建筑排烟设计（精选12篇）
建筑排烟设计 篇1
摘要：高层建筑由于层数多、火灾时外部救援难, 在防火方面的要求远高于低层或多层建筑。防排烟作为建筑防火的一项重要措施, 对火灾逃生及救援有着十分重要的作用。本文对高层建筑防排烟设计中碰到的一些问题进行简要的分析与探讨。
关键词：高层建筑,防排烟,设计
前言
可燃物在燃烧过程中, 热分解会释放出大量的热、光、燃烧气体和可见烟。火灾烟气由于其有毒害性、减光性和恐怖性, 如不及时排至室外, 将会对建筑内的人员造成严重危害。因此, 在高层民用建筑中的必要位置设置防排烟系统对建筑的火灾防控和扑救、保证人员的安全疏散起着十分重要的作用。因此, 防排烟设施是保证建筑物内人员安全和防止烟气扩散的十分重要的举措。但在防排烟设计过程中也会碰到一些问题。这些问题如解决不好, 将会影响防排烟设施在火灾中的效果, 使实际效果偏离设计者的初衷。本文针对笔者在高层建筑防排烟设计过程中碰到的相关问题做了一些简要的探讨。
一、高层建筑防排烟设计原则及形式
高层建筑防烟设计基本原则:防排烟设计时, 在建筑平面设计中研究可能起火房间的烟气流动方向和人员疏散路线。通过不同的假设, 找出最经济有效的防烟与排烟的设计方案和控制烟气的流动路线。选用适当的防排烟设施, 合理安排进风口、排烟口的位置, 计算管道截面积并确定管道位置。
高层建筑防排烟主要形式有自然排烟、机械排烟、机械加压送风防烟三种。
自然排烟是利用火灾时的热压、风压, 使室内烟气通过可开启外窗等建筑设施迅速流向室外, 达到排烟的目的, 这种排烟方式经济、简单、易操作, 并具有无需使用动力及专用设备等优点, 在条件允许时应尽量采用自然排烟方式。但因自然排烟受室外环境及建筑结构形式的影响, 因此, 自然排烟设计范围有一定的限制。当自然排烟无法满足要求时, 则需采用机械排烟或是机械加压送风防烟, 及时就地排除火灾烟气或是控制烟气在一定的范围内, 有效的阻止烟气入侵, 保证人员安全疏散与避难。
二、高层建筑防烟设计
1. 机械加压送风量的确定
《高层建筑设计防火规范》对各个需机械加压送风的部位及送风量均有明确的规定。其中关于送风量的规定, 除了给定送风量范围外, 要求还应经过计算确定, 并取较大者作为系统的风量。由于设计任务重、周期短, 目前, 许多设计人员就是简单的根据规范给定的范围确定送风系统的风量。这样做不能说是错误的, 却是相当不准确的。特别是目前建筑结构形式复杂多变, 这种做法并不能完全适用于各种情况。同时, 由于规范对各个送风部位的正压值都做出了规定, 仅靠查表是不能满足要求的。必须通过严格的计算, 才能得出正确的送风量。
2. 加压送风系统风压的确定
目前, 多数设计人员在计算系统的阻力损失时, 都是按照每米风道阻力损失8~10 Pa进行估算的。这种算法是很粗糙的, 也很难保证送风部位的余压值满足规范要求, 系统的阻力损失与风道的粗糙度、风道的长宽比以及风道上风口的数量等因素都有很大的关系。在进行风压计算时, 应分别对系统的沿程阻力损失和局部阻力损失进行详细的计算。风道确定后, 沿程阻力的计算根据风量、风速及风道尺寸, 可在《全国通用通风管道计算表》中查出在粗糙度k=3 mm时的风道比摩阻。再根据风道的实际粗糙度, 查出比摩阻修正系数。从而计算出风道的实际比摩阻, 再结合风道的总长度即可得出系统的沿程阻力。
至于局部阻力的计算, 笔者的做法是, 将正压送风系统垂直部分风道近似看做均匀送风, 分别计算直通部分局部阻力系数和侧孔局部阻力系数, 然后结合风道动压计算出垂直部分风道的局部阻力。再分别计算水平风道中弯头、变径管、进、出风口等配件的局部阻力系数及局部阻力, 最后得出整个系统的总局部阻力。
计算出送风系统的沿程阻力和局部阻力后, 在确定风机出口余压时, 还应包括各送风部位应保证的正压值。
3. 机械加压送风系统风口形式的确定
高层建筑楼梯间的正压送风口一般采用常开型风口, 前室或合用前室一般采用常闭风口。对于带有地下室的高层建筑, 地下室的垂直疏散通道 (楼梯) 很多都与地上建筑的垂直疏散通道共用一个防烟楼梯间。但根据规范规定, 地上部分楼梯与地下部分楼梯应被防火门或墙隔成两个互不通气的空间, 实际上属于两个防烟楼梯间。在此情况下, 若地上与地下楼梯间共用加压送风系统, 且采用常开型风口。则当地下发生火灾时, 系统中大部分的送风量分流到地上, 地下层的送风量很少, 达不到要求的送风量。若建筑布局或是初投资不允许地上地下楼梯间分别设置防烟系统。笔者的做法是, 加压送风口采用常闭型电控风口。地上着火时开启地上风口, 地下着火时开启地下风口。至于地上与地下送风量不同的情况, 可采取地上地下楼梯间合用送风竖井。根据各自风量分设风机, 或是设双速风机以满足各自风量风压的要求。
三、高层建筑排烟设计
1. 中庭的排烟设计
关于中庭排烟量的计算, 主要是按照换气次数法计算的。但是, 目前国家相关的防火规范中并未对中庭有一个明确的名词解释, 笔者只是在某些地方标准中找到一些关于中庭的术语解释。其中上海的《民用建筑防排烟技术规程》中对中庭的定义是这样的:三层或三层以上、且短边不小于6 m的大容积空间。在实际设计中, 如果碰到有跨越两层且高度超过12 m的大容积空间, 若工程在上海, 可直接按非中庭设计, 该空间的排烟量按每平方米面积不小于60 m3/h计算;若工程所在地对中庭定义没有明确解释, 则该空间是否可按中庭进行排烟设计呢?笔者认为, 在不确定的情况下, 可按中庭和非中庭两种方法分别计算排烟量。然后取其大者作为该区域的排烟量, 以此来设置排烟系统。
2. 排烟形式
同一个防火分区内有多个防烟分区, 且各防烟分区是采用凸出顶棚下0.5 m的挡烟垂壁进行分隔时, 各防烟分区宜采用相同的排烟形式。若部分防烟分区利用可开启外窗进行自然排烟, 另一部分采用机械排烟。则在机械排烟系统开启的状态下, 自然排烟窗无法起到排烟的作用。
3. 排烟量的计算
当一个排烟系统担负两个防烟分区排烟时, 根据《高层民用建筑设计防火规范》要求, 应按最大防烟分区面积每平方米不小于120 m3/h计算排烟量;而根据《人民防空工程设计防火规范》要求, 应按该部分面积每平方米不小于60 m3/h计算。如果两个防烟分区面积相近, 倒也差别不大。但是如果受建筑布局影响, 两个防烟分区面积相差较大, 笔者个人认为, 此时后者的计算方法更合理。但显然前者的可靠性更高, 这可能就是前者选择这种计算方法的原因。
四、结语
随着防火要求越来越严格, 防排烟技术在高层建筑中的应用也越来越广泛。合理可靠的防排烟措施, 将为人们的生命和财产提供有力的保障。
参考文献
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[2]DGJ08-88-2008, 上海市工程建设规范[S].
