防排烟系统基本原理

◆建筑，尤其是高层建筑，起火因素多。发生火灾时，火势蔓延快，扑救疏散困难，损失重大。◆建筑物内室内用品、家具利用合成材料的较多，燃烧时热量释放速率快，燃烧产生的有害气体复杂，火灾烟气成为对人的生命安全威胁最大的因素。据统计，火灾死亡人中80％由于吸入毒性气体而致死的。第6讲建筑防排烟第1页，共61页。

引言

随着现代社会、经济和科学技术的发展，城市化进程加快，新技术、新工艺、新设备、新材料的广泛应用，现代建筑呈现高层化、大规模化、多功能化和智能化的发展趋势。

阿联酋迪拜塔，高818米

上海国际环球金融中心，高度492米第2页，共61页。2011.12.9印度加尔各答医院大火已致91人死7名董事自首。据报道，此次大火首先从医院的地下室燃起，浓烟迅速吞噬了医院大楼。前(9)天发生的大火导致91人丧命，其中87人是被浓烟呛死的，大多数遗体已移交家属。初步调查显示，大火是从医院大楼的地下室蔓延开的。起火原因可能是电流短路。地下室原本设计用作停车场，但医院违规将地下室改造成储藏室。第3页，共61页。沈阳致12死万达广场大火案4名被告获刑发生在2010年导致12死、23伤的沈阳市铁西区万达广场重大火灾事故案件，日前一审作出判决：相关人员擅改消防设施规划等导致灾难发生，四名被告分别被判处2至5年不等有期徒刑，各处3至5万元人民币不等罚金。

2010年8月28日，沈阳万达商业广场售楼处一楼的沙盘模型，电器线路接触不良引起火灾，由于售楼处大厅内放置大量宣传用展板和条幅等易燃物品，致使火灾迅速蔓延，短时间将建筑两侧敞开式楼梯间封死，火势沿建筑幕墙与楼板之间的缝隙涌入二层南侧室内，二楼人员无法下到一楼逃生，最终造成12人遇难、23人受伤。沈阳消防部门提供的火灾有关情况显示，这起火灾成因为沙盘模型采用大量可燃易燃材料建造，内部电气线路和电器元件安装混乱。尤其是销售中心建筑消防设计、竣工验收未报经公安消防部门审核、备案，擅自改变建筑内部结构，降低消防安全设计标准，造成火灾发生后迅速蔓延扩大。法院查明，该售楼处是由七家独立门市打通改建的，在改建过程中，万达设计部负责人王某及工程部负责人夏某为赶工期，授意设计单位对已经形成的设计蓝图进行变更，取消了喷淋和烟感设计，并在未报公安消防部门备案的情况下，即将设计图纸交付施工单位作为施工的依据。售楼处的改建工程违反国家相关规定，降低了工程质量标准，存在严重隐患。沈阳某建筑设计咨询有限公司设计师富某的设计行为虽不是导致火灾发生的直接原因，但却是致使该种损害发生不可缺少的因素，故应在其责任范围内承担相应的刑事责任，被判处有期徒刑2年，并处罚金人民币2万元。第4页，共61页。◆烟气是由燃烧或热解作用而产生的，散发于空气中能看到的燃烧产物叫烟雾。◆烟雾是由浮游在空气中的微小固体颗粒、微小液滴及气体和蒸气组成。◆烟气对人体的危害主要是燃烧产生的有毒气体引起的窒息、对人体器官的剌激、高温作用等。烟气的产生及危害第5页，共61页。◆可燃物质大都为有机物，主要由碳、氢、氧、硫、氮、磷等元素构成，燃烧时产生大量有毒气体，达到一定浓度后，对人体有不同程度的危害。◆例如氰化氢是一种迅速致死、窒息性的毒物；二氧化氮对肺剌激性强，能引起即刻死亡以及滞后性伤害；氨气对眼、鼻有强烈刺激作用；氯化氢是呼吸道刺激剂。烟气的产生及危害第6页，共61页。1、烟气在着火房间内遇到顶棚后水平扩散，受周围建筑围护结构的阻挡和冷却，沿墙流动的，烟气不断产生，上部烟层逐渐增厚到达门窗开口，通过开启的门窗向室外和走廊扩散。门窗关闭，至室内温度升高到一般为200～300℃时，门窗上的玻璃破裂，烟气从门窗外扩散。烟气的产生及危害第7页，共61页。2、烟气在走廊内从房间内流向走廊内的烟气，附贴在天棚流动，速度一般为每秒0.5～0.8米，受冷却和空气混合，烟层变厚。烟气的产生及危害第8页，共61页。3、烟气沿楼梯间、电梯井、管道井等竖井内

