建筑机械排烟系统泄漏量实例分析与建议

建筑机械排烟系统泄漏量实例分析与建议

储薇

（上鼎工程建设（上海）有限公司上海200062）

【摘要】旨在探讨机械排烟系统实际运行时排烟阀（口）和排烟风管产生的漏风量，对系统的实际运行带来的不利影响，尝试给出量化的评估指标，并给出规划设计参考建议。

【关键词】机械排烟；排烟阀；漏风量；静压

【中图分类号】TU83【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）08-0199-03

前言

鉴于火灾所产生的烟气对于人员安全逃生的影响越来越引起各方的重视，无论是工业建筑还是民用建筑，对于建设过程中排烟系统的设计、施工和验收要求都是越来越趋于规范和严格，这也对排烟系统的设计方、施工方均提出了更高的要求。如何保证排烟系统能够达到设计的初衷要求和效果，这就要求设计者、施工单位都需要对设计规范的条文本意、消防排烟产品的相关制造检验标准、施工验收规范要求和施工安装工艺状况有深刻的理解和掌握。如果只是一味单纯的套用设计规范和过往作法，在实际工程中往往可能会遇到发生令设计和施工各方都预料不到的后果。以下就以笔者遇到的一个机械排烟系统实际案例问题加以分析，供同业参考。

1.案例情况简介

某电子产品生产厂房，地上2层，单层面积约19,000平方米，因生产区域四周维护结构相对封闭，无法采用自然排烟系统；故在厂房屋面设置排烟风机1台，各层生产车间、材料仓库、走道、更衣区等区域均设置了常闭板式排烟口，依《建筑设计防火规范》规定，防烟分区面积不大于500m2，该厂房最大防烟分区面积划定为480m2；屋面排烟风机所带各规格尺寸板式排烟口计72个，尺寸从630mm×630mm到1000mm×1000mm不等。该排烟系统设计按负担2个以上防烟分区，单位面积排烟量取120m3/h.m2，设计排烟量57,600m3/h，该系统另计取15%泄漏风量，选定排烟风机排风量66,000m3/h，风机静压值700Pa。

该系统依照图纸施工安装完毕后，施工单位按照施工验收规范要求进行了系统的相关检查和联动测试，测试时发现排烟风机启动后，最不利点排烟口处（板式排烟口规格1000mm×1000mm）的风速远低于设计要求（现场实测的风口风速仅在1.0~1.2m/s左右），排烟效果远达不到原设计的要求；为此施工方在排烟风机出风口进行现场实测，风速和风压都基本符合设计参数要求，排除了排烟风机设备性能达不到设计要求值的可能性；转而又对风管系统中法兰、咬口等可能产生泄漏的位置做了检查紧固和打胶封堵，但效果有限，与设计数据仍有不小差距。尽管该系统的设计图纸通过了审图中心和消防局的审查，但从实际安装后的调试运行结果看，与设计要求的防烟分区排烟量差距显著。

2.系统问题分析和核验计算

针对上述实际案例遇到的问题，笔者尝试参考国家有关规范、标准以及国外相关标准资料，并结合该排烟系统的实际设计情况进行了一些分析和计算核验。

首先从系统存在漏风可能的部位着手分析，选取排烟风管和排烟阀（口）作为漏风量分析计算的两个对象；参考比对国内外有关规范和标准，分别评估核验其对应的漏风量状况。

2.1排烟风管漏风量评估

原设计选用风机静压值（700Pa），依照国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002中的划分，该风管系统属于中压系统范围（500Pa<P≤1500Pa），摘录上述规范中对于中压系统矩形风管泄漏风量的限定计算公式（1-1式）：

Qm≤0.0352P0.65（1-1）

其中：

Qm：系统风管在相应工作压力下，单位面积风管单位时间内的允许漏风量（单位：m3/h.m2）

P：风管系统的工作压力（Pa）

国标许可的泄漏风量范围大致为：2.0～4.1m3/h.m2

注：对应500Pa～1500Pa范围

另外摘录美国采暖制冷与空调工程师学会ASHRAE给出的风管漏风量经验计算式（1-2式）作为参考比对：

CL=1000Q/ΔPs0.65（单位：m3/min.m2）（1-2）

其中：

Q：泄漏率，L/s.m2(风管表面积)