[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
建筑排烟设计 篇2
4．2完善工作人员的工作素养。与此同时，还应加强对审核人员工作素养的培养与完善，以便提高建筑工程防排烟设计审核的工作效果，以确保实现建筑工程消防性能的提升，避免因工作人员的水平不高而影响防排烟设计审核工作。这就需要相关单位应重视对审核工作人员的培养，可以通过定期组织消防审核专业知识的座谈会，以便为工作人员提供审核工作水平而提供学习机会。同时，还可以建立激励制度来鼓励工作人员自主学习，不断提升自己的审核工作水平，以便能够在建筑工程防排烟设计审核工作中发现问题，确保建筑工程消防审核工作质量。最后，还应向工作人员进行职业道德及其工作对社会发展产生的重要意义等的宣传与教育，以便工作人员能够明确消防审核工作的重要性，能够用积极负责的工作态度来面对消防审核工作。
4．3建立健全技术总复核制度。由于建筑工程防烟设计审核工作往往会对人们的生命安全造成一定威胁，因此对于工作人员的专业技术水平要求也就较高。基于此，审核工作人员应在实际工作中严重遵照技术总复核制度来对建筑工程防排烟设计进行审核，通过对自身工作的严格要求来提高审核工作的质量，以便保证能够实现对建筑工程火灾安全隐患的有效控制。此外，相关单位还应致力于对技术总复核制度的完善，并不断优化技术总复核队伍，以便能够对建筑工程防排烟设计进行规范化的科学的审核工作。
5结束语
综上所述，随着我国经济社会的不断发展，人们物质生活水平的不断提高，建筑工程逐渐向着高层化、多样化、复杂化的方向发展。而这些都增加了消防工作的难度。因此，图审单位和人员应重视对防排烟设计方面的审核，以便保证消防审核工作的质量，提高建筑工程的安全性能。
参考文献
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高层建筑消防防火排烟设计探讨 篇3
关键词：高层建筑；建筑消防；消防防火；排烟系统；排烟设计
一.引言
随着我国经济的快速发展，土地资源逐步稀缺，高层建筑已逐渐成为城市建筑的主体，并朝向多功能化、大型化方面发展。高层建筑的出现为城市增加了活力和生机，但同时高层建筑的防火工作也日益严峻。大量的火灾事故证明，在火灾事故中，大多数人员伤亡都是由于吸入烟气造成窒息或中毒死亡，对于高层建筑来讲，由于建筑层数较高，人员逃生设计是否合理直接关系到住户的生命安全。为了最大限度减少火灾事故中的人员伤亡，必须要做好消防防火设计，尤其要做好排烟设计。
二.高层建筑消防防火排烟系统存在的主要问题及原因
1.机械防烟设施方面存在的主要问题。
由于高层建筑消防防火设计中，部分正压送风系统的余压值和送风口的尺寸无法达到规范的要求，导致送风口的实际送风量无法满足设计的需要，门洞位置的风速几乎为零。导致此类问题出现的主要原因包括：（1）选择的风机机型不合理。（2）送风管道的阻力较大，导致风压损失较为严重。（3）送风机风口的位置设置不合理，送风口的设置不符合要求。（4）机械排烟设施的排烟量无法达到规范的要求。（5）未按照规范要求设置机械排烟设施，排烟口和排烟风机未实现联动。（6）机械排烟设施相关部位未按照规范要求进行设置。（7）机械加压送风风量设计不合理。部分单位为减少资金投入，对空间的计算不够严格，导致风量无法满足空间的需要、排烟功能无法达到应有效果。
2.自然排烟设施无法达到排烟要求。
在《高层民用建筑设计防火规范》中指出，建筑高度低于50米的一类公共建筑和高度低于100米的民用住宅，需要设置自然排烟系统。自然排烟系统建造具有经济性，设置较为简单，维护比较方便。但是在高层建筑自然排烟系统设计过程中依然存在较多问题，主要表现在：（1）自然排烟窗位置设置不合理。从自然排烟窗的排烟效果进行考虑，一般要尽量设置在靠近屋墙上部的位置，部分建筑设计中为了保证外墙的美观性，将自然排烟窗口设置在墙的下部或中部位置，由于位置设置不合理，不利于自然排烟效果的发挥。（2）排烟窗的面积不符合设计规范的要求。在《高层民用建筑设计防火规范》规定中，明确规定了排烟窗的开窗面积，在消防设计中设计人员未严格按照规范要求进行实施，计算方法不合理。部分工程将固定窗的面积计入排烟窗面积之内，以至于自然排烟窗的面积不符合规定的要求，导致排烟效果不佳。（3）排烟窗安装不合理，高度位置影响开启的便利性。开启时较为困难，不利于火灾情况下逃生人员展开自救。
3.高层建筑消防防火排烟设计问题产生的原因。
高层建筑消防防火排烟设计出现的各类问题，主要是由于设计过程中设计人员对《高层民用建筑设计防火规范》以及相关规定不熟悉或未严格实施所导致的。在部分设计中，往往将消防排烟系统纳入暖通设计，划为空调系统类。即便在设计中设计了排烟送风系统，通常都和空调系统及通风系统混杂在一起，而未单独绘制施工图。由于对排烟设计的重视度不够，导致高层建筑消防防火排烟设计无法满足高层建筑防火的需要。
三.高层建筑消防防火排烟设计
1.建立独立的防火排烟系统。
高层建筑消防防火排烟系统属于直接接受消防中心控制的独立系统，其自身有独特的功能。系统构造主要包括风井、风管、送风风机、排烟风机、排烟防火阀门、联动系统和风口等设施。将防火排烟系统和空调系统、通风系统独立开来，和气体灭火系统、自动报警系统、喷淋系统平等对待。高层建筑消防防火设计过程中要重视排烟系统，依据建筑设计相关规范和要求，从暖通图中将消防排烟系统独立出来，形成单独的消防防火排烟图。重点做好防火排烟系统的设计，以确保高层建筑防火排烟的实际效果。
2.排烟系统参数的设计。
（1）合理划分防烟分区。高层建筑相关管路一般都是有序且紧密的分布着，为了建筑美观性采用吊顶的形式将消防系统隔离开来。在设计过程中一般都会在吊顶下挡烟垂壁来划分防烟分区。在房间的整体高度中，挡烟垂壁高度约为0.5米左右，所占空间较大。为了建筑装饰的美观，要设置活动型的挡烟垂壁，平常保持收起状态，在火灾时联动自动下垂。设计过程中划分防烟分区时，不得跨越划分的防火分区。
（2）合理选择排烟的方式。
为了满足高层建筑消防防火的需要，确保排烟系统具有较好的排烟效果，要选择合理的排烟方式。结合高层建筑防火需要，可选择机械排烟方式进行排烟，在进风和排烟过程中，能够形成对流循环系统，排烟效果较好。
（3）合理布置排烟口。
高层建筑消防防火排烟设计采用机械排烟系统，其排烟效果主要受到排烟口的位置布置和尺寸影响。由于造成建筑发生火灾时，烟气一般都位于房间的上部，因此要在顶棚平面或者距离顶棚较近设置排烟口，设置的排烟口最小面积应超过0.04㎡。为了避免排烟口过多吸入下部空气，确保排烟量不减少，不宜将排烟口设置在较低位置上。为避免排烟口卷入大量的空气，导致排烟效果的降低，因此要注意排烟口的风速，一般情况下要将排烟口的风速控制在5～9m/s。排烟口布置过程中，为避免排烟口和房间最远点的水平距离过大，导致无法吸入远处的烟气，因此要将排烟口和房间最远点的水平距离控制在30米以下。同时在疏散出口的附近不能设计排烟口。设置排烟口时要确保排烟方向和火灾时人员疏散的方向相反，避免造成火災发生后人员疏散时吸入大量烟雾。
（4）机械排烟系统设计要点。
机械排烟方式主要包括负压机械排烟方式和全面通风排烟方式两种。高层建筑采用机械排烟系统时，在系统设计过程中，位于房间的机械排烟系统应该按照防火分区进行合理设置，位于走廊位置的机械排烟系统要进行竖向布置，要将机械排烟系统和通风系统、空调系统分开设置。排烟口平时保持关闭状态，应设置自动或手动开启装置。排烟口设置在顶棚上时，同可燃物或可燃构件的距离要保持1米以上。位于防烟分区的排烟口和最远点的水平距离要控制在30米以内。排烟支管上应当设置在烟气温度超过280℃时能够自动关闭的排烟防火阀。设置的排烟风机应保持在280℃内能够连续工作三十分钟。设置机械排烟系统时，应确保任一排烟阀开启时，排烟风机都能够自行启动，以确保排烟效果。
四.结束语
高层建筑消防防火排烟设计是消防防火设计的重点，同时也是保证高层建筑消防安全的重要措施。排烟系统设计时，要合理划分防烟分区，选择合理的排烟方式，合理确定排烟，补风量，做好排烟口的设置，确保排烟系统在火灾中能够发挥正常作用，以确保建筑安全，为人员疏散提供有利条件。
参考文献：
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[4]李慧琴，杨雪松.超高层建筑内超大中庭消防设计探讨与实践[J].建筑技艺，2013，（3）：220-221
高层建筑消防防火排烟设计探讨 篇4
我国人口数量十分庞大, 城市居民人口密度相对较高。为此, 我国城市建筑向着拔高、综合性、功能多等方向迅速发展。于是火灾一旦在高层建筑中被引发, 事故将更加难以处理。主要是因为, 高层建筑结构和功能复杂, 火灾引起浓烟模糊人视线, 同时消防车难以赶上楼层高度, 因此给灭火等救援措施带来很大的不便。
从建筑布局及风口等角度来看, 一旦出现火灾, 楼梯间、电梯井、管道井等所有竖向管井的烟囱效应和风力影响, 会导致火势更加迅猛, 事故的损害也因此更加惨重。根据国外的关于高层建筑火灾事故的不完整数字统计, 火灾中有一半以上的人是被烟雾窒息而死或者因为烟雾火势蔓延无处逃脱跳楼而死。因此, 对高层建筑消防防火排烟的设计便十分必要。
