建筑防排烟系统设计研讨

建筑防排烟系统设计杂谈中国建筑设计研究院徐稳龙2011年11月目录建筑防火系统简述防排烟系统的任务工程设计做法讨论

1建筑防火系统简述建筑防火系统简述基本概念火灾危险性类别主要针对厂（库）房，分别分为五类，由生产中使用或产生的物质（储存物品）的性质和数量决定建筑耐火等级厂（库）房建筑耐火等级分为四级，民用建筑耐火等级也分为四级，两者略有不同。不同耐火等级要求的建筑构件燃烧性能与耐火极限不同高层建筑类别高层建筑根据使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度分为一类和二类高层建筑,一类高层建筑耐火等级为一级，二类高层建筑耐火等级不低于二级建筑防火系统简述基本概念建筑构件耐火极限建筑构件耐火极限是指在标准耐火试验条件下，建筑构件从受到火的作用时起到失去稳定性、完整性或隔热性时止的时间长度，用小时表示防火间距防火间距是指防止发生火灾建筑的辐射热在一定时间内引燃相邻建筑或构筑物，且便于消防扑救的间隔距离。防火墙防火墙应为非燃烧体，能在火灾初期和火灾扑救过程中将火灾有效阻隔在防火墙一侧。建筑防火系统简述基本概念防火门能共同为开口部位提供一定程度的防火保护的门扇、门樘、五金及其他配件的组合。防火门用于需要经常开启的具有一定耐火性能的分隔体上，如防烟楼梯间、防烟前室的人员疏散口，空调机房、锅炉房等火灾危险性大的房间的人员及设备出入口，管道竖井隔墙上的检修口防火分区建筑内部采用防火墙、耐火楼板及其他防火分隔设施分隔而成，能在一定时间内防止火灾向建筑内其余部分蔓延的局部空间建筑防火系统简述基本概念防烟分区在建筑内部屋顶、顶板或吊顶下采用具有挡烟功能的构配件进行分隔而形成的，具有一定蓄烟能力的空间封闭楼梯间用建筑构配件分隔，能防止烟和热气进入的楼梯间防烟楼梯间在楼梯间入口处设有防烟前室，或设有专供排烟用的阳台、凹廊等，且通向前室和楼梯间的门均为乙级防火门的楼梯间建筑防火系统简述基本概念储烟仓在排烟空间的建筑顶部由挡烟垂壁、梁、隔墙等形成的用于积聚烟气的空间清晰高度设计烟层底部至室内地平面的高度，与层高有关烟缕质量流量设计烟层底部至室内地平面的高度，与火灾释热量、建筑空间高度、烟缕类型有关临界排烟量每个排烟口允许排出的最大排烟量，与风口位置、烟层厚度、环境温度及烟气温度与环境温度的温差有关建筑防火系统简述建筑防火系统构成火灾前的预防预防措施包括根据建筑火灾危险性类别、重要性、疏散与扑救难度等因素确定其耐火等级、耐火构造，划分防火分区，设置疏散路径与避难空间，确定防火间距，布置消防车道等火灾时的措施火灾时的措施包括火灾自动报警、自动灭火、防排烟、室内外消火栓、室内灭火器等。

2防排烟系统的任务防排烟烟系统统的任任务防排烟烟系统统属于于火灾灾时的的措施施首要任任务—保证人人员疏疏散火灾区区域水平疏疏散通通道垂直通通道避难区区域其他任任务火灾救救援火灾扑扑救不破坏坏火灾灾预防防系统统完整整性防排烟烟系统统的任任务保障措措施产生烟烟气区区域—排烟房间、、疏散散通道道等不产生生烟气气区域域—防烟防烟楼楼梯间间及其其前室室、消消防电电梯前前室、、避难难区等等保障条件单点火灾火灾初期一定时间3工程设计做做法讨论工程设计做做法讨论防烟分区划划分问题规范规定：：“每个防烟烟分区的建建筑面积不不宜超过500m2”问题：防烟分区面面积划分得得很小合理理吗？错误做法：：有些工程设设计人员为为了减小排排烟系统风风量，在设设计大空间间如大型商商场的排烟烟系统时，，将排烟分分区划分得得很小，更更为典型的的是设计地地下车库排排烟系统时时把突出楼楼板下高度度超过500mm的结构梁当当做挡烟垂垂壁，划分分出数量众众多的防烟烟分区。错误原因：：烟气产生量量与火灾热热释放量有有关，过小小的防烟分分区其储烟烟仓容积不不能容纳火火灾产生的的烟气量，，必然会产产生烟气蔓蔓延，挡烟烟垂壁已经经失去了防防烟分区的的作用。工程设计做做法讨论防烟分区划划分问题建议做法：：按性能化设设计方法计计算排烟量量。对于一一定的使用用功能房间间，可以确确定其火灾灾热释放量量，根据建建筑层高、、清晰高度度等条件可可以计算烟烟气产生量量和需要的的排烟量。。