建筑消防工程学-12-防排烟课件

第十二章建筑防排烟系统设计

目录建筑火灾烟气的特征与控制

12.1建筑防烟与排烟设施12.2自然排烟设计

12.312.4机械排烟设计

机械加压送风系统设计

12.512.6通风空调系统的阻火隔烟

2023/10/2212.1建筑火灾烟气的特征与控制

烟气的产生与组成

气相燃烧物

未燃烧的气态可燃物

未完全燃烧的液、固相分解物和冷凝物微小颗粒

2023/10/2312.1.2火灾烟气性质参数

烟的浓度

烟的质量浓度、烟的计数浓度、烟的光学浓度建筑材料的发烟量与发烟速度

各种建筑材料在不同的温度下，其单位质量所产生的烟量是不同的能见距离

火灾烟气导致人们辨认目标的能力大大降低，即使设置了事故照明和疏散标志，也会使其减弱。烟的密度与压力

即使非常浓的烟气，与同温同压的空气的密度相比，差别只有百分之几。所以，可近似地认为烟的密度与空气的密度相同。2023/10/24材料名称300℃400℃500℃材料名称300℃400℃500℃松4.0m3/g1.8m3/g0.4m3/g锯木屑板2.8m3/g2.0m3/g0.4m3/g杉木3.6m3/g2.1m3/g0.4m3/g玻璃纤维增强塑料—6.2m3/g4.1m3/g普通胶合板4.0m3/g1.0m3/g0.4m3/g聚氯乙烯—4.0m3/g10.4m3/g难燃胶合板3.4m3/g2.0m3/g0.6m3/g聚苯乙烯—12.6m3/g10.0m3/g硬质纤维板1.4m3/g2.1m3/g0.6m3/g聚氨酯—14.0m3/g4.0m3/g表12.1各种材料产生的烟量（Cs=0.5）2023/10/2512.1.3烟气的危害1）烟气的毒害性2）烟气的减光性一氧化碳中毒烟气中毒缺氧2023/10/2612.1.4烟气流动的基本规律

1）压力差和中性面

2）烟囱效应

3）烟气的扩散路线2023/10/27图12.1压力差与中性面图12.2烟囱效应机理2023/10/28图12.3（a）正烟囱效应图图12.3（b）逆烟囱效应2023/10/2912.1.5烟气流动的控制方法1）压差与阻烟条件及阻烟方法防止从火灾房间流出的烟侵入安全分区，用空气力学的阻烟方法最为有效。2023/10/2102023/10/21112.1.5烟气流动的控制方法2）竖井的机械防风排烟在高层建筑中，冬季采暖期间，在烟囱效应作用下，下层部分发生火灾时，烟气容易流入竖井内。12.2建筑防烟与排烟设施1）建筑应设置防烟设施的场所或部位(1)防烟楼梯间及其前室；(2)消防电梯间前室或合用前室；(3)避难走道的前室、避难层（间）。

建筑高度不大于50m的公共建筑、厂房、仓库和建筑高度不大于100m的住宅建筑，当其防烟楼梯间的前室或合用前室符合下列条件之一时，楼梯间可不设置防烟系统：(1)前室或合用前室采用敞开的阳台、凹廊；(2)前室或合用前室具有不同朝向的可开启外窗，且可开启外窗的面积满足自然排烟口的面积要求。2023/10/21212.2建筑防烟与排烟设施2）建筑应设置排烟设施的场所或部位(1)设置在一、二、三层且房间建筑面积大于100m2的歌舞娱乐放映游艺场所，设置在四层及以上楼层、地下或半地下的歌舞娱乐放映游艺场所；(2)中庭；(3)公共建筑内建筑面积大于100m2且经常有人停留的地上房间；(4)公共建筑内建筑面积大于300m2且可燃物较多的地上房间；(5)建筑内长度大于20m的疏散走道。2023/10/21312.2建筑防烟与排烟设施3）地下室设排烟设施的场所

