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1、建筑防排烟系统设计问题讨论建筑防排烟系统设计问题讨论 中国建筑设计院有限公司中国建筑设计院有限公司 徐稳龙徐稳龙 2014年年12月月 工程设计做法讨论 防烟分区划分问题 规范规定：“每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2” 问题：防烟分区面积划分得很小合理吗？ 错误做法：有些工程设计人员为了减小排烟系统风量，在设 计大空间如大型商场的排烟系统时，将排烟分区划分 得很小，更为典型的是设计地下车库排烟系统时把突 出楼板下高度超过500mm的结构梁当做挡烟垂壁，划分 出数量众多的防烟分区。 错误原因：烟气产生量与火灾热释放量有关，过小的防烟分 区其储烟仓容积不能容纳火灾产生的烟气量，必然会 产生
2、烟气蔓延，挡烟垂壁已经失去了防烟分区的作用。 工程设计做法讨论 防烟分区划分问题 建议做法：按性能化设计方法计算排烟量。对于一定的使用 功能房间，可以确定其火灾热释放量，根据建筑层高、 清晰高度等条件可以计算烟气产生量和需要的排烟量。 从便于工程设计角度，可以按常规条件计算出常用 功能区域排烟量，将其规定为最小排烟量，根据最小 排烟量套用单位地板面积排烟量指标反过来确定最小 排烟分区面积。 工程设计做法讨论 防烟分区划分问题 工程设计做法讨论 排烟风管穿越防火分区问题 规范规定：“通风、空调系统风管道穿越防火分区等处应设 置防火阀。” 问题：排烟风管穿越防火分区如何处理 分析需求：风管道设置防
3、火阀的目的是保证建筑被动防火系 统完整有效。按目前国内执行的通风与空调工程施 工及验收规范要求的排烟风管制作材料，排烟风管 耐火时间不能满足要求，在管道穿越防火分区等处应 采取措施。 解决方案一：设置防火阀，但增设防火阀会增加其误动作导 致排烟系统故障的风险。 工程设计做法讨论 排烟风管穿越防火分区问题 解决方案二：采用耐火极限符合一定 要求的排烟风管。如右图所示。 风管耐火时间： 穿越一般防火分区的，风 管耐火时间1.5h。（与防火阀 耐火时间相当） 穿越前室、楼梯间等重要 场所的，风管耐火时间2h。 工程设计做法讨论 排烟风机设置场所问题 规范规定：高规“排烟风机应保证在280时能连续工作
4、30min” 低规“排烟风机应能在280的环境条件下连续工作 不少于30min” 问题：规定不清晰，280是指通过风机的烟气温度还是风机所 处的环境温度？ 风机耐火极限：现行行业标准消防排烟风机耐高温试验方法 GA211-2009进行风机内部耐受高温气流试验。说明风机 不具备耐受外部烟火侵袭能力。 常见错误做法：大空间排烟风机、汽车库排风兼排烟风机等， 为了不占用机房面积，直接吊装在未采取保护措施的室 内空间内，排烟风机直接受烟火威胁。 工程设计做法讨论 排烟风机设置场所问题 消防排烟风机耐高温试验方法： 建筑用消防排烟风机在通过温度 不低于280气流时连续运转30分 钟无异常为合格 工程设计
5、做法讨论 排烟风机设置场所问题 正确做法： 方法一：设置排烟风机房 方法二：对直接设于室内空间内的排烟风机采取保护措施， 将风机设置在用具有一定耐火时间的材料围合的专 用空间内。采用此方法时要考虑两个因素：一个是 要能够打开围合空间以满足风机检修要求，一个是 需要引入冷却风的风机要从室外或其他防烟分区引 入冷却风。 与消防有关的风机如加压送风机、排烟补风机等均应得到防 护，保证发生火灾时在规定时间内正常运行。 工程设计做法讨论 地下室排烟问题 规范规定：“地下室不具备自然排烟条件房间总面积大于 200m2的应设机械排烟” 问题：如何排烟 做法：在疏散走道和面积大于50m2的房间设置机械排烟口，
