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标题: 【转贴】民用建筑防排烟设计疑点的探讨 [打印本页]

作者: ems86 时间: 2011-7-8 23:04
标题: 【转贴】民用建筑防排烟设计疑点的探讨
民用建筑防排烟设计疑点的探讨
夏子健（广州市质量监督检测研究院  广东广州  510110）
摘要：通过对防排烟设计中的疑点：防烟分区面积的确定、走道排烟口的设置、同一防火分区下不同防烟分区的排烟方式、楼梯间的机械正压送风防烟方式，进行了分析探讨，提出一些见解和建议。
关键词：防烟分区；走道排烟；排烟；防烟
防排烟系统是民用建筑保障人民生命财产安全不可缺少的消防安全设施。由于建筑防排烟理论较多，至今尚无一种被广泛接受的权威理论，且实际工程中建筑的类别、使用功能和结构布局、建筑内的火灾荷载大小与分布、形态等存在着多样的可变因素，故在设计规范gb 50045-1995《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）（以下简称《高规》）、gb 50016-2006《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）中，只给出了建筑内防排烟的一般性设计原则。设计人员或消防主管部门在满足一般原则的要求下，可能会对标准产生不同的理解，笔者结合自身的工作经验就防排烟设计中可能会产生疑问的地方进行了分析探讨，供同行参考交流。
1 防烟分区面积的确定
机械排烟的最小排烟量要经计算确定，而计算的前提是确定防烟分区的面积。《建规》中走道应设置排烟设施的是：1）9.1.3.3公共建筑中长度大于20 m的内走道；2）9.1.3.7其他建筑中地上长度大于40m的疏散走道；《高规》中走道应设置排烟设施的为8.1.3.1长度超过20 m的内走道。房间应设排烟设施的是：《建规》中1）9.1.3.3公共建筑中经常有人停留或可燃物较多，且建筑面积大于300m2的地上房间；2）9.1.3.5设置在一、二、三层且房间建筑面积大于200m2或设置在四层及四层以上或地下、半地下的歌舞娱乐放映游艺场所；3）9.1.3.6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的地下、半地下建筑或地下室、半地下室；《高规》中8.1.3.2面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的房间；8.1.3.3高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室。由以上规定可知，走道和房间都可分为需要设置排烟设施和不需要设置排烟设施两种。综上所述，可以得出以下四种组合。第一种组合：走道、房间（净高不超过6m）都需要设排烟设施。这时，走道和房间可按2个独立的防烟分区设计，可采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚突出不小于0.5m的梁划分防烟分区，这时可不考虑房间与走道之间连通的门是否为防火门。需要特别指出，若房间小于上面所述规定的规模面积，按规定不须设排烟设施，但该房间设有可开启外窗时，应按第一种组合处理。第二种组合：走道需设排烟设施，而房间（包括地下室、半地下室）可不设（主要原因是小于上面规定中规定的规模面积）。这时，若房间与走道相通的门为防火门时，可只按走道划分防烟分区；若房间与走道相通的门不是防火门时，防烟分区的划分应包括这些房间。第三种组合：走道不需设排烟设施（主要原因是走道长度小于上述规定长度），而房间（包括地下室、半地下室）按规定需设置排烟设施。若房间与走道相通的门为防火门时，可只按房间划分防烟分区；若房间与走道之间的门不是防火门时，防烟分区的划分应包括该走道。需重点指出：第二种、第三种组合中所指的房间均应为无窗房间或设固定窗的房间，若房间有可开启外窗应归于第一种组合。第四种组合：走道、房间按规定均不需设排烟设施。由上分析可知，走道与房间相通的门是否是防火门、房间是否有可开启外窗是计算防烟分区面积的关键。
2 走道排烟口的设置
关于走道排烟的规定，《建规》中有：9.2.2.4其他场所，宜取该场所建筑面积的2%~5%；9.2.4自然排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应超过30 m。9.4.6.5防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m；《高规》中有：8.2.2.3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%；8.4.1.1（下列部位应设置机械排烟设施）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；8.4.5防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m。从规范可以看出，在自然排烟中关键是把握住排烟口面积和防烟分区中最远点距排烟口的距离。下面分三种情况分析。　
（1）长度小于20m的内走道，可不设排烟设施。
（2）长度大于20米且不超过60m的有自然排烟口的内走道。根据规范可知，可以设置自然排烟方式，只要满足2个要求（分别是排烟口面积为防烟分区地面面积的2%，且防烟分区最远点距排烟口不超过30m）即可符合规范要求。规定走道任何一个位置距排烟口位置不大于30米，以此为依据做为排烟方式选择的量化标准，可以得到以下结论：如果走道内任一点到最近可开启外窗水平距离均小于30米且满足排烟口面积要求，可选择自然排烟方式;如果走道内有一点到最近可开启外窗的水平距离大于30米时，必须选择机械排烟方式，并且必须满足机械排烟口距走道内最远处水平距离不大于30米的要求。以这种方式来确定排烟方式避免了许多设计人员对于走道形状在执行《高规》、《建规》过程中所带来的争议。应当指出，当一条走道一端有可开启外窗，但不满足整条走道排烟要求时，可将走道分为2个防烟分区（例如利用挡烟垂壁进行防烟分隔），近外窗的走道一端（防烟分区）可利用可开启外窗进行自然排烟；另一个防烟分区采用机械排烟亦可。
