物流仓库机械排烟量计算影响因素的分析

刘蕾，洪青春（华东建筑设计研究院有限公司现代都市建筑设计院，上海200070）



物流仓库机械排烟量计算影响因素的分析

刘蕾，洪青春
（华东建筑设计研究院有限公司现代都市建筑设计院，上海200070）

摘要：本文以《建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2006为依据，分析物流仓库机械排烟量计算的影响因素；探讨高大物流仓库火灾热释放量Q的取值；分析燃料面到烟层底部高度Z取值对排烟量计算、排烟系统合理性及安全性的影响；提出物流仓库最小挡烟垂壁高度计算的意义及方法。

关键词：物流仓库；挡烟垂壁；排烟量计算

0　引言

随着我国经济的高速发展以及扩大对外贸易的需求，大型物流仓库工程日益增多，其主要特点是，建筑面积大、体型大、容量高、储存可燃物多，火灾危险性大，容易发生火灾事故。该类建筑一旦发生火灾，不易扑救，易造成重大经济损失，同时人员逃生难，消防扑救人员面临危险较大。

因此，物流仓库的消防排烟系统设计尤为重要，鉴于物流仓库的特点，其消防设计也存在其特殊性。在本文中，笔者主要针对物流仓库的机械排烟量计算影响因素进行分析，同时对影响因素的取值进行探讨，希望能对物流仓库工程排烟系统正确、合理化设计以及排烟量正确计算提供借鉴和参考。

1　物流仓库机械排烟量计算公式及影响因素

对于大于500m2的仓库（对于物流仓库，建筑面积一般大于500m2），机械排烟量计算按照火灾模型，采用热释放量法计算。对于火灾模型为轴对称型烟缕的物流仓库而言，根据上海市《建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2006排烟量计算公式如下：

当Z＞Z1

式中 Qc—热释放量的对流部分，一般取值为0.7QkW；

Z—燃料面到烟层底部的高度（取值大于等于最

小清晰高度），m；

Z1—火焰极限高度，m；

Mρ—烟缕质量流量，kg/s；

ΔT—烟气平均温度与环境温度的差，℃；

Cp—空气的定压比热，一般取1.02 kJ/（kg·k）；

T—烟气的绝对温度，T=T0+ΔT，K；

T0—环境的绝对温度，293K；

V—排烟量，m3/s；

ρ0—环境温度下气体的密度，1.2 kg/m3。

对排烟量计算公式进行分析可知影响机械排烟量计算的因素为：热释放量，燃料面到烟层底部的高度Z及火灾热释放量Q。

2　机械排烟量计算影响因素分析

2.1火灾热释放量Q的取值

对于仓库而言，按照是否视为有或无喷淋场所，热释放量Q取值分别为4MW及20MW[1]。

对于一个层高15m、净高12.5m的物流仓库中一个防烟分区，Q值分别取4MW及20MW，假设挡烟垂壁高度按1.5m考虑，经计算排烟量计算结果分别为206565m3/h和495438m3/h，由此看出，排烟量计算结果相差较大，后者约为前者的2.5倍，相应防排烟设备初投资较大，机电空间占用较高。

对于如何判断视为有或无喷淋场所，有两种方法，[1]第一按照喷淋的设置高度，即当喷淋设置高度（这里理解为顶喷）大于10m时，应按照无喷淋场所对待；[2]第二按照场所的层高，即当室内净高大于12m时，火灾热释放量Q取值应按照无喷淋场所对待。

在实际工程中，按照上述判定方法，对于净高大于12m物流仓库，均应视为无喷淋场所，Q取值为20MW。

然而，在GB50084-2001（2005版）《自动喷水灭火系统设计规范》中，对于设有货架的高大物流仓库，喷淋设置位置根据仓库高度的增加和货架的设置亦有相应的规定和措施。[3]货架储物仓库的最大净空高度或最大储物高度超过第5.0.7条的规定时，应设货架内置喷头，即在自地面起每4m高度处设置一层货架内置喷头，货架内置喷头的仓库，顶板下喷头与货架内喷头应分别计算设计流量，并应按其设计流量之和确定系统的设计流量。

