CN110398041A - 超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统及风量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，同时提供了该系统的风量计算方法，其缓解梯门关闭困难、风速较大的问题。超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，补风进风管道一端与室外相连，补风进风管道的另一端连接补风机的入口，补风机的出口连接补风出风管道的一端，补风出风管道的另一端连通穿梭电梯所对应的井道的底部位置；排风模块包括排风机、排风进风管道、排风出风管道，排风进风管道连通穿梭电梯所对应的井道的顶部位置，排风进风管道的另一端连接排风机的入口，排风机的出口连接排风出风管道的一端，排风出风管道的另一端与室外相连；补风模块的补风量等于排风模块的排风量。

Description

超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统及风量计算方法

技术领域

本发明涉及电梯竖井补排风的技术领域，具体为超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，本发明还提供了该补排风系统的风量计算方法。

背景技术

在冬季烟囱效应强烈时，高层建筑的各类门难以关闭，其中电梯是高层建筑最重要的竖向交通工具，也是受烟囱效应影响最容易发生安全事故的通道。当发生火灾时，在中和面以下的楼层，由于热压的作用，大量的室外空气经门窗、孔口进入电梯井道，加速了火势和烟气沿着竖井向上蔓延的速度，大大增加了火灾的危险性，并造成更大的生命和财产损失；即使在非火灾时，电梯门与一般门相比对压差的作用也更为敏感，电梯门两侧的热压差过大，将引起电梯门出现开闭故障，导致电梯无法正常运行，并造成竖直交通堵塞及人员被困电梯内等安全事故。

这些问题给高层建筑运行管理、建筑内人员生活带来极大不便，也存在着严重的安全隐患。目前国内外对于高层建筑电梯竖井烟囱效应的研究多侧重于火灾情况下，但我国高层建筑行业迅猛发展，使得在非火灾时烟囱效应对电梯运行的负面影响逐渐暴露，但是现有增加建筑围护结构密闭性等缓解烟囱效应的措施收效甚微，因此有研究提出冷却电梯竖井的措施，但是措施中通过多个风机向电梯竖井送入冷风缓解烟囱效应，风机风量的选取采用消防加压送风的标准，缺少准确科学的计算方法，导致冷却效果不佳。

在超高层建筑中，由于楼层较高，为了能够有效提升人和物的层间转移，穿梭电梯被广范应用，所谓穿梭电梯就是连接某两个楼层的电梯，只在该两个楼层停留，其大大方便了人和物的层间转移，然而现有技术中对于穿梭电梯的竖井内如何进行补排风以及补排风的风量计算，没有对应的技术，使得无法具体应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，同时提供了该系统的风量计算方法，其可以缓解超高层建筑穿梭电梯在冬季烟囱效应强烈时产生的梯门关闭困难、风速较大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，其特征在于：其包括补风模块、排风模块；

所述补风模块包括补风机、补风进风管道、补风出风管道，所述补风进风管道一端与室外相连，所述补风进风管道的另一端连接所述补风机的入口，所述补风机的出口连接所述补风出风管道的一端，所述补风出风管道的另一端连通穿梭电梯所对应的井道的底部位置；

所述排风模块包括排风机、排风进风管道、排风出风管道，所述排风进风管道连通穿梭电梯所对应的井道的顶部位置，所述排风进风管道的另一端连接所述排风机的入口，所述排风机的出口连接所述排风出风管道的一端，所述排风出风管道的另一端与室外相连；

所述补风模块的补风量等于所述排风模块的排风量。

其进一步特征在于：

所述补风机位于所述穿梭电梯的底层层门的下方布置；所述排风机位于所述穿梭电梯的顶层层门的上方布置。

超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：根据冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀、梯井高度H，计算梯井入口压差ΔP，其中所述梯井高度H为对应的穿梭电梯的井道最高处至地面的高度；

S2：比较梯井入口压差ΔP是否满足梯门最大承受压差ΔPmax要求，ΔP小于等于ΔPmax时即为满足要求，ΔP大于ΔPmax时即为不满足要求；所述梯门最大承受压差ΔPmax为每个梯门制作完成后自带的参数，无需计算获得；

S3：梯井入口压差ΔP小于或等于梯门最大承受压差ΔPmax时，不设置补排风系统；梯井入口压差ΔP大于梯门最大承受压差ΔPmax时，需设计冷风补风量S，计算冷却后梯井入口压差ΔP′；

S4：比较冷却后梯井入口压差ΔP′是否满足梯门最大承受压差ΔPmax要求，ΔP′小于等于ΔPmax时即为满足要求，ΔP′大于ΔPmax时即为不满足要求；ΔP′不大于ΔPmax时、排风量E等于补风量S，ΔP′大于ΔPmax时、重新设计冷风补风量S，进入S3。

其进一步特征在于，所述的梯井入口压差ΔP通过与冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀及梯井高度H的函数关系进行计算，函数关系如下：

