高层民用建筑自然防排烟方式选择

高层民用建筑自然防排烟方式选择

1自然防烟机主要采用自然烟预防火灾的方法是利用自然条件，防止人们从避风和避风三个方面受到影响。该方式具有构造简单,不需要专门的排烟设备,火灾时不受电源中断的影响,平时还可兼做换气用,管理方便等等的优点。特别是GB50045-1995(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第8.2.3条规定:“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。”对于占数量较多的普通高层住宅,室内装修比较简单,房间小,围护结构耐火等级较高的建筑物,采用自然防排烟方式基本上能够达到保障安全、节省投资的目的,也符合我国目前高层建筑的实际情况。常用的自然防排烟方式主要有以下几种:①靠建筑物外墙建造的全敞开的室外防烟楼梯;②利用阳台或凹廊作为敞开前室的防烟楼梯间;③利用前室开窗排烟的防烟楼梯间;④不靠外墙的防烟楼梯间或虽靠外墙但不能开窗的前室的自然排烟,一般是设排烟竖井和过风竖井;⑤有外窗且长度不超过60m的内走道;⑥高度不超过12m的中庭。但第四种方式中的自然排烟竖井与进风竖井需要占有很大的有效空间,布置起来也不方便,又降低了建筑的使用面积,所以不易被设计人员所接受。虽则如此,自然排烟方式没有被广泛应用,是由于它也有其自身缺点:①楼梯间前室必须靠外墙设计,否则难以实现,因此,设计时进行防排烟方式能否选择自然排烟方式就必须基于建筑设计的蓝本。②受风向等多种因素的影响较大,自然排烟的排烟效果不稳定,特别是低层区,火灾时如果开窗方向与风向相反,会造成向楼梯间或前室灌烟现象,严重影响人员的疏散。③排烟窗的开启比较困难,火灾时如果考虑由人员手动开启每层的排烟窗是不现实的,理论上必须设置远距离开窗装置,而这由于现实原因往往难以实现。④在排烟口的实际施工中,除去窗户的围框及其它影响,排烟口的面积会大打折扣;并且有时考虑装修的需要,很多窗户并不做成平开窗,而是推拉窗,这样排烟口的有效面积又会减半,从而大大影响了自然排烟的效果。⑤《高规》第8.2.1条:“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,消防电梯间前室和合用前室,宜采用自然排烟方式。”即此方式不适用于建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑。2地面无窗楼楼机械排烟是利用排烟风机将烟气抽走,从而降低被保护区的烟气浓度。这种排烟方式在防烟楼梯间及其前室和合用前室一般不单独使用,而是作为一种特殊情况下的辅助措施,但其对于排出疏散走道、起火房间的烟气有着显著的效果,而且一般应用于火灾初期。机械排烟的设置部位:①无直接自然通风,且长度超过20m的内走道或虽有直接通风,但长度超过60m的内走道,在疏散的时候走道作为疏散的主要通道应在火灾时迅速排除有毒烟气。②面积超过100m2,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200m2或一个房间面积超过50m2,且经常有人停留或可燃物较多的地下室。排烟效果的好坏,取决于排烟口设置的位置及排烟口的形式。这种排烟方式一般是利用排风机进行强制排烟。利用这种方式进行排烟在设计和使用上应划分防烟分区,合理有效地利用隔墙、挡烟垂壁等进行排烟。在近年高层民用建筑工程实例中,防烟楼梯间及其前室的防排烟方式除少数采用单一自然排烟或机械加压防烟方式外,绝大多数均采用自然排烟和机械加压防烟相结合的方式,机械排烟的方式已基本不被采用,仅作辅助措施。这是由于机械排烟适用范围小、效果差。机械排烟方式用于防烟楼梯间仅适用于带裙房的高层建筑,并且需当裙房以上部分利用可开启的外窗进行自然排烟,裙房部分不具备自然排烟条件时,应在前室或合用前室局部设置。旧版《高规》中规定,防烟楼梯间前室、消防电梯前室和合用前室可以采用机械排烟方式。但从多年来的实践证明,这种方式的排烟效果并不理想,这是因为机械排烟易给前室造成负压,人员疏散时的疏散方向与烟流动方向一致,特别是疏散人员拥挤时会造成大量烟气拥入前室,没有从根本上达到疏散通道内无烟的目的,给疏散人员造成不安全感。因此,《高规》中规定,仅把其作为特殊情况下的辅助措施,以弥补自然排烟方式的不足。