对暖通防排烟设计的探析

对暖通防排烟设计的探析

作者：沈敦国

来源：《建筑建材装饰》2014年第02期

摘要：本文从暖通防排烟系统的设计原则、防排烟设计中应注意的问题、某购物广场控烟系统的设计方法等方面对防排烟暖通设计进行探讨。 关键词：防排烟设计；暖通设计 中图分类号：TU831 前言

随着我国国民经济的快速增长以及科学技术的不断进步，人们对于生活质量的追求越来越高。就目前而言，大多数的购物地点都安装有自动报警系统或是自动喷水灭火系统，以防止意外火灾的发生。但是在防排烟方面却没有给予足够的重视，依然存在着诸多问题，下文就对这一问题进行分析与研讨。 1暖通防排烟系统的设计原则

当该购物地点发生火灾时，将会产生大量的烟雾，火势的加大势必会使得这些烟雾不断聚集形成烟柱飘向天棚。在时间的累积作用下，烟层的厚度不断加厚，烟柱的高度也在不断降低，席卷进的空气量慢慢减少。当达到某一临界值时，将会启动自动喷水灭火系统，其喷头将会喷水灭火。当失火的店铺门面通过玻璃隔断与外界的联通时，火势在里面越来越凶猛，则有可能将这些玻璃击破，烟雾顺势流到公共走道上。烟气流向的变化使其和周围空气的混合加剧。

除了某些特殊情况（且仅在局部地方）外，烟气上升的过程中会吸进大量空气；而我们知道火所产生的烟量的决定因素是火区的大小和放热速率。在燃烧的过程中，烟气从店铺进入公共走道，随着烟气的移动流向走道的顶部。在这一过程中烟气上升的过程中卷吸了空气。如果没有适当的控烟措施或者排烟措施，烟气到达楼层天花板后将沿走道上方以1～2m/s的速度蔓延开来，这一速度要比拥挤在走道中的疏散人流速度大。所以，商场及购物中心的排烟系统应引起足够的重视。

要想让排烟系统正常有效地发挥功能，需要满足以下三个基本要求。

（1）通过适当的方法进行防烟分区的分隔，用以防止烟雾向水平方向蔓延，并阻止这一蔓延过程中损失的浮力。《建筑设计防火规范》（以下简称建规）规定：“设置排烟设施的走道、净高不超过6.00m 的房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.50m的梁划分防烟分区。每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2，且防烟分区不应跨越防火分区。”

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（2）应该在防烟分区内装设相应的排烟口，用以提高烟层所处的高度，避免烟层下降到排烟系统设计的高度以下，使得排烟系统失去效用。根据实际的应用环境，可以灵活设计排烟方式，既可以通过浮力的作用进行自然排烟，也可以采用机械的方法进行排烟。《建规》规定：“防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m。”

（3）在烟雾排出的过程中，同样也带走了购物中心的空气，甚至是将其中的空气全部带走，此时要及时的给购物中心补充新鲜空气。保证新鲜空气的流入量和烟雾排出的量相等，另外，新鲜空气进入的位置要适当，尽量低，防止混入到烟雾之中，无法起到补充购物中心空气的目的。

2防排烟设计中应注意的问题

下面就防排烟设计中的几个常见设计误区进行了分析。 2.1自然排烟中的外窗设计不合理

《建规》和《高层民用建筑设计防火规范》规范规定靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应少于2.00m；防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m，合用前室不应小于3.00m。窗户除面积要求之外，窗户的类型必须是可开启的外窗，而在防排烟设计时并不能采用固定窗或内窗代替。但是在进行建筑工程防排烟设计时，较多设计人员仅仅满足了窗户的面积要求，而并没有兼顾到窗户的类型不同和可开启的面积也不同，从而造成了防排烟设计的失误，带来不必要的麻烦。 2.2防排烟风机的设置问题分析

首先，在防烟系统设计的过程中，很多设计人员误以为送风量越大越好，但是风量太大同样会造成前室或楼梯间的门难以开启，反而影响防烟效果。因此，在考虑漏风系数时，应根据规定值进行计算设计，不可以随意加大。其次，排烟风机的风量确定不合理。《高规》对排烟风机风量作了明确规定：担负一个防烟分区排烟时，应按该防烟分区面积每平方米不小于60 m³/h计算，担负两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m³/h计算。请注意，这里指的是选择排烟风机的风量，并不是指防烟分区排风量加大一倍（对每个防烟分区的排风量仍然按防烟分区面积每平方米不小于60m³/h计算），而是当排烟风机不论是水平方向或垂直方向担负两个或两个以上防烟分区排烟时，只按两个防烟分区同时排烟来确定排烟风机的风量。 2.3防排烟系统防火阀的设置问题