压差ΔP可以为正值、也可以为负值，具体根据公式计算获得；

所述的冷却后梯井入口压差ΔP′计算方法，包括以下步骤：

S31：计算初始井道进风量G，计算初始补风比例β；

S32：根据设计冷风补风量S、梯井冷却后温度T₁’、冷却后热压进风量G’，计算补风比例β’；

S33：判断补风比例β’是否满足计算精度ε要求；

S34：不满足时，令冷却后热压进风量G’代替初始井道进风量G，梯井冷却后温度T₁’代替冬季室内设计温度T₁，返回步骤S31，满足时，计算冷却后梯井入口压差ΔP′。

进一步的，所述的初始井道进风量G可通过以下关系式得出：

其中，C为流动系数，取值范围为0.5～0.8，A为电梯门面积，ρ₁为冬季室内设计温度下的空气密度。

进一步的，所述的初始补风比例β通过与电梯井道进风量G和冷风补风量S的函数关系式如下，

进一步的，所述的梯井冷却后温度T₁’通过与冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀和初始补风比例β的函数关系存在如下关系：

T₁′＝T₁+(T₀-T₁)β。

进一步的，所述的冷却后梯井入口压差ΔP′通过与梯井冷却后温度T₁’、冬季室外空气计算温度T₀及梯井高度H的函数关系进行计算，函数关系如下：

进一步的，所述的冷却后热压进风量G’可通过以下关系式得出，

进一步的，所述的补风比例β’通过与冷却后热压进风量G’和冷风补风量S的函数关系式进行计算，函数关系式如下：

与现有技术相比，本发明提供的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，其利用冷风补风和排风可以削减超高层建筑穿梭电梯竖井因烟囱效应产生的安全和能耗浪费等不利影响，有效解决电梯关门困难问题，其提供的风量计算方法实现了补风和排风风量的设计，为补排风系统设置选型提供了便捷可靠的设计方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统构成图；

图2为超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算流程图；

图3为超高层建筑穿梭电梯竖井冷却后电梯井入口压差计算方法流程图；

图中序号所对应的名称如下：

补风模块1、排风模块2、补风机3、补风进风管道4、补风出风管道5、底层层门6、排风机7、排风进风管道8、排风出风管道9、顶层层门10、井道11。

具体实施方式

超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，见图1：其包括补风模块1、排风模块2；

补风模块1包括补风机3、补风进风管道4、补风出风管道5，补风进风管道4一端与室外相连，补风进风管道4的另一端连接补风机3的入口，补风机3的出口连接补风出风管道5的一端，补风出风管道5的另一端连通穿梭电梯所对应的井道11的底部位置；

排风模块2包括排风机7、排风进风管道8、排风出风管道9，排风进风管道8连通穿梭电梯所对应的井道11的顶部位置，排风进风管道8的另一端连接排风机7的入口，排风机7的出口连接排风出风管道9的一端，排风出风管道9的另一端与室外相连；

补风模块1的补风量等于排风模块2的排风量。

具体实施时：补风机3位于穿梭电梯的底层层门6的下方布置；排风机7位于穿梭电梯的顶层层门10的上方布置，使得补风自下而上吹入井道，井道11的顶部通过排风机将和补风风量相等的风排出去。

超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法、见图2其包括以下步骤：

S1：根据冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀、梯井高度H，计算梯井入口压差ΔP，其中梯井高度H为对应的穿梭电梯的井道最高处至地面的高度；

S2：比较梯井入口压差ΔP是否满足梯门最大承受压差ΔPmax要求，ΔP小于等于ΔPmax时即为满足要求，ΔP大于ΔPmax时即为不满足要求；梯门最大承受压差ΔPmax为每个梯门制作完成后自带的参数，无需计算获得；

S3：梯井入口压差ΔP小于或等于梯门最大承受压差ΔPmax时，不设置补排风系统；梯井入口压差ΔP大于梯门最大承受压差ΔPmax时，需设计冷风补风量S，计算冷却后梯井入口压差ΔP′；

S4：比较冷却后梯井入口压差ΔP′是否满足梯门最大承受压差ΔPmax要求，ΔP′小于等于ΔPmax时即为满足要求，ΔP′大于ΔPmax时即为不满足要求；ΔP′不大于ΔPmax时、排风量E等于补风量S，ΔP′大于ΔPmax时、重新设计冷风补风量S，进入S3。

梯井入口压差ΔP通过与冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀及梯井高度H的函数关系进行计算，函数关系如下：

压差ΔP可以为正值、也可以为负值，具体根据公式计算获得；

冷却后梯井入口压差ΔP′计算方法、见图3，包括以下步骤：

S31：计算初始井道进风量G，计算初始补风比例β；

S32：根据设计冷风补风量S、梯井冷却后温度T₁’、冷却后热压进风量G’，计算补风比例β’；

S33：判断补风比例β’是否满足计算精度ε要求；

S34：不满足时，令冷却后热压进风量G’代替初始井道进风量G，梯井冷却后温度T₁’代替冬季室内设计温度T₁，返回步骤S31，满足时，计算冷却后梯井入口压差ΔP′。