6、 其他房间不设置排烟口。排烟量应取最大面积房间按 照火灾模型或按所有房间面积60m3/m2计算确定。 理由：面积小于50m2的房间人员疏散距离短、人员数量少、 疏散速度快，在发生火灾时有充足的时间逃生，无须 设置排烟口。不设置排烟口的房间，其烟气可通过房 间门洞溢出到走道，由走道排烟口排出。 工程设计做法讨论 排烟方式问题 规范规定：“排烟口距防烟分区内最远点水平距离不应大于30m” 问题：部分区域排烟距离满足自然排烟要求的防烟分区怎么办？ 做法：重新划分防烟分区或全部机械排烟。 理由：规范中自然排烟一节未明确规定排烟距离，但是从烟气 流动角度而言，机械排烟强制流动通常比自然排烟效果 好，可以
7、理解为自然排烟距离不应该大于机械排烟距离。 当自然排烟窗口距防烟分区内最远点30m时，已经不能保 证排烟效果，必须采取措施。原则是保证同一防烟分区 内采用相同的排烟方式。 工程设计做法讨论 排烟方式问题 例一：长度超过30m且仅一端有可开启外窗的内走道 错误做法：不设置防烟分区，距外窗30m以内区域自然排烟，距 外窗30m以外机械排烟。 原因：当机械排烟系统启动时，自然排烟窗不能排烟，导致走 道排烟量不足，不能保证人员疏散需要的清晰高度。 建议做法：由于走道排烟量相对小，比较简单的做法是整个走 道都采用机械排烟方式。 工程设计做法讨论 排烟方式问题 例二：进深超过30m的大空间区域（例如商场）
8、 错误做法：同一防烟分区内，距外窗30m以内区域自然排烟，距 外窗30m以外机械排烟。 原因：当机械排烟系统启动时，自然排烟窗不能排烟，导致防 烟分区排烟量不足，不能及时排除烟气。 建议做法：由于全部采用机械排烟方式会大幅增加排烟量，宜 按自然排烟区域和机械排烟区域划分防烟分区，并分别 按要求设置排烟设施。 工程设计做法讨论 走道排烟问题 规范规定：长度超过20m的走道应采取排烟措施 错误做法：用隔墙将走道分隔成若干长度不超过20m的走道。 原因：要求长度超过20m的走道采取排烟措施的原因是人在浓烟 中低头掩鼻的最大行走距离为2030m。采用隔墙分隔走 道既不能缩短人员疏散至安全出口的距离，而
9、烟气也因 为无法排出而必然在各段走道间蔓延，从而违背本条文 目的。 正确做法：按规范要求设置自然或机械排烟设施。 工程设计做法讨论 自然排烟外窗 规范规定：“可开启外窗面积” 问题：如何计算可开启外窗面积？ 错误做法：直接把窗洞口面积作为可开启外窗面积。 要求：暖通工程师要了解窗户开启方式、开口面积，要掌握各 种类型排烟窗有效排烟面积计算方法。 工程设计做法讨论 自然排烟外窗 Fp=FcSin 旋窗按水平投影面积计算 侧推窗按垂直投影面积计算 顶升窗按一半周长乘顶升高度计算 侧墙顶开窗按窗洞宽度乘顶出距离 计算 顶升窗、顶开窗计算排烟面积不得 大于窗洞面积 上旋窗不能作为排烟窗 中旋窗转轴以下
10、开口面积不计入 有效排烟面积 工程设计做法讨论 加压送风量计算 规范规定：“按计算确定并不小于规范规定值” 问题：如何计算，应考虑哪些因素？ 思路： （1）基础计算方法：缝隙渗透风量计算和门洞风速风量计算 （2）系统风量计算：按楼梯间门窗设置情况、前室加压系统控 制方式进行计算 楼梯间加压系统，系统总风量是按规定的开启门数量计算 的通过门洞风量与其他门窗缝隙渗透风量之和，特别注意对有 可开启窗户的楼梯间要计算窗缝渗透风量。 前室加压系统，系统总风量是按火灾时开启一个防火门计 算的通过门洞风量与其他常闭风阀泄漏风量之和。 工程设计做法讨论 加压送风量计算 （3）计算楼梯间加压送风量时： 对地上楼
11、梯间： 楼层数不大于15层时，开门数量取2； 楼层数大于15层时，开门数量取3 对地下楼梯间： 开门数量取1 门洞风速取值： 楼梯间和前室均加压时，取0.7m/s； 楼梯间加压、前室不加压时，取1.0m/s； 前室加压、楼梯间自然通风防烟时，前室门洞风速 不应小于1.2m/s 工程设计做法讨论 加压送风量计算 （3）计算楼梯间加压送风量时： 计算门缝渗透风量时取用压差值： 门洞风速取0.7m/s时， P取6.0Pa； 门洞风速取1.0m/s时， P取12.0Pa； 门洞风速取1.2m/s时， P取17.0Pa； （4）计算前室加压送风量时： 门开启数量取1个或一个防火分区内的门数量； 未开门楼