从便于工程程设计角度度，可以按按常规条件件计算出常常用功能区区域排烟量量，将其规规定为最小小排烟量，，根据最小小排烟量套套用单位地地板面积排排烟量指标标反过来确确定最小排排烟分区面面积。工程设计做做法讨论排烟风管穿穿越防火分分区问题规范规定定：“通风、、空调系系统风管管道穿越越防火分分区等处处应设置置防火阀阀。”问题：排烟风管管穿越防防火分区区如何处处理分析需求：风管道设置防防火阀的目的的是保证建筑筑被动防火系系统完整有效效。按目前国国内执行的《通风与空调工工程施工及验验收规范》要求的排烟风风管制作材料料，排烟风管管耐火时间不不能满足要求求，在管道穿穿越防火分区区等处应采取取措施。解决方案一：：设置防火阀，，但增设防火火阀会增加其其误动作导致致排烟系统故故障的风险。。工程设计做做法讨论排烟风管穿穿越防火分分区问题解决方案二二：采用耐火极极限符合一一定要求的的排烟风管管。如右图图所示。风管耐火时时间：穿越一般防防火分区的的，风管耐耐火时间1.5h。（与防火火阀耐火时时间相当））穿越前室、、楼梯间等等重要场所所的，风管管耐火时间间2h。工程设计做做法讨论排烟风机设设置场所问问题规范范规规定定：：高规规““排排烟烟风风机机应应保保证证在在280℃℃时能能连连续续工工作作30min”低规规““排排烟烟风风机机应应能能在在280℃℃的环环境境条条件件下下连连续续工工作作不不少少于于30min”问题题：：规定定不不清清晰晰，，280℃℃是指指通通过过风风机机的的烟烟气气温温度度还还是是风风机机所所处处的的环环境境温温度度？？风机机耐耐火火极极限限：：现行行行行业业标标准准《消防防排排烟烟风风机机耐耐高高温温试试验验方方法法》GA211-2009进行行风风机机内内部部耐耐受受高高温温气气流流试试验验。。说说明明风风机机不不具具备备耐耐受受外外部部烟烟火火侵侵袭袭能能力力。。常见错误误做法：：大空间排排烟风机机、汽车车库排风风兼排烟烟风机等等，为了了不占用用机房面面积，直直接吊装装在未采采取保护护措施的的室内空空间内，，排烟风风机直接接受烟火火威胁。。工程设计计做法讨讨论排烟风机机设置场场所问题题正确做法法：方法一一：设设置排排烟风风机房房方法二二：对对直接接设于于室内内空间间内的的排烟烟风机机采取取保护护措施施，将将风机机设置置在用用具有有一定定耐火火时间间的材材料围围合的的专用用空间间内。。采用用此方方法时时要考考虑两两个因因素：：一个个是要要能够够打开开围合合空间间以满满足风风机检检修要要求，，一个个是需需要引引入冷冷却风风的风风机要要从室室外或或其他他防烟烟分区区引入入冷却却风。。与消防防有关关的风风机如如加压压送风风机、、排烟烟补风风机等等均应应得到到防护护，保保证发发生火火灾时时在规规定时时间内内正常常运行行。工程设设计做做法讨讨论地下室室排烟烟问题题规范规规定：：“地下下室不不具备备自然然排烟烟条件件房间间总面面积大大于200m2的应设设机械械排烟烟”问题：：如何排排烟做法：：在疏散散走道道和面面积大大于50m2的房间间设置置机械械排烟烟口，，其他他房间间不设设置排排烟口口。排烟烟量应应取最最大面面积房房间按按照火火灾模模型或或按所所有房房间面面积60m3/m2计算确确定。。理由：：面积小小于50m2的房间间人员员疏散散距离离短、、人员员数量量少、、疏散散速度度快，，在发发生火火灾时时有充充足的的时间间逃生生，无无须设设置排排烟口口。不不设置置排烟烟口的的房间间，其其烟气气可通通过房房间门门洞溢溢出到到走道道，由由走道道排烟烟口排排出。。工程设设计做做法讨讨论排烟方方式问问题规范规规定：：“排烟烟口距距防烟烟分区区内最最远点点水平平距离离不应应大于于30m”问题：：部分区区域排排烟距距离满满足自自然排排烟要要求的的防烟烟分区区怎么么办？？做法：：重新划划分防防烟分分区或或全部部机械械排烟烟。理由：：规范中中自然然排烟烟一节节未明明确规规定排排烟距距离，，但是是从烟烟气流流动角角度而而言，，机械械排烟烟强制制流动动通常常比自自然排排烟效效果好好，可可以理理解为为自然然排烟烟距离离不应应该大大于机机械排排烟距距离。。