2 高层建筑消防防火设计存在问题
高层建筑因其总体高度较大, 各楼层在火灾发生时因此面临的危险程度不同, 低楼层人员逃离建筑更加便利;同时建筑内部的结构十分复杂, 在烟雾中容易迷失方向;再者火灾引发时, 相关人员自救或者他救都需要一些基本设施保障。因此, 设计人员需要综合考察各方面的因素, 全面分析利弊, 分析差异, 才能尽可能的避免建筑物投入使用后出现的消防问题。
目前根据各方面的考察分析, 高层建筑消防防火排烟设计中主要出现以下几类问题。
2.1 消防设施短缺
由于高层建筑内部空间庞大, 人员分布不是特别集中, 那么一旦出现火灾, 引发的安全问题, 可能不会使楼内所有人第一时间知道, 因此而造成的问题是一旦火灾情况变得更加严重, 而建筑内人员若不能及时获得火灾的相关信息, 将在火灾趋势太大时无法及时脱困。因此, 当前很多高层建筑内的火灾安全警报设施不够完善, 很多类似设施形同虚设:一方面, 火灾不会经常发生, 因此火灾警报设施可能被遗忘;另一方面, 因为火灾报警设施确实使用较少, 日久变坏, 不易被察觉, 一旦到关键时刻无法及时派上用场。
火灾需要及时被发现, 防范于未然, 楼内的灭火器需要备足。但因为火灾不常出现, 灭火器可能配备不足, 甚至出现锈蚀, 难以使用等问题。
建筑内的通道可能会在火灾时被烧毁或者其他原因阻挡, 这时候需要逃生或者消防人员寻找其他的出路, 因此建筑内需要配备锤子或者斧头等工具, 在关键时刻可以砸开门窗, 供人逃生或者打开出烟口。
火灾时最令人难以忍受的是浓烟, 一方面模糊人视线, 令人眼睛睁不开, 另一方面令人呼吸困难, 常常是因为这两个方面, 造成火灾中的人员伤亡。因此, 需要在关键场所配备防烟口罩。这也是当前高层建筑消防防火排烟设计中容易忽略的部分。
2.2 建筑装饰材料不当
当前很多建筑设计者或者房主因舒适美观, 而选用大量的易燃的材料。他们对建筑防火排烟不够重视, 或者相关的易引发火灾方面的知识短缺, 因而给建筑防火排烟设计带来巨大隐患。当建筑使用时间过长, 会出现内部电线等易燃易起火的装置老化, 这类问题比较隐秘, 不易检查, 因而同样使防火排烟遭遇重大挑战。
2.3 建筑内部的结构设计不合理
高层建筑的内部空间庞大, 因建筑的多功能化需求, 常会导致内部结构复杂。一旦引发火灾, 不当的内部结构可能会导致浓烟流向的方向不合理, 可能积压在人群居住或者办公的地方。同时, 建筑内部的空气流动也需要给予尽可能的关注, 在火灾排烟设计中利害攸关。例如, 空气若向内涌动, 无法对外形成气流循环的通道, 那么火灾中的烟雾可能在建筑内外的气压下先想内喷涌, 然后由内部向外喷发, 给人们的逃生带来巨大伤害。火灾容易沿着横向的走廊或者竖向的管道迅速蔓延, 在排烟设计中需要注意设置相关的通道关闭措施, 一旦火势蔓延或者浓烟蔓延, 可关闭相关的通道将浓烟隔绝, 尽量保持楼梯通道等设施内的空气相对适宜人活动, 为人们的逃生或救援提供较好的环境。
3 案例分析
此处选取近几年内较为典型的案例2009年央视大楼火灾事故, 并从中探讨高层建筑防火排烟设计中需要引起重视的问题。
3.1 案例概述
2009年2月9日晚上, 北京市朝阳区东三环中央电视台新址园区在建的附属文化中心大楼工地发生火灾, 在相关人员的救援下, 火势经过三小时后得到控制。但是, 却因此付出1名消防队员牺牲, 6名消防队员和2名施工人员受伤, 以及其他建筑内物质损失, 数额巨大。
该建筑处于火灾中的面积为21333平方米, 过火面积为8490平方米。这栋建筑是央视的电视文化中心, 建筑高达159米。
3.2 案发原因
根据相关部门的调查分析, 这次火灾事故的发生可以归纳为以下几方面: (1) 建筑单位私自破坏烟花燃放规定, 不合理组织烟花燃放活动。 (2) 施工单位使用的保温板达不到要求, 给烟花引燃相关设施带来隐患。 (3) 监管单位监管不利, 没能及时阻止公共场合内的非法燃放烟花。
3.3 事故教训及如何设计消防防火排烟系统
从案发原因来看, 消防防火排烟设计中应注意的问题有: (1) 应按照相关法律法规的规定完善消防设施, 在火灾发生时及时发挥应有的作用。应该按照相关安全条例的要求设置火灾自动警报系统让建筑内人员及时发现。另外还要有灭火系统、防毒烟排烟系统、安全逃生通道辅助工具等消防设施。并对此进行定期的保养, 确保关机时刻能立即有效使用。高层建筑需要多设楼梯, 确保火灾时有足够的逃生通道, 并于日常管理时确保通道内的安全整洁, 不被任何杂物阻挡。 (2) 健全相关消防的监督管理体制, 将责任分配到具体的个人, 使消防相关人员与建筑内的民众安全忧戚相关, 真正为民安全所想, 真正身心投入, 而不是消防问题当成过场。 (3) 加强对居民和相关工作人员的消防安全教育, 使他们能够在火灾时找到合理的途径拉响火灾警报, 按照正确的方式灭火, 学会火灾中的自我营救逃生等技巧。
4 高层建筑消防防火排烟设计工程分析
火灾中, 浓烟伴随火势, 使人在烟雾中迷失方向, 并伴有窒息晕厥的危害。因此防火与排烟设计需并驾齐驱。尤其是在高层建筑中, 人们距离地面较远, 火灾时电梯等一些快捷的行动设施不方便运行, 只能经过长时间的在烟雾中摸索逃生路径。一方面在高层建筑消防防火排烟系统设计中, 尽可能的妥善设计相关方面, 杜绝火灾的发生;另一方面, 在火灾发生时要能够顺利排烟, 并重点解决消防逃生通道的排烟问题, 使其在火灾时不至于受到火灾浓烟的严重干扰, 从而为建筑内的民众逃离建筑提供便利环境。
通常防火排烟的设计形式有三类, 一类是自然通风排烟, 一类是机械排烟。目前一般机械排烟用的较多, 因为可以认为不受环境控制或者影响, 只要相关机械能够正常运行, 就能够尽可能的把烟雾抽出建筑之外, 如抽烟机等。
高层建筑通常建筑总面积十分巨大, 建筑内空间广阔, 因此排烟若要有效进行, 需要根据建筑内的排烟量选择合适的机械排烟机, 使机械排烟机的功率尽可能的处于火灾发生时能够调用的标准。因为通常火灾发生时, 建筑的线路会因此受损而导致停电, 为使机械排烟方式能够顺利进行可以在建筑内适当的采用小型发电机, 因此机械排烟机的功率应受到限制。所以机械排烟机的选择应根据排烟量来设计。
排烟量按60立方米/ (每平方米每小时) 确定 (担负2个或2个以上排烟分区者按最大排烟分区120立方米/ (每平方米每小时) 确定) 这样便可以选择合适的排烟用风机。其次核查所选用的风机的风压, 在加压机械排烟的方式中, 不同的部分有一定的压力差, 再加上热效应下的烟雾气流方向, 按排烟气流方向来安排, 便可以形成负压, 所以排烟风机之压头损失不必考虑太大。但是加压送风风机不仅需要达到要求的风量大小, 还必需有足够的风压。在选择这种加压送风风机时不仅要考虑克服管道沿程和局部阻力损失, 还要达到如下部分之压力要求, 走道8Pa, 前室25Pa, 防烟楼梯间50Pa。按照这种方式就能够形成以防烟楼梯间、前室、走道压力递减之形式, 以走道为主的排烟道, 利用风机、排烟管道及其零部件的排烟系统。
参考文献
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[2]赵宝武.高层建筑防火排烟设计的探讨[J].科技风, 2012 (5) .
建筑排烟设计 篇5
(1)下列部位的地下工程或房间应设置排烟设施:
①使用面积超过500m^2的地下街和独立设置的商场、医院、旅馆;
②不燃烧材料作装修且使用面积超过1000m^2，的餐厅、展览厅、旱冰场、体育场、舞厅、电子游艺场，或使用难燃烧材料装修的上述房间，其使用面积超过500m^2
③电影院、礼堂;
④使用面积超过1000m^2的图书、资料、档案库;
③设有防烟楼梯间的其他地下建筑，
(2)走道、房间采用机械排烟时，排烟量计算应符合以下要求:
①当排烟风机担负一个防烟分区排烟时，要按该防烟分区面积每平方米不小于60m^2/h计算;
②当担负两个及两个以上防烟分区时，应按其中最大防烟分区面积每平方米不小于120m^2/h计算。
⑧防烟楼梯间及其前室，宜采用独立的机械加压送风系统，前室压力宜保持25Pa,楼梯间压力宜保持50Pa，
经核算效果不太理想时，也可采取排烟系统。
为保证人员安全疏散，地F街与地面建筑相邻的疏散通道，宜设置正压送风装置，保持正压，将烟气堵住在通道之外，以保障人员安全疏散。
④走道或房间采用自然排烟时，可利用采光窗井(一般是单层地下建筑)作为自然排烟口。其排烟口总截面积不应小于该防烟分区面积的2%。
为了增强排烟效果，每个商店、通道的一段(每段不超过60m)和餐厅、公共娱乐场所，应作为一个防火单元或防火分区，设置排烟口。
⑤试验和火灾案例都证明，离心风机比轴流风机耐火性能好，因此宜采用离心风机作为排烟风机，且风机与排烟口要有联锁装置，做到当任何一个排烟口开启时，排烟风机能自动启动。
⑥排烟和正压送风管道，均应采用不燃烧材料制作，当采用金属风管时，其风速不应大于20m/s;当采用钢筋混凝土等非金属风道时，其风速不应大于15m/s.
