高层建筑防排烟设计结合实例分析

2013-11-06李海娟

山西建筑 2013年12期

李海娟

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

近年来，建筑行业飞速发展。大量功能复杂、形式多样的高层建筑层出不绝，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。但高层建筑功能复杂，起火因素多，火势蔓延快，疏散和扑救难度大，当发生火灾时，具有更大的危害性，因此人们也越来越重视防火排烟设计。目前，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》(简称《建规》)、《高层民用建筑设计防火规范》(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》(简称《人规》)，对防火排烟设计起到了很好的指导作用。以下结合具体工程对某高层建筑的防排烟系统进行分析。

1 建筑概况

该建筑为龙凤苑小区2号楼，东西长为64.0 m，南北宽为19.8 m，地下2层，地上28层。地下2层为战时人防，平时戊类储藏室，地下1层为管道层，1层～28层为单元式住宅。总建筑面积:29 874.32 m2，其中地上部分建筑面积:27 860.47 m2，地下部分建筑面积2 013.85 m2。建筑高度:85.4 m，地下2层高3.6 m，地下1层高2.2 m，住宅标准层高3.05 m，室内外高差0.45 m，电梯机房层高4.5 m。该建筑为一类高层建筑，内设有电气自动报警系统及自动喷淋系统。

2号楼的东西边单元各设一部防烟楼梯间、两部电梯及一个合用前室，具体结构详见图1。中单元设一部剪刀防烟楼梯间、两部电梯、一个前室及一个合用前室，具体结构详见图2。图1合用前室一道门为两个户门，大小为1.2×2.1，二道门为合用前室通往防烟楼梯间的防火门，大小为1.2×2.1，图2剪刀防烟楼梯间前室的一道门为一个户门和一个内走道通向前室的防火门，其大小分别为1.2×2.1和1.2×2.1。二道门为前室通往防烟楼梯间的防火门，大小为1.2×2.1;图2剪刀防烟楼梯间合用前室的一道门为内走道通向合用前室的防火门，大小为1.2×2.1，二道门为合用前室通向防烟楼梯间的防火门，大小为1.2×2.1，图2防烟楼梯间地下部分防烟楼梯间和电梯前室无门。依据防火规范，该建筑耐火等级为1级。该建筑装修材料均为难燃或不燃材料。

据气象资料显示，冬季主导风向为北风，夏季主导风向为南风，因此在冬季北墙为迎风面，在夏季南墙为迎风面。

2 防火及防烟分区的划分

防火分区是为了防止火灾的扩大，根据建筑用途和性质进行划分，防火分区四周用防火墙、防火门、防火卷帘等设备进行分隔，一般是由建筑专业完成。通常在建筑设计中，楼梯间、通风井、电梯等能形成垂直通道的部分也要作为防火分区。当建筑中设有火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统时，其防火分区可按规范上的面积相应的增大一倍。

防烟分区是对防火分区的细分，不应跨越防火分区，它能有效地防止火灾时产生的烟气流动。防烟分区最大面积不宜超过500 m2。防烟分区则是用挡烟垂壁或挡烟隔墙分隔，挡烟垂壁的高度不小于500 mm。挡烟垂壁可做成固定式或活动式，根据建筑层高及装修情况定，活动式挡烟垂壁平时收起，着火时电动放下。挡烟垂壁下边缘距地面高度不应小于1.8 m。

本工程防火分区与防烟分区的划分均满足以上要求。

图1 防烟楼梯间及前室平面图

图2 防烟楼梯间、前室及合用前室平面图

3 防排烟系统划分

本工程3部防烟楼梯间地上部分均靠外墙设置，窗户面积满足自然防烟的要求，因此3部防烟楼梯间地上部分均为自然防烟。3部防烟楼梯间地下部分均无法开窗，无法满足自然防烟，需设机械加压送风系统;图1防烟楼梯间和电梯的合用前室因靠建筑内部，自然排烟口和阳台或凹廊等一些自然防烟的设施无法设，因而需设机械加压送风系统，地下部分同理也需设机械加压送风系统;图2防烟楼梯间是剪刀梯，分别对应前室和合用前室，其合用前室地上部分临外墙，设有窗户，窗户面积满足自然防烟的要求，因而图2防烟楼梯间对应的合用前室地上部分为自然防烟，而前室因靠建筑内部，不满足自然防烟条件，因而需设置机械加压送风系统;图2防烟楼梯间对应的前室和电梯前室，其地下部分均不具备自然防烟的条件，因而需设机械加压送风系统。