当自自然排排烟窗窗口距距防烟烟分区区内最最远点点30m时，已已经不不能保保证排排烟效效果，，必须须采取取措施施。原则是是保证证同一一防烟烟分区区内采采用相相同的的排烟烟方式式。工程设设计做做法讨讨论排烟方方式问问题例一：：长度超超过30m且仅一一端有有可开开启外外窗的的内走走道错误做做法：：不设置置防烟烟分区区，距距外窗窗30m以内区区域自自然排排烟，，距外外窗30m以外机机械排排烟。。原因：：当机械械排烟烟系统统启动动时，，自然然排烟烟窗不不能排排烟，，导致致走道道排烟烟量不不足，，不能能保证证人员员疏散散需要要的清清晰高高度。。建议做做法：：由于走走道排排烟量量相对对小，，比较较简单单的做做法是是整个个走道道都采采用机机械排排烟方方式。。工程设设计做做法讨讨论排烟方方式问问题例二：：进深超超过30m的大空空间区区域（（例如如商场场）错误做法：：同一防烟分分区内，距距外窗30m以内区域自自然排烟，，距外窗30m以外机械排排烟。原因：当机械排烟烟系统启动动时，自然然排烟窗不不能排烟，，导致防烟烟分区排烟烟量不足，，不能及时时排除烟气气。建议做法：：由于全部采采用机械排排烟方式会会大幅增加加排烟量，，宜按自然然排烟区域域和机械排排烟区域划划分防烟分分区，并分分别按要求求设置排烟烟设施。工程设计做做法讨论自然排烟外窗窗规范规定：“可开启外窗窗面积”问题：如何计算可开开启外窗面积积？错误做法：直接把窗洞口口面积作为可可开启外窗面面积。要求：暖通工程师要要了解窗户开开启方式、开开口面积，要要掌握各种类类型排烟窗有有效排烟面积积计算方法。。工程设计做法法讨论自然排烟外窗窗Fp=Fc••Sinα旋窗按水平投投影面积计算算侧推窗按垂直直投影面积计计算顶升窗按一半半周长乘顶升升高度计算侧墙顶开窗按按窗洞宽度乘乘顶出距离计算顶升窗、顶开开窗计算排烟烟面积不得大于窗洞面积积上旋窗不能作作为排烟窗中旋窗转轴以以下开口面积积不计入有效排烟面积积工程设计做法法讨论加压送风量计计算规范规定：“按计算确定定并不小于规规范规定值””问题：如何计算，应应考虑哪些因因素？思路：（1）基础计算方方法：缝隙渗渗透风量计算算和门洞风速速风量计算（2）系统风量计计算：按楼梯梯间门窗设置置情况、前室室加压系统控控制方式进行行计算楼梯间加压系系统，系统总总风量是按规规定的开启门门数量计算的的通过门洞风风量与其他门门窗缝隙渗透透风量之和，，特别注意对对有可开启窗窗户的楼梯间间要计算窗缝缝渗透风量。。前室加压系统统，系统总风风量是按火灾灾时开启一个个防火门计算算的通过门洞洞风量与其他他常闭风阀泄泄漏风量之和和。工程设计做法法讨论加压送风量计计算计算案例：某商务大厦防防烟楼梯间16层，每层楼梯梯间至合用前前室的门为单单扇1.0m×2.0m，楼梯间送风风口为常开风风口；合用前前室至走道的的门单扇1.0m×2.0m，合用前室送送风口为常闭闭风口，火灾灾时开启着火火层合用前室室的送风口；；消防电梯的的门为。火灾时楼梯梯间压力为50Pa，合用前室为为25Pa。楼梯间机械加加压送风量计计算1）通过开启防火火门风量L1每层开启门面面积Ak＝1.0×2.0=2.0m2门洞洞断断面面风风速速v取0.7m/s；开启启门门的的数数量量N=2；L1=2.0×0.7×2=2.8m3/s工程程设设计计做做法法讨讨论论加压压送送风风量量计计算算计算算案案例例：：2）通过过其其他他防防火火门门门门缝缝泄泄漏漏风风量量L2取门门缝缝宽宽度度为为0.004m，则则:每层层疏疏散散门门的的有有效效漏漏风风面面积积Af=（1.0+2.0)×2×0.004=0.024m2楼梯梯间间相相对对于于合合用用前前室室的的压压力力差差△△P=50-25=25Pa漏风风门门的的数数量量N=（16-2）=14L2=0.827×0.024×251/2×1.25×14=1.74m3/s3）楼楼梯梯间间加加压压送送风风系系统统风风量量LL=1.15×（L1+L2）=5.22m3/s（18796m3/h）工程程设设计计做做法法讨讨论论加压压送送风风量量计计算算计算算案案例例：：合用用前前室室加加压压送送风风量量计计算算1）保保持持开启启防防火火门门门洞洞处处风风速速所所需需的的送送风风量量L1：每层