摘要：本文在高層民用建築的防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風量計算中引入最小余壓慨念，並對幾種狀況的正壓送風量進行了計算和討論。論述了正壓送風量受門、送風口的開啓狀況的影響外，還受前室電梯數量、門縫寬度、門洞的風速等諸因素影響，因此必須對正壓送風量進行認真計算。
關鍵字：正壓送風消防電梯前室防煙樓梯間
1、問題提出
1.1《高規》[1]第8.3.2條“高層建築的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量應由計算確定，或按表8.3.2-1至表8.3.2-4的規定確定。當計算和本表不一致時，應按兩者中較大值確定。”該條條文說明明確指出“採用機械加壓送風時，由於建築有各種不同條件，如開門數量、風速不同，滿足機械加壓送風條件亦不同，宜首先進行計算，但計算的加壓送風量不能小於本規範表8.3.2-1～8.3.2-4的要求。”因是“宜”首先進行計算，現在大部分設計人員爲避免繁雜的計算，在機械加壓送風（以下簡稱正壓送風）設計時不是首先進行計算，而是直接套用《高規》表8.3.2-1至表8.3.2-4的規定值，結果使許多工程的正壓送風量偏小。
1.2選用不同送風量計算公式所引起的誤差
1.2.1《高規》在門縫漏風量計算時選用壓差法計算公式：
L=0.827×A×ΔP1/2×1.25=1.03375×A×ΔP1/2（1）
式中L—正壓漏風量，m3/s；0.827—漏風係數；A—總有效漏風面積，m2；ΔP—壓力差，Pa；1.25—不嚴密處附加係數。
《高規》在透過門洞風量計算時選用流速法計算公式：
Q=F×W×m（2）
式中Q—正壓風量，m3/s；W—門洞斷面風速，m/s；F—每檔開啓門的幾何斷面積，m2；m—同時開啓門的數量。
1.2.2文獻[2]在門縫漏風量計算時選用計算公式：
L''=α''×A×（2×ΔP/ρ）1/2
=0.6×A×（2×ΔP/1.2）1/2=0.7746×A×ΔP1/2（3）
式中L''—文獻[2]的正壓漏風量；α''—流量係數，一般取α''=0.6～0.7；ρ—氣體密度，1.2kg/m3；其它符號同前。
文獻[2]在透過單個門洞風量計算時選用計算公式：
Q''=F''×W
式中對雙扇門，同時開門的樓層數或並列的門數≥2時F''=0.5×門寬×門高。
因此對文獻[2]來講，大多數狀況下：
Q''=0.5×F×W×m（4）
式中Q''—文獻[2]的正壓送風量，m3/s；其它符號同前。
以上二項和剩安全係數1.25得文獻[2]總正壓送風量。
1.2.3文獻[3]在正壓送風量計算時選用計算公式：
Q''''=Fj×W
式中Q''''—文獻[3]的正壓風量，m3/s；Fj—明顯氣流通路的總計算流通面積，m2；其它符號同前。
計算結果剩安全係數1.25得文獻[3]的總正壓送風量。
因此文獻[3]的正壓送風量Q''''是總計算流通面積Fj和風速W的函數，計算時並未涉及到ΔP值。
1.2.4選用不同送風量計算公式所引起的誤差
從公式（1）、（3）可以得出，當計算門縫漏風量時：
L∶L''=1.03375∶0.7746=1∶0.75
從公式（2）、（4）、（5）可以得出，當計算透過同一門洞的正壓風量時：
Q∶Q''∶QQ''''=1∶0.5∶1
筆者採用文獻[2][3]的計算公式對某一防煙樓梯間底層有直接對外開門的25層樓，按防煙樓梯間50Pa、合用前室25Pa分別正壓送風、防火門爲2m×1.6m（其門縫寬3mm）、電梯門爲2m×1.8m（其門縫6mm）、同時開門的層數m=3、一部電梯、電梯井頂部有一0.1m2的排氣孔、火災時3層合用前室的送風口開啓，依據文獻[2][3]的計算公式分別計算其正壓送風量，結果列在表一中。
可以看出：《高規》因沒有考慮防煙樓梯間底層有直接對外開的門，防煙樓梯間和合用前室的正壓送風量值偏小；當計算條件相近的情況下，按文獻[2]計算的防煙樓梯間正壓送風量比按文獻[3]計算的結果約小40%，合用前室送風量約小30%.
