王立国

摘要：通过分析GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第4.6.4的条文说明，发现按照此方法确定的风量设置风管及风口的尺寸，在实际运行中会超速不满足规范要求，通过分析风机性能与管网特性曲线，可通过设置调节阀使每个支路所组成的排烟系统的管网阻力与风机性能曲线适配，在不增加风管及风口尺寸的情况下满足规范要求。

关键词：多个防烟分区;排烟量;风管及风口尺寸;调节阀

1  现行规范的有关规定

根据GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》[1]（以下简称“烟规”）中有关系统排烟量的规定如下：“当一个排烟系统担负多个防烟分区排烟时，其系统排烟量的计算应符合下列规定：（1）当系统负担具有相同净高场所时，对于建筑空间净高大于6m的场所，应按排烟量最大的一个防烟分区的排烟量计算;对于建筑空间净高为6m及以下的场所，应按同一防火分区中任意两个相邻防烟分区的排烟量之和的最大值计算。（2）当系统负担具有不同净高场所时，应采用上述方法对系统中每个场所所需的排烟量进行计算，并取其中的最大值作为系统排烟量。”《烟规》4.6.4条详细规定了排烟系统中各个排烟风管的计算风量。目前设计行业针对此条规范存在争议，主要聚焦在按此条规范设计后实际工况不满足《烟规》其他条款的情况。审图单位对此情况一般不提意见，所以实际排烟系统存在巨大安全隐患。

2  设计中存在的疑问

2.1  确定风管尺寸

根据《烟规》4.6.4条文说明中的方法确定计算风量，《烟规》4.4.7条确定风速，金属管道≤20m/s，并根据规范规定，风管长宽比不宜大于4：1及风管常用规格（120 、

320、500、630、800、1000、1250、1600、1800、

2000、2500mm）选择确定风管的尺寸，如表1。

根据《烟规》5.2.4条规定：“当火灾确认后，担负两个及以上防烟分区的排烟系统，应仅打开着火防烟分区的排烟阀或排烟口，其他防烟分区的排烟阀或排烟口应呈关闭状态。”则排烟系统运行状态下，理论上排烟管段的风量均为系统风量（120000m³/h），则排烟支管有可能超速，如表1。

为满足《烟规》4.4.7条的风速要求，排烟系统的支管按照系统风量（120000m³/h）来确定风管尺寸，如表2。

2.2  确定风口个数及尺寸

按照《烟规》4.6.3条确定各个防烟分区的计算风量G（m³/s），并根据《烟规》4.6.14条校核确定每个排烟口的最大允许排烟量A（m³/s），风口个数N=G/A（个）。《煙规》4.4.12条确定风口最大允许风速V≤10m/s，则每个风口面积F=A/V（㎡），根据风口长宽比控制不大于4：1及风口常用规格（120、320、500、630、800、1000、1250、

1600、1800、2000、2500mm）。由此确定每个防烟分区的风口个数及尺寸，如表3。

根据《烟规》5.2.4条规定：“当火灾确认后，担负两个及以上防烟分区的排烟系统，应仅打开着火防烟分区的排烟阀或排烟口，其他防烟分区的排烟阀或排烟口应呈关闭状态。”则排烟系统运行状态下，理论上着火的防烟分区排烟量为系统风量（120000m³/h），则按表3确定的风口有可能超速且超过风口最大排烟量限值，如表4，若风口超速或风量超过风口最大排烟量限值，则根据论文《单个排烟口最大允许排烟量问题探究》[2]可知排烟主体气流对周围空气的扰动将会非常明显，以致于将烟层以外（以下）的冷空气搅扰和夹带到排烟主体气流内;风速越大，夹带的冷空气越多，排烟口的排烟效率就越低。

为满足《烟规》4.4.12的最大风速的要求，风口也应按照系统风量来确定个数及尺寸，如表5。

表5  按系统风量确定风口尺寸

2.3  风机实际运行状况分析

选择风机的风压是按照最不利管路的阻力进行选择。由图1所示，当最不利管路所负责的防烟分区着火时，系统风量及风压满足设计要求。当其余防烟分区着火时，实际排烟量Q2>Q1，P2

2為最有利管路的管网特性曲线，3为风机的性能曲线

3  系统优化

由2.1和2.2可知按照《烟规》4.6.4所确定的风管风口尺寸理论上会造成不满足《烟规》4.4.7、4.4.12、4.6.14的情况，为满足规范可大幅增加风管风口尺寸，但经济上不合理且占用大量吊顶空间。那么是否存在其他方法来解决这个矛盾？也就是仍然按照《烟规》4.6.4来确定风管尺寸如表1，风口个数及尺寸如表4的情况下同时满足《烟规》4.4.7、4.4.12、4.6.14的规定。

实际运行时，任意一个防烟分区着火将对应形成一个排烟系统，每个排烟系统都有一个独立的管路特性曲线，通过排烟支管或风口上的调节阀可以改变管路特性曲线。通过改变调节阀的开度，使得管路特性曲线与风机的性能曲线的交点处风量满足此防烟分区的计算排烟量，而不是系统排烟量，如图2。

3为风机的性能曲线

综上所述，按照上述方式设置排烟系统可以满足规范要求且风管尺寸、风口个数及尺寸经济合理、节省吊顶空间，但需要在设计阶段合理设计管路，计算阀门开度，保证所有排烟系统的管网特性曲线与风机性能曲线交点的风量满足此防烟分区的计算排烟量，并且在安装阶段需要反复调试来满足设计要求。

4  结语

按照《烟规》4.6.4条文说明所示的风量计算方法确定排烟系统的风管及风口尺寸会造成实际风速及风口排烟量不满足规范。

为满足规范要求可大幅提高风管风口尺寸，且需要在排烟支管或风口处设置调节阀保证每个支路所组成的排烟系统的管网阻力数相同。这样做经济上不合理且占用大量吊顶空间，所以笔者并不推荐。

通过调节阀门开度，使每个支路所组成的排烟系统的管网阻力与风机性能曲线适配，保证所有排烟系统的管网特性曲线与风机性能曲线交点的风量满足此防烟分区的计算排烟量，则排烟支管及风口可按照4.6.4所示方法计算风量，进而在满足规范的情况下大幅减小风管尺寸及风口尺寸、个数。

参考文献：

[1]中华人民共和国公安部.建筑防烟排烟系统技术标准[M].北京：中国计划出版社，2017.

[2]刘成.单个排烟口最大允许排烟量问题探究[J].暖通空调，2020，50（01）：82-85+102.

Optimal design for mechanical smoke

exhaust system of multiple smoke prevention zones

Wang Liguo

（Beijing Building Industrialization Group Corp.， Ltd.，Beijing  100000）

Abstract：By analyzing the provisions of 4.6.4 of GB 51251-2017 "Technical standard for smoke management systems in building"， it is found that air duct and the size of the air setting according to the air volume determined by this method will exceed the speed in actual operation and will not meet the specification requirements. By analyzing the fan performance and the pipe network characteristic curve， setting the control valve makes the pipe network resistance of the smoke exhaust system composed of each branch match the performance curve of the fan， which can meet the specification requirements without increasing the size of the air duct and the size of the air.

Keywords：multiple smoke prevention zone; smoke exhaust volume; air duct and size of the air; control valve