谈高层建筑防排烟设计技术应用

2013-12-31廖发明

山西建筑 2013年17期

廖发明

(厦门市思明区公安消防大队，福建厦门 361000)

1 高层建筑防排烟概述

随着我国城市化进程的加快，高层建筑成为一个城市发展水平的重要标志，高层建筑的发展给防排烟设计提出更高的要求，建筑物的防排烟系统在建筑物发生火灾时能迅速的排出火灾产生的大量烟气，确保高层建筑人群能紧急的通过疏散通道逃避到安全的场所，为消防队员扑救火灾提供有利的通道。

1.1 建筑物防排烟的部位

按照国家的高层建筑设计规范，在进行防排烟设计时应根据建筑物的性质、安全疏散条件及火灾造成的事故后果进行设计。其主要设置防排烟的部位有:高层建筑的防烟楼梯及前室;建筑高度超过32 m的高层民用建筑，面积超过100 m2，经常有人出入的无窗房间或高层建筑物中长度超过20 m无自然通风条件的走廊;地下建筑等。

1.2 建筑物防排烟方式

根据高层建筑物的设计结构不同，防排烟可分为自然排烟、机械排烟、密闭防烟和机械加压送风防烟等。1)自然排烟。自然排烟时要保证有冷空气的进口和热烟气的出口，有外窗时可利用外窗排烟，也可在侧墙上部设置排烟口进行排烟。自然排烟主要利用火灾发生时产生的热气流的浮力加上外界的风力进行排烟，达到把烟排出建筑物的目的。2)机械排烟。机械排烟是主要利用机械的运转所产生的气流把烟排出建筑物的方式，根据机械排烟的形式又可分为自然送风方式和机械排烟及下部加压并用方式。3)机械加压送风。机械加压送风是利用通风机所产生的气体流动和压力差来实现把烟排出的目的，当建筑物发生火灾时，通过通风机加压送风，以防止烟气侵入的防烟方式。4)密闭防烟方式。密闭防烟方式的原理是，利用房间的密闭性使着火房间因缺氧而灭火，并达到防止烟火蔓延的目的。这种防烟方式一般适用于面积较小，且其墙体、楼板耐火性能好，密闭性好的房间。

2 高层建筑自然排烟

根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，采用自然排烟方式的部位主要靠外墙、采用自然排烟方式的防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室和合用前室。当建筑物内两条防烟楼梯无前室时，在楼梯的每一层都应设置窗户，且窗户的开启面积达到自然排烟的要求。

3 高层建筑机械防烟加压系统设计

设置机械加压送风防烟系统的目的，是为了在建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散线路和避难场所。因此，加压部位在关闭门时，必须与着火楼层保持一定的压力差;同时，在打开加压部位的门时，在门洞断面处能有足够大的气流速度，以有效的阻止烟气的入侵，保证人员安全疏散与避难。例如厦门有一高层智能建筑，其中2号电梯设计为消防电梯，在电梯前室设计防火门。防火门的尺寸为1.5 m×2.1 m，渗漏面积为0.04 m2，在电梯井的顶部有0.01 m2的空间与外界无压空间相连。

3.1 确定需要加压的空间

根据设计规范要求，其高层智能建筑采用自然排烟方式，因此需对2号电梯即消防电梯前室采用机械加压送风防烟系统。

3.2 选定系统形式

设计中排烟系统主要为单机系统，消防电梯间前室的加压水平为25 Pa。

3.3 确定加压送风量

在现代的高层建筑中加压送风量主要采用压差法。保持加压部位需要提供一定的加压值，当发生火灾时，应保证火层疏散通道的通畅，以便人们能迅速撤离火灾发生地。压差法在高层建筑的消防系统中被广泛应用，其主要利用正压间与非正压间的压力差来实现送风量。正压间送风系统所要保持的正压与送风量成正比，其基本公式为:

其中，L为正压间送风系统送风量，m3/h;α为开口的流量系数，一般α=0.6～0.7，通常取α=0.65;ΔP为开口两侧压差，Pa;ρ为通过开口的气流密度，取空气20℃;A为开口的流通面积，m2。

可简化为:

并联式漏风通路，正压间的漏风面积按下式计算:

代入数据，得:

当门关闭时消防电梯前室的主要漏风途径在于通向电梯井的电梯门门缝和前室通往走道的门缝，消防电梯通过电梯门漏向电梯井的漏风量取决于前室与电梯井之间的漏风面积、电梯井与无压空间之间的漏风面积;

当门开启时疏散路线上的门必然需要有时开启，因此，在加压系统的设计中应该考虑通向加压空间的门短时间开启时的状态。此时，由于加压空间与周围空间相连通，二者之间的原压力差将难以维持。但是，如果能够保持门洞处有一定的风速，则仍然可以有效的防止烟气向加压空间蔓延。

4 高层建筑机械排烟系统设计

机械排烟就是利用排烟风机强制进行排烟的一种方式。它由挡烟壁、排烟口、防火排烟阀门、排烟风机和烟排出口组成。

4.1 机械排烟方式

机械排烟方式按排烟范围可分为局部排烟和集中排烟两种方式。局部排烟方式是在每个需要排烟的部位设置独立的排烟风机直接进行排烟;集中排烟方式是将建筑物划分为若干个区，在每个区内设置排烟风机，通过排烟风道排烟。因为局部排烟方式投资过大，故本设计中采用集中排烟的方式，使用一个排烟系统。

机械排烟方式按空间设置形式可分为竖向设置和防烟分区设置。《高层民用建筑设计防火规范》规定，高层民用建筑走道的机械排烟系统宜竖向设置;房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置。

4.2 划分防烟分区

所谓防烟分区是指用挡烟垂壁、挡烟梁、挡烟隔壁等划分的可把烟气限制在一定范围内的空间区域。防火分区与防烟分区的区别主要在两个方面:1)划分分区的目的不同;2)设置的要求不同。防火分区比防烟分区划分的面积大;划分防火分区的分隔物比划分防烟分区的分隔物的耐火要求高。防烟分区不能跨越防火分区，否则将使防火分区失去作用。划分防烟分区时需要注意:凡需设置排烟设施的走道、房间，应采用挡烟隔壁、隔墙或从顶棚下凸出不小于50 cm的梁划分防烟分区，梁或垂壁至室内地面的高度不应小于1.8 m;每个防烟分区的建筑面积，一般不应超过500 m2，当顶棚高度在6 m以上时，可不受此限;对有特殊用途的场所，如地下室、防烟楼梯间、消防电梯、避难层间等，应单独划分防烟分区;防烟分区一般不能跨越楼层，某些情况下，如1层面积过小，允许包括1层以上的楼层，但以不超过3层为宜。