暖通工程師淺談自然排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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建筑物發(fā)生火災(zāi)后會(huì)產(chǎn)生熱煙氣,煙氣中的毒氣可致人死亡,高溫也使人難以忍受,以致燒傷,黑色的煙氣會(huì)遮擋光線使人驚慌。據(jù)有關(guān)火災(zāi)死亡人數(shù)原因統(tǒng)計(jì)分析,有80%以上的人是煙氣中毒而死,由此可以看出建筑物的防排煙的重要性。

自然排煙是靠開啟建筑物的外窗,利用煙氣的熱壓差造成煙氣運(yùn)動(dòng),自己排出室外,開口部位設(shè)在高處向室外排煙,低處室外冷空氣進(jìn)入室內(nèi),形成對(duì)流,為安全疏散創(chuàng)造安全環(huán)境。

自然排煙系統(tǒng)按排煙開口控制方式不同,可分為自動(dòng)自然排煙系統(tǒng)、手動(dòng)自然排煙系統(tǒng)和不可控自然排煙系統(tǒng)三種類型。

一、設(shè)置自然排煙設(shè)施的范圍

(一)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)置自然排煙設(shè)施的范圍

(1)符合下列情況且具備自然排煙條件

1、丙類廠房中建筑面積大于300m2的地上房間,人員、可燃物較多的丙類廠房或高度大于32m的高層廠房中長(zhǎng)度大于20m的內(nèi)走道;任一層建筑面積大于5000m2的丁類廠房;

2、占地面積大于1000m2的丙類倉(cāng)庫(kù);

3、公共建筑中經(jīng)常有人停留或可燃物較多,且建筑面積大于的300m2地上房間;公共建筑中長(zhǎng)度大于20m的內(nèi)走道;

4、中庭

5、設(shè)置在一、二、三層且房間建筑面積大于200 m2或設(shè)置在四層及四層以上或地下、半地下的歌舞娛樂放映游藝場(chǎng)所;

6、總建筑面積大于200m2或一個(gè)房間建筑面積大于50m2且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下、半地下建筑或地下室、半地下室;

7、其他建筑中地上長(zhǎng)度大于的40m的疏散走道。

(2)除建筑高度超過(guò)50m的廠房(倉(cāng)庫(kù))外,靠外墻的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室和合用前室,宜采用自然排煙方式。

二、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)置自然排煙設(shè)施的范圍

除建筑高度超過(guò)50m的一類公共建筑和建筑高度超過(guò)100m的居住建筑外,靠外墻的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室和合用前室,宜采用自然排煙方式。

三、自然排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

(一)采用自然排煙的開窗面積的設(shè)計(jì)要求

(1)防煙樓梯間前室、消防電梯間前室可開啟外窗面積不應(yīng)小于2m2,合用前室不應(yīng)小于3m2。

(2) 靠外墻的防煙樓梯間每五層內(nèi)可開啟外窗總面積之和不應(yīng)小于2m2。

(3)長(zhǎng)度不超過(guò)60m的內(nèi)走道可開啟外窗面積不應(yīng)小于走道面積的2%。

(4)需要排煙的房間可開啟外窗面積不應(yīng)小于該房間面積的2%。

(5)凈空高度小于12m的中庭可開啟天窗或高側(cè)窗的面積不應(yīng)小于該中庭地面積的5%。

(二)其他自然排煙的設(shè)計(jì)要求

(1)防煙樓梯間前室或合用前室;利用敞開的陽(yáng)臺(tái)、凹廊或前室內(nèi)有不同朝向且開口面積符合自然排煙口凈面積的可開啟外窗自然排煙時(shí),該樓梯間可不設(shè)防煙設(shè)施。

(2)排煙窗設(shè)置在上方,并應(yīng)有方便開啟的裝置。

(3)自然排煙口距該防煙分區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平距離不應(yīng)超過(guò)30m。

四、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

目前建筑消防設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)定范圍,確定排煙方案時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn),并予以落實(shí):

1、自然排煙主要靠煙氣的浮力,火災(zāi)時(shí)如噴淋系統(tǒng)動(dòng)作將降低煙溫而使煙氣排放能力受限,這對(duì)人員較為密集面能而言較為不利,條件許可時(shí),宜采用機(jī)械排煙。

2、排煙窗如處于迎風(fēng)面,易形成煙氣倒灌,無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定方案,為改善這種情況,目前幕墻工藝可采用下弦窗或平移窗,尤其是平移窗,當(dāng)開啟時(shí)形成窗外擋煙板,即在擋煙板與窗口間形成負(fù)壓,便于煙氣排向室外,應(yīng)該說(shuō)平移窗是種較先進(jìn)可靠的方式,不影響建筑立面造型、采光,但缺點(diǎn)是成本較高。

