筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 1 页 共 43 页 建筑防烟 排烟系统设计 建筑防烟 排烟系统设计 高层建筑和地下建筑发生火灾时 烟气的危害很严重 为了及时排除有害烟 气 确保建筑物内人员顺利疏散 安全避难 为火灾扑救创造有利条件 在一些 高层建筑和地下建筑内设置防烟 排烟设施是十分重要的 第一节高层建筑防烟 排烟设施分类及设置范围 第一节高层建筑防烟 排烟设施分类及设置范围 一 防烟 排烟设施分类 高层民用建筑设计防火规范 GB5004 95 中规定 高层建筑的防烟设施应分为机械加压送风的防烟设施和可开启外窗的自然 排烟设施 8 1 1 高层建筑的排烟设施应分为机械排烟设施和可开启外窗的自然排烟设施 8 1 2 二 防烟 排烟设施的设置范围 需要设置防烟 排烟设施的部位如下 1 一类高层建筑和建筑高度超过 32m 的二类高层建筑的下列部位应设排烟设 施 8 1 3 1 长度超过 20m 的内走道 2 面积超过 100m 2 且经常有人停留或可燃物较多的房间 3 高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室 2 除建筑高度超过 50m 的一类公共建筑和建筑高度超过 100m 的居住建筑外 靠外墙的防烟楼梯间及其前室 消防电梯前室和合用前室 宜采用自然排烟方式 8 2 1 3 一类高层建筑和建筑高度超过 32m 的二类高层建筑的下列部位 应设置机械 排烟设施 8 4 1 1 无直接自然通风 且长度超过 20m 的内走道或虽有直接自然通风 但长度 超过 60m 的内走道 2 面积超过 100 m 2 且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗房间或设固定 窗的房间 3 不具备自然排烟条件或净空高度超过 12m 的中庭 4 除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外 各房间总面积超过 200 m 2或一 筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 2 页 共 43 页 个房间面积超过 50 m 2 且经常有人停留或可燃物较多的地下室 4 下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施 8 3 1 1 不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室 消防电梯前室或合用前室 2 采用自然排烟措施的防烟楼梯间 其不具备自然排烟条件的前室 3 封闭避难层 间 第二节高层建筑自然排烟系统设计 第二节高层建筑自然排烟系统设计 自然排烟是在自然力作用下 使室内外空气对流进行排烟 自然力包括火灾 时可燃物燃烧产生的热量使室内空气温度升高 由于室内外空气密度的不同 产 生的热压 室外空气流动产生的风压 随作用于建筑物位置不同而变化 在建筑 物的迎风面产生正压 背风面产生负压 如图 1 所示 当着火房间处在迎风面时 由于排烟口受到风压作用 烟气很难排出 甚至把烟气吹进走廊和其他房间 引 起烟气在建筑物内扩散 当火灾房间处于背风面时 烟气才能较顺利地排至室外 一 自然排烟方式 自然排烟的方式为 采用建筑的阳台 走廊或在外墙上设置便于开启的外窗 或排烟窗进行自然排烟 图 1 自然排烟与风向 这种排烟方式的优点是 1 不需要专门的排烟设备 2 火灾时不受电源 中断的影响 3 构造简单 经济 4 平时可兼作换气用 不足之处是因受室外风向 风速和建筑本身的密封性或热作用的影响 排烟 效果不大隐定 根据我国目前的经济 技术条件及管理水平 此方式值得推广 并宜优先采 用 高层民用建筑设计防火规范 中已取消了设置专用竖井的自然排烟方式 筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 3 页 共 43 页 二 自然排烟存在问题 自然排烟主要存在以下几个问题 1 对建筑设计的制约 由于自然排烟的烟气是通过靠外墙上可开启的外窗直接排至室外 所以需要排 烟的房间必须靠室外 而且进深不能太大 按自然排烟设计条件还需要有一定的 开窗面积 这样 即使有明确要求作分隔的房间 也必须设置外窗 所以带来隔 音 防尘等问题 2 具有火势蔓延至上层的危险性 