ΔPs：风管内外的静压差，Pa

CL：管道漏风分级值，mL/(s.m2)；以矩形金属风管为例，纵向横向接缝和接口正常密封状态下，500Pa<ΔPs≤2500Pa时，经验取值8。

查手册中给出的风管泄漏等级图表，500Pa～1500Pa风管内外静压差范围内，对应的风管泄漏量范围约为1.70～3.30m3/h.m2。

对比以上结果，可以看出，我国GB50243-2002标准所给中压系统漏风量计算式与ASHRAE给出的经验计算式计算数值结果范围基本接近，差异不大；本次核验仍采用国标GB50243-2002给出的计算公式作为评估基准。

2.2排烟阀泄漏风量计算基准

对于板式排烟口的泄漏风量计算，首先参考国家标准《建筑通风和排烟系统用防火阀门》GB15930-2007第6.11条有关排烟阀的漏风量合格标准，摘录如下：

“在环境温度下，使排烟阀叶片两侧保持1,000Pa±15Pa的气体静压差，其单位面积上的漏风量（标准状态）应不大于700m3/(m2.h)。”

此外，引鉴美国UL555S《StandardforSmokeDamper》中对于排烟阀的不同等级漏风率标准供参考比对（压差1.1kPa时的标准），其相应的标准规定见表1。

2.3核验计算结果及分析

选取该项目排烟系统中距排烟风机距离最远且防烟分区面积最大处为最不利计算点，并以火灾时开启2个排烟阀（口）作为计算基准。

计算时以逐段累计计算得到的各风管段静压值为基准，计算各段风管和各个未开启排烟阀（口）的漏风量，以及阻力变化。兹将计算核验之结果整理说明如下：

2.3.1系统排风量核验结果

经逐段汇总排烟风量和各段风管、各未开启之排烟阀泄漏风量之后，得到该系统的计算排风量为：89,370m3/h，与原设计值选取的排烟风机风量66,000m3/h相比，超出了35%；相比之下，核验的泄漏风量达到了31,770m3/h,漏风率达到55%；远超过原设计考虑15%的泄漏风量(8,400m3/h)的幅度范围。

3.2系统阻力核验结果

在核验系统风量的同时，逐段计算风管、风阀、风管管件（弯头、三通、渐扩管等）的阻力，汇总累加得到该系统的阻力值为：2,282Pa，比原设计取值700Pa超出226%；超出幅度如此之大，笔者分析原因应是原设计者对于风管尺寸的选定是依照66,000M3/h的风量确定，在系统风量增大到89,370M3/h时，风速增大，相应风管管段的阻力值会成倍增加，所以才会导致上述核验风管阻力值成倍超出的结果。

3.案例解析、探讨和建议

针对以上整理的计算结果，可以看出，系统规划时单台排烟风机所带排烟阀（口）较多（合计有72只）、风管长度较长（据统计不同尺寸排烟风管干管、支管共计长约1,700米），致使如该系统要依规范要求保证最不利点排烟阀（口）处的排烟效果，势必要提高排烟风机的排烟风量值，而不能简单以规范建议的10%~30%的范围凭主观感觉选取。

在上述核验的数据基础之上，再来看现场实际测试时最不利点排烟阀（口）风速偏低的原因就不难理解了，在按原设计风量和静压配置排烟风机后，检测时打开最不利排烟口，因系统内未开启的排烟阀（口）和风管的泄漏风量较大，导致从打开的排烟阀（口）处抽吸的排风量显著下降，直观反映的现象就是排烟阀（口）处的风速偏低。即便对风管的接口、咬边进行仔细打胶封堵，但限于目前排烟阀（口）产品的制造标准和金属矩形风管现场制作安装施工工艺条件，也还是无法达到预期的排烟效果。