因此，当仓库净高大于12m时，给排水专业应该设置两套喷淋系统共同作用，原因是在顶板下设置喷头，将不能满足有效灭控火的需要，而在货架内增设喷头，是对顶喷喷头灭火能力的补充，补偿超出顶板下喷头保护范围部位的灭火能力。

综上所述，对于设有货架的高大物流仓库（层高大于12m），如果货架内设有喷淋，按有喷淋火灾模型确定Q似乎更加合理，或者说Q的确定选用4MW还是20MW，或者两者之间还须进一步研究和探讨。

2.2Z的取值对排烟量计算、系统合理性及安全性影

响分析

Z为燃料面到烟层底部的高度（如图1所示），[1]根据排烟量计算公式可知，随着Z取值的增加，系统排烟量不断增加。

Z的取值应大于等于最小清晰高度[1]Hq（Hq=1. 6+0.1H），具体分为以下两种情况。

第一、当仓库面积小于等于2000m2，且长边不大于60m，为一个独立防烟分区，不需采用挡烟垂壁划分防烟分区时，Z的取值为不小于室内最小清晰高度（如图1所示）。

第二、当仓库面积大于2000m2，需要利用挡烟垂壁划分多个防烟分区时，Z的取值须大于建筑的最小清晰高度，同时还须满足不小于燃料面至挡烟垂壁底边的高度（如图2所示）。

2.2.1满足以上要求，是否可以尽量减少Z的取值，以达到减少排烟系统初投资，减少占用建筑空间的目的？

对于上述第一种情况，尽量降低Z的取值带来的问题是，烟气层厚度最大化，当烟气层增加到一定程度时，烟气的热辐射强度将超过人体所能承受的最大值2.5kW/m2，会使人体皮肤严重的疼痛，将产生不可恢复的损伤且不利于逃生，此时对应的烟气温度为185℃[4]。因此，在降低Z取值的情况下，须校核烟气层的最高允许温度不应超过185℃。

对于上述第二种情况，除了同样需要校核烟气层的最高允许温度外，较低的Z值带来的是挡烟垂壁高度的增加，这会对建筑的使用功能带来影响。设置固定加电动挡烟垂壁对于物流仓库是一种较好的选择办法。

2.2.2如果单纯为了建筑的使用功能，采用最小的挡烟垂壁，不考虑消防设备初投资等影响，那么也还需校核储烟仓的烟层温度，须保证烟气层温度与周围环境的温度差大于15℃，即烟气层温度须大于35℃，从而防止烟缕流的层化、保证烟气有效地排除。

由以上分析可知，挡烟垂壁的高度影响Z的取值，从而影响排烟量的计算。

2.3最小挡烟垂壁高度计算

2.3.1定义

火灾发生时，由于烟气浮升力的作用，烟气不断上升，然后聚集存储于储烟仓内中。当排烟系统启动时，排烟风机的排烟量应等于火灾的产烟量，从而使烟气不断地排除，保证人员有效地疏散和逃生。

因此，挡烟垂壁的最小高度应该是：火灾开始到排烟风机启动前的这段时间内火灾的产烟量所能占据的最大空间高度，也是保障烟气不向相邻防烟分区扩散的最小挡烟垂壁高度。

掌握消防系统的启动时间，计算排烟风机启动前0～t秒的烟气量，从而计算出最小挡烟垂壁的高度。

2.3.2计算条件

2.3.2.1启动时间

防排烟系统的启动时间通常应包括火灾探测时间、报警延时时间和启动延时间。感烟火灾探测器和感温火灾探测器都能在60s之内探测到火灾，在火灾报警延时和风机启动延迟时间总和设置不超过60s条件下，再考虑50%的安全系数，因此机械排烟系统启动时间按180s考虑[5]。

