建筑中庭防排烟方式及排烟量计算

韩笑

摘 要：中庭建筑已成为高层建筑的一大趋势，世界各地的高级宾馆、饭店、银行、办公楼等各种公共建筑都采用中庭。对于中庭，如何进行有效的防火设计，又不破坏中庭的空间感受与视觉美感，这是设计人员需要研究的问题。本文仅从中庭空间的定义、火灾特点、防排烟方式及排烟量计算等方面的内容结合规范进行研究，希望对以后的排烟设计起到指导性作用。

关键词：中庭；火灾特点；防排烟方式；排烟量计算

1 中庭防火设计的基本原则

高度三层或三层以上，且平面尺寸中短边长度不小于6米的大容积空间定义为中庭。中庭的防火问题相当复杂，因为中庭是上下左右贯通的大空间，不可能采用一般建筑物那样的普通防火对策，如果中庭的防火设计不当，则有可能酿成大祸。中庭的火灾特點：

1.1 空间大，难以进行防火防烟分隔

按照现行《建筑设计防火规范》的规定，建筑内设置自动扶梯、敞开楼梯等上下层相连通的开口时，其防火分区的建筑面积应按上下层相连通的建筑面积叠加计算；当叠加计算后的建筑面积大于本规范第5.3.1条规定时，应划分防火分区。

1.2 功能复杂、起火因素多，人员集中，疏散困难

中庭连通周围多功能房间，人员流动大且混杂。火灾隐患多，一旦发生火灾，疏散量大，疏散困难。

1.3 容易形成“烟囱效应”

建筑中庭空间类似烟囱，当出现火灾时，温度不断升高，会形成“烟囱效应”。烟气顺着中庭快速向垂直和水平方向扩散，造成火势迅速蔓延，带来巨大的人员和财产损失。

2 中庭式建筑排烟方式

建筑中庭防排烟设计的目的是在人员安全疏散所需时间内，利用排烟设施保证疏散口的安全，控制并减少烟气从着火区域向附近空间扩散，并便于消防人员的救援行动。

中庭必须设置排烟系统，可分为自然排烟和机械排烟两种方式。

（1）净空高度小于12m的中庭，当其可开启排烟天窗或是高侧窗的面积不小于中庭地面面积的5%时，可以采用自然排烟。（2）不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭，应设置机械排烟设施。

室内中庭的净空高度不超过12m，可以采用可开启的高侧窗进行自然排烟。如果中庭的净空高度超过12m就应设置机械排烟设施。其原因是：烟气在上升过程中会卷吸大量周围冷空气，火灾产生的高温气体上升到火焰上方形成烟羽流，烟羽流受热浮力驱动上升，在上升过程中，不断卷吸周围的空气，在浮力、膨胀力和“烟囱效应”等作用下，烟气上升到顶棚，进而沿顶棚四周向下扩散填充，形成烟气层。随着火灾的发展，烟气层厚度不断增加，当烟气层下降到其他层顶棚以下时，热烟气就会逐渐蔓延到着火层以上各层。

图1

（3）排烟方式具体可分为集中式中庭排烟、分散式房间排烟、集中式中庭排烟与分散式房间排烟相结合三种方式。

集中式中庭排烟：在中庭顶部设置排烟口，进行自然或机械排烟，将侵入到中庭上部的烟气排至室外（图1所示）。

分散式房间排烟：利用设在与中庭相通又无法分隔的中庭周围的房间内的各个部位的排烟口将烟气直接排至室外。

集中式中庭排烟与分散式房间排烟相结合方式：当中庭与周围部分房间之间，没有空气流动或空气流动不畅时，应根据工程情况采用集中与分散相结合的排烟方式。

3 中庭式建筑主要类型、防火分区及其排烟量计算

（1）中庭与周围建筑之间无任何间隔，中庭与周围房间之间空气自由流通。该类型防火分区面积应按上下层连通的面积叠加计算（即包括中庭在内以及与中庭相通的内部各楼层的全部空间面积）。面积之和不应超过《建筑设计防火规范》中的防火分区最大允许建筑面积。

排烟量计算要点如下：①集中式中庭排烟方式：排烟量按体积计算。排烟体积为中庭以及与中庭相通的内部各楼层的全部空间的体积。体积小于或等于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m3/h。②分散式房间排烟方式：不属中庭排烟范畴，排烟量应按《高规》8.4.2条，《建规》9.4.5计算，既担负一个防烟分区排烟或净空高度大于6m的不划防烟分区的房间时，应按每平方米面积不小于60m3/h计算（单台风机最小排烟量不应小于7200m3/h）。担负两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算。中庭体积计算方法如①点。③集中式中庭排烟与分散式房间排烟相结合方式：中庭与周围房间之间应设防火卷帘分隔。中庭与房间的排烟量应分别计算。

（2）中庭与周围建筑之间采用玻璃间隔，中庭与周围房间之间无空气流通。防火分区面积按中庭面积计算。

排烟量计算要点如下：①集中式中庭排烟方式：中庭与周围房间之间应采用防火玻璃分隔，中庭体积为本身的体积。②集中式中庭排烟与分散式房间排烟相结合方式：中庭与周围房间之间为普通玻璃分隔，中庭与房间的排烟量应分别计算。③中庭与周围建筑的走廊相通，走廊与周围房间之间采用玻璃或墙间隔，中庭与周围房间之间无空气流通。

防火分区为包括中庭以及中庭相通的各楼层回廊的面积之和。

集中式中庭排烟方式：计算排烟量的体积应为中庭以及中庭相通的各楼层回廊的体积之和。

4 火灾自动探测报警系统的设置

只有及早发现火情，防排烟系统才能起到作用，所以火灾自动探测报警系统的设置对于防排烟设计也很重要。着火时，着火部位烟感器发出报警信号，消防控制中心将着火处的排烟阀或排烟口打开，排烟风机联动开启排烟。自然排烟时也可分层设置可开启的外窗进行排烟。

5 结语

中庭建筑本身的建筑特点及发生火灾时烟气的流动特点告诉我们，在自然排烟不能满足的情况下，有必要增设机械排烟，采取相对应的机械排烟方式。在进行防排烟设计时应充分考虑机械排烟量，在相关的设计规范前提下根据具体的情况进行设计，以求达到最好的防排烟效果，为人员的疏散、火灾的扑救提供更多的时间。

参考文献：

[1] GB 50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].

[2] GB 50016-2014.建筑设计防火规范[S].

[3] 张吉光，史自强，崔红社.高层建筑和地下建筑通风与防排烟.

[4] 陆耀庆.实用供热空调设计手册.