還應該指出：文獻[2]正壓送風量的上下限是由於透過門洞最低風速取值爲0.7～1.2m/s不同所致；文獻[3]的正壓送風量是防煙樓梯間和合用前室分別正壓送風，當防煙樓梯間至前室的門（簡稱一道門）關閉、透過開啓的前室至走道的門（簡稱二道門）的最低風速爲0.5m/s，當一、二道門均開啓、透過任一道門的最低風速爲0.7m/s時計算所得結果；而《高規》正壓送風量的上下限是按層數、風道材料、防火門漏風量等因素確定的。而且文獻[2]正壓送風量的上限，採用了1.2m/s最低風速，這在實際的工程計算中很少用到。因此正確地選用正壓送風量計算公式是非常必要的。
2、正壓送風量計算的基礎理論
文獻[2][3]爲高層民用建築正壓送風量計算計算機編程進行了很好的探討和研究，藉助計算機使大量繁雜的正壓送風量計算變的簡單。本文在正壓送風量計算時引入最小余壓[4]慨念，即當一道門或二道門開啓時，爲保證透過門洞最小風速，門前仍保持最小余壓Pmin.這樣計算的結果更接近工程實際情況。
2.1幾個主要計算公式
a）透過門縫漏風量的計算公式同（1）；
b）透過開啓門的風量計算公式同（2）；
c）並聯氣流通路的面積A並
（6）式中A並—並聯氣流通路的總面積，m2；Ai—並聯氣流支路的面積，m2.
d）串聯氣流通路的面積A串
（7）式中A串—串聯氣流通路的總面積，m2；Aj—串聯氣流支路的面積，m2.
e）並聯和串聯混合漏風通路的綜合流通面積Az
當氣流透過並聯和串聯混合漏風通路時，應計算並聯和串聯空氣通路的`綜合流通面積Az.
2.2透過門洞的風速W
綜合文獻[2][3][5]透過門洞的風速W按如下取值：
a）對防煙樓梯間及其前室分別正壓送風時：當一道門關、二道門開時，透過開門門洞風速爲W1=0.5m/s；當一、二道門同時開啓時，要求透過任一門洞處的風速爲W2=0.7m/s；
b）當僅對防煙樓梯間或前室正壓送風時，透過開門門洞的風速W3=0.75/s；
c）當對消防電梯前室正壓送風時，透過開啓門洞的風速W4=0.5/s.
2.3最小余壓Pmin
考慮到最小余壓是個十分複雜的數值，本文在正壓送風量計算時採用與最小風速0.7～1.2m/s相對應的中間值6Pa爲最小余壓Pmin=6Pa.
3、防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風的正壓送風量計算方法
3.1六種常見的防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風狀況。
各種狀況下：當一道門均關、m層二道門開時，合用前室的送風量最大；當m層的一道門和二道門均開時，防煙樓梯間的送風量最大。本文分別以合用前室、防煙樓梯間的最大送風量爲它們的最不利開門條件下的正壓送風量（簡稱最不利正壓送風量）。
3.2防煙樓梯間及其前室、合用前室分別加壓送風的最不利正壓送風量計算方法，如表四。
現以表四序號1中的圖一（對應表三序號1的狀況）爲例，防煙樓梯間底層及其合用前室底層無直接對外開的門，防煙樓梯間及其合用前室的送風口均開啓時，分別分析合用前室、防煙樓梯間的最不利正壓送風量計算方法。
3.2.1合用前室最不利正壓送風量Q合前
合用前室最不利正壓送風量，發生在一道門均關、m層的二道門開時。
a）透過電梯門縫的氣流通路
式中箭頭爲串聯關係，方括號爲並聯關係；N—電梯數量；n—系統樓層數；m—同時開門的層數，當n<20時m=2，當n≥20時m=3；Ad—電梯門縫面積；Ap—電梯井頂通氣孔面積；F2—二道門面積（門寬×門高）；kf—氣流分配係數。
b）電梯井綜合流通面積Az（1）
Kf=Ad/（A1+Ad）
式中Aa（1）—串聯支路綜合流通面積，m2；Az（1）—狀況1的電梯井綜合流通面積，m2；A1—一道門門縫積，m2；其它符號同前。
c）每個關門合用前室送風量
Q關=L2+L3（1）-L1（1），m/s