地下或半地下建筑（室）、地上建筑内的无窗房间，当总建筑面积大于200m2或一个房间建筑面积大于50m2，且经常有人停留或可燃物较多时，应设置排烟设施。2023/10/21412.3自然排烟设计

根据排烟方式可分为自然排烟和机械排烟。自然排烟是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。进行防烟、排烟设计时，首先应了解清楚建筑物的防火分区，并且合理划分防烟分区，防烟分区应在同一防火分区内，其建筑面积不宜过大，一般不超过2000m2，然后才能确定合理的防烟、排烟方式和进一步选择合适的防烟、排烟系统，确定送风道、排风道、排烟口、防火阀等的位置。防烟、排烟设计程序如下图。2023/10/2152023/10/21612.3.1自然排烟设计条件见课本2023/10/21712.3.2自然排烟的优缺点优点：构造简单、经济，不需要专门的排烟设备及动力设施；运行维修费用低；排烟口可以兼作平时通风换气用。对于顶棚高大的房间（中庭），若在顶棚上开设排烟口，自然排烟效果好。

自然排烟缺点：（1）自然排烟效果不稳定。（2）对建筑设计有一定的制约。（3）存在火灾通过外窗向上层蔓延的危险性。2023/10/21812.3.3自然排烟设计要求排烟口位置越高，排烟效果越好，所以，可开启外窗应尽可能靠近顶棚位置，并应有方便开启的装置。

2）4）内走廊排烟窗口应尽量设在两个不同的朝向上。对于高层住宅及二类高层建筑，当前室内两个不同方向设有可开启的外窗，且可开启窗口面积符合要求时，其排烟效果受风力、风向、热压等因素的影响较小，能达到排烟的目的。

1）为了减少风向对自然排烟的影响，当采用阳台、凹廊为防烟前室时，应尽量设置与建筑物色彩、体型相适应的挡风措施，。3）2023/10/219图12.6有两个不同方向的可开启外窗的前室

2023/10/220（a）凹廊为前室（b）阳台为前室图12.7设挡风板的阳台、凹廊2023/10/22112.4机械排烟设计

机械排烟就是使用排风机进行强制排烟。它由挡烟壁、排烟口、防火排烟阀、排烟道、排烟风机和排烟出口组成。机械排烟可分为局部排烟和集中排烟两种方式。局部排烟方式是在每个需要排烟的部位设置独立的排烟风机直接进行排烟；集中排烟方式是将建筑物划分为若干个区，在每个区内设置排烟风机，通过排烟风道排烟。2023/10/22212.4.1机械排烟部位的确定

需要设置排烟却不能采用自然排烟时，应采用机械排烟。2023/10/22312.4.2机械排烟量的计算机械排烟量的计算按以下要求进行：

当排烟风机负担一个防烟分区时，应按该防烟分区面积每平方米不小于60m3/h计算；当负担两个或两个以上防烟分区时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算。