3、高層建筑由于熱壓作用,存在上、下層之間的壓力差,一般中和面在建筑高度一半附近,故室內(nèi)防火分區(qū),防煙分區(qū)須妥善考慮,否則冬季工況,建筑底部開窗排煙,同樣易出現(xiàn)煙氣倒灌現(xiàn)象。

4、當(dāng)火災(zāi)房間溫度很高,煙氣中含有大量未燃燒的氣體,當(dāng)煙氣自然排出時(shí)會(huì)形成火焰,可能導(dǎo)致火勢(shì)向上蔓延,這就對(duì)建筑防火分隔提出了更高的要求。

5、自然排煙的煙氣是靠外墻上可開啟外窗直排室外,需要一定的有效開窗面積,目前開窗面積的計(jì)算國(guó)家有關(guān)規(guī)范中無(wú)定量分析的方法(針對(duì)不同窗型),可參考《上海市民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》的計(jì)算方法。

6、自然排煙窗高度的確定問(wèn)題,首先應(yīng)明確排煙窗高度應(yīng)高于蓄煙高度,保證人員的安全疏散,一般說(shuō)來(lái)在房間一半高度以上設(shè)排煙窗,而進(jìn)風(fēng)方式則應(yīng)具體分析,一般大空間場(chǎng)所應(yīng)在房間下半部開設(shè)進(jìn)風(fēng)窗或機(jī)械補(bǔ)風(fēng),開窗面積約為排煙窗面積的1.3～1.5倍。

開窗方式一般有手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)三種,此外《高規(guī)》允許緊急狀態(tài)時(shí)打碎玻璃的辦法進(jìn)行排煙(其可行性,有效性值得商榷),設(shè)計(jì)和業(yè)主單位可根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件確定,一般地說(shuō)電動(dòng)控制較可靠,也較為常見。但相應(yīng)成本也較高。

7、目前消防設(shè)計(jì)中,出現(xiàn)同一防火分區(qū)內(nèi),不同防煙分區(qū)采用不同排煙方案(自然排煙或機(jī)械排煙)的情況,這顯然是不可靠的,相互之間的影響容易使自然排煙失效,煙氣倒灌的現(xiàn)象較易發(fā)生,應(yīng)杜絕此類作法。

8、無(wú)論自然排煙或是機(jī)械排煙,其終極目標(biāo)是利用人員疏散,減少有毒煙氣和高熱對(duì)人員的侵害,當(dāng)煙氣帶火狀態(tài)出現(xiàn)時(shí),煙溫超過(guò)280℃,排煙系統(tǒng)工作即告結(jié)束,排煙防火閥關(guān)閉,排煙風(fēng)機(jī)停止,同樣,自然排煙窗也需自動(dòng)關(guān)閉,這樣方可避免拔風(fēng)助燃,加劇火災(zāi)強(qiáng)度的問(wèn)題的發(fā)生。

9、無(wú)論自然排煙或是機(jī)械排煙,自然排煙窗或機(jī)械排煙口煙控實(shí)際有效距離的觀念必須得到加強(qiáng),人員在煙氣中安全行走距離的限制也決定了防煙分區(qū)的長(zhǎng)度應(yīng)與之相適應(yīng)。建議結(jié)合建筑特征控制在40~60M內(nèi)。

10、中庭防火排煙設(shè)計(jì)始終是消防設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一,而我國(guó)目前尚沒有一套較科學(xué)、系統(tǒng)的法規(guī)來(lái)管理中庭煙氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。近幾年來(lái)性能化設(shè)計(jì)技術(shù)的引入給我們帶來(lái)了新的思路,目前對(duì)于中庭的煙氣控制的方法是配設(shè)排煙系統(tǒng),同時(shí)安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),限制建筑結(jié)構(gòu)以及堆放在中庭地面的可燃材料數(shù)量以減少煙氣產(chǎn)生。需要時(shí)設(shè)置擋煙垂壁或防煙卷簾,阻止煙氣侵入相鄰空間和疏散通道。允許煙氣在人員疏散時(shí)充滿中庭上部空間。應(yīng)保證煙氣填充時(shí)間足以使人員安全撤離火場(chǎng)。采用上層排煙系統(tǒng)以保持煙層高于疏散人員,直到全部人員安全疏散,有關(guān)實(shí)驗(yàn)也同時(shí)證明了排煙系統(tǒng)的設(shè)置能有效減少煙層界面下降的速率。

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