12、层阀门泄漏风量计算： 33083. 0NALf工程设计做法讨论 加压送风量计算 计算案例： 某商务大厦防烟楼梯间16层，每层楼梯间至合用前室的门为单 扇1.0m2.0m，楼梯间送风口为常开风口；合用前室至走道的门单 扇1.0m2.0m，合用前室送风口为常闭风口，火灾时开启着火层合 用前室的送风口；消防电梯的门为1.2mX2.1m。火灾时楼梯间压力为 50Pa，合用前室为25Pa。 楼梯间机械加压送风量计算 1）通过开启防火门风量L1 每层开启门面积Ak1.02.0=2.0 m2 门洞断面风速v取0.7m/s； 开启门的数量N=3； L1=2.00.73= 4.2 m3/s 工程设计做法讨论 加
13、压送风量计算 计算案例： 2）通过其他防火门门缝泄漏风量L2 取门缝宽度为0.004m，则: 每层疏散门的有效漏风面积Af=（1.0+2.0)20.004=0.024m2 取P=6.0Pa 漏风门的数量N=（16-3）=13 L2=0.8270.02461/21.2513 =0.79m3/s 3）楼梯间加压送风系统风量L L=1.15 （L1+L2）= 5.74m3/s（20658m3/h） 工程设计做法讨论 加压送风量计算 计算案例： 合用前室加压送风量计算 1）保持开启防火门门洞处风速所需的送风量L1： 每层开启门的总断面积Ak1.02.0=2.0 m2； 门洞断面风速v取0.7m/s；开
14、启门的数量N=1； L1=2.00.71= 1.4 m3/s 2）送风阀门的总漏风量L2： 漏风阀门的数量N15，每层送风阀门的面积为AF=0.9 m2 则： L2=0.0830.915=1.12 m3/s 3）前室加压送风系统风量L： L=1.15 （L1+L2）= 2.9 m3/s（10433 m3/h ） 工程设计做法讨论 压差控制 规范规定：“前室相对于室内走道有一定的压差（2530Pa）， 且在前室门开启时保持门洞口风速不小于0.7m/s” 问题： （1）开门与关门时需要的风量相差很大，如何同时满足开门时 的风量要求和关门时的压差要求？ （2）送风位置不同造成管道阻力变化很大,实际送
15、风量与设计 送风量相差很大,如何消除不利影响? 工程设计做法讨论 压差控制 案例分析：以一个25层、层高4米的建筑的前室加压送风系统为 例，防火门为2mX1m，防火门关闭时保持25Pa压差需要的 送风量约为450m3/h，保持门洞开启时0.7m/s风速需要的 送风量约为5040m3/h；采用金属风管，风速17.5m/s；送 风机设于首层。为简化分析，不考虑管道、不开启加压 送风阀的漏风量。 为了满足25层防火门开启时门洞风速要求，风机风 量应取5040m3/h；立管直管段阻力500Pa，其他干管、支 管阻力112.5Pa，进风口、出风口、弯头、三通、阀门等 当量总阻力系数取2.0，局部阻力为3
16、67.5Pa，风机计算 压头应为980Pa。 工程设计做法讨论 压差控制 案例分析： 选择4-72-4A离心风机，转速 2340rpm，额定工作点风量5040m3/h、 全压980Pa。 （1）当送至25层且防火门开启时， 风机工作在额定工况点，风量满足 保持门洞风速要求。 （2）当送至25层且防火门关闭时， 风量约2700m3/h，门两侧压差高达 1435Pa，显然不符合要求。 风机全压（Pa）1002003004005006007008009001000110012005000100001500 1400 1300风量（m /h）3首层门开25层门开首层门开25层门开风机性能曲线工程设计做法讨论 压差控制 案例分析： （3）当送至首层且防火门开启时， 风机风量大于额定风量，门洞风速 约0.9m/s，符合门洞风速要
