关于住宅建筑加压送风系统设计探讨

金阳 朱申琳 池可人

1 中土大地国际建筑设计有限公司

2 河北建筑设计研究院有限责任公司

在住宅建筑中，火灾时防烟楼梯间几乎是人们逃生的唯一通道，对于保护人民生命和财产安全起着十分重要的作用[1]。2018 年8 月1 日开始实施的《建筑防烟排烟系统技术标准》G B51251-2017[2]标准（以下简称 《烟规》），与原参照设计规范《高层民用建筑设计防火规范》G B50045-95（2005 版）相比有着巨大变化，这些变化不仅影响暖通专业的系统设计，同时对建筑专业也有着很大影响，本文根据根据《烟规》及部分地方消防的要求，提出了一些设计过程中需要注意的问题和建议。

1 关于固定窗设计

《烟规》第3.3.11 条要求：设置机械加压送风系统的封闭楼梯间、防烟楼梯间，尚应在其顶部设置不小于1 m2的固定窗。靠外墙的防烟楼梯间，尚应在其外墙上每5 层设置总面积不小于2 m2的固定窗。

在某住宅项目方案阶段原地下防烟楼梯间建筑平面图如图1，此方案建筑专业设计考虑更多是在用户角度，提出地上楼梯间使用较多，用户可以通过地上楼梯间进入大堂后，以最短距离进入室外，这样路径相对较短，且疏散指示更具有直观性。但根据《烟规》第3.3.11，如果按照此方案，地下防烟楼梯间没有足够的面积在最高处外墙设置1 m2固定窗，同样如果采用金属风管在楼梯间最高处引出1 m2的固定窗，一是影响大堂净高，影响其美观性。二是通向地下楼梯间的防火门的顶部与首层和二层之间防烟楼梯间楼梯转换平台间的间距只有200 mm，没有足够的面积实现1 m2固定窗的要求。

图1 原建筑地下防烟楼梯间方案图

经与建筑专业讨论，通过改变地上和地下防烟楼梯方向，使得通向地下的防烟楼梯间与大堂外门保持较近的距离，建筑平面图如图2 所示，这样可以在西外墙设置尺寸为450 mm×2300 mm 固定窗（有效面积＞ 1 m2），可满足了规范要求，用户通向地上楼梯间需要绕行，直观性不如方案一，但是此方案满足规范要求，能够在火灾后期迅速排除毒性和高温气体，能够保证建筑内人员的安全疏散和消防救援的开展。同样，此方案可增加平时使用时地下楼梯间的日照，减少其楼梯间灯光开启率，降低能耗。

图2 优化后的地下防烟楼梯间方案图

2 关于顶部定压送风口设计

《烟规》第3.1.3-2 条要求：当独立前室，共用前室及合用前室的机械加压送风口的设置在前室顶部或者正对前室入口的墙面时，楼梯间可采用自然通风系统。当机械加压送风口未设置在前室的顶部或正对前室入口的墙面时，楼梯间应采用机械加压送风系统。

规范此条应根据实际情况应用，切勿生搬硬套，部分建筑专业设计人及甲方认为，楼梯间采用自然通风只有前室采用机械加压送风，则会减少一个土建风井和一个专用加压送风机房，会大大降低建设费用成本，但是根据《烟规》3.4.2 条，当楼梯间采用自然通风，独立前室、合用前室的加压送风量跟相同条件下防烟楼梯间采用加压送风相比风量，前者风量几乎是后者风量的1.6 倍以上。可以认为防烟楼梯间采用自然通风减少风井的面积都将增加到前室加压送风井面积上，此方案跟防烟楼梯间和前室分别加压送风建设成本比较几乎没有变化。

如某住宅项目，甲方前期考虑设计成本、外立面效果以及不破坏户型等各种因素，坚持防烟楼梯间采用自然通风，合用前室采用机械加压送风，交通盒建筑平面图如图3 所示。

图3 楼梯间采用自然通风合用前室采用机械加压送风交通盒建筑平面图

《烟规》第3.1.3-2 条要求：当独立前室、共用前室及合用前室的机械加压送风口的设置在前室顶部或者正对前室入口的墙面时，楼梯间可采用自然通风系统。但是此交通盒加压送风井位置，如果设置在风井侧墙上加压送风口则没有正对前室入口的墙面上，根据规范需将加压送风口设置在前室顶部，金属风管从加压送风井内贴梁底引出，其暖通设计平面图如图4 所示。本项目层高是2900 mm，加压送风井出风管位置处有300 mm 的梁（此处由于上层水管井垫层内需要出线，水暖井、加压送风风井与合用前室隔墙处的梁不能上返设计），考虑120 mm 的水暖垫层厚度，加压送风风管尺寸1000 mm×320 mm，风管贴梁底安装，经计算风管底标高距离地面2160 mm（2900-300-120-320=2160 mm），考虑法兰安装风管下皮实际安装高度距离地面2100 mm。

图4 楼梯间采用自然通风合用前室采用机械加压送风交通盒加压送风平面图

销售时，客户由于只是参观样本间，并没有交通盒，客户没有反馈。待验收用户居住以后，由于合用前室无外窗，加上风管安装高度较低，用户进入前室反馈很压抑，舒适性极差，甲方物业遭到较多用户的投诉及退房要求。

因此，对于设计院在跟进甲方做前期方案时，在参照《烟规》第3.1.3-2 条时，一定要结合实际情况，如层高较高的公建或者住宅地下储藏间等使用功能舒适性较低可以参照此条设计，住宅地上部分尽可能避免此情况出现。规范此条需根据具体情况具体分析而设计，切勿生搬硬套，设计师在做设计时除了满足规范要求之外也要满足建筑功能使用的舒适性。