其次,机械排烟方式所设置的排烟口需设手动和自动开启装置,这就要求其能与自动报警设备联动,而且要求系统中,任一排烟口开启时,排烟风机能自行启动,增加了设备的复杂性和工程造价。3对楼梯间或前室进行加压检验机械加压送风防烟是通过风机加压送风,使楼梯间和前室或合用前室保持正压,从而阻止烟气的侵入。这样,在火灾期间,送入楼梯间及前室一定量的空气,就会将烟气排斥在外。对于自然排烟方式受建筑结构限制,排烟效果不稳定的缺点,相比之下,机械加压送风防烟方式则具有防烟效果好,而且可灵活布置,不受环境条件的限制的优点。由于多种原因,有些楼梯间的可开启外窗面积达不到要求,或根本没有外墙,这时,就应当考虑采用机械通风的方法来防止烟气进人楼梯间或前室。采用机械排风是不可能达到要求的。因为排烟系统运行时,楼梯间或前室的压力将降低,烟气只有通过楼梯间或前室才能被排出,这就给疏散人员造成了不安全感。另外在人员疏散时,楼梯间或前室非常拥挤,理想的气流组织受到破坏,使排烟效果受到影响。对楼梯间及前室进行加压送风是一种较好的方法,即通过机械的方法将室外的新鲜空气送人楼梯间及其前室,使楼梯间及其前室的压力高于建筑物中其它部分的压力,这样烟气就不会进人楼梯间及其前室,达到防烟的目的。经消防及有关部门实验证明,机械防烟不仅防烟效果显著,而且具有较大的可靠性和稳定性。机械加压送风防烟方式控制系统简单、安全、可靠,近年来已成为国内外高层建筑广泛采用的防烟方式。但在设计过程中,机械加压送风防烟方式的设计计算是比较复杂的。防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的加压总风量要通过计算确定,由于影响压力送风量计算的因素较复杂,目前对送风量尚无统一的计算方法。根据相关资料的指导,一般对防烟加压系统送风量的计算方法有以下几种[注意,送风量计算时还必须考虑由于风道等因素而造成的漏风系数(1.15～1.2)及一定的安全系数(1.1～1.15)]。(1)流量系数a保持关门时正压区间达到正压水平的送风量计算:L=aF(2ΔP/ρ)1/2(m3/h)L=aF(2ΔΡ/ρ)1/2(m3/h)式中:a——流量系数(门开启时取0.65);F——开门的计算面积,m2;ΔP——两侧压差,Pa;ρ——空气密度,(取1.2kg/m3)。(2)fn400l维持开启门洞最低气流速度的送风量计算:L=v⋅f⋅n⋅3600(m3/h)L=v⋅f⋅n⋅3600(m3/h)式中:v——门洞平均风速,m/s;f——门洞面积,m2;n——门的数量。(3)下层平均裁量权法即规定每层的平均加压送风量值,而总的送风量就是所有楼层之和。(4)综合计算方法源自加拿大,适用于不设前室的楼梯间正压送风系统。(5)加压风机采用机械防烟方式的方法,在设计上的难点在于,与《高规》第8.3.2以上计算方法中,层均风量法过于简单,缺乏理论支持,在国内也缺乏长期运行的实践经验,所以一般不建议使用;加拿大的综合计算法由于只适用于不设前室的楼梯间的正压送风系统,许多专家不赞成使用。所以国内现在广泛使用的计算方法只有压差计算法和门洞风速法或者根据《高规》第8.3.2条的规定确定。因为前室和合用前室门窗缝的漏风量比保证其前室门开启时其门洞处风速所需要的风量小得多,故一般不需进行计算保证其前室或合用前室正压值的风量计算,只需计算维持开启门洞最低气流速度的送风量,再与《高规》第8.3.2条的规定值进行比较,取其大者作为加压送风系统的送风量即可。从理论上讲,每个公式的产生与其对应的研究背景是各有自己的理由,而当用某一公式去解决某一实际工程设计时,往往存在着一定的差别,这样就造成了即使同一条件的工程,因选择不同的计算公式,其结果差别也很大。另一方面,在加压送风量的设计计算中,由于某些计算公式缺乏系统的全面的介绍,特别是假设参数的选择不当,也容易造成设计计算的错误。即使在同一条件下,因使用公式不同,其结果差别很大,上述原因使当前在加压送风量的设计计算中存在着一定的盲目性,可变性,造成设计上的难度。而在工程成本上分析,机械防烟方式除风机外,为保证送风压力的均衡不至于个别部位因压力过大造成人员开门困难,还要设置许多送风口。《高规》要求楼梯间每隔2～3层设一个加压送风口,前室的加压送风口每层一个,而且要求风口有手动开启和远距离联动控制的功能。因此增加了系统的复杂性,以及工程的投资,维护管理也不方便。因此,从控制工程成本考虑,近年高层民用建筑大多是因为建筑结构关系无条件开设自然排烟外窗而采用单一机械防烟方式的。正是由