（3）长度超过20m且无直接自然通风，长度超过60m的内走道。这两种情况按规范要求要设机械排烟。但在实际设计中，对于长度超过60m的内走道，当其有多端可开启外窗时，大部分设计人员认为此规定不妥，按照节约、可行的原则，可部分采用自然排烟。笔者认为，对于长度超过60m的内走道，此建筑一般都为高级宾馆等公共场所，若按标准严格执行，是必须设机械排烟方式的。这是因为大于60m的内走道上即使有可开启外窗，在机械排烟区域工作时，由于排烟产生的负压，使本身采用自然排烟口的区域不能正常排烟，反而成为补风口，室外空气通过自然排烟口不断进入室内，此时，排烟口成为进风口。对于部分长度超过60m的内走道，在纯理论上分析，是可以通过划分不同的防烟分区，达到规范要求的自然排烟口面积和距排烟口距离要求的。当然，从消防安全角度出发，一般建议采取机械排烟。
3    同一防火分区下不同防烟分区的排烟方式
在一个大的防火分区中，存在多个防烟分区，在不同的防烟分区中可能采用不同的排烟方式。即带出一个问题：在一个防火分区内用挡烟垂壁等进行防烟分区划分时，某防烟分区采用自然排烟方式，而另外的防烟分区采用机械排烟方式是否可行？在《高规》、《建规》中未有相关的规定，在dgj08-88-2006《上海市工程建设规范建筑防排烟技术规程》（以下简称《上海防排烟规程》）4.1.10中有规定：同一个防烟分区应采用同一种排烟方式。从工程实践看，在同一个防烟分区采用同一种排烟方式是毫无疑问的，对同一个防火分区内不同的防烟分区采用不同的排烟方式在理论上是可以成立的。从火灾流动机理可知：火灾时，由于可燃物不断燃烧，产生大量的烟和热，并形成高温烟气流，高温烟气和周围常温空气容重不同，产生浮力使烟气在室内处于流动状态，一般是烟气先向上流动，到达顶棚后再水平运动。烟气体积与其受热温度有关，当起火房间温度达到800℃时，烟气体积将增大近4倍，着火处此时处于正压，烟气在压差的作用下会向相对负压区流动，若着火区为自然排烟方式，此时会通过自然排烟口排烟；若为机械排烟，排烟口因处于负压区会顺利将烟排出。从以上的分析中可知，采用自然排烟的防烟分区，在火灾时，只要使着火区压力为正压，就能从排烟口顺利排烟，若邻近的机械排烟分区因故误动作，那么自然排烟区的排烟口就因为处于正压而不能排烟，反而成为补风口，这是相当危险的，所以对于同一防火分区下不同的防烟分区采用不同的排烟方式，对逻辑联动控制关系一定要很准确，关键是使自然排烟分区在火灾时一定要处于正压，绝不允许因相邻区的机械排烟误动作导致自然排烟区的排烟口成为补风口。
4    楼梯间的机械正压送风防烟方式
关于楼梯间设置送风口，规范中有以下规定：《高规》8.3.8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。《建规》9.3.5防烟楼梯间的前室或合用前室的加压送风口应每层设置1个。防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2~3层设置1个。《高规》中对于8.3机械防烟没有强制性条文，而《建规》中对防烟的效果有强制性条文：9.3.3防烟楼梯间内机械加压送风防烟系统的余压值应为40~50pa；前室、合用前室应为25~30pa。在《上海防排烟规程》中3.1.12当不具备设置加压送风竖井的条件时，楼梯间可采用直灌式加压送风系统。《高规》、《建规》主要是对传统的竖井送风方式进行了描述，空气的输送路线为风机房----送风井----楼梯井----前室，在工程实践中，由于送风环节过多，容易造成送风压力沿程比摩阻和局部比摩阻损失过大，导致理论送风量的设计远远不能满足建筑所需的实际送风量，楼梯间和前室要求的余压值就无法满足。针对这一情况，公安部四川消防研究所进行了《高层建筑楼梯井直灌式送风加压的研究》课题研究，研究结果发现，在高层建筑楼梯中采用直灌式送风方式进行防烟，在相同风机型号工作的情况下，楼梯间得到的风量相比竖井送风的形式要大些，送风效率明显提高，同时楼梯间的正压值也得到了充分的保证。此外，这种送风方式还具有节约占地，增加建筑有效使用面积，减少人为制造的送风阻力的可能，减少送风的中间环节的设备、材料投资等优越性。在《上海防排烟规程》中提出可以使用直灌式加压送风防烟方式，是一个很好的尝试。大家都知道通过机械加压方式使得楼梯间的压力高于前室、走道，气体的流动方向就会从高压区域流向低压区域，也就是在楼梯间空气压力值为相对正压的情况下，外界的烟气就无法进入其中，就达到防烟的目的，所以笔者认为只要送风量能满足保持加压部位规定的正压值所需的风量，门开启时能保持门洞处规定的风速，即满足《建规》中对防烟的强制性条文9.3.3防烟楼梯间内机械加压送风防烟系统的余压值应为40~50pa；前室、合用前室应为25~30pa要求，就可认为加压送风防烟系统是有效的，应认为符合规范要求。在高层建筑日益增多的现代社会里，推广这种送风方式所带来的经济效益和社会效益是非常显著的。
5 小结
防排烟设计是消防设计中较为复杂的环节，也是消防系统的重点，作为工程技术人员应充分理解规范的要求，领会其内涵，结合实际工程情况，合理采用新的防排烟技术，实现建筑消防立足自救，安全可靠的设计目的。
参考文献
[1] gb 50045-1995《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）
[2] gb 50016-2006《建筑设计防火规范》
[3]  dgj08-88-2006《上海市工程建设规范建筑防排烟技术规程》
[4] 韩  峥，王渭云.浅谈高层建筑防烟楼梯间直灌式送风形式[j].消防技术与产品信息2005 12

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