条件1条件2选择排烟风机，应附加漏风系数，一般采用10%~30%。排烟系统的管道，应按系统最不利条件考虑，也就是按最远两个排烟口同时开启计算。

2023/10/22412.4.3排烟系统的设计要求1）排烟系统的布置

（1）机械排烟系统横向应按每个防火分区独立设置。（2）排烟气流应与机械加压送风的气流合理组织，并尽量考虑与疏散人流方向相反。（3）机械排烟系统与通风和空气调节系统分开独立设置，当有条件利用通风和空气调节系统进行排烟时，必须采取可靠的防火安全措施，如设有在火灾时能将通风和空气调节自动切换为排烟系统的装置。系统应符合排烟系统的要求。2023/10/225（４）为防止风机超负荷运转，排烟系统竖直方向可分成数个系统，不过不能采用将上层烟气引向下层的风道的布置方式。（５）独立设置的机械排烟系统可兼作平时通风排气使用。（６）需要排烟的地下室房间，应同时设有进风系统（机械进风或自然进风），进风量不宜小于排烟量的５０％，并应组织合理的气流使烟气顺利排出。（7）建筑高度超过100m的高层建筑，排烟系统应竖向分段独立设置，且每段高度不应超过100m。2023/10/2262）排烟口的设计要求图12.10排烟口至防烟分区最远水平距离（1）当划分防烟分区时，每个防烟分区应分别设置排烟口。（2）排烟口应尽量设置在防烟分区的中心部位，排烟口到该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m，如图12.10所示；走道的排烟口与防烟楼梯的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布置在人流疏散方向相反的位置处。2023/10/2272023/10/2282）排烟口的设计要求（3）排烟口必须设置在距顶棚800mm以内的高度上。对于顶棚高度超过3m的建筑物，排烟口可设在距地面2.1m的高度上，或者设置在地面与顶棚之间1/2以上高度的墙面上，如图12.11所示。（4）为防止顶部排烟口处的烟气外溢，可在排烟口一侧的上部装设防烟幕墙。图12.11排烟口设置的有效高度

2023/10/229（5）排烟口的尺寸，可根据烟气通过排烟口有效断面时的速度不大于10m/s进行计算。排烟口的最小面积一般不宜小于0.04m2。（6）同一防烟分区内设置数个排烟口时，要求做到所有排烟口能同时开启，排烟量应等于各排烟口排烟量的总和。（7）在排烟通道中，条缝形排烟口对于整个通道都是有效的，而方形烟口则不容易排掉通道两侧的烟气。（8）排烟口均应设有手动开启装置或与感烟器连锁的自动开启装置或消防控制中心远距离控制开启装置等。除开启装置将其打开外，平时一直保持闭锁状态。2023/10/2303）排烟风机的设计要求应设置在该排烟系统最高排烟口的上部，并应设在用耐火极限不小于2.5ｈ的隔墙隔开的机房内，机房的门应采用耐火极限不低于0.6h的防火门。

排烟风机外壳至墙壁或设备的距离不应小于60cm，为了方便维修。

排烟风机与排烟口应合理连接，避免降低风机性能。选择的风量、风压留有富余量。排烟风机入口处必须设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的装置。

排烟风机与排烟口应设有联锁装置。当任何一个排烟口开启时，排烟风机即能自动启动。

排烟风机应设在混凝土或钢架基础上，但可不设置减振装置。2023/10/2314）排烟风道的设计要求（2）排烟风道因排出火灾时烟气温度较高，除应采用金属板、不燃玻璃钢、混凝土等非金属不燃材料制作外，还应安装牢固，排烟时温度升高不致变形脱落，并应具有良好的气密性。（1）排烟风道不应穿越防火分区。竖直穿越各层的竖风道应用耐火材料制成，并宜设在管道井内或采用混凝土风道。（3）排烟风道风量的确定。风道内通过的风量，应按该排烟系统各分支风管所有排烟口中最大排烟口的两倍计算。（4）排烟道构造要求（5）烟气排出口2023/10/23212.4.4中庭排烟(1)当中庭体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气量计算。(2)当中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气量计算。但排烟量不应小于102000m3/h。2023/10/233（1）对加压空间的送风。通常是依靠通风机通过风道分配给加压空间中必要的地方。这种空气必须吸自室外，而且没有受到烟气的污染。加压空气不需要过滤、消声和加热等处理。（2）加压空间的漏风。任何建筑物空间的围护物，都不可避免地存在着不严密的漏风途径，如门缝、窗缝等。（3）非正压部分的排泄。空气由加压空间渗入相邻的非加压部分后，必须使空气与烟气顺利地流至建筑物外。12.5机械加压送风系统设计2023/10/23412.5.1高层建筑中需要加压送风的部位