3 关于加压送风井土建预留

建筑专业前期方案配合阶段考虑全专业事情较多，暖通加压送风井有时预留不到位，在年轻设计师做方案时，要不就是预留过大，增加甲方建设成本，要不就是预留过小，不能满足暖通专业设计规范要求，本文参照《烟规》第3.4.2 条，防烟楼梯间、独立前室、共用前室和消防电梯前室的机械加压送风的计算风量，通过软件计算出在给定条件下的加压送风量、金属风管面积，然后根据加压送风金属风管面积定性的给出加压送风土建风井的尺寸，为建筑设计前期方案提供简单、快捷的数据以供参考，以保证后期施工图土建风井面积正常使用，降低暖通专业工作量。

通过《烟规》得知加压送风风量计算方法分为两种，一种是查表法，另外一种是公式法。本文以某一高层住宅建筑为例，其楼梯间和合用前室分别采用机械加压送风，建筑共14 层，建筑高度42 m。标准层有与消防电梯共用前室的防烟楼梯间，各层楼梯间通向前室，前室通向走廊的疏散门和首层直通室外的疏散门均为标准单开门1.05 m×2.2 m，合用前室疏散门为标准双开门1.3 m×2.2 m。按《烟规》第3.4.6 条规定，对于住宅防烟楼梯间及合用前室可按照一个门的面积取值，分别计算此项目的防烟楼梯间加送风量和合用前室加压送风风量。

3.1 防烟楼梯间加压送风系统设计

对于防烟楼梯间，着火时楼梯间疏散门开启，为保证门洞风速所需的送风量L1计算如下：每层开启门的面积Ak=1.05×2.2=2.31 m2，门洞断面风速v=0.7m/s，疏散门开启数量N1=3，计算可得L1=AkvN1=2.31×0.7×3=4.851 m3/s。

保持加压部位一定正压值所需送风量L1计算如下：平均压力差△P=6.0 Pa，门缝宽度取0.004 m，疏散门的有效漏风面积A=（1.05+2.2）×2 ×0.004=0.026 m，漏风疏散门数量N2=14-3=11，计算可得L2=0.827×A×△P1/n×1.25×N2=0.72 m3/s。

故防烟楼梯间加压送风风量为L1+L2=（4.851+0.72）×3600=20070.7 m3/h。

由于建筑高度大于24 m，根据查表法得风量为20117.3 m3/h，两者取较大值，得到防烟系统计算风量20117.3 m3/h，根据《烟规》第3.4.1 条：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。则设计风量为24140.77 m3/h，系统采用金属风管管井式送风系统，金属风管风速按照15 m/s 计算，则风管尺寸可设计为700 mm×630mm≈0.45 m2，考虑金属风管在土建风道内安装，风管各边距离墙边至少保证100 mm，所以可以得到预留土建风井尺寸为900 mm×830 mm≈ 0.75 m2。土建风井尺寸约为金属风管尺寸的1.66 倍。

3.2 合用前室加压送风系统设计

对于合用前室，开启着火层楼梯间疏散门时，为保证走廊开向前室门洞处风速所需要的送风量L1计算如下：每层开启门的面积Ak=1.3×2.2=2.86 m2，门洞断面风速v=0.7 m/s，疏散门开启数量N1=3，计算可得L1=Akv N1=2.86×0.7×3=6.0 m3/s。

送风阀漏风量L3计算如下：单个送风阀门面积AF=0.4 m2，漏风疏散门数量N3=14-3=11，计算可得L3=0.083AFN3=0.37 m3/s。

故合用前室加压送风风量为L1+L3=(6.0+0.37)×3600=22914.72 m3/h。

由于建筑高度大于24 m，根据查表法得风量为25492.31 m3/h，两者取较大值，得到防烟系统计算风量25492.31 m3/h，根据《烟规》第3.4.1 条：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。则设计风量为30590.77 m3/h，系统采用金属风管管井式送风系统，金属风管风速按照15 m/s 计算，则风管尺寸可设计为800 mm×700 mm≈0.56 m2，考虑金属风管在土建风道内安装，风管各边距离墙边至少保证100 mm，所以可得到预留土建风井尺寸为1000 mm×900 mm≈ 0.9 m2。土建风井尺寸约为金属风管尺寸的1.60 倍。

3.3 不同楼层加压系统计算

根据3.1 小节和3.2 小节标准要求及计算方法，如果某住宅项目标准层有与消防电梯共用前室的防烟楼梯间，各层楼梯间通向前室、前室通向走廊的疏散门和首层直通室外的疏散门均为标准单开门1.05 m×2.2 m，合用前室疏散门为标准双开门1.3 m×2.2 m。根据以上公式分别计算11～33 层的防烟楼梯间加压送风量以及合用前室送风量，具体数值详见表1。根据加压送风系统风量，金属风管风速按照15 m/s 以及金属风管在土建风道内安装，风井尺寸约为风管尺寸的1.66 倍，计算出加压送风系统金属风管及土建风道面积，具体数值详见表2。

表1 11～33 层防烟楼梯间以及合用前室送风量

表2 11～33 层防烟楼梯间金属风管及土建风井面积

4 结论

1）建筑专业在方案初期，暖通专业负责人可以提前介入确保暖通专业设计条件，以免后期施工图阶段不能满足规范要求，带来不必要的返工。

2）在建筑设计参照规范条文时，一定要结合实际情况，切勿生搬硬套，设计师在做设计时除了满足规范要求之外也要满足建筑功能使用的舒适性。

3）本次对住宅建筑防烟楼梯间加压送风量及涉及到土建条件计算进行总结，为建筑设计前期方案供设计简单、快捷的数据，具有实际意义。