作者：程心宇，林子辰，李晓岳，敖小红
第一作者单位：武汉市燃气热力规划设计院有限公司
摘自《煤气与热力》年2月刊
1项目概况
武汉中心大厦是集智能办公区、全球会议中心、VIP酒店式公寓、白金五星级酒店、°高空观景台、高端国际商业购物区等多功能为一体的地标性国际5A级商务综合体，位于武汉王家墩中央商务区内，占地面积约2.81×m2，总建筑面积约为m2。主体建筑主要包括高m的89层塔楼、高22.5m的4层裙楼及地下4层（局部5层）的地下室。
塔楼内3层、64层、84层及85层为用气层，需设置燃气管道。由于大多数用气楼层较高，燃气管道所通过的管道井结构复杂，管道井内的通风问题成为超高层燃气工程设计中需考虑的首要问题。设计要求既要满足燃气规范要求的自然通风，又要满足消防要求的不产生烟囱效应（烟囱效应是指发生火灾时，产生的热气体随着管道井形成的烟囱向上升，从管道井顶部离开。由于管道井中的热气体散溢产生的气流将户外空气抽入填补，令火势更猛烈）。
2通风设计方案
塔楼的燃气立管敷设在建筑内独立的管道井内，该管道井是建筑设计中为燃气管道预留的专用管道井，燃气管道通过管道井向上供至3层、64层、84层、85层的厨房操作间内。管道井在5层、31层、65M层(M表示建筑夹层)各有一次位置变换。管道井分布见图1，其中1—5层管道井位于建筑东南侧，5—31层管道井位置变动至建筑东侧，31—65层管道井变动至建筑东北侧，自65层开始，分别沿核心筒的中部和西侧有2个管道井直通至建筑楼顶。各段管道井相通。
图1武汉中心大厦燃气管道井分布
2.1原通风设计方案及存在问题
①原通风设计方案
GB—《城镇燃气设计规范》第10.2.27条第3款规定：竖井应每隔2～3层做相当于楼板耐火极限的不燃烧体进行防火分隔，且应设法保证平时竖井内自然通风和火灾时防止产生“烟囱”作用的措施。本工程原设计通风方案以31层为界，将管道井分为上下两段，31层以上的管道井采用自然通风，31层及以下的管道井采用机械通风。在31层安装离心风机（排风用），在上下两段管道井的底部均设有带防火阀的进风百叶门（见图2），管道井内每层均采用楼板隔断。在每层套管与燃气管道之间的缝隙中填充防火膨胀泥（见图3），防火膨胀泥平时自动张开，作为通风用，着火时自动膨胀封堵。当管道井外部发生火灾时，带防火阀的进风百叶门自动关闭，避免火势蔓延至管道井内。若火势已蔓延至管道井内，防火膨胀泥会起到一定的阻火作用。采用丙级防火门，便于检修与维护。
图2带防火阀的进风百叶门的安装位置
图3燃气管道穿越楼板
②原方案存在的问题
c.经调查了解，防火膨胀泥多用于电缆沟内的防火阻燃，本工程单靠套管与燃气管道之间的防火膨胀泥达不到防火阻燃的效果。
2.2新通风设计方案
为实现管道井内各层风量可控，以及管道井机械排风风机便于选择，围绕设计要求，将通风方案更改如下：
①管道井和风机设置
结合超高层建筑的设备平台位置，将管道井分为5段，相应地通风系统也分为A、B、C、D、E五段，新通风系统见图4（图4中F表示层）。
图4新通风系统
通风系统A：65—89层，于65M层设置底侧进风口并安装电动防火阀，89层顶部安装离心风机。
通风系统B：63—89层，于63层设置侧向进风口并安装电动防火阀，89层顶部安装离心风机。
通风系统C：31—63层，于31层设置底侧进风口并安装电动防火阀，63层引至户外处安装离心风机。
通风系统D：5—31层，于5层设置底侧进风口并安装电动防火阀，31层引至户外处安装离心风机。
通风系统E：1—5层，于1层设置侧向通风口并安装电动防火阀，于3层设置底侧进风口并安装电动防火阀，5层引至户外处安装离心风机。
②管道井内通风方式
管道井内每隔3层采用楼板隔断，在每隔3层井壁上均设置甲级防火门，便于检修与维护。封堵套管与燃气管道之间的缝隙，在管道井内的楼板上单独开孔。在1—5隔断层管道井内隔断楼板上开mm×mm的方形孔洞，其余管道井内隔断楼板上开mm×mm的方形孔洞，在每个洞口安装电动防火阀，平时电动防火阀常开，为管道井通风，并在着火时通过电动防火阀关闭达到阻火的目的，防止烟囱效应的产生。
