民用建筑排烟系统设计的一些探讨

2013-09-06张少梅

发电技术 2013年4期

张少梅

（上海联创建筑设计有限公司，上海 200120）

0 引言

在工程设计中，由于地方和国家规范、标准中部分条文规定有所出入，加之各工程技术人员对于条文的理解不同，造成了类似情况的排烟系统在设计上出现了很大不同。而有些排烟系统的设计在消防验收中难以达标，甚至还有些设计方案存在着不小的隐患。本文中，笔者对一些排烟设计中的常见问题加以讨论。

1 多个防烟分区共享排烟系统时须注意的问题

1.1 防烟分区面积相差不宜悬殊

消防设计中，由于建筑条件和经济性考虑，经常出现多个防烟分区共享排烟系统的情况。但共享排烟系统的各防烟分区的面积相差不宜悬殊。如图1所示。

如此，当最小的防烟分区排烟时就出现了60000m3/h额定排烟量的风机与按照6000m3/h排烟量设计的分支管路和风口之间如何联合工作的问题。无论如何最终的结果肯定是：管路系统的实际风量介于6000m3/h与60000m3/h之间。此时，上述的风机和管路之间联合工作时可能会出现如下的问题：1）局部管路内风速过高，剧烈抖动，影响支吊架稳固性，表面隔热材料可能发生脱离、剥落现象；2）局部管路内负压过高、风管被吸变形；3）最严重的情形是风机进入不稳定工作区，发生喘振。甚至损坏设备和管路。

因此，排烟设计时，应避免面积大小悬殊的防烟分区在同一排烟系统内；否则应设计时应合理布置系统和组织气流，使排烟风管和风口的速度均满足本规范的要求[2]。

1.2 走道防烟分区的面积计算

在走道的排烟设计中，走道的防烟分区面积计算是个重要参数。在走道设有排烟设施，而与走道相通的小房间没有排烟设施时，走道面积如何计算在工程设计中往往存有争议。关于上述情况下的走道排烟面积有两种计算观点，第一种认为走道排烟面积应为走道的地面积与连通走道的无防烟设施的小房间面积之和[1]。第二种计算观点则认为走道排烟面积是否包括无排烟设施的小房间面积需考虑房间和走道之间是否为防火门[2]。

事实上，小房间的建筑围护结构已经将其划分为一个独立的防烟分区。由于火灾只考虑单点着火，如果走道着火，排烟量根据《高规》[1]或《建规》[2]的规定只需要计算着火点所在的防烟分区即可，可不包含小房间的面积；如果小房间着火，虽没有排烟设施，但由于房间自成防烟分区，烟气在火灾初期将主要汇聚在储烟仓内，而小房间内发生火灾相对而言又比较容易被室内人员察觉，且疏散撤离距离短，撤离时间也较短，在人员撤离的过程中，即使发生烟气溢出到走道的现象，现象也不会过于严重，此时走道内的排烟设施是完全可以将烟气排除的。如果将小房间和走道划分在同一防烟分区内，则小房间发生火灾时，走道的排烟系统开启，反而会将小房间内的烟气加速抽到走道内，从而不利于控制烟、火蔓延。

故此，笔者认为，走道设置机械排烟设施，而小房间根据规定可不设置排烟设施的情况，走道排烟的计算面积均不计入小房间的面积。若要限制火灾发展，可以从严考虑，将小房间的门设置为防火门。

1.3 漏风量附加系数

1.3.1 防烟分区独立设置排烟系统

排烟风机的漏风量不仅要看管材以及风道施工质量的优劣，还要看管路系统的复杂程度。管路越长、系统越复杂，其漏风量也相应的越大。对于金属风道，排烟漏风量可选择10%或更大；对于混凝土等风道，最小不宜小于20%，排烟系统长或施工质量差，则宜取30%[2]。

高校图书馆作为学术科研获取信息资源的重要渠道，致力于OA学术资源的收录、揭示、组织、管理等方面的研究与实践，基本形成了资源收录类型全、学科范围广、质量水平高、揭示角度多、揭示方式明确、组织方式科学、宣传渠道多样的整体局面，OA学术资源得到了较为广泛的利用与传播。

1.3.2 多个防烟分区共享排烟系统

《高规》[1]和《建规》[2]均规定，当排烟系统负担2个及以上的防烟分区时，排烟量按照最大防烟分区的面积取120m3／（m2·h）（也就是为最大防烟分区排烟量的2倍）的指标计算。注意此时已无需再考虑漏风量系数。因为典型火灾均为单点火灾，即排烟风机的排烟量满足最大防烟分区的排烟量每平米不小于60m3／（m2·h）即可。之所以规定共享排烟系统的排烟风机的排烟量按照“最大防烟分区的面积不小于120m3／（m2·h）”这一要求，实际上就是考虑到了系统复杂、管路较长时的漏风量大的缘故。这在《人防设计防火规范》（GB 50098-2009）[3]中的6.3.1条的条文解释中已经对此做出了明确的阐述。