本工程地下1层为管道层，建筑上设置窗井进行平时通风，因层高低，无可燃物，因而地下1层不需要设置机械排烟设施。

本工程地下2层为战时人防，平时戊类储藏室。应考虑到以下几方面内容:

1)甲方平时功能的不确定性;

2)该层为地下2层，火灾时由于光线较差，人员容易迷失方向，找不到疏散出口;

3)该层为人防层，设置窗井进行自然排烟比较困难;

4)该层为一类高层建筑的地下室;因此在地下二层设置机械排烟设施。该排烟系统与平时的通风系统合用一套风机及管道。风机采用双速风机，平时低速运行进行排风，发生火灾时，排烟风机切换至高速，进行消防排烟。又由于该层为地下室，无自然补风的条件，因而在地下二层设置一套机械补风系统。

4 消防排烟系统的设计及计算

机械排烟系统通常承担着多个防烟分区的排烟任务，它的总风量不像通风空调系统那样将各房间的风量加起来，这是因为实际着火时，只有一个防烟分区(房间)着火，最多波及临近的一个防烟分区(房间)，目前《高规》《人规》中规定机械排烟系统的总风量为按最大防烟分区(最大房间)的面积乘以120 m3/(m2·h)。

本工程需要设置机械排烟的部位仅有地下2层，地下2层共一个防火分区，拟分5个防烟分区，其中最大的防烟分区面积为125 m2，排烟系统的总风量为125×120=15 000 m3/h，根据《建规》第9.4.8.1条规定，排烟风机的排烟量应考虑风管及设备在运行过程中会漏风，因而考虑排烟风机的风量需附加10%的系数，因此排烟风机的风量为15 000×1.1=16 500 m3/h。

排烟风机的水利计算不像一般的通风系统那样需要进行风量平衡，因为:

1)在实际运行时，系统只开启1个或2个防烟分区的排烟口进行排烟;

2)管路的风量本身不平衡，总风量不是各支管风量之和。

因此水利计算时，选取风量最大，风管又较长的一路进行计算，校核最远的支管合理即可。

本设计中风量最大，风管又较长的一路正好为最远的那趟支管，因此取最远管路的长度进行计算。因排烟风机的压头为管道的沿程损失与局部阻力损失及排烟风口的阻力损失之和。本设计中最远管路长度为40 m，局部阻力损失取其沿程阻力损失的50%，则管道损失的阻力为40×5×(1+0.5)=300 Pa，排烟风口的动压60 Pa，根据GB 50019-2003采暖通风与空气调节设计规范第5.7.2.2条规定，排烟风机的压力应在系统计算的压力损失上附加10% ～15%，因此排烟风机的压头为(300+60)×1.15=414 Pa。本工程中所选消防高温排烟双速风机的型号为:HTF(A)-NO.6.5型，G=18 000/11 918 m3/h，H=620/272 Pa，P=5.5/4 kW。

按照规范规定，排烟风机吸入口处的总管上设当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀，该阀与排烟风机连锁，当烟气温度超过280℃时，关闭该阀，同时连锁排烟风机停止运转。

因本设计中排烟和通风合用一套系统，因此风口选用回风排烟防火风口，该风口平时排风，着火时，所有的风口均关闭，着火区的风口重新打开进行排烟。

补风机采取的风量为排烟风机风量的50%以上即可，压头按其最不利风管的长度计算。本工程中所选补风机的型号为:SJGNO.5.0F 型，G=10 000 m3/h，H=345 Pa，P=2.2 kW。