一優(yōu)檢測
根據(jù)空氣流動的原理，設置機械排煙系統(tǒng)的場所必須要有補風才能排出煙氣。在一個地下房間內，為排除某污染源散發(fā)的污染物，通常安裝一套排風系統(tǒng)。由于沒有相應的進風通道，致使房間負壓過大，排風系統(tǒng)風量減小，這類情況實際上經常發(fā)生。因此，為保證排風或排煙系統(tǒng)的有效性，需對風量平衡進行校核。風量平衡時因進、排風空氣溫度不同，應采用質量流量表示，只有當溫度相差不大時，進、排風的密度近似相等，才可以采用體積流量表示。美國國家消防協(xié)會NFPA出版的排煙設計指南中第4.6.2條明確指出，進行機械補風系統(tǒng)設計時，其質量流量（mass flow rate）不應大于機械排煙系統(tǒng)的質量流量，但并未給出補風與排風質量流量的定量關系。補風與排風質量流量的差值越大，房間的負壓程度越高。一般房間的負壓保持在5~10 Pa為宜，工程上為簡化計算，通常規(guī)定補風按照排風質量流量的80%~90%確定。
GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》（以下簡稱《防排煙標準》）中第4.6.3條規(guī)定：對于空間凈高大于6 m的場所，排煙系統(tǒng)設計時應根據(jù)火災熱釋放速率分別計算煙羽流的質量流量和煙氣溫度，并結合煙氣在不同溫度下的密度，得到排煙系統(tǒng)的體積流量。而對于機械排煙的補風系統(tǒng)，卻依然沿襲以往規(guī)范的做法，規(guī)定補風量不應小于排煙體積流量的50%。工程設計時，本著滿足規(guī)范并盡量節(jié)省成本的原則，設計人員一般直接取下限（即50%）進行設計。這樣就會存在如下問題：當煙氣溫度較低時，送、排風密度相差較小，導致補風與排風質量流量相差較大，房間負壓程度過高，從而機械排煙系統(tǒng)的實際排煙量大打折扣；而當煙氣溫度較高時，可能導致房間負壓不足，使得煙氣外溢至非著火區(qū)。
《防排煙標準》是我國第一部專門針對防排煙系統(tǒng)設計的國家標準，特別是排煙設計部分，不再簡單沿用以往規(guī)范推薦的面積法或換氣次數(shù)法，而是采用煙羽流法，為煙氣平均溫度及排煙量的計算提供了一套完整并且相對科學的計算方法，以軸對稱型煙羽流為例，煙羽流質量流量Mρ用式（1）~（3）計算，煙氣平均溫度T用式（4）計算，排煙體積流量V用式（5）計算。
式（1）~（5）中 Qc為熱釋放速率的對流部分，kW；Z為燃料面到煙層底部的高度，m；Z1為火焰極限高度，m；Q為火災熱釋放速率，kW；T0為環(huán)境的熱力學溫度，取293.15 K；K為煙氣中對流放熱量因子，當采用機械排煙時，取K=1.0，當采用自然排煙時，取K=0.5；cp為空氣的比定壓熱容，取1.01 kJ/(kg·K)；ρ0為環(huán)境溫度下的空氣密度，取1.2 kg/m3。
由式（1）~（5）可知，對于機械排煙，煙氣平均溫度及排煙的體積流量均與熱釋放速率Q及燃料面到煙層底部的高度Z相關，Z又取決于儲煙倉的設計方式，因此煙氣的設計溫度是可以通過調整儲煙倉厚度進行改變的。關于這一點，《防排煙標準》第4.6.8條的條文解釋進行了通俗的說明：清晰高度越高，即擋煙垂壁設置的深度越淺或其下沿離著火樓層地面高度越大，煙氣行程越長，卷吸冷空氣就越多，煙量也勢必越大，但煙溫反而越低。