建筑工程防排烟设计常见问题分析 篇6
随着我国经济的迅速发展，当前建筑项目发展迅速，国内一大批大型商业建筑、地下工程不断涌现。为了防止和减少此类建筑火灾的危害，保护人身和财产的安全，本着“预防为主，防消结合”的消防工作方针，针对此类建筑发生火灾的特点，防排烟系统设计应立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全实用、技术先进、经济合理。但由于设计人员对消防技术规范中的相关条款理解不够深入，致使设计出的产品在实际的施工过程中出现了较多的问题，文章对一些常见的问题如：漏风系数的取值、防排烟风机的设置问题、防排烟系统防火阀的设置问题、防排烟设计加压送风口、排烟口风速控制这些方面进行了分析探讨，根据实际经验总结了相关的解决措施。
1建筑工程防排烟措施
1.1控制烟雾的产生量
防排烟最好的办法在于消除发烟的源头。因此，在高层建筑、地下建筑和大空间多层建筑中，应设计火灾报警系统及自动灭火系统，以便尽早发现火灾，在大量浓烟产生之前扑灭火灾或控制火灾发展。同时，在建筑装修时尽量采用不燃或难燃材料进行装修，这样即使发生火灾，发烟量小，发烟速度慢，相对地有较充裕的逃生时间，减少对生命的威胁。
1.2充分利用建筑物的构造进行自然排烟
自然排烟在一般建筑物中能满足防排烟的要求，同时又节约了投资，是一种比较好且经济的排烟方式。一般采用可开启的外窗和窗外阳台或凹廊进行自然排烟。此外，靠墙的防烟楼梯及其前室，消防电梯间前室及合用前室易采用自然排烟。
1.3利用通风空调系统进行防排烟
通风空调系统加压送风可以利用原有的设备，节约投资。对于空调系统防排烟可以分为向非着火区送风排烟和对着火区排烟。向非着火区送风排烟即利用风机、风道、送风口向非着火区送风，使非着火区形成正压，从而防止着火区烟气向非着火区蔓延。对着火区排烟即将原送风口作为排烟口，还应增设排烟普通管道，防止烟气经过空调器或空调机。
1.4设置机械加压送风防烟系统
设置机械加压送风防烟系统的目的是在建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。设置这种系统的部位应视建筑物的具体情况而定，一般有：不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室；可开窗自然排烟的楼梯间但不具备自然排烟条件的前室；不具备自然排烟条件的消防电梯前室；受楼梯井和消防电梯井烟囱效应影响的合用前室；封闭室避难间等。
1.5利用排风机进行机械排烟
这种排烟方式一般都是利用排烟风机进行强制排烟。据有关资料介绍，一个设计优良的机械排烟系统在火灾中能排出80%的热量，使火灾温度大大降低。因此对人员安全疏散和灭火起着重要作用。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。此外，根据火灾时人们在异常心理状态下的行动特点，制定相应的避难疏散计划，配备足够的避难器材也是很重要的。
2建筑防排烟设计应该注意的若干问题
2.1漏风系数的取值
在《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)中没有明确规定加压送风机风量的确定是否需要考虑风道(竖井)漏风系数。很多设计人员陷入了误区，认为风机送风量越大越好，在设计风量时为追求大于计算值或规范规定值，就将送风机的送风量定得很大，造成前室或楼梯间的门难以开启。即使需要考虑风道漏风系数，也应该按规定计算风量，不能随意加大送风量。排烟风机风量在确定上也存在不合理的地方。有的设计人员在设计计算排烟风机风量时对漏风系数并未予以考虑，而是直接根据不考虑漏风系数的计算结果设计配备排烟风机，这样就可能会导致不能保证需要排烟部位规定的排烟量。为此，在排烟风机风量的计算中，通过确定要控制的时间和控制的烟气层高度来计算确定需要的排烟量，从而合理选择漏风系数，确定排烟风机，以达到经济实用、科学合理的目的。
2.2排烟风机机房的设置
现行《高规》中对排烟风机机房的设置并没有具体条文的规定，所以设计人员经常忽视这个问题，特别是在水平区域设置集中排烟系统时往往未设置专用排烟机房。要么将排烟风机裸露于需要排烟的空间中，要么将排烟风机设置在楼梯问或前室内。笔者认为上述两种设置方式均存在着一定的缺陷，因为：
（1）机械排烟系统所选择的排烟风机虽然一般都能满足耐热性能好、变形小，且在280℃的高温下运行30min后应仍能满足设计需要的要求，但目前排烟风机所使用的离心风机或轴流风机，在风机关闭后都不能有效地阻止烟气通过风机和管道蔓延。
（2）防排烟设计的最终目的是防止烟气进入疏散通道，减少烟气对人员疏散和灭火行动的影响，而楼梯间或前室都是人员疏散和灭火行动的必经通道，将排烟风机设置在楼梯间或前室内，往往会因为设备和施工质量等各种原因，造成烟气通过风管涌人楼梯间或前室，这显然与防排烟设计的原则相违背。所以应将排烟风机单独机房设置。可以设置在用耐火极限不低于2.00h的隔墙、1.50h的楼板和甲级防火门与其他部位隔开的专用机房内，并在风管穿越机房的隔墙处设置排烟防火阀，排烟防火阀是防止烟气在排烟风机关闭后蔓延的重要措施。同时也可以避免排烟风机长时间的暴露于高温烟气中，造成对排烟风机不必要的损坏。
2.3防火阀与排烟阀的设置问题
（1）排烟风机入口未设排烟防火阀。虽然《高规》8.4.7条规定：“排烟风机可采用离心风机或采用排烟轴流风机，并应在其机房人口处设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀”，然而在设置局部排烟系统时，排烟风机未设在机房，而设在屋顶(露天布置)或走道的外墙上或直接设在要求排烟的房间，有些设计人员认为这样排烟风机直接将烟气排出了建筑外，不存在排出烟火引起烟火蔓延的问题，因此就没有在排烟风机入口管上设置排烟防火阀(280℃自动关闭)。
（2）管道穿越防火分隔处必须防火阀。穿越防火分区的情况有两种：机械排烟系统水平不是按防火分区设置，或排烟分机和排烟口不在一个防火分区，管道在穿越防火分区处设置防火阀；竖向管道穿越防火分区时，在各防火分区水平支管与垂直风管的连接处设置防火阀以防止火灾时高温烟气传输，引起火灾蔓延扩大。《高规》和《建规》原则上都不提倡管道穿越防火分隔处，如果非要穿越防火分隔处则一定要设置280度自熔防火阀。
2.4防火窗是否可视为可开启外窗的问题
可开启外窗是广泛应用于高层民用建筑的一种经济实惠的防排烟设施。在设计中有熔时会遇到高层民用建筑与周边建筑物防火问距不足的情形，为此《高规》第4.2節提出了一系列可适当减小防火间距的措施，其中第4.2.4条规定两座高层建筑或高层建筑与不低于二级耐火等级的单层、多层民用建筑相邻，当相邻较高的一面外墙耐火极限不低于2.00h，墙上开口部位设有甲级防火门、窗或防火卷帘时，其防火间距可适当减小，但不宜小于4.00m。所以在一些设计中采取设置钢质甲级防火窗的方法解决防火间距不足与自然通风、自然采光之间的矛盾，而目前我国所普遍使用的钢质防火窗根据其安装方式主要有固定式和活动式两种，固定式钢质防火窗顾名思义是不可开启的，而活动式钢质防火窗根据要求则应该设有自动关闭装置，以确保防火窗在火灾发生时处于关闭状态，可见无论何种形式的防火窗在火灾发生时所起到的是隔离和阻止火势蔓延的作用，同时也阻止了烟气的排除，不能满足自然排烟的要求，所以设置了防火窗的房间、内走廊、楼梯间和前室等部位应通过设置机械防排烟设施解决防排烟问题。
3防排烟设计加压送风口、排烟口风速控制
在《高规》中对送风口风速规定为“不宜大于7ｍ/ｓ”，对排烟口的风速规定为“不宜大于10ｍ/ｓ”，为了避免造成过于强烈的吹风感而使人不适，但是在实际工程防排烟设计中，设计人员未对此条进行考虑，设计出的数值经计算后其风速往往大于规定的数值。因此，在防排烟设计过程中必须得注意对风速的控制，在对排烟口、加压送风口的设置上应按规定进行设计，以满足规范的要求。
结束语
防排烟设计是建筑防火设计中的重要组成部份，因此在防排烟设计中不仅要掌握防排烟方式基本知识，还要熟练掌握国家现行规范、标准，同时还应学习参考国外防排烟作法，从实际工程项目中吸取经验，从而使防排烟设计在建筑防火中发挥更理想的作用。既要做到充分掌握消防设计理论，又要能够根据具体的工程特点灵活运用消防规范，在满足现行的规范的同时尽量做到设计合理和降低造价。目前消防设计的相关规范还存在着很多的不足，在实际工程中也应该认真的积累，积极的探索性能化设计规范，积极的推动消防设计技术的发展，以做到真正的科学、实用以及合理。
参考文献
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[3]窦立新.建筑防排烟设计的若干问题探讨[J].山西建筑，2010，27(09)：117～119.
