五層樓的建築物，每層設有特別安全梯，樓梯採正壓且加壓壓力為 35 Pa，每層特別安全梯之前室採正壓且加壓壓力為 25 Pa，居室則未設煙控設計，居室避難到特別安全梯，需經過設有煙控之前室，且空間均為密閉構造，唯一開口為安全門，流動面積為 0.01 m2，試問每一排煙室設加壓煙控時，應送的風量為多少？

本題考點

特別安全梯附室(排煙室)加壓防煙的送風量計算,考的是開口流量公式 Q = 0.827·A·√ΔP 與壓力單位換算。

正解理由

加壓防煙的送風量,等於維持設計壓差時由門縫或安全門流出的空氣量,依開口流量公式 Q = 0.827·A·√ΔP,以流動面積 0.01 m² 與樓梯間加壓壓力 35 Pa(換算約 3.57 mmAq)代入,得約 0.0156 m³/s,四捨五入即為 0.0155 m³/s 這一級數,故選 C。

逐項排除

1. (A)

   1.55 m³/s 大 100 倍,相當於把流動面積誤取為整片門扇的 1 m²。

2. (B)

   0.155 m³/s 大一個數量級,常見於壓力未換算單位即開根號所致。

3. (C)

   以題給面積與加壓壓力代入開口流量公式,結果落在 1.55×10⁻² m³/s,與題目條件相符,為正確答案。

4. (D)

   1.55×10⁻³ m³/s 小一個數量級,相當於流動面積誤取 0.001 m²,與題給不符。

演算步驟

1. 公式 Q = 0.827·A·√ΔP;
2. 壓力換算 35 Pa ÷ 9.8 ≈ 3.57 mmAq;
3. 開根號 √3.57 ≈ 1.89;
4. 代入 Q = 0.827 × 0.01 m² × 1.89 ≈ 0.0156 m³/s ≈ 1.55×10⁻² m³/s。

記憶點

加壓防煙(pressurization smoke control)的基本邏輯是:在避難路徑上製造比火災室更高的壓力,讓空氣由安全側流向火災側,煙就進不來。本題的路徑是「居室(未加壓)→附室 25 Pa →特別安全梯 35 Pa」,壓力由內而外逐級升高,形成階梯式壓差,這是《各類場所消防安全設備設置標準》中特別安全梯附室排煙室設計的核心概念,也是日本、NFPA 92 系列共通的作法。

公式來源:開口流量式由柏努利方程式配合流量係數推導而來,Q = C·A·√(2ΔP/ρ);把空氣密度 ρ ≈ 1.2 kg/m³ 與流量係數 C ≈ 0.65~0.7 代入,常數項即收斂為 0.827(部分教材寫 0.839,係流量係數取值不同),因此考場上兩個常數都可能出現,計算結果差異不到 2%,不影響選項判讀。單位換算必須熟練:1 mmAq ≈ 9.8 Pa、1 kgf/cm² ≈ 98 kPa ≈ 10 m 水頭、1 atm ≈ 101.3 kPa;煙控題的壓差習慣以 Pa 表示,水系統題則以 kgf/cm² 或 MPa 表示。

數值記憶對照:加壓空間與相鄰空間的設計壓差,一般規範取 25~50 Pa;過低擋不住煙,過高則門推不開,故另有「開門力不得過大」的限制,常與門扇開啟力計算題(F = Fdc + Kd·W·A·ΔP/(2(W−d)))成套出現。門開啟瞬間的通過風速另有 0.7~1.0 m/s 的要求,這是加壓送風機需具備「洩壓裝置」或變頻控制的原因。

易混淆概念:加壓防煙屬「防煙」,靠壓差把煙擋在外;機械排煙屬「排煙」,靠風機把煙抽出去,兩者計算基準完全不同,前者算漏氣量、後者算煙層生成量。相關考點還包括中性帶、煙囪效應與外部風壓對加壓效果的干擾。