层开开启启门门的的总总断断面面积积Ak＝1.0×2.0=2.0m2；门洞洞断断面面风风速速v取0.7m/s；开开启启门门的的数数量量N=1；L1=2.0×0.7×1=1.4m3/s2）送送风风阀阀门门的的总总漏漏风风量量L2：漏风风阀阀门门的的数数量量N＝15，每层层送送风风阀阀门门的的面面积积为为AF=0.9m2则：：L2=0.083×0.9×15=1.12m3/s3）前室室加压压送风风系系统统风量量L：L=1.15×（L1+L2）=2.9m3/s（10433m3/h）工程程设设计计做做法法讨讨论论压差差控控制制规范范规规定定：：“前前室室相相对对于于室室内内走走道道有有一一定定的的压压差差（（25~30Pa），，且且在在前前室室门门开开启启时时保保持持门门洞洞口口风风速速不不小小于于0.7m/s”问题题：：（1）开门门与与关关门门时时需需要要的的风风量量相相差差很很大大，，如如何何同同时时满满足足开开门门时时的的风风量量要要求求和和关关门门时时的的压压差差要要求求？？（2）送送风风位位置置不不同同造造成成管管道道阻阻力力变变化化很很大大,实际际送送风风量量与与设设计计送送风风量量相相差差很很大大,如何消消除不不利影影响?工程设设计做做法讨讨论压差控控制案例分分析：：以一个个25层、层层高4米的建建筑的的前室室加压压送风风系统统为例例，防防火门门为2mX1m，防火火门关关闭时时保持持25Pa压差需需要的的送风风量约约为450m3/h，保持持门洞洞开启启时0.7m/s风速需需要的的送风风量约约为5040m3/h；采用用金属属风管管，风风速17.5m/s；送风风机设设于首首层。。为简简化分分析，，不考考虑管管道、、不开开启加加压送送风阀阀的漏漏风量量。为了满足25层防火门开开启时门洞洞风速要求求，风机风风量应取5040m3/h；立管直管管段阻力500Pa，其他干管管、支管阻阻力112.5Pa，进风口、、出风口、、弯头、三三通、阀门门等当量总总阻力系数数取2.0，局部阻力力为367.5Pa，风机计算算压头应为为980Pa。工程设计做做法讨论压差控制案例分析：：选择4-72-4A离心风机，，转速2340rpm，额定工作作点风量5040m3/h、全压980Pa。（1）当送至25层且防火门门开启时，，风机工作作在额定工工况点，风风量满足保保持门洞风风速要求。。（2）当送至25层且防火门门关闭时，，风量约2700m3/h，门两侧压压差高达1435Pa，显然不符符合要求。。工程设计做做法讨论压差控制案例分析：：（3）当送至首首层且防火火门开启时时，风机风风量大于额额定风量，，门洞风速速约0.9m/s，符合门洞洞风速要求求。（4）当送至首首层且防火火门关闭时时，风量及及门两侧压压差与送至至25层且门关闭闭基本相同同，显然不不符合要求求。工程设计做做法讨论压差控制案例分析结结论：（1）门关闭状状态时送风风量大大高高于要求值值。（2）门开启状状态送风距距离远近对对送风量有有明显影响响。可选择的应应对措施：：（1）在前室通通往室内走走道隔墙上上设置余压压阀（2）监控前室室与走道间间压差，调调节风机转转速（3）监控送风风总管压力力，调节风风机转速（4）监控送风风总管压力力，调节旁旁通阀开度度……工程设计做做法讨论压差控制第一项措施施实施简便便、响应迅迅速、可靠靠性高，推推荐采用二、三、四四项措施相相对复杂、、压力检测测困难（尤尤其是检测测前室与室室内走道之之间压差））、反应稍稍慢（尤其其是采用旁旁通风阀调调节），不不建议采用用还要注意选选择风量——压头曲线陡陡的风机，，防止送风风至近端前前室且防火火门开启时时风量过大大，。工程设计做做法讨论加压送风机机及进风口口位置规范规定：：“加压送风风机新风入入口不受烟烟、火威胁胁”实际工程做做法：将加压送风风机设置于于建筑屋顶顶的风机房房内或设置置于屋面上上，新风入入口位于建建筑屋顶上上。存在问题：：有火灾案例例表明，在在建筑发生生火灾时，，烟气包围围了整个建建筑，自然然浮升到屋屋顶，设置置于屋顶的的加压送风风机进风口口淹没在烟烟气之中，，送往楼梯梯间、前室室的是烟气气。正确做法：：将加压送风风机设于建建筑底部。。对于需要要分段加压压的