正常情况下管道井进风口处的电动防火阀打开，各顶部离心风机常开，通过从管道井内向外排风实现管道井内机械通风。当管道井内发生燃气泄漏，井内燃气泄漏报警器报警并发出指示信号，关闭管道井起点燃气管道的紧急切断阀，并关闭所有进风百叶门（含所带的防火阀），顶部离心风机工作，将泄漏气体排出。当管道井外发生火灾时，带防火阀的进风百叶门关闭，避免火势蔓延至管道井内。若火势已蔓延至管道井内，则该段管道井内邻近楼板上的电动防火阀关闭，形成封堵，隔断火源并防止产生烟囱效应，离心风机关闭。
③通风次数
GB—《城镇燃气设计规范》要求保证管道井内的自然通风，但本工程属于超高层建筑，且管道井位置不在同一垂直面，无法保证良好的自然通风。设计采用的机械通风，可保证通风良好。但通风次数的选择，国家规范中无明确要求，武汉地区也没有相关的消防和地方标准要求，经咨询本工程建筑设计专家和武汉地区行业专家，并参考GB—《城镇燃气设计规范》第10.5.3条的规定，管道井内通风次数按3次/h计算。
④通风计算
按GB—《防火门》考虑门缝系数，采用专业软件对各段通风系统阻力和通风量进行计算。当换气次数为3次/h时的各段通风系统阻力和通风量计算结果见表1。根据表1可以选出合适的风机，风量也可满足要求。
表1换气次数为3次/h时的各段通风系统阻力和通风量
2.3新旧通风设计方案对比
①通风次数
原方案：采用自然通风+机械通风。机械通风不工作时换气次数为3次/h，运行时为6次/h，事故时为12次/h。
新方案：全部采用机械通风。因管道井不属于地上密闭房间，规范对风量无明确要求，经计算后建议管道井内通风次数取3次/h。
②管道井分段
原方案：以31层为界将管道井分为上下两段，最长管道井长约m。
新方案：结合建筑的设备平台位置，将管道井分为5段，最长管道井长约m。
③隔断形式
原方案：管道井内每层均采用楼板隔断。
新方案：管道井内每隔3层采用楼板隔断。
④通风口形式
原方案：在套管与燃气管道之间的缝隙中填充防火膨胀泥，防火膨胀泥平时自动张开，作为通风用，着火时自动膨胀封堵。
新方案：封堵套管与燃气管道之间的缝隙，在管道井内的每层楼板上单独开孔，管道井利用这些孔进行通风。
⑤事故应急措施
原方案：管道井内燃气泄漏时，关闭燃气紧急切断阀，关闭带防火阀的百叶门，将管道井通风次数提升为12次/小时。火灾时，关闭燃气紧急切断阀，关闭管道井进风口的电动防火阀，关闭风机。
新方案：管道井内燃气泄漏时，关闭燃气紧急切断阀，通风次数仍为3次/h。火灾时，关闭燃气紧急切断阀，关闭管道井进风口的电动防火阀,关闭各层楼板上的电动防火阀，关闭风机。
⑥实际效果
原方案：风机不可选，仅靠防火膨胀泥达不到防火阻燃效果，通风和防烟囱效应都不能满足要求。
新方案：管道井分段后，风机可选，通风效果好，能很好地防止烟囱效应。
3结语
新通风方案目前已经通过燃气、建筑、消防等专家们的评审，得到各位专家的一致认同。
目前我国城市建设高速发展，各城市均在建设地标建筑，超高层建筑成为首选，而超高层建筑的管道井通风问题也凸显出来。武汉中心大厦的燃气管道井通风方案是在建筑设计完成之后，在满足规范的要求下，经过考察、咨询、计算、评审、修改演变而来。该系统虽然不复杂，对于新的建筑却不是最优方案，管道井的位置不断变换对管道敷设、管道井通风以及后期检修均带来了不同程度的影响，使业主在建设期不得不花费大量时间和精力来解决协调这些问题。如果该建筑在设计阶段已考虑到这些问题，完全可以采用更加方便、节能的方式来解决。
参考文献：
［1］陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.2版.北京：中国建筑工业出版社，：-.
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