2.3.2.2火灾模型

建筑火灾发展一般分为点燃阶段、增长阶段、稳定阶段和衰减阶段。[1，6]多数情况下，对于我们关注的增长阶段可用t2模型来描述（如图3所示）；

式中 a—火灾增长系数；

t—排烟系统启动时间，s。

2.3.2.3计算公式

代入公式（4）、式（3）、式（1）、式（5）及Qc=0.7Q，利用积分法，可以得到0～t秒内排烟量L（t）计算如下：

初始条件，当t=0时，L（0）=0，得出常数C=0。假设不考虑梁的阻挡作用，在排烟风机启动前的0～t秒内的烟层厚度，即挡烟垂壁的最小高度h计算为：

式中 h—挡烟垂壁高度（不包括梁），m；

A—防烟分区面积，m2；

H—室内净高，m。

将已知量H、t（180s）、A代入上式求解，可得Z值，从而得到挡烟垂壁的最小高度h值。

当然，采用上述方法计算出的最小挡烟垂壁还须校核，最小厚度的烟层最低温度值须大于35℃。

2.3.2.4举例计算

分别按防烟分区建筑面积1500m2、2000m2两种情况，层高取值6.5～13.5m，净高H取值5～12m，时间t取180s，a=0.012，采用上述方法进行计算，结果汇总于表1及表2。

表1　计算结果（防烟分区面积2000m2）

表2　计算结果（防烟分区面积1500m2）

从表1和表2计算结果可以看出：在仓库面积、排烟系统启动时间一定的条件下，随着房间高度的增加，挡烟垂壁高度均逐渐增大；在房间高度、排烟系统启动时间一定的条件下，随着防烟分区面积的增大，挡烟垂壁高度均逐渐减少；

从表1和表2计算结果还可以看出，对于高大物流仓库，最小挡烟垂壁高度在大多数情况下大于500mm，具体应通过计算确定。

2.4物流仓库挡烟垂壁的设置及做法

对于高大物流仓库而言，挡烟垂壁高度较常规建筑高，如此会对建筑在空间上的使用功能带来影响。笔者在实际工程中，采用固定挡烟垂壁+电动升降式挡烟垂壁形式。在火灾发生时电动挡烟垂壁可以自动放下，既美观又能有效控制烟气，具体做法如图4所示。

3　结语

（1）对于设有货架的高大物流仓库（层高大于12m），如果货架内设有喷淋，按有喷淋火灾模型确定Q似乎更加合理。

（2）Z的取值与最小清晰高度、挡烟垂壁高度、烟层的最高和最低允许温度均相关，具体工程具体选择。

（3）不同建筑条件下的物流仓库最小挡烟垂壁高度需经计算确定，挡烟垂壁高度500mm通常不能满足实际需求。

（4）物流仓库的挡烟垂壁可采用固定加活动垂壁相结合的方式，以满足排烟及建筑使用功能的要求。

参考文献：

[1] DGJ08-88-2006.建筑防排烟技术规程[S].

[2] GBXXXX-2015.建筑防烟排烟系统技术规范-报批稿[S].

[3] GB50084-2001（2005版）.自动喷水灭火系统设计规范[S].

[4] TM19：1995.Relationships for smoke control calculations Technical Memoranda[S].

[5]郭增辉，等.商业建筑机械排烟系统启动时间的研究[J].消防科学与技术，2013，32（6）：646～648.

[6]程远平，等.性能化防火设计中火灾增长的分析方法[J].消防科学与技术，2004，23（1）：9～13.

修回日期：2016-01-22

Analysis of Influencing Factors on the Calculation of Mechanical Extraction Rate in Logistics Warehouse

LIU Lei，HONG Qing-chun
（East China Architectural Design & Research Institute.Co.，ltd，Shanghai 200070，China）

Abstract：Mainly based on the "Technical specification for building smoke control "DGJ08-88-2006，analyses the influence factors of calculation of mechanical smoke extraction rate for logistics warehouse；discusses the value of fire heat release of Q for tall logistics warehouse；analyses the influence of the value of height above base of fire of Z on calculation of smoke extraction rate，smoke extraction system rationality and security；puts forward the significance and method of the minimum height calculation of smoke curtain for the logistics warehouse.

Key words：logistics warehouse；smoke curtain；calculation of smoke extraction rate

收稿日期：2015-12-17

作者简介：刘蕾（1963-），女，陕西西安人，硕士，高级工程师，副总工程师，主要从事暖通专业设计工作。

中图分类号：TU834

文献标识码：B

文章编号：2095-3429（2016）01-0069-04

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.01.016