建筑排烟设计 篇7
(1) 火势迅速蔓延, 形成立体火灾, 易造成无法控制的危害。高层建筑内管道数量多, 发生火灾以后, 在极其短的时间内, 就会形成很大的火势, 出现所谓的“烟囱效应”。建筑内部的电梯间、管道井和楼梯间, 就如同一个一个的烟囱, 极易形成体大火, 从而导致整栋楼的大面积燃烧。
(2) 人员密集, 疏散较为困难。高层建筑多半是住宅楼或写字楼, 以及人流密集、繁华热闹的商场, 大楼的垂直距离长, 所以疏散时间也较长。发生火灾后, 人们普遍会出现恐慌心理, 短时间内将楼内的人员疏散完毕, 并不是件容易的事情。根据调查, 死于火灾的人往往是由于睡眠中窒息、反应迟钝等所致, 还没来得及逃出, 就已经身亡了。
(3) 装备具有很大局限性, 救灾能力有限。与西方国家相比, 目前我们国家的建筑消防安全疏散能力较弱, 我国常用的消防云梯车理论作业高度仅为100m, 这很难满足高层建筑消防安全的需要。在高层建筑楼顶, 利用直升机救援, 要铺设有草坪, 但在火灾形成冲天之势时, 直升机很难接近建筑物, 从而增加了人们逃生的困难性。
2 高层建筑消防防火排烟设计存在的问题
2.1 排烟口设置不合理
目前, 我国在高层建筑的设计规范中要求排烟窗口设计安装于建筑的上方, 并且要求安装开启装置。之所以这样设计是考虑到火灾发生时烟雾会向上飘散, 这样将排烟窗口设置于上方就能够有效的排烟。但是在实际的建筑中这样的装置应用并不实用, 原因在于一旦发生火灾, 对于排烟窗口的开启装置一般均需要人工进行开启, 但是发生火灾以后很多人员都顾不上开启排烟装置, 大多数人只顾自己逃生。甚至一部分人群根本就不清楚自己所住的区域排烟装置的开启开关在哪里, 又该怎样开启, 因此并不实用。因此有人提出应当将排烟装置与火警报警装置进行联动, 一旦发生火警就会自动开启排烟窗口, 但是目前市场上这样的装置价格均比较高, 因此应用并不多。就目前而言, 不少高层建筑在排烟窗口的设计上均采用的是侧拉窗口, 几乎很少采用自动开启装置, 因此我国高层建筑的排烟窗口设置的是十分不合理的。
2.2 送风口设置不规范
目前的高层建筑送风口设计一般在设计时选用的是竖向送风的机械排烟管道, 送风口选用的是同一规格的百叶窗开风口。尽管看似没有问题, 但是在送风口的管道内壁处理上并没有进行严格的处理, 使得管道内部凹凸不平, 并且缺少定期的维护与保养, 管道内壁甚至存在锈蚀的情况。在加上在进行管道的设计时, 由于设计的不合理, 导致管道内部过长或者管道的拐角过多, 从而导致送风口送风受到了影响。这一问题目前较为普遍我国很多高层建筑中均存在这一问题。
2.3 排烟系统的设置不全面
我国建筑消防规范中规定在建筑中如果不具备自然排烟装置应当架设机械排烟系统。这样的规定下除了楼道其他区域均应当安装机械排烟装置, 但是在实际的建筑中, 很多的建筑均忽略了这方面的要求, 仅仅在大厅以及人流量较大的一些场合安装了排烟装置。此外, 楼梯口不需要安装排烟装置是因为正常情况下, 楼道口时处于一个正态空气压力下的, 这样一旦发生火灾, 楼道的烟会自动排出去, 但是在不少建筑中, 防火门以及楼道窗长期保持开放状态这样就破坏了原有的正压力, 导致烟雾无法正常排出。
3 高层建筑消防防火排烟设计
3.1 耐火构造设计
我国高层主要分为两类, 相关法律制度中对高层所有部位的耐火性和耐火极限有着明确的规定。第一类高层是性质较特殊的医院和高级旅馆等, 高度一般大于50m, 内部建筑面积超过1500m2或高度大于50m内部建筑面积超过1000m2的商业大楼、电信大楼、金融财贸大楼等。另外, 超过十九层的住宅大楼也归属于一级高层, 一级高层的要求较高, 其墙柱燃烧性能和耐火极限需要超过3h, 梁板的燃烧性能数值为1.5h, 耐火极限为2h。相比之下第二类高层要求较低, 高度在2~50m之间的办公大楼、旅馆、教学楼或10~18层的住宅大楼, 墙柱燃烧性能和耐火极限只需要2.5h即可, 墙板的燃烧性能控制在1h以上, 耐火极限为1.5h。
3.2 火灾时的防火设计
高层火灾时的防火设计主要分为三种, 分为总体布局、安全疏散以及消防设备:
3.2.1 总体布局
(1) 高层建筑在选址时需要十分谨慎, 条件允许的情况下尽量将高层选择在交通比较发达的区域, 结合城市的整体规划保证高层的交通, 最好是一些交通干道的附近, 即便发生火灾也方便疏散人员, 运输消防设备也十分便利。 (2) 各个高层之间应该有一定的安全距离。为了防止高层发生火灾时火势的蔓延, 高层之间应该保持科学合理的安全距离, 也为救援提供更大的操作空间。 (3) 要限制裙房附体。高层建筑周围需要建设一些裙房, 这些裙房可以直接通向高层的楼梯或是作为高层的安全出口, 为人员逃生提供更大的几率。 (4) 要设计消防车道。我国相关制度中对消防车道有着严格的标准, 其宽度不得小于4m, 空间足够大的话尽量设置一个尽端式回车场。
3.2.2 安全疏散
由于高层的房间较多, 在进行疏散时可以将疏散系统分为垂直疏散和水平疏散两类。 (1) 垂直疏散系统, 将高层中的电梯、楼梯一级避难层等部分设计成为垂直疏散系统。由于电梯是垂直运作, 其运送速度是楼梯的几十倍, 在疏散人员时很大程度上能节约疏散的时间。如果火势较大, 楼梯疏散也是进行人员疏散的重要手段之一, 设置裙房的高层也可以利用裙房进行人员的撤离。高层建筑在设计时应该设置几个避难层, 如果火势较大不能撤离出高层, 人员可以暂时躲避到避难层当中进行暂时的避难。 (2) 水平疏散系统, 主要结构为走道, 就其自身结构而言比较简单快捷, 同时还配备了排烟、方向指示和应急照明灯等设备。
3.2.3 消防设备
高层在起火的15~20min内比较安全, 20min后火势才开始蔓延, 因此为了更好地疏散人员和达到灭火的目的, 应当在高层内部装置自动报警系统或自动灭火系统。目前常用的高层报警系统为人工报警和自动报警, 人工报警与自动报警相比成本较低, 但无法及时准确地报警。自动报警系统由探测器、集中报警器和区域报警器三部分组成, 能够准确及时地探测出火灾发生的地点。此外, 消防中心在高层防火系统中处于关键位置, 控制高层内部所有的设施, 所以在安排消防中心位置时要考虑其与外部的联系。火灾发生初期需要使用手动灭火设施, 根据火灾发生的实际情况选择合理的灭火设施。例如如果是南方的冬季, 在选择灭火时可以应用开式缩水的方法。如果火灾发生在一些类似计算机室的房间, 则不能用水来灭火, 最佳的灭火方式是使用七氟丙炳等气体, 从而实现小范围灭火的目的。
3.3 选择合适的通风方式
选择正确的排烟方式关系着高层建筑消防防火排烟设计的质量和水平, 对于消防安全有重要的作用。在实际高层建筑消防防火排烟系统的选择上, 一般的流程是空间排烟首先要选择机械排烟系统, 自然排烟系统要优于机械排烟系统, 而且自然排烟系统要避让高层排烟。正确的排烟方式有利于高层建筑消防设计的完善。
3.4 科学设计排烟布置
科学设置排烟布置主要包括两个方面, 分别是自然排烟布置和机械排烟布置。在自然排烟布置中, 一定要设置不同开口朝向的排烟装置, 注意计算排烟系统的有效开口面积, 确定自然排烟装置排烟能力的大小。尤其是对无法手动开启的自然排烟装置, 应安装自动开启装置进行排烟;在机械系统排烟布置中, 主要从两个角度进行思考: (1) 对排烟管道和排烟口进行严格的设计和布置。根据排烟管道的长短、大小、排烟量、管道的材料等, 计算排烟管道的横截面面积、排烟口的位置及面积等情况; (2) 对延期流动进行合理的设置。一旦发生火灾, 机械送烟口距排风口的距离不能过近, 速度不能过快, 防止因为机械排烟装置的气流与火灾的气流相冲突, 加大火势。为了解决这一问题, 可以采用防火防烟分区机械排烟装置, 使火灾产生的气流和烟气与排风的方向一致。
4 结语
随着建筑技术的不断发展, 高层建筑的数量会越来越多, 高层建筑在人们生活中会占据一个越来越重要的地位。随着高层建筑的普及, 高层建筑的消防安全将会直接影响到人们的生命安全, 因此在高层建筑的设计中一定要重视消防防火排烟设计, 做好消防防火排烟设计, 确保建筑的消防安全, 为人们创造一个安全舒适的环境。
摘要：随着我国经济发展的加快, 城市高层建筑数量不断增加。高层建筑尽管能够有效的降低土地的使用成本, 提高土地的利用效率, 但是一旦发生火灾, 由于逃生的限制以及救援的条件不足往往会导致十分严重的后果。在高层建筑的火灾事故中, 危害人们生命安全不仅仅是火, 还有烟, 因此在高层建筑中一定要重视消防防火排烟设计, 充分考虑高层建筑的消防设计, 提高高层建筑的防火性能。
关键词：高层建筑,消防,防火,排烟,设计
参考文献
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建筑排烟设计 篇8
关键词：民用建筑,设计规范,排烟,内走道,防火阀
近年来,建筑行业飞速发展。大量功能复杂、形式多样的建筑物正在不断地涌现,这在一定程度上改变了过去千厦一调,千街一貌,千城一色的状况,而且给人们的生活气息增添了不少色彩。但建筑物功能的复杂、形式的多样必将增加设计难度,因此防火排烟设计要求逐步提高,相关规范也在日趋完善,为防止和减少火灾危害,国家先后制定《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》《人民防空工程设计防火规范》 (以下简称《人规》),对民用建筑的防火排烟设计起到了良好的指导作用。笔者在贯彻规范的过程中,结合实际工程设计经验,对民用建筑防排烟设计规范的不足之处进一步探讨,提出个人见解。
1 内走道排烟设施