竖井上下开口的高差大，火灾时，燃烧放出的大量热量，竖井内温度快速升高，建筑物热压造成的自然通风量加大，烟囱效应显著，火灾的蔓延迅速，垂直向上的速度约3～4米/秒。烟气的产生及危害第9页，共61页。◆建筑内部必须设有周密而可靠的防烟、排烟系统。

◆防排烟内容：（1）将火灾产生的烟气，在着火房间或着火房间所在的防烟区内就地排出；（2）防止烟气扩散到疏散通道和其它防烟分区中去；（3）确保疏散和扑救用的防烟楼梯及消防电梯间内无烟，使人员可以迅速疏散，给抢救工作创造条件。

◆防排烟的主要部位：房间、走道、防烟楼梯间、前室、消防电梯间前室、合用前室。结论-建筑内部有必要设置防排烟设施第10页，共61页。防排烟系统的目的和作用建筑防排烟分为防烟和排烟两种形式。防烟的目的是将烟气封闭在一定的区域内，以确保疏散线路畅通，无烟气侵入。排烟的目的是将火灾时产生的烟气及时排除，防止烟气向防烟分区以外扩散，以确保疏散通路和疏散所需时间。第11页，共61页。1、防火分区在建筑内部采用防火墙、耐火楼板、防火卷帘、防火门等防火分隔设施把建筑物划分为若干个防火单元，在火灾发生时，阻止火势、烟气的蔓延和扩散，便于消防人员的灭火和扑救，减少火灾危害建筑类别水平防火分区允许的最大面积一类建筑1000有自喷系统面积可增大一倍二类建筑1500有自喷系统面积可增大一倍地下室500有自喷系统面积可增大一倍营业厅展览馆4000（地上）2000（地下）裙房2500有自喷系统面积可增大一倍建筑防排烟系统第12页，共61页。水平防火分区◆水平防火分区的分隔物，主要依靠防火墙，也可以利用防火水幕带或防火卷帘加水幕。◆防火墙是指由非燃烧材料组成，直接砌筑在基础上或钢筋混凝土框架梁上，耐火极限不小于3h的墙体。防火墙上尽量不开洞口，必须开设时，应设耐火极限不小于1.2h的防火门窗。建筑防排烟系统第13页，共61页。

建筑防排烟第14页，共61页。第15页，共61页。垂直防火分区

◆高层建筑的竖直方向通常每层划分为一个防火分区，以耐火楼板（主要是钢筋混凝土楼板）为分隔。◆对于在两层或多层之间设有各种开口，如设有开敞楼梯、自动扶梯、中庭（共享空间）的建筑，应把连通部分作为一个竖向防火分区的整体考虑，且连通部分各层面积之和不应超过允许的水平防火分区的面积。建筑防排烟系统第16页，共61页。2、防烟分区◆火灾发生时，为了控制烟气的流动和蔓延，保证人员疏散和消防扑救的工作通道，需对建筑划分防烟分区。

◆设置排烟设施的走道、净高不超过6.00m的房间，采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.50m的梁划分防烟分区。