由于外部开口进行排烟时 当火灾房间的温度很高 如果烟气中含有多量未 燃烧气体 则烟气排出后会形成火焰 这将会引起火势向上蔓延 3 影响自然排烟的因素 由于自然排烟的效果是靠烟气的浮力作用 假使由于某种原因使烟气冷却而 失掉浮力 则烟气就失去排出的能力 此外 如前述当室外风力很强 而排烟窗 处在迎风面时 则会引起烟气倒灌 反而使烟气蔓延 另一方面 对于高层建筑 中由于室内外温差引起的热压作用经常使其存在着上下层之间的压力差 从理论 上讲 一般情况下中性面大致在建筑高度的 1 2 附近 如果中性面以下的外墙 上开口 在冬季 当发生火灾时 不仅不能从开口部向外排烟 相反还会从开口 处吸入室外空气 在这种情况下 如果防烟分区没有妥善安排 则反而会通过楼 梯井 电梯井助长烟气的传播 同样 在夏季时 建筑物内产生的下降气流 将 会招致烟气向下层传播 综上所述 在自然排烟方式中由于排烟效果的许多不稳定因素 对自然排烟 设计范围要有一定的限制 下列条件下的建筑物各部位不应采取自然排烟措施 1 建筑高度超过 50m 的一类公共建筑和建筑高度超过 100m 的居住建筑的防 烟楼梯间及其前室 消防电梯前室及合用前室不应采用可开启外窗的自然排烟方 式 8 2 1 2 净空高度超过 12m 的中庭 3 长度超过 60m 的内走道 三 自然排烟系统的设计要求 根据 高层民用建筑设计防火规范 的规定 采用自然排烟方式的部位 应 满足下列要求 筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 4 页 共 43 页 1 采用自然排烟的开窗面积应符合下列规定 8 2 2 1 防烟楼梯间前室 消防电梯前室可开启外窗面积不应小于 2 0m 2 合用前室 不应小于 3 0 m 2 2 靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于 2 0m 2 3 长度不超过 60m 的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的 2 4 需要排烟的房间可开启外窗面积不小于该房间面积的 2 5 净空高度小于 12m 的中庭可开启天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面 积的 5 2 防烟楼梯间前室或合用前室 利用敞开的阳台 凹廊或前室内有不同朝向的 可开启外窗自然排烟时 该楼梯间可不设防烟设施 8 2 3 3 排烟窗宜设置在上方 并应有方便开启的装置 8 2 4 四 自然排烟系统的设计 自然排烟系统设计是与建筑专业共同研究的设计问题 根据自然排烟设计条 件 需要对排烟部位的有效可开启的外窗面积进行校核计算 为了使烟气能顺利 排出 自然排烟的设计还应考虑以下两点 1 为了减少室外风压对自然排烟的影响 排烟口部位宜尽量设置与建筑物型体 一致的挡风措施 如图 2 所示 图 2 设有挡风措施的阳台 凹廊 2 内走道与房间的排烟窗应尽量设置有两个或两个以上不同朝向 如图 3 所示 筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 5 页 共 43 页 图 3 开启外窗朝向对自然排烟效果影响 第三节高层建筑机械加压送风防烟系统设计 第三节高层建筑机械加压送风防烟系统设计 设置机械加压送风防烟系统的目的 是为了在建筑物发生火灾时提供不受烟 气干扰的疏散路线和避难场所 因此 加压部位在关闭着门时 必须与着火楼层 保持一定的压力差 该部位空气压力值为相对正压 同时 在打开加压部位的 门时 在门洞断面处能有足够大的气流速度 以有效地阻止烟气的入侵 保证人 员安全疏散与避难 一 机械加压送风防烟设施设置部位 8 3 1 当防烟楼梯间及其前室 消防电梯前室或合用前室各部位有可开启外窗时 能采用自然排烟方式 造成楼梯间与前室或合用前室在采用自然排烟方式与采用 机械加压送风方式排列组合上的多样化 而这两种排烟方式不能共用 为此 将 这种组合关系及防烟设施设置部位分别列于表 1 表 1 垂直疏散通道防烟部位设置表 筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 6 页 共 43 页 注 1 高规 6 1 2 3 条规定 剪刀楼梯应分别设置前室 塔式住宅确有困难 时可设置一个前室 但两座楼梯应分别设加压送风系统 2 高规 8 4 3 条规定 