据统计,在火灾中,吸入毒性气体导致死亡的占火灾死亡人数的80%。若发生紧急火灾事件时,保障场内人员安全疏散和消防队员顺利扑救火灾至关重要。内走道是将房间和竖向疏散通道(楼梯间、前室等)连接在一起的通道,它是火灾时人们疏散的重要途径,其排烟设计至关重要。
1.1 《高规》与《建规》中内走道排烟相关条款
《高规》8.1.3.1,8.2.2.3及8.4.1.1条对内走道排烟要求的规定如下:
一类高层建筑和建筑高度超过32 m的二类高层建筑的下列部位:
1)长度超过20 m的内走道应设排烟设施(含自然排烟设施和机械排烟设施)。
2)采用自然排烟时,长度不超过60 m的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的2%。
3)无直接自然通风,且长度超过20 m的内走道或虽有直接自然通风,但长度超过60 m的内走道应设机械排烟设施。
《建规》5.1.1.1A条对内走道排烟要求的规定如下:
设在首层、二层或三层以外楼层的歌舞厅、录像厅、夜总会、放映厅、卡拉OK厅(含具有卡拉OK功能的餐厅)、游艺厅(含电子游艺厅)、桑拿浴室(除洗浴部分外)、网吧等歌舞娱乐放映游艺场所(以下简称歌舞娱乐放映游艺场所)的超过20 m且无自然排烟的疏散走道或有直接自然通风,但长度超过40 m的疏散内走道,应设机械排烟设施。
根据对上述《高规》防火排烟条款的理解,可认为在高度低于32 m的二类高层建筑内,不管走道情况如何,设计时均可不考虑排烟设施;设在高度低于32 m的二类高层建筑内的歌舞娱乐放映游艺场所的内走道也可不考虑排烟设施。这与《建规》5.1.1.1A条相对比,显然条件放宽,这是不合常理的,因为不管怎样讲,高层建筑的疏散始终会比多层建筑要困难。因此建议《高规》对内走道排烟的前提条件做适当调整。
1.2 内走道设机械排烟还是自然排烟的建议
《高规》中8.4.1.1,8.2.2.3及8.4.1.1条规定,具体应用至实际工程,经常会遇到下面这种情况:比如说有一栋一类高层建筑,内走道形式为带形走道,长度为40 m,它的一端有直接对外的窗户,且开窗面积达到了走道面积的2%,按照规范规定,可不设机械排烟;但《高规》8.4.5条规定防烟分区内排烟口距最远点的水平距离不应超过30 m,这说明该走道如若要达到实际排烟效果,还是应设机械排烟。
本文就上述问题提出一点建议,可供大家参考。对一类高层建筑和建筑高度超过32 m的二类高层建筑而言,首先分析其走道形式,若为带形走道,并且长度在30 m～60 m之间时,应考虑机械排烟;当长度在20 m～30 m之间时,首先考虑自然排烟,当可开启的外窗面积小于内走道地面面积的2%时,应考虑机械排烟。对于多层建筑而言,若在首层、二层或三层以外楼层设歌舞娱乐放映游艺场所时,其内走道长度在30 m～40 m之间时,应考虑机械排烟;当长度在20 m～30 m之间时,首先考虑自然排烟,当可开启的外窗面积小于内走道地面面积的2%时,应考虑机械排烟。
1.3 内走道设置机械排烟时应注意的问题
在《高规》《建规》《人规》中均对内走道设置机械排烟提出条件要求,当内走道满足机械排烟的条件时,应注意排烟系统宜竖向布置,但有时为了防止排烟风机超负荷运转,排烟系统在竖直方向可划分成数个系统,每个排烟分系统设排烟口的数量不宜超过30个。另外当一个走道如果划分为几个防烟分区时,在每个防烟分区内的排烟口距该防烟分区最远点的水平距离应不超过30 m。
2 通风空调系统风管防火阀设置
《高规》《人规》均阐述了通风空调系统的风管防火阀设置。
《高规》8.5.3条规定,下列情况之一的通风、空气调节系统的风管道应设防火阀:
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风管交接处的水平管段上;
4)穿越变形缝处的两侧。
《人规》6.7.6条规定,通风、空气调节系统的风管,当出现下列情况之一时,应设防火阀:
1)穿越防火墙或防火楼板处;
2)穿过设有防火门的房间隔墙和楼板处;
3)每层水平风管同垂直总管的交接处;
4)穿越变形缝处的两侧。
下面就《高规》《人规》所表述的这4种情况一一对比,第1种情况《高规》表述比较完善,因为防火分区划分除采用防火墙和防火楼板外,还可采用防火卷帘、水幕等进行划分;第2种情况《人规》表述相对符合实际工程,因为在实际工程中那些房间很可能采用普通门或窗,这样房间本身都不能起到防火的作用,在管道上设防火阀更没有实际意义;第3种情况《高规》表述的要清楚些,《人规》中没有明确防火阀具体的位置是在水平管段上还是垂直管段上;第4种情况《高规》《人规》中所表述的内容完全一致,但是它也有不足之处,因为在实际工程中,有的变形缝处不设防火墙,变形缝两侧是相通的,这种情况下,设置防火阀显得多余,因此,建议本条款可改为:当变形缝处设置防火墙时,变形缝的两侧均设置防火阀。
3结语
民用建筑防火排烟设计合理与否同人民生命安全息息相关,设置防排烟设施时,应首先考虑建筑物类型,一般来说,若设置自然排烟方式达不到实际排烟效果,就必须按照规范要求设置机械排烟。在实际工程设计中,由于建筑行业的迅猛发展,规范上的一些防火条款已不能满足设计需求,希望有关部门加强相关方面的研究,使得规范更加具有实时性。
参考文献
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[3]GB 50098-98,人民防空工程设计防火规范[S].
建筑排烟设计 篇9
一、地下库通风系统设计
1、系统排烟方式的选择
地下停车排风系统单独布置。排风口的位置尽量合理, 根据文献[1]的规定, 在传统的地下汽车库的通风设计中, 排风按室内空间上、下两部分设置, 上部地带按排出风量的1/2~1/3计算, 下部地带按排出风量的1/2~2/3计算。但是从设计中使用方便角度看, 风口布置在下部会影响汽车的使用空间, 而且现在房地产商为了降低造价, 往往把地下车库层高搞的很低。一般汽车库梁底高度大部份在3m以下, 而在风管侧面或风管的底表面开孔设置即可。如果梁底表面在2.7m以下, 再用下部排风口就会影响车辆通行, 而且风口也容易被车碰坏。为了节省投资及减少管道占用车库的有效空间, 目前地下汽车库机械排烟系统往往与通风系统组合设置。
2、机械排风兼排烟系统
目前这种机械排风兼作排烟系统方案设计比较多, 由于它是用同一台风机和同一管道系统, 平时作排风用, 火灾时作排烟用, 往往排风量与排烟量相差很远。如一般车库净高只有3m, 按6次/叶换气量计算, 每平方米风量只有18m3/h, 而排烟量根据防火远端为60m3/h.m2, (是指一个排烟系统只负责一个防烟分区或120m3/h.m2;是指一个防烟系统负责两个或两个以上的防烟分区时) 。为节省投资, 当排风系统兼作排烟系统时, 只有采取缩小防烟分区面积的方法, 来减小防烟分区的排烟量, 使最大的一个防烟分区的排烟量与排风系统的排风量相等或相近, 才可能使排风系统兼作排烟系统。
3、系统补风
地下停车库进行机械排风时, 按规定应向室内补风, 但目前一般都没设机械送风。因为机械送风系统的设置不仅增大了投资, 而且送风机和送风管道要占用建筑空间。有时由于车库梁底标高较低, 布置送风管很困难, 所以当停车库设在地下一层时, 可以利用车库进出车道进行补风, 因为大部份车道内形成负压, 而且车库的进出口大部分是非密闭形成的门, 就是在火灾时, 防火卷帘门关闭时也要在卷帘门的下部留有缝隙, 用以补风。
二、地下库排风系统兼作排烟系统时设计中应注意的几个问题
1、排风、排烟组合系统中排风口与排烟口的设置
对于与机械通风系统合用的机械排烟系统 (为方便讨论, 假定二系统共用风机) , 因排烟口应设置在上部, 就使得排风口与排烟口不能完全合用。此时一般有两种做法, 一是单独设置常闭型排烟口, 火灾时打开排烟口, 同时关闭所有排风口或切断排风通路 (一般做法是在排风支管上设电动阀, 着火时关闭) ;二是把上部排风口作为排烟口, 火灾时关闭设在下排风支管上的电动阀。这两种做法都给系统的设置及控制方面带来了一些问题。主要是:
(1) 系统设计复杂, 下部分布置风道往往占用停车空间, 投资成本增加。
(2) 弱电控制点多, 系统运行的可靠性降低。
此外, 对于设有机械排烟设施但没有设置火灾自动报警系统的地下汽车库 (根据文献[2], 二者的设置条件并不一致。) 通过什么方式可靠地实现两种运行方式的自动切换, 也是一个不容忽视的问题。
文献[3]通过气流显示实验, 指出了地下汽车库以下排风为主的通风系统的不合理性, 认为采用上排风的方法就可以有效地排除汽车尾气污染物, 得出了宜采用上排风方式的结论。这为简化地下汽车库排风、排烟组合系统提供了很好的理论支持。对于只设上排风口的机械排风系统, 当与排烟系统合用时, 所有的排风口都可以作为排烟口, 并处于常开状态, 此时只要在风机入口处设置烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀, 风机选用保证280℃时能连续工作30min的排烟风机即可。这样既简化了系统, 降低了投资, 又不需要复杂的联动控制, 系统运行的可靠性大大增强。
综上所述, 笔者认为, 在地下汽车库排风、排烟组合系统中, 应优先采用只设置上排风口, 管道、风机、排烟口与排风口完全合用的通风排烟方式。
2、排烟防火阀的设置