1.3.3 对地方标准的误读

在上海的地方标准中规定：排烟风机的排烟量按防烟分区中最大一个分区的排烟量、风管（管道）的漏风量及其他防烟分区的排烟口和排烟阀的漏风量之和计算[4]。

其实这一规定是很严谨的，这里是希望由设计来计算确定排烟风机的排烟量，而不再以一刀切的方式规定漏风量系数。但这点经常被误读，有观点认为：上海地区的排烟风机只按照最大的防烟分区的排烟量在考虑附加一个10%（金属排烟管道）的漏风系数即可了。

按照这种计算方式选型，在较为复杂的排烟系统中，如走道的竖向排烟系统，往往在实际消防验收的风量检测过程中，会出现近端防烟分区的排烟量和设计的量偏差不多（有时候也会发生不足），但越是远程的防烟分区的风量与设计值相差的越大。这是因为远程的防烟分区的受管路系统阻力和漏风量的影响较大的缘故。如图2所示。

在图2中的走道竖向排烟系统中，假定各个防烟分区的管路特性相同。显然，防烟分区A的排烟管段阻力要小于防烟分区D，对于同一台排烟风机而言，防烟分区A的排烟量要比防烟分区D的要大，而排烟时风机的压头防烟分区A要比防烟分区D低，这从风机的工作特性曲线上容易得出结论。另外无论开启那个防烟分区，管路的总漏风缝隙面积也是相同的，因而漏风量就取决于管路内的表压力。防烟分区A进行排烟时，管网内的负压数值要小于防烟分区D排烟，故而防烟分区D的漏风量要大于防烟分区A。

因此，防烟分区D的排烟口的实际排烟量要小于防烟分区A的排烟量。负担的防烟分区数量越多，这种近端和远程的差距就越大。管路系统越是复杂，排烟漏风量也就越大（管网内的表压力升高，管道的总漏风面积增大）。

故在复杂的排烟系统中，不仅仅需要按照最大防烟分区来计算排烟量、最不利环路计算排烟风机的压头，还应该认真分析考虑漏风量，并将漏风量对风机的风量和压头的影响作为选择风机的考虑因素。在数据不足和缺乏依据时，应按照国家标准规定的按照最大防烟分区2倍排烟量来选择风机。

2 排烟系统的补风系统设计

2.1 自然补风

当设置有可开启外窗时可以利用其做为机械排烟的自然补风口。但自然补风的场所必须具备直接开向室外的门、窗等通风口。当场所不具备直接的自然补风

设施时，其机械排烟系统必须设置机械补风。地下场所的机械排烟系统一般设计上均不会遗漏机械补风系统，但是对于地上的密闭空间却有可能被忽略。从空气流动的原理上来讲地上的封闭空间也应该设置机械补风系统。

2.2 机械补风

排烟补风的目的是为了使排烟顺畅。补风量过小，则排烟困难，故而排烟补风量不宜小于排烟量的50%；另一方面排烟和补风之间存在着温度差，如果排烟补风量与排烟量在体积流量相当，排烟补风进入室内后温度升高，体积膨胀，会在排烟地点形成正压，从而使烟气向周边区域扩散，这是不妥的，故而排烟的补风量也不宜过大，补风量不应超过排烟量的80%[2]。

从空气流动的原理上来讲，地上和地下密闭空间的排烟系统均需要设置补风系统。过去不少工程设计中，地上区域密闭场所的排烟系统并没有设置补风系统，这是不合理的。也有地方标准对于排烟补风系统的要求略宽松，如上海地方标准规定：设有机械排烟的走道或小于500m2的房间，可不设补风系统[4]。但消防系统设置毕竟关乎人民的生命和财产安全，笔者建议对消防条文从严执行。

值得注意的是：同一防火分区内多个防烟分区共享补风系统时，必须认真核对补风口位置，使每个防烟分区均有门、窗缝隙或百叶等孔洞与补风地点直接相通。同时，需认真校核，使得每个防烟分区的补风量均为排烟量的50%～80%。这在工程设计中经常被忽略。以图3为例，要使得图中每个防烟分区的排烟量和补风量均满足要求，笔者推荐的简单可行的做法是：各个防烟分区的排烟支管和排烟口均按照最大的防烟分区的面积来计算；补风支管和补风口也相应地按照最大的防烟分区所需的补风量进行计算。

前面讨论的共享排烟系统时，排烟风机的排烟量实际上相当于最大面积防烟分区设计排烟量的2倍，这是由于考虑到排烟系统管路复杂，漏风量多等因素。而补风系统的设置和管路等相对均比较简单，补风风机的风量则不必考虑如此大的附加系数，仅需要放大30%即可。

3 特殊场所的排烟量

3.1 观众厅

影院、剧院的观众厅，报告厅等人员密集且有固定座椅的场所，其排烟量需要按照更高的标准计算。关于这些部位的排烟量，排烟量指标按照13次/h换气标准计算，或90m3/（m2·h）换气标准计算，两者取其大者[5，6]。这是因为观众厅人员密集，且由于有座椅的障碍，火灾时人员疏散较困难，故在计算排烟量时，既要比中庭的机械排烟换气次数高，又要比普通场所的单位面积排烟量指标要高。