◆每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m，

防烟分区不跨越防火分区

建筑防排烟系统第17页，共61页。第18页，共61页。建筑防排烟系统第19页，共61页。第20页，共61页。第21页，共61页。第22页，共61页。房间走廊防烟楼梯间前室防烟楼梯间室外火灾时人员的疏散◆各部分用防火墙或防烟墙隔开，采取防火排烟措施，可疏散过程得到安全保护。◆室内疏散人员从一个分区向另一个分区移动需要花费时间，移动次数越多，就越要有足够的安全性。

疏散路径第23页，共61页。疏散路径第24页，共61页。疏散路径第25页，共61页。第26页，共61页。1、公共建筑、高度大于24米的单层公共建筑设防排烟设施的部位：（1）经常有人停留或可燃物较多大于300平方米的房间（2）地下室：一个房间大于50平方米、总面积大于200平方米（3）地下室内走道长于20米（4）其他建筑内走道长于40米（5）中厅防排烟设置部位第27页，共61页。2、高层民用建筑设防排烟设施的部位：（1）长度超过20m的内走道。（2）面积超过100m2且经常有人停留或可燃物较多的房间。（3）中庭（4）地下室：一个房间大于50平方米、总面积大于200平方米（5）封闭的避难层（6）防烟楼梯间、前室及合用前室防排烟设置部位第28页，共61页。第29页，共61页。第30页，共61页。防烟方式

1、不燃化防烟方式在建筑设计中；尽可能地采用不燃烧的室内装修材料、家具、各种管道及其保温绝热材料，产生烟气量大大减少，烟气浓度大大降低。

2、密闭防烟方式当发生火灾时将着火房间密闭起来。这种方式多用于较小的房间，因密闭性能好时，也能达到防止烟气扩散的目的。

3、阻碍防烟方式在区域边界上设置隔烟和阻烟设施而实现的，这些设施包括防烟垂壁和挡烟梁两大类。

4、机械加压防烟方式

在建筑物发生火灾时，对着火区以外的有关区域进行送风加压，使其保持一定的正压，以防止烟气侵入的防烟方式。第31页，共61页。排烟方式

1、自然排烟方式利用火灾时产生的热烟气流的浮力和外部风力作用，通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式。

2、机械排烟方式用机械设备强制送风或排烟的手段来排除烟气的方式。机械送风正压排烟方式

自然排烟方式

第32页，共61页。一、自然排烟◆利用火灾产生的热烟气流的浮力作用和室外风力作用使烟气通过建筑物的对外开口排至室外的方式，实质是热烟气和冷空气的对流运动建筑物内的防排烟方式第33页，共61页。

除建筑高度超过50m的一类公共建筑外，靠外墙的下列部位，宜采用自然排烟方式。自然排烟窗宜设置在上方，有方便开启的装置。排烟口距防烟分区最远点不大于30米。部位自然排烟口面积前室大于2平方米合用前室大于3平方米防烟楼梯间5层大于2平方米、顶层开窗内走道走道面积的2％中庭、舞台走道面积的5％其他场所或部位面积的2％建筑物内的防排烟方式第34页，共61页。自然排烟示例建筑物内的防排烟方式第35页，共61页。自然排烟示例建筑物内的防排烟方式第36页，共61页。自然排烟示例

◆竖井排烟方式在着火层与排烟口的高差较大时有较好的排烟效果，其主要缺点是所需要的排烟竖井的断面较大建筑物内的防排烟方式第37页，共61页。自然排烟示例

◆对于设有可开启外窗的房间，可利用外窗进行自然排烟；对于无窗房间或设固定窗扇的房间，可采用排烟竖井开设专用排烟口实现自然排烟。建筑物内的防排烟方式第38页，共61页。自然排烟口示例

◆平时呈常闭状态，火灾时烟感器通过控制中心发出的信号，阀门开启排烟，阀门自动开启，并输出开启信号，也可以远距离手动开启或关闭。建筑物内的防排烟方式第39页，共61页。自然排烟的影响因素（1）室外风向和风速随季节变化；（2）火灾期间烟气的温度随时间变化；（3）高层建筑的热压作用随季节变化。◆所以，50米以上的一类建筑、100米以上的住宅建筑，自然排烟方式不能满足防排烟的要求。建筑物内的防排烟方式第40页，共61页。二、机械防排烟