以火災熱釋放速率Q=1.5 MW（有噴淋的辦公室、教室、客房、走道和有噴淋的汽車庫）為例，儲煙倉高度按規(guī)范取最小設計值（凈高的10%且不小于500 mm），對不同房間凈高下煙層平均溫度、煙氣質量流量、煙氣體積流量、補風體積流量及補風占排煙體積流量的百分比進行計算。根據(jù)前面的介紹，補風占排風質量流量的百分比取85%，補風參數(shù)為溫度20 ℃、密度1.2 kg/m3。計算結果如表1所示。
由表1可以看出，當煙氣溫度為上限280 ℃時，補風按排煙體積流量的45%進行選取就可以滿足室內負壓的要求，如果按照規(guī)范規(guī)定的最小值50%進行設計，室內的負壓程度較低，有可能出現(xiàn)煙氣外溢的風險。當煙氣溫度為33~35 ℃時，補風需占排煙體積流量的81%才能使得室內負壓程度比較合理，如果還按50%進行設計，那么在門窗氣密性日益改善的今天，尤其對于規(guī)范規(guī)定的需要設置補風系統(tǒng)的地下場所，補風不足的部分（約占排煙量的31%）很難進入房間，最終的結果是排煙風機的實際排煙量達不到設計要求的排煙量，從而導致煙氣不能及時排出。
從表1還可以看出，當煙氣溫度為212 ℃時，滿足室內負壓要求的補風占排煙體積流量的百分比為51%，與規(guī)范規(guī)定的下限值50%較為接近。進一步計算可知，以往規(guī)范對補風占排煙體積流量的百分比的規(guī)定是基于煙氣溫度為196~254 ℃的假設進行的（按照補風占排煙質量流量的80%~90%進行核算），這與實際煙氣的溫度也較為吻合。以往規(guī)范沒有給出排煙溫度的計算方法，只能根據(jù)煙氣溫度的經驗值計算得出體積流量百分比的大致范圍（≥50%）供設計人員參考，現(xiàn)行的《防排煙標準》提供了高大空間煙氣溫度的計算方法，如果補風量仍然沿襲以往的規(guī)定并不科學。
《防排煙標準》不僅要求根據(jù)排煙溫度計算排煙體積流量，還要求計算值與給定的排煙量表格值進行對比并取大值，而給定表格中的排煙量是根據(jù)最小儲煙倉深度計算確定的，由前面的分析可知，最小儲煙倉深度對應的排煙溫度是最低的，此時按規(guī)范的下限取補風占排煙體積流量的50%，比較容易出現(xiàn)室內負壓過大、排煙系統(tǒng)實際排煙量不足的情況。
通過表1不難發(fā)現(xiàn)，當補風占排煙質量流量的比例為85%時，不同的煙氣溫度下，補風占排煙體積流量的比例主要集中在50%~80%這個區(qū)間，因此建議補風取排煙體積流量的50%~80%，具體數(shù)值應根據(jù)煙氣溫度的計算結果確定；當然也可以參考國外的做法，在美國國家消防協(xié)會規(guī)定的基礎上，給出補風占排煙質量流量的推薦比例（比如80%~90%）。
結論：
1） 美國國家消防協(xié)會NFPA出版的排煙設計指南并沒有規(guī)定補風占排煙體積流量的百分比，而是僅規(guī)定補風的質量流量不應大于排煙的質量流量，這一做法值得借鑒研究。
2） 經核算，以往建筑設計防火規(guī)范對補風占排煙體積流量的百分比不小于50%的規(guī)定，是基于煙氣溫度在196~254 ℃之間的假設給出的。
3）《防排煙標準》發(fā)布后，高大空間（凈高大于6 m）的煙層平均溫度需要計算確定，并且可以通過改變儲煙倉深度進行調整，此時建議補風取排煙體積流量的50%~80%，具體數(shù)值根據(jù)排煙溫度的計算結果確定，或者在美國國家消防協(xié)會規(guī)定的基礎上，給出補風占排煙質量流量的推薦比例（比如80%~90%）。
4）《防排煙標準》發(fā)布后，個別地區(qū)出臺的地方解釋要求補風量按排煙體積流量的50%~100%進行設計，容易誤導設計人員。排煙溫度顯然高于補風溫度，如按體積流量的100%進行設計，則室內會出現(xiàn)正壓，與負壓排煙的基本原理相矛盾。