文献[2]第8.2.5条规定, ......并应在排烟支管上设有烟气温超过280℃时能自动关闭的排烟防火。......排烟防火阀应联锁关闭相的排烟风机。"这里有两个问题:一"排烟支管"含义不确切;二是排烟火阀设置的位置不太妥当。如果把烟支管"理解为与每一个排烟口对应管道, 对于接有两个及以上排烟口的烟系统来说, 如果在接每个排烟口的管上都设排烟防火阀, 并且都与排烟机联锁 (规范是这样要求的) , 当多排烟口一起排烟时, 如果一个排烟防阀因烟气温度超过280℃而关闭, 但烟风机入口温度尚未达到280℃, 试此时排烟风机是否需要继续工作?回是肯定的。不能因为某个排烟支管上排烟防火阀关闭而联锁关闭排烟风。因此, 笔者认为此处"排烟支管改为"风机入口总管", 即排烟防火设在风机入口处。因为从条文的表述看, 设排烟防火阀的目的是联锁关闭烟风机, 当然离风机越近越好。
3、防烟分区设置
(1) 防烟分区的划分可以采用活动挡烟垂壁, 挡烟垂壁一般应该设在大梁底下比梁底低50cm以上, 这一点往往被人误解梁底比楼板底突出50cm以上就要把挡烟垂壁设在梁底以下, 也就是说排烟口也在梁下面, 梁是没有办法起挡烟垂壁的作用。要知道风管和排风口均在梁底下, 也就是说排烟口也在梁下面, 梁是没有办法起挡烟垂壁的作用。所以大部分情况梁高虽然有50cm以下, 但还是应该用挡烟垂壁来划分防烟分区。
(2) 每个防烟分区建筑面积不宜超过500m2, 但最大的一个防烟分区面积也不要小于60m2 (因为防火规范规定排烟风机的排烟量不应小于7200m3/h) 。 (3) 排风系统只能负责一个防火分区的排风时才能兼作排烟系统。即跨越防烟分区的排风系统不能兼作排烟系统。
(4) 排风系统的风管断面尺寸必须按每个防烟分区的排烟量及防火规定的最大流速进行校核其是否满足排烟的要求。
4、排风机设置
(1) 排风机的选择必须是钢板风机 (离心风机) 或排烟专用耐高温轴流风机。风机在280ºC时还能正常运行半小时以上。若两台风机并联必须是同样型号才可能。而且平时要注意维护。
(2) 排风系统兼作排烟系统时, 风机应尽量放置远离失火区。风机吸风口附近管道上要设排烟防火阀。
综上所述, 地下车库排风、送风及排烟系统设计应尽量简化系统、节省造价、少占建筑空间, 但必须满足消防要求, 自动控制系统必须安全可靠, 平常要注意消防控制系统维修保养, 如果一旦失火, 能保证排烟系统正常工作。尽量减少灾损失。
参考文献
[1]JGJ100-98:《汽车库建筑设计规范》[1]JGJ100-98:《汽车库建筑设计规范》
[2]GB50067-97:《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》[2]GB50067-97:《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》
[3]李强民、邓伟鹏、赵晓辉等:《汽车尾气烟羽的形成及地下车库排风方式》.暖通空调, 2004, 34 (3) [3]李强民、邓伟鹏、赵晓辉等:《汽车尾气烟羽的形成及地下车库排风方式》.暖通空调, 2004, 34 (3)
[4]GB50098-98:《人民防空工程设计防火规范》 (2001年版) [4]GB50098-98:《人民防空工程设计防火规范》 (2001年版)
建筑排烟设计 篇10
1 消防排烟系统的控制流程
当烟雾传感器检测到某楼层有烟雾时, 系统发出报警声, 相应楼层的排风口和送风口开启, 同时排烟机和送风机开始运行, 其运行方式主要根据烟雾浓度来选择, 当浓度较低时, 直接采用工频启动, 当浓度超过设定值时, 采用变频器启动, 这样可加快排烟机和送风机的运转速度, 从而有利于尽快排尽烟雾。当烟雾排尽后, 系统自动关闭报警、排风机和送风机。在按下总停止按钮时, 整个系统停止运行。此外, 还设有备用系统, 当主系统发生故障时, 可采用备用系统运行[1,2]。
2 消防排烟系统的设计
2.1 系统硬件选择
设计以10层楼建筑为例, 选用西门子公司生产的S7-200系列PLC[3], 其CPU类型为224XP, 一共有14个数字量输入、10个数字量输出、2个模拟量输入和1个模拟量输出。由于系统需要5个数字量输入, 10个模拟量输入和24个数字量输出, 因此需要扩展2块数字量输出扩展模块EM222和2块模拟量输入扩展模块EM231。
变频器选用西门子公司MM440[4], 它是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列, 具有较高的可靠性。
2.2 系统设计流程图
根据系统的设计要求, 可得系统的设计流程如图1所示。
2.3 I/O分配表
系统根据采集到的烟雾浓度对排烟、送风、报警等功能进行控制, 其I/O分配如表1所示。
2.4 硬件电路接线图
控制系统硬件主要包括CPU224XP, I/O扩展模块EM222, 模拟量输入扩展模块EM231和MM440变频器。CPU224XP外部接线如图2所示。通过变频器MM440实现3段固定频率控制, 属于数字量控制, 因此需要两个数字输入端口。I/O扩展模块EM222外部接线如图3所示。
模拟量扩展接线如图4所示。
2.5 组态监控
设计采用组态监控, 实现上位机对下位机的实时监控, 其监控画面如图5所示。当检测到烟雾时, 报警显示排风机和送风机启动, 并且显示烟雾所在楼层[5]。
3 结束语
系统采用西门子S7-200PLC作为高层建筑排烟控制系统的控制模块, 主要考虑到PLC具有抗干扰能力强、构成控制系统简单、设计周期短以及可维护性好等特点, 与变频器的配合使用使得高层建筑排烟控制功能进一步增强。采用组态软件作为人机界面, 对系统进行实时监控, 提高了系统的可靠性。
参考文献
[1]郑亮.高层建筑防排烟设计初探[J].中国安全生产科学技术, 2012, 8 (8) :184-188.
[2]陈冰.高层建筑排烟设计若干问题的分析[J].建筑知识, 2012 (7) :290-291.
[3]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2007.
[4]何超.交流变频调速技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2006.
[5]严盈富.监控组态软件与PLC入门[M].北京:人民邮电出版社, 2007.
建筑通风排烟问题分析 篇11
关键词：建筑 排烟 通风 问题 分析
0 引言
中央电视台配楼失火，尽管消防车辆及时赶到，但因建筑选材和排风问题，人们不得不眼瞅着投资50亿元建造的摩天大楼化为灰烬。随着我国高层建筑数量的不断增加，消防工程的地位越来越重要。作为消防系统之一的防排烟系统，其设计、施工、管理质量的好坏直接关系到火灾时人员能否安全疏散，火灾能否有效控制。因此更好地掌握防排烟系统的设计、施工方法便成了广大工程技术人员不懈追求的目标。
1 房间通风
特殊用房主要是指发电机房、高低压配电室等需设气体灭火装置的房间。这些房间通风系统设计的特殊性主要体现在阀门的选定上。由于气体灭火系统动作后要求通风系统能再次启动排除灭火气体及火灾产生的烟气和毒气，因此要求通风系统所接阀门要有复位功能，目前具有这种功能的阀门有如下几种:①带远控功能的防烟防火阀。这种阀结构简单，价格便宜，关闭速度快，可手动复位，从功能上讲可以满足系统要求，但这种阀带有70℃熔断器，如果阀门受烟气影响导致熔断器动作，则手动复位功能无法实现。②全自动防火阀。目前这种阀门主要分两种，一种采用继电器电磁铁操作机构，内有一台复位电机，当温度继电器探测到温度大于70℃时(也可接受联动信号)，电磁铁动作，关闭阀门，当室内温度降到正常温度后(40℃以下)，继电器动作(或接受消防控制中心电信号)，复位电机工作，打开阀门，通风系统工作，这种阀门价格便宜，关闭动作迅速，但执行机构可能被卡住，而且采用继电器控制已较落后，已不能满足智能建筑的要求；另一种是记忆温控式，这种阀门的最大构造特点是控制器和执行器可分开设置，控制器可接受火灾探测联动信号，输出驱动电源，执行器(主要为一台可逆式电机)通过齿轮箱驱动阀门动作，另外阀门还外接温度探测器，当温度大于70℃时，探测器也可输出信号到控制机构，使阀门关闭，因此该机构灵敏可靠，操作方便，但选用时应注意电机动作时间不能过长，因为气体灭火系统动作时要求房间处于封闭状态，因此阀门动作必须在气体灭火系统动作前完成，房间内探测器动作信号反馈到火灾报警控制器(气体灭火系统设独立的报警控制器)后或按动手动放气按钮后，控制器会有一个延时以保证气体释放前人员能及时疏散，这个时间一般是10-15s(控制器最大延时为30s，但一般不会调到这么长)，所以在选用这种防火阀时，一定要注意阀门的动作时间，另外这种阀门有时会出现调整不到位现象，这并非产品质量问题，而是电位控制器未调整好，它对调试者的技术要求要高于普通阀门。
2 地下车库通风系统
地下车库通风系统分两种情况：一是排风排烟共用，此时风机人口阀门选用带联锁功能的防火阀(280℃)；二是平时不用，火灾排烟时使用，此时风机人口必须选用排烟防火阀(280℃，常闭)。有人曾建议两种情况都使用防火阀(280℃)，虽然这样做功能上能达到要求，而且还可以省掉一个报警系统控制模块，但防火阀为常开阀门，如果发生火灾时因电器、机械原因防排烟系统不能运行，烟气就会从风管不断扩散到其他区域，而且防火阀对风机的保护作用也不如排烟防火阀，因此不能用防火阀代替排烟防火阀。另外对于多个防烟分区共用一个排烟系统的情况，目前是按《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》设计的，每个防烟分区设一个排风(烟)支管，排风与排烟合用，这样系统简单，联动阀门少，系统可靠性高，但当排风系统按上部排1/3风量，下部排2/3风量设置时，排风、排烟系统就必须分设支管(可合用风机)，因为排烟口必须安装在接近顶棚的高度(下部排烟效果不好)，此时必须在通风管上再接出若干排烟支管，在支管上设排烟防火阀，通风支管与主管连接处设防烟防火阀，平时打开防烟防火阀，关闭排烟防火阀，火灾时关闭防烟防火阀，打开着火区的排烟防火阀，这样做排烟效果好，但阀门较多，风管较复杂，层高较低时不好布置，需每个阀门都设一个控制、监视模块，对产品质量要求较高，否则系统可靠性无法保证。