（1）不具备自然排烟条件的防烟楼梯间，消防电梯间前室或合用前室。（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）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机械加压送风系统。（4）封闭避难层（间）。对封闭避难层（间）加压。2023/10/23512.5.2机械加压送风设计要点（1）加压送风机的全压，除计算风道的压力损失外，应尚有余压。（2）为了使楼梯间在全高度内的压力均匀一致，楼梯间的加压送风口应每隔2~3层设置一个，而前室或合用前室则每层设一个。（3）前室的风口应每层设一个，每个风口的有效面积按1/3系统总风量确定。（4）若以剪刀楼梯做疏散楼梯，其正压送风量应按两个楼梯间风量计算，但系统可合用一个风道，送风口应分别设置。设计要点2023/10/236

（5）超过100m的高层建筑，为了保障各层有均匀的正压，其送风系统及送风量应分段设计计算。（6）为了使楼梯间的压力大于合用前室的压力，机械加压送风系统宜分别独立设置。（7）机械加压送风系统采用金属风道时，风速不应大于20m/s；采用内表面光滑的混凝土等非金属材料风道时，风速不应大于15m/s。风道漏风量应小于10%。（8）正压送风风口的风速不宜大于7m/s。设计要点2023/10/23712.5.3加压送风的基本计算方法计算方法3）查表法

2）风速法

1）压差法2023/10/23812.5.4设计实例分析

【例12-2】一栋19层的高层单元式住宅，防烟楼梯间与消防电梯合用前室，楼梯间与合用前室均不满足自然排烟条件，分别设机械加压送风系统，风道全部采用金属材料，合用前室连接室内走道的门为2.0m×1.6m的双扇门，消防电梯门为2.0m×1.8m的双扇门，前室内无任何窗口。2023/10/23912.6通风空调系统的阻火隔烟12.6.1管道材料的非燃化（1）通风、空气调节系统的管道等，应采用不燃材料制作，但接触腐蚀性介质的风管和柔性接头，可采用难燃材料制作。（2）管道和设备的保温材料、消声材料和粘结剂应为不燃烧材料或难燃材料。穿过防火墙和变形缝的风管两侧各2.00m范围内应采用不燃烧材料及其粘结剂。（3）风管内设有电加热器时，风机应与电加热器联锁。电加热器前后各800mm范围内的风管和穿过设有火源等容易起火部位的管道，均必须采用不燃保温材料。2023/10/240（4）排烟道、排风道、管道井应分别独立设置，其井壁应为耐火极限不低于1h的不燃烧体，井壁上的检查门应采用丙级防火门。（5）建筑高度不超过100m的高层建筑管道井应每隔2~3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作为防火分隔；建筑高度超过100m的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。（6）管道井与房间、走道相通的孔洞，其空隙处应用不燃材料填塞密室。2023/10/241

（2）通风、空气调节系统，横向应按每个防火分区设置，竖向不宜超过五层，当排风管道设有防止回流设施且各层设有自动喷水灭火系统时，其进风和排风管道可不受此限制。垂直风管应设在管井内。（3）《烟规》规定的通风空调系统的风管应设置防火阀。①管道穿越防火分区处。②穿越通风、空气调节机房及重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处。③垂直风管与每层水平支风管连接处的水平管段上。④穿越变形缝处的两侧。（1）

空气中含有易燃、易爆物质的房间，其送、排风系统应采用相应的防爆型通风设备；当送风机设在单独隔开的通风机房内且送风干管上设有止回阀时，可采用普通型通风设备，其空气不应循环使用。12.6.2通风空调系统的防火设计2023/10/242图12.12管道穿越防火分区设置防火阀示意图图12.13变形缝处的防火阀示意图2023/10/243（5）厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，应采用防止回流的措施，或在支管上设置防火阀（4）

防火阀的动作温度宜为70℃。2023/10/244（a）支管穿过两层楼板（b）竖管采用子母风道（c）支管顺气流