◆借助机械力作用强迫送风或排气的手段来排除火灾烟气的方式。◆送风和排烟可全部借助机械力作用，也可一个借助机械力的作用，另一个则借助自然通风或排烟作用，据此，机械排烟又具体分为三种方式。建筑物内的防排烟方式第41页，共61页。1、机械防排烟的位置（1）对房间或走道进行机械排烟，并及时送入不小于排烟风量50％的风量（2）对楼梯间、前室、合用前室进行加压送风，使这些部位的气压比火灾房间高（3）对房间、走道、中庭单纯用排烟机把火灾所产生的烟气通过排烟口排至室外。建筑物内的防排烟方式第42页，共61页。机械防排烟类型机械送风防烟机械排风排烟前室、合用前室、防烟楼梯间、封闭避难层房间、走廊、中庭建筑物内的防排烟方式第43页，共61页。室外下部取风口下部送风机楼梯间前室送风道楼梯间前室送风口楼梯间前室机械送风防烟系统流程室内走廊中庭地下室排烟口排烟风道屋面排烟风机屋面排风出口机械排风排烟系统流程建筑物内的防排烟设施第44页，共61页。2、机械送风防烟系统的优点：

(1)不依靠挡烟物体的严密性。

(2)较好地对付热压、风压和浮力的影响。

(3)利用气流来阻挡开敞门洞处的烟气流。在人员疏散和火灾扑救期间，防止烟气通过开启的门洞扩散建筑物内的防排烟方式第45页，共61页。3、机械送风防烟系统原理◆机械防烟的烟气控制是利用风机造成的气流和压力差结合建筑物的墙、楼板、门等挡烟物体来控制烟气的流动方向。建筑物内的防排烟方式第46页，共61页。机械送风防烟系统的原理建筑物内的防排烟方式第47页，共61页。加压送风示例建筑物内的防排烟方式第48页，共61页。4、加压送风注意事项◆前室的送风口应每层设置一个。◆防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2～3层设一个。

◆采用机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室由于要求维持的正压不同，宜分别设置独立的加压送风系统。建筑物内的防排烟方式第49页，共61页。◆机械排烟是利用排烟风机抽吸着火区域内的烟气，排至室外。着火区域内形成负压，防止烟气蔓延扩散。又称负压排烟。◆优点：（1）不受排烟风道内温度的影响，性能稳定；（2）受风压的影响小；（3）排烟风道断面小。◆缺点：（1）设备要耐高温；（2）需要有备用电源；（3）管理和维修复杂5、机械排烟建筑物内的防排烟方式第50页，共61页。水平布置的机械排烟系统一个水平的集中排烟系统可包含两个或两个以上面积较小的防排分区，而一个面积较大的防排烟分区也可划分成几个面积较小的系统。建筑物内的防排烟方式第51页，共61页。中庭的机械排烟系统建筑物内的防排烟方式第52页，共61页。走廊的机械排烟系统建筑物内的防排烟方式第53页，共61页。走道排烟口的布置建筑物内的防排烟方式第54页，共61页。轴流风机离心风机排烟风机要求在280℃连续工作半小时建筑物内的防排烟方式第55页，共61页。排烟防火阀安装在排烟系统管道上．常闭，火灾时，烟(温)感探头出火灾信号，控制中心接通电源，阀门迅速打开排烟，280℃时，阀门自动关闭．防火阀安装在送风、排风、空调系统中属于70℃温感器关闭阀，平时常开。建筑物内的防排烟方式第56页，共61页。多页排烟风口安装在排烟系统上。常闭，火灾时，烟(温)感探头发出火灾信号，控制中心接通电源，阀门迅速打开进行，280℃时阀门自动关闭。多页送风口安装在前室、防烟楼梯间送风系统上。常闭，火灾时，烟