L1（1）=α×A1×（P1-P2）1/2L2=α×A2×P21/2
L3（1）=α×Az（1）×P21/2/（n-m）
式中α=1.03375；L2—透過二道門門縫，從關門合用前室漏到走道的漏風量，m3/s；L3（1）—透過電梯門縫，從關門合用前室漏到電梯井的漏風量，m3/s；L1（1）—透過一道門門縫從防煙樓梯間漏到關門合用前室的漏風量，m3/s；A1—一道門的門縫面積，m2；A2—二道門的門縫面積，m2；P1—防煙樓梯間餘壓，50Pa；P2—合用前室餘壓，25Pa；n—正壓送風系統負擔樓層數；其它符號同前。
d）每個開門合用前室送風量
Q開=Q21-L11-L31（1），m/s
Q21=W1×F2W1=0.5m/sL11=α×A1×（P1-Pmin）1/2
式中Q21—透過開啓的二道門，從開門合用前室流入走道的風量，m3/s；L11—透過一道門門縫，從餘壓50Pa的防煙樓梯間漏到保持最小余壓Pmin的開門合用前室漏風量，m3/s；L31（1）—透過電梯門縫、電梯井，從餘壓25Pa的關門合用前室漏到保持最小余壓Pmin的開門合用前室漏風量，m3/s；Pmin—最小余壓，6Pa；其它符號同前。
e）合用前室最不利正壓送風量
Q合前=m×Q開+（n-m）×Q關，m/s
3.2.2防煙樓梯間最不利正壓送風量Q樓梯
防煙樓梯間最不利正壓送風量，發生在m層一道門、二道門均開時。
Lt1（1）=α×A1×（P2-Pmin）1/2Qt1=W2×F1W2=0.7m/s
Q樓梯=m×Qt1-（n-m）×Lt1（1）
式中Lt1（1）—透過一道門門縫，從餘壓25Pa的關門合用前室漏到保持最小余壓Pmin的防煙樓梯間的漏風量，m3/s；Qt1—透過開門合用前室的一道門風量，m3/s；其它符號同前。
3.2.3對應表三序號2～6的狀況，因篇幅所限不多贅述，它們的計算方法對應地列在表四的序號2～6中。當沒有電梯N=0時，即爲前室。對應於表四序號1～6防煙樓梯間及其前室、合用前室的最不利正壓送風量計算方法，筆者編計算機計算程序，其部分計算結果（剩安全係數1.25，流量單位轉換爲m3/h）對應地列在表八的序號1～6中。
4、防煙樓梯間自然排煙，前室、合用前室的最不利正壓送風量計算方法
防煙樓梯間自然排煙，前室、合用前室的最不利正壓送風量計算方法列在表五中。其部分計算結果列在表九中。
5、防煙樓梯間（前室不送風）最不利正壓送風量計算方法
防煙樓梯間（前室不送風）最不利正壓送風量計算方法列在表六中。其部分計算結果列在表十中。本文在防煙樓梯間最不利正壓送風量計算時，將關門前室內餘壓取0Pa，這樣正壓送風量的計算值更安全。
6、消防電梯前室的最不利正壓送風量計算方法
消防電梯前室的最不利正壓送風量計算方法列在表七中。其部分計算結果列在表十一中。
7、結束語
綜合表八～十一的正壓送風量計算值，可以看出必須對高層建築不同的開門狀況、門的數量、風速、門和門縫的幾何尺寸及電梯數量等困素進行認真工程計算。
a）認真地選用高層建築正壓送風量計算公式和計算是非常必要的。不能簡單地套用一個公式，還應對影響正壓送風量的諸因素進行綜合分析比較，選用正確的計算方法。在計算門縫的漏風量、透過開啓門洞的風量時宜選用《高規》推薦的公式（1）、（2），並要正確地分析氣流通路，計算氣流的綜合流通面積。
b）高層建築的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風量，在防火門尺寸、前室電梯數量相同的條件下，受門洞的風速、門縫寬度影響極大。
c）高層建築的防煙樓梯間及前室、合用前室和消防電梯前室的正壓送風量達不到《高規》第8.3.2條要求，不僅應從施工質量上找原因，還應從正壓送風量的理論計算進行分析。
d）在正壓送風量計算時引入最小余壓慨念，可以使計算結果更接近工程的實際情況。
參考文獻
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