防火阀和排烟阀有着共同的特征：在一定时间内都需要满足耐火完整性和耐火稳定性的要求，在防排烟系统中发挥着阻火隔烟的作用、调节及启动空载等作用。两者在防排烟系统中发挥着重要的作用，在工程设计过程中经常有以下两个问题：一是排烟风机入口未设置排烟防火阀；二是管道穿越防火分隔处未设防火阀。

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3某购物广场控烟系统的设计方法

之所以需要设计控烟系统，是为了对防烟分区进行合理布置。 3.1防烟分区的设定

在设计排烟系统前，需先对整个系统进行确定火灾规模。在对火灾规模进行确定的时候应该确定相关参数。一般而言，对于装有自动喷水灭火系统的商场和购物中心来说，火灾规模的设定是：着火面积为3×3m，也就是受洒水喷头控制的范围，其放热速率为5MW。对于没有装自动喷水灭火系统时，不能按此方法进行设计，应该比这种情况下的着火面积更大，为了防止烟的热损失过多，商场中每个防烟分区的大小一般限制在500m2。 3.2挡烟垂壁的高度

火灾发生后，烟雾首先进入到蓄烟拱中，随后在浮力的作用下向排烟口流去。即使是将排烟口设计到最大，在现场依然会形成流动烟层，这一烟层具有一定的温度和厚度。对这一烟层的厚度与蓄烟拱宽度以及质童流量之间的关系进行研究，当流动烟层的厚度最小时将不会受到排烟口排烟方式的影响，这样就可以对蓄烟拱的高度进行确定。在确定蓄烟拱深度的时候，应该从最低横向阻挡物的底面开始计算。在有一些购物中心，需要对回廊下面挡烟垂壁间的流动烟层厚度进行确定。此时，如果在回廊下边缘有厚度较大的下垂加强肋板，当热烟气流碰到横向阻挡物时，烟雾所具有的动力势能将会转化为浮力势能，在阻挡物下将会形成较厚的局部烟层。

3.3进气口

在设计排烟系统过程中，很重要的一个环节是进行进气口的设计，目的是为了及时给发生火灾的购物中心补充新鲜空气。如果设计的进气口面积过小，当打开疏散通道的门后，在门口通过的空气流速将会很大。相关研究结果表明，当疏散口的风速在5m/s以上时，空气的疏散速度将会受到影响。在进行排烟系统设计时，门口处的风速应设计在3m/s以下。当空气从进气口进入到火灾现场，在烟层和进气口之间将会形成相对速度。在文丘里效应的作用下，烟雾会被吸入到冷空气层中，大大减低了空气层的可见度。在设计时，如果将门设计为进气口，这种情况就很容易发生。此时，需要在距离进气口适当位置安装挡烟垂壁，增大进气口的面积，这样一来，能大大减缓上文中出现的问题，同时，也可以对进气口的湍流实现缓冲，消除了进气口进入的空气对烟层界面造成的扰动。如果设计的烟层高度在进气口顶部往上2m以内时，这种挡烟垂壁将会起到很好的效果。如果设计的排烟方式为机械排烟，不宜采用送风机提供空气，这是由于在火灾发生过程中，空气的进气量与烟雾的排出量一直处于不断变化的状态，如果采用送风机供给空气，在疏散通道上的门面处将会形成压差。因此，要注意对这一现象的防范。

3.4排烟口面积设计

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在自然排烟系统中，热烟气的浮力是主要的烟气驱动力，对于排烟效率来说，基本上是取决于烟层的厚度和温度。这种排烟系统最大的优势在于简单可靠，可以将其运用于各种不同规模的火灾中。当火灾的态势发展越过了排烟设计的规模，其烟层的温度和厚度都将超出设计时假设的范围，在自然排烟系统中，这一现象将有利于排烟速率的提高，因此，它还具有自动补偿的能力。当进气口面积受到各种因素的制约而无法设计得够大时，可以通过以下方法进行改善。如果购物中心的进气面积等于蓄烟拱排烟口面积，可以将排烟口的面积增大35%，如果进气面积是蓄烟拱排烟口面积的两倍，则可以将排烟口面积增大一倍。 3.5机械防烟

在机械排烟系统中，主要组成部分包括排烟风机以及排烟管道。机械加压送风系统是利用风机向内部输送新鲜空气，保证这些区域的压力比建筑其它位置的压力高，这样一来，着火区域的烟雾就很难进入到加压区域，有利于人员的疏散逃离。 4结语

在建筑暖通设计中，防火排烟设施的可靠性非常有必要，聚集人口众多、建筑材料质量本身具有缺点、以及施工人员的防范意识的强弱都会给我们在实际生活和工作中防火排烟的进行造成一定的影响。所以，为了保证防火排烟措施的有效性我们要在各个环节加强安全宣传并严格监控，保证施工顺利进行的同时能够切实为以后的防烟工作做出应有的贡献。 参考文献：

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