确性,即此时Qn-1′Qn-1 = Qn′Qn 仍成立。故Qn-1′Qn′=Qn-1 Qn(5) 以下证明Qk′Qk=Qn′Qn 由压力平衡有hk=hak-a n-1 +han-1-a n +han =Sak-a n-1(Qn-1+Qn)2+San-1 -a n Q2n+SnQ2 n 即SkQ2 k=Sak-a n-1 (Qn-1+Qn)2+San-1 -b n Q2 n (6)同理SkQ′2 k=Sa k -a n-1 (Qn-1′+Qn′)2+San-1 -b n Q′2n (7) 由式(5),(6),(7)可得Qk′Qk 2 = Qn′Qn 2 (8) 即Qk′Qk=Qn′Qn 式(8)中的k 为管路中任一支管,故有Q1′Q1 =Q2′Q2 =…= Qn′Qn (9) 式(9)就是多支路共用系统变风量运行下的校核计算式。该式表明,当系统总风量变化时,各风口风量变化是等比的。对于其在系统中有支路关闭时是否成立的情况有必要另作分析。仍以图1所示管路为例,当某个支路k关闭时,必然对干管在ak处的三通阻力产生影响,此时干管的S值产生变化,等式失去成立的理论依据,但分析可以发现,三通的阻力主要是支流的阻力,直通的阻力较小,所以支路关闭对干管阻力的影响可以忽略。该等式仍可应用于工程上的计算,为了进一步降低关闭支路时产生的影响,应当选择阻力小的三通。分析三通及变径的两种形式(如图2所示),形式b的直流阻力受支路关断的影响要比a大, 所以不宜采用。图2 三通的两种形式2.1.3 计

算式的应用下面讨论式(9)如何具体应用于模式B,D中。

2.1.3.1 应用于模式B 假设该防烟分区由两房间组成,其面积分别为A1, A2,且A1>A2,排风换气次数分别为n1,n2,单位面积排烟量分别为x1,x2。由式(9)有: Hn1A1x1A1=Hn2A2 x2A2 (x1,x2≥60m3/(m2・h)) (10) 式中H为房间高度。式(10)化简得n1x1=n2 x2 (11) 如果n1不等于n2,就会引起实际运行中排风(烟)量与设计不符,这也与最初调试运行是以哪个量作为调试量有关。如果调试时以排风量作为调试量,当n1>n2时排风量达到设计要求,由式(11)则x1>x2,所以排烟时房间1排烟量为x1A1>x2A1≥60A1,即排烟量大于60A1,因而系统的最小排烟量应按60n1A1 n2 +60A2计算;同理n1

2.1.

3.2 应用于模式D 由于系统担负两个以上防烟分区,规范规定总排烟量按最大分区面积乘以120m3/(m2・h)计算,设最大防烟分区面积为Amax,则对于模式D1:工程上一般为内走廊排烟排风共用系统,各层内走廊排风换气次数一般相等。按式(11)有x1=x2,系统总排烟量按120Amax计算,由120Amax=x1A1 +x2A2=x1(A1+A2)<2x1Amax,即x1>60m3/(m2・h),故任何一个防烟分区排烟量都有富余。排烟量按Amax计算就可以符合要求。对于模式D2: a)设着火区为最大防烟分区,面积A1=Amax,走道面积为A2,A1与A2的排风换气次数不等。由式(11) n1 x1 =n2 x2 ,令n1=yn2,则x1=yx2,总排烟量为G=x1A1+x2A2=yx2A1+x2A2 =x2 (yA1+A2) (13) (x1,x2≥60m3/(m2・h)) 此值与2x2A1比较,当y>2-A2 A1时,G=x2(yA1+A2)>x2[(2- A2 A1 )A1+A2]=x2(2A1)≥120A1=120Amax。综合以上分析计算,有: 当n1n2=y>2-A2 A1 时,系统最小排烟量G>120Amax, 可见排烟量与排风换气次数有关。

b)走道面积为最大防烟分区面积,即A2=Amax。由式(11)有n1x1=n2x2,得x2=n2x2n1,只要n2 n1 <1,总排烟量就是G=x1A1+x2A2=x1(A1+ A2n2 n1 )<2x1A2=120Amax。所以系统总排烟量按120Amax计算是足够的。工程上对走道换气次数要求并不很严格,设计中可令其换气次数小于等于其他防烟分区的换气次数,排烟量按120Amax计算就行了。2.2 结论及建议2.2.1 排烟排风共用系统在两种工况下运行时,其末端风量变化规律遵循式(9)。2.2.2 在各防烟分区排风换气次数要求严格而且换气次数不等的情况下,最小排烟量不能按规范提供的最低数值计算,而应根据系统设置情况分别按式(12),(13)计算。对排风的换气次数的选取,设计中应根据具体情况具体分析。2.2.3 系统应按设计风量进行初调试。2.2.4 建议在设计图纸上标出各末端风量大小,作为调试依据。3 工程实例图3为某医院地下室的一个防火分区,该防火分区由图中标出面积的3个库房和走道组成,层高为4.2m,排烟排风系统共用,系统设置概况为:各个库房和走道均单独作图3 某医院地下室防火分区为一个防烟分区,每个防烟分区各设一个常开型排烟口,平时排风。发生火灾时,风机转为高速运行,着火区及走道排烟口执行排烟功能,而其他排烟口由消防控制中心关闭。下面按两种情况给出系统的设计计算过程。3.1 库房与走道的排风换气次数均为4h-1,即n1=n4= 4h-1 a)系统总排烟量按模式D1计算得G=A1×120m3/(m2 ・h)=36720m3/h b)各个排烟口排烟量Gi=xAi=AiG Ai+A4 (14)G4i=G-Gi (15) 式中G4i表示走道与i区排烟口共同排烟时走道的排烟量。由式(14)可得Gi= G1+ A4 Ai (16) dGidAi=GA4 (Ai+A4)2 (17) 图4 Gi与Ai关系示意图由式(16),(17)可以看出,Gi是一个随Ai增加而递增的函数,其增幅随Ai增加而减小,Gi随Ai变化的曲线如图4。各排烟口排烟量按式(14),(15)计算的结果如下: G1=26010m3 /h G41=10710m3 /h G2=24544m3/h G42=12176m3 /hG3=24349m3/h G43=12371m3/h c)各排烟口排风量G1′=HnA1=5141m3/hG2′=HnA2=4267m3 /hG3′=HnA3=4166m3/hG4′=HnA4=2117m3/h 总排风量为15751m3/h d)排烟口尺寸设计中通常采用同一规格的风口,式(16),(17)及由它们得出的结论可作为风口计算的依据。按最大面积库房的排烟量计算各库房风口尺寸,风口面积