根据此次所做的核验计算数据统计，分析发现该厂房两层共72只排烟阀（口）的泄漏风量占总漏风量的70%左右（约22,200m3/h）,而厂房排烟风管泄漏风量仅占总漏风量的30%左右（风管面积约6,570m2）。由上述数据统计分析可见，排烟系统的泄漏风量大小主要还是受排烟风机所带排烟阀（口）的数量影响较大，排烟风管的面积产生的风量泄漏相比而言所占比重较小。

为此笔者也查阅了目前现行的国家和地方消防设计规范、技术规程中对于排烟系统漏风量的相关规定，大多数只是给出了漏风量的评估原则和约略百分比，比如：《建筑设计防火规范》2006版中对于排烟风机的设置就给出了“其排烟量应考虑10%~20%的漏风量”的规定，在对应的条文解释，对于系统风管长或施工质量差的情况，给出了漏风量取30%的建议数值；在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中依旧沿袭了同样的数值，其在第6.5.1条中建议“通风机风量应附加风管和设备的漏风量。…排烟兼排风系统宜附加10%~20%”；而《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015则仅仅给出了“通风机的风量应在系统计算的总风量上附加风管和设备的漏风量”这样的原则描述；在上海市颁布的《建筑防排烟技术规程》中，虽然放弃了以单位面积排烟量为计算标准的模式，参考NFPA92b引入了火灾热释放量的概念，并以此计算火灾时的烟缕质量流量从而确定排烟量，也同时借鉴引入了为避免排烟口产生“塞孔现象”（Plugholing）而规定了单一排烟口临界排烟量的上限，带来了不少新的工程规划理念，但稍显遗憾的是对于漏风量也是仅给出了“排烟风机的风量应按各防烟分区中最大一个分区的排烟量、风管（风道）的漏风量及其他防烟分区的排烟口或排烟阀的漏风量之和计算”这样原则性的规定。

综上所述，虽然目前国内部分规范提供了10%~30%漏风量的估算标准，但并未给出对应10%~30%漏风量比例取值时的具体限制性边界条件（比如排烟阀数量以及排烟风管的总面积等）。随着社会经济的发展，大面积的工业厂房和仓库类建筑日益增多，在一些电子产品制造厂房，为了满足制造工艺要求，如考虑上下游生产工艺垂直整合、人员和物料进出动线、生产与仓储兼顾等诸多因素，厂房的长、宽距离动辄二、三百米，在这种情况下，如果沿袭旧有的设计思路，排烟系统的排烟阀（口）设置数量和排烟风管的布设长度可能会远超出规范制定之预期，排烟风管和排烟口的泄漏风量同样也会发生超过规范建议的漏风比例取值范围的情况。

根据上述实际案例的计算分析结果，笔者建议：设计时如预计按照10%~30%漏风量比例取值来确定排烟风机的排风量，则每台排烟风机所带排烟口数量（以面积1.0m2规格排烟口为例）宜控制在14只~40只的范围内；同时系统风管的面积控制在1,500m2~4,500m2左右为宜（以1400×600的风管为例，约400米~1100米长度左右）。若排烟风机所带的排烟阀（口）数量、风管面积超出以上建议的数值范围，酌情适当增加漏风量的计算比例值，或增设排烟风机将大系统拆分。

4.结论

以上所述实际案例及衍生的粗浅分析，旨在希望能提供同业参考，籍以抛砖引玉，不断完善排烟系统的设计，以期在实际发生火灾异常之时，排烟系统可以有效发挥其应有的功效，最大程度降低生命和财产损失。

参考文献

[1]《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002.

[2]《建筑设计防火规范》GB50016-2006.

[3]《建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2006,上海市工程建设规范.

[4]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012.

[5]《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015.

[6]《建筑通风和排烟系统用防火阀门》GB15930-2007.

[7]UL555SStandardforSmokeDamper.

[8]ASHRAE2005Fundamentals(SIEdition).

[9]NFPA92bStandardforSmokeManagementSystemsinMalls,Atria,andLargeSpaces.