3 加压送风及走廊排烟
目前这两个系统在阀门选用上已基本统一，都是选用多叶送(排)风口，主要在联动上有一些分歧。有一种观点认为不论火灾发生与否，只要手动打开送(排)风口，就能联动风机启动，理由是一旦报警系统失灵，就能联动风机启动。笔者认为无此必要，首先，从联动控制流程上看，只有火灾得到确认后才能启动风机，对现代建筑而言，即使报警系统失灵，还有安防系统、巡更系统、火灾显示盘等各种手段可确认火灾，而且流程上也表明，风机启动时，消防电源已切换，电梯已迫停，防火卷帘已降下，这也说明风机启动时，火灾已得到确认[21，另外，如果报警系统失灵，报警主机也将不能工作，此时即便阀门输出信号到主机，主机也无法发出联动信号，更谈不上风机启动了；其次，在有人误拉动手动开启装置时，如果不经确认就启动风机，则会增加一些无谓的误报，扰乱正常的秩序;最后，还要注意的是必须在阀门开启后再打开风机，气流会对阀门产生阻力，情况严重时会出现阀门开不到位甚至打不开的现象。
4 空调
空调系统一般都选用防火调节阀(空调风管穿越防火分区时选用防烟防火阀，但这种情况十分少见)，对这些阀门，部分人认为可不纳人火灾报警系统，理由是《高层民用建筑防火设计规范》中没有规定。但要注意规范中所涉及的都是联动动作流程，需要设控制模块或智能探测器才能完成，而对监视规范中并未明确规定。笔者认为，防火调节阀不需做报警联动控制，但必需设监视模块，使阀门能受主机监视，当阀门熔断器动作后，防火阀输出信号到监视模块，模块再输出信号到报警主机，这样可以使控制中心监视到空调系统防火阀的动作情况，这对防止火灾蔓延、确定灭火方案是很重要的。从以上分析可看出，空调系统的防火调节阀的作用就是防火隔断，阀门的执行机构动作后仅仅反馈信号到消防控制中心，根本不起报警作用，试想如果火灾自动报警系统、自动喷淋灭火系统都对火灾失去作用的话，又有何必要依靠空调系统的防火调节阀对火灾进行预防呢?某些资料对防火调节阀提出了太多的功能要求，既要能接受电信号关闭，又要能联锁空调风柜关闭，还要有信号反馈功能，这样只会使控制系统复杂化，同时也增大了工程造价，笔者认为合理的空调系统防火调节阀工作流程为：火灾发生一发出报警信号一火灾确认一停市电并切换到消防电源(此时空调系统停运)一烟气扩散，防火阀熔断器动作，阀门关闭一输出关闭信号到消防控制中心火灾报警主机和图文系统上。该流程实用、可靠，而且相关造价相对较低。
5 小结
建筑排烟设计 篇12
目前,国内体育馆比赛大厅的排烟方式有三种类型: 自然排烟、机械排烟、自然排烟与机械排烟结合使用。对于自然排烟的应用,澳大利亚和英国有许多采用自然排烟的例子;在德国,大空间的 公共建筑 也多使用 自然排烟,尤其是单层的展览建筑。但美国和日本比较倾向于使用机械排烟方式。在我国,根据当前的经济技术水平和设备生产现状,现阶段对建筑防排烟方式选择的倾向性意见是:凡是能利用外窗等实现自然排烟的部位应尽可能地采用自然 排烟方式。为了确保 自然排烟 的可靠性,笔者基于Heskestad模型,推算自然 排烟口面 积,并结合CFAST数值模拟软件对设计的安全性进行验证, 以期得到最安全、最经济的设计方案。
1自然排烟工程方法的基础理论
1.1自然排烟的基本原理
建筑火灾发生后,可燃物燃烧产生大量的热量和烟气,建筑物内外的温度和压力也随之发生变化。温度差和压力差的存在是烟气流动的根本原因。自然排烟主要是依靠燃烧热所产生的浮力、建筑物内外温度差产生的浮力、外部风产生的压力差三个因素。换言之,自然排烟就是利用火灾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,其基本原理如图1所示。
自然排烟方式实质 上是热烟 气和冷空 气的对流 运动。热烟气层在着火空间上部形成,下部为冷空气层,在一定高度上存在内外压力相等的中性层。在中性层上方着火房间压力大于室外压力,如果在中性层以上区域有通风口,则热烟气由着火房间流向室外;在中性层下方着火房间压力小于室外压力,如果在中性层以下区域有通风口,则室外冷空气将向着火房间补充。当通过排烟口排出的烟气质量流量等于或大于进入烟气层的质量流量时,就可以避免烟气层下降。
1.2自然排烟的方式
自然排烟口分为两种类型:水平排烟口和竖直排烟口,其对应的自然排烟分为两种方式:屋顶自然排烟和外墙自然排烟。屋顶自然排烟主要指利用均匀设置在屋顶的天窗排烟,排烟口采 用热作用、自动或手 动等方式 开启;此种排烟方式常见于面积较大的单层建筑或多层建筑的顶层,如在会展中心、体育馆、商业建筑的中庭、大型工业厂房、库房和封闭商业街等;另一种方式是指利用设置在接近屋顶的外墙上的可开启外窗进行排烟,如高层建筑的自然排烟 楼梯井、大空间建 筑使用的 高侧窗等。 如果建筑条件允许,屋顶自然排烟是一种烟气与热排放较好的排烟方式,当然两种自然排烟口也可以同时使用。
2自然排烟的数学模型与算法
目前的羽流计算多采用基于实际火灾试验的半经验公式,比较著名 的有Heskestad模型、Zukoski模型、 Thomas-Hinkley模型、McCaffrey模型等,但这些模型具有各自不同的试验基础和适用条件。笔者根据体育馆的特点选用美国消防协会(NFPA 92B)和国际标准化组织的消防安全标准(ISO 16734)推荐的计算方法—Heskestad模型,该方法利用无粘流的理论,对羽流横截面温度和速度的分布采用更符合实际的高斯型空间分布,并考虑真实火源与理想点火源的差别,引入虚点源羽流的概念对实际火羽流进行简化,如图2所示。
对于体育馆类大空间建筑,由于室内空间高大,所以可认为不受墙体影响,为轴对称羽流,Heskestad模型可简化为式(1):
式中 :为对流热释放速率 , 一般取;为火源的热释放速率 ; z为从可燃物表面至计 算羽流质 量流量处的高度 ; z0为可燃物表面至虚拟点火源的高度 ; L为火焰高度 ; D为火源的有效直径 。
根据质量平衡原理 , 排出的烟气质量流量应该为可燃物的质量损失速率与进入着火房间的空气流量之和 , 由于远小, 可以忽略不计 , 即进入着火房间的空气流量等于流出顶部排烟口的烟气流量 , 其计算式为式 ( 2 )。
对于墙面竖直排烟口,把高大建筑的室内空间视为一个整体,因而可以模拟为单室情况下的开口流动进行计算,基于中性层原理,对式(2)进一步变形得到式(3):
式中:Cd为流动系数,一般取0.65;ρ0为空气密度,1.29 kg/m3;Au为水平排烟口面积;Heq为等效竖直开口的高度 ; T0为下部空气温度 ; Tg为上部烟气温度 ;为烟气的质量流量 ; Cp为定压比热容 , 1.00kJ /( kg · K )。
此处,引入中间因子M的概念,M=Au/Al,通常在实际工程的设计计算中,并不能很肯定地给出M的确定值,更多的是确定M的取值范围;笔者考虑到在实际发生火灾时,可用于补风的面积必然小于总开口面积,适当增大M取值,令其取1。
对于屋顶水平排烟口的计算同竖直排烟口类似,其排烟质量流量表达式如式(4)所示。
上述计算得到的分别是单独使用屋顶自然排烟或侧墙排烟时的自然排烟总面积。条件允许的情况下,也可以同时使用两种自然排烟口,考虑到侧墙高侧窗排烟口本身的高度通常较小,远远小于大空间室内高度。因此, 忽略排烟口开口上下檐之间的室内外压差变化,计算简化为屋顶水平排烟口面积的计算,得到总面积后可根据具体情况再进行设置分配。
2工程实例验证
以徐州市某体育馆为研究背景,选用CFAST计算机模拟软件对自然排烟工程方法的计算结果进行模拟,以验证自然排烟工程方法计算结果的可靠性。
2.1工程概况
该体育馆的建筑设计 参数见表1,体育馆剖 面图如图3所示。大厅共有对外开口20个,其中一层直接对外的出口4个,每个宽3.6m、高2.5m;二层观众看台疏散出口16个,其中12个疏散出口宽2.2m、高2.5m,其余宽2m、高2.5m,因此可用于补风的开口面积为122m2。
2.2模拟结果分析
采用CFAST软件分别对室外环境温度30 ℃,室内温度28 ℃的顶棚排 烟和高侧 窗排烟进 行模拟,根据式 (3)、式(4),顶棚排烟 分别设置102m2和126m2两种情况,高侧窗排 烟分别设 置104 m2和125 m2两种情况。火源采用t 2快速增长火模型 , 即, 按照我国《 城市消防站建设标准 》, 城市规划区内普通消防站的布局应以接到报警 后5 min内消防队 可以到达 责任区边 缘 , 并在火灾发生后15min开展有效的灭火战斗并控制火势的发展 。 依据可信最不利原则 , 最大火灾热释放速率将达到38 MW 。 由于CFAST软件只能模拟长方体或立方体空间 , 所以对体育馆大厅采用平均高度进行相应的简化 。
对于体育馆类的大空间建筑,为保证视觉效果,室内看台通常呈阶梯状布置,最高看台的高度可能已经达到室内高度的一半或更高,简单采用上述方法确定的烟气危险高度是不符合实际的。对于此类建筑烟气危险高度的确定,笔者参考了日本的烟气危险高度计算公式,将其定义为:比观众所能停留的最高位置高1.8~2.0m,即11.45m。CFAST模拟结果如图4~图6和表2所示。
通过对计算机模拟的结果分析可以发现,四个方案在整个模拟时限内,烟气层界面高度不低于13m,上部烟气层温度最高不超过140 ℃,下部空气层温度最高不超过40 ℃,CO体积分数最高不超过0.01%,都满足设 计目标以及安全判据的要求,自然排烟系统较好地发挥了作用,即可认为工程方法的计算结果是有效的。
3结论