带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室 消防电梯间 前室或合用前室 当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟 裙房部分不具 备自然排烟条件时 其前室或合用前室应设置局部正压送风系统 正压值应符合 8 3 7 条规定 这里需要说明两点 1 对消防电梯井是否设置机械加压送风防烟设施是当前国内外有关专家正在研 究的课题 至今尚无定论 据有关资料介绍 利用消防电梯井作 为加压送风有 一定的实用意义和经济意义 现在正在研究之中 国外也有实例 由于我国 目前在这方面尚未开展系统的研究 尚无足够的资料 所以 高层民用建筑设计 防火规范 中不规定对消防电梯井采用机械加压送风 另一方面 考虑到防排烟 技术的发展和需要 在有技术条件和足够的技术资料情况下 允许采用对消防电 梯井设置加压送风 但前室或合用前室不送风 这也是有利于防排烟技术在今后 得到进一步发展 2 对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间进行加压送风时 其前室可不送风的理 由主要有 1 从防烟楼梯间加压送风后的排泄途径来分析 防烟楼梯间与其前 室除中间隔开一道门外 其加压送风的防烟楼梯间的风量只能通过前室与走廊 的门排泄 因此对排烟楼梯间的加压送风同时 也可以说对其前室进行间接的加 压送风 两者可视为同一密封体 其不同之处是前室受到一道门的阻力影响 使 其压力 风量受节流 国外某国家研究所对上述情况进行试验 其结果说明这一 点 2 从风量分配上分析 当不同楼层的防烟楼梯间与前室的门 以及前室与 走道之间的门同时开启时或部分开启时 气流风量分配与走向是十分复杂的 以 致对防烟楼梯间及其前室的风量控制很难实现 二 机械加压送风防烟系统的设计要求 按 高层民用建筑设计防火规范 中规定 进行机械加压送风防烟系统设计 时 应满足下列要求 1 高层建筑防烟楼梯间及其前室 合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量 应由计算确定 或查表确定 当计算值与查表结果不一致时 应按两者中较大值 确定 8 3 2 筑龙网 WWW ZHULONG COM 第 7 页 共 43 页 2 层数超过 32 层的高层建筑 其送风系统及送风量应分段设计 8 3 3 3 剪刀楼梯间可合用一个风道 其风量应按二个楼梯间风量计算 送风口应分 别设置 8 3 4 4 封闭避难层 间 的机械加压送风量应按避难层净面积每平方米不小于 30m 3 h 计算 8 3 5 5 机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室 宜分别独立设置送风系统 当必须 共用一个系统时 应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置 8 3 6 6 机械加压送风机的全压 除计算最不利环管道压头损失外 尚应有余压 其 余压值应符合下列要求 8 3 7 1 防烟楼梯为 40 50Pa 2 前室 合用前室 消防电梯前室 封闭避难层 间 为 25Pa 7 楼梯间宜每隔二至三层设一个加压送风口 前室的加压送风口应每层设一个 8 3 8 8 机械加压送风机可采用轴流风机或中 低压离心风机 风机位置应根据供电 条件 风量分配均衡 新风入口不受火烟威胁等因素确定 8 3 9 三 机械加压送风防烟系统的设计 一 机械加压送风防烟系统设计中的主要参数 1 基本参数 1 开启门的数量 n 开启门的数量主要是与建筑物内部人数多少和人员疏 散是否有秩序有关 当建筑物为 20 层以下时 n 2 20 层以上时 n 3 2 开启门面积 F 其中 疏散门取 2 0m 1 6m 电梯门取 2 0m 1 8m 3 正压值 P 正压值是机械加压送风系统设计中的一个重要技术指标 对 加压送风量的计算 风机全压的选择等均起着关键的作用 正压值的确定是为保 证与加压部位相通的门关闭的情况下 在热压 风压 浮力 膨胀力等因素联合 作用下 足以阻止着火层的烟气进入加压部位 同时 正压值又不致过高 造成 人们推不开通向疏散通道门 为了促使加压空气的流动以提高疏散入口处空气对 烟气的排斥作用 要求楼梯间的正压值略高于前室 前室的正压值略高于走廊 按规定 楼梯间 P 50Pa 前室 P 25Pa 2 浮