初始井道进风量G可通过以下关系式得出：

其中，C为流动系数，取值范围为0.5～0.8，A为电梯门面积，ρ₁为冬季室内设计温度下的空气密度。

初始补风比例β通过与电梯井道进风量G和冷风补风量S的函数关系式如下：

梯井冷却后温度T₁’通过与冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀和初始补风比例β的函数关系存在如下关系：T′₁＝T₁+(T₀-T₁)β。

冷却后梯井入口压差ΔP‘通过与梯井冷却后温度T₁’、冬季室外空气计算温度T₀及梯井高度H的函数关系进行计算，函数关系如下：

冷却后热压进风量G’可通过以下关系式得出：

补风比例β’通过与冷却后热压进风量G’和冷风补风量S的函数关系式进行计算，函数关系式如下：

本发明提供的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，其利用冷风补风和排风可以削减超高层建筑穿梭电梯竖井因烟囱效应产生的安全和能耗浪费等不利影响，有效解决电梯关门困难问题，其提供的风量计算方法实现了补风和排风风量的设计，为补排风系统设置选型提供了便捷可靠的设计方法。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，其特征在于：其包括补风模块、排风模块；

所述补风模块包括补风机、补风进风管道、补风出风管道，所述补风进风管道一端与室外相连，所述补风进风管道的另一端连接所述补风机的入口，所述补风机的出口连接所述补风出风管道的一端，所述补风出风管道的另一端连通穿梭电梯所对应的井道的底部位置；

所述排风模块包括排风机、排风进风管道、排风出风管道，所述排风进风管道连通穿梭电梯所对应的井道的顶部位置，所述排风进风管道的另一端连接所述排风机的入口，所述排风机的出口连接所述排风出风管道的一端，所述排风出风管道的另一端与室外相连；

所述补风模块的补风量等于所述排风模块的排风量。

2.如权利要求1所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风系统，其特征在于：所述补风机位于所述穿梭电梯的底层层门的下方布置；所述排风机位于所述穿梭电梯的顶层层门的上方布置。

3.超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于，其采用权利要求1或2所述的超高层建筑穿梭电梯竖井补排风系统，其包括以下步骤：

S1：根据冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀、梯井高度H，计算梯井入口压差ΔP，其中所述梯井高度H为对应的穿梭电梯的井道最高处至地面的高度；

S2：比较梯井入口压差ΔP是否满足梯门最大承受压差ΔPmax要求，ΔP小于等于ΔPmax时即为满足要求，ΔP大于ΔPmax时即为不满足要求；所述梯门最大承受压差ΔPmax为每个梯门制作完成后自带的参数，无需计算获得；

S3：梯井入口压差ΔP小于或等于梯门最大承受压差ΔPmax时，不设置补排风系统；梯井入口压差ΔP大于梯门最大承受压差ΔPmax时，需设计冷风补风量S，计算冷却后梯井入口压差ΔP′；

S4：比较冷却后梯井入口压差ΔP′是否满足梯门最大承受压差ΔPmax要求，ΔP′小于等于ΔPmax时即为满足要求，ΔP′大于ΔPmax时即为不满足要求；ΔP′不大于ΔPmax时、排风量E等于补风量S，ΔP′大于ΔPmax时、重新设计冷风补风量S，进入S3。

4.如权利要求3所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于：所述的梯井入口压差ΔP通过与冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀及梯井高度H的函数关系进行计算，函数关系如下，

5.如权利要求3所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于，所述的冷却后梯井入口压差ΔP′计算方法，包括以下步骤：

S31：计算初始井道进风量G，计算初始补风比例β；

S32：根据设计冷风补风量S、梯井冷却后温度T₁’、冷却后热压进风量G’，计算补风比例β’；

S33：判断补风比例β’是否满足计算精度ε要求；

S34：不满足时，令冷却后热压进风量G’代替初始井道进风量G，梯井冷却后温度T₁’代替冬季室内设计温度T₁，返回步骤S31，满足时，计算冷却后梯井入口压差ΔP′。

6.如权利要求5所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于：所述的初始井道进风量G可通过以下关系式得出，

其中，C为流动系数，取值范围为0.5～0.8，A为电梯门面积，ρ₁为冬季室内设计温度下的空气密度。

7.如权利要求5所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于：所述的初始补风比例β通过与电梯井道进风量G和冷风补风量S的函数关系式如下，

8.如权利要求5所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于：所述的梯井冷却后温度T₁’通过与冬季室内设计温度T₁、冬季室外空气计算温度T₀和初始补风比例β的函数关系存在如下关系：

T′₁＝T₁+(T₀-T₁)β。

9.如权利要求5所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于：所述的冷却后梯井入口压差ΔP′通过与梯井冷却后温度T₁’、冬季室外空气计算温度T₀及梯井高度H的函数关系进行计算，函数关系如下：

10.如权利要求5所述的超高层建筑穿梭电梯竖井冷风补排风风量计算方法，其特征在于：所述的冷却后热压进风量G’可通过以下关系式得出，