大型商业综合体防排烟系统设计分析

2021-03-31王佳能

居业 2021年11期

王佳能

(北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045)

0 前言

在社会经济与建筑技术不断发展、进步的背景下，当代商业综合体也逐渐向多功能化方向发展，成为城市规划中的一大亮点。由于大型商业综合体人流密集、设备用电量大，加之关于大型商业综合体的消防设计存在一定不足，为保障建筑使用安全性，必须根据灾害发展特性深入探讨有效的防排烟系统设计，从而推动我国建筑事业的发展。

1 大型商业综合体建筑特性

1.1 火灾烟气特性

由于大型商业综合体顶棚高度较高，建筑高度一般在20m以上，具有空间体积量大的特点，所以综合体的蓄烟纳热能力也相对较强。一旦建筑出现火灾情况，热量与烟气会在建筑内部停留较长的时间，并且部分有害烟气会停留在较高位置，加之建筑空间呈现扁平型，高温烟气会在浮力作用下在顶棚位置处形成射流，在短时间内不会形成较为严重的火灾，同时烟气层会不断吸入冷空气，所以火灾危险性较小。救援人员在火灾险情初期采取有效救援，能够有效降低火灾带来的危害，从而保证人员生命财产安全。但是当烟气扩散到其他楼层，火灾顺着通道开始蔓延，就会对火灾扑救工作造成难度。

1.2 防排烟系统设计面临的问题

在设计大型商业综合体防排烟系统过程中，必须依照国家相关规定计算建筑排烟量与换气量，并且将烟气排除建筑之外后，还应在保证空间不形成负压状态的前提下，补充相应量的新鲜空气。因此，大型商业综合体的烟气系统设计需结合当地情况，在保证烟气拥有足够的流动距离的情况下，选用透光性较好的玻璃来降低流动烟气发生弥散现象的机率，以此保证建筑使用安全性[1]。

2 北京市某大型商业综合体防排烟系统设计

2.1 工程案例概况

工程项目建设地点在北京市房山区拱辰街道，北至规划汇商西路，南至规划路，西至规划卓秀南街，东至长于南大街。商业总建筑面积为67 828.13m2，地上建筑面积为45 811.00m2，地下建筑面积为22 017.13m2，包括零售商店、影院、超市、停车库及其他配套设施，地上7层，地下2层，建筑总高度达42.15m，功能属于商业综合体，地上、地下建筑耐火等级均为一级。建筑首层防排烟系统设计如图1所示。

2.2 设计方式的选择

大型商业综合体的排烟设计分为两种，包括机械排烟与自然排烟两种方式。根据《高层民用建筑设计防火规范》要求，大型商业综合体防排烟系统设计应根据建筑实际高度选择合适的排烟方式。净高度在12m以下的建筑，应选择自然排烟作为主要排烟口方式，若建筑不具备自然排烟条件，则应选择机械排烟方式；当建筑净高度大于12m，有无高侧窗、天窗都应选择机械排烟方式，以此降低后期排烟设备统一管理、维护检修的难度。

2.3 系统的设计要求

在设计排烟口时，首先，采用隔墙将建筑防烟去分割开来，并在每一防烟区设置相应的排烟口[2]；其次，将排烟口设置在防烟区的中间位置，以此充分发挥出排烟口的作用，同时保证两个排烟口间的距离应控制在30m之内；最后，通过计算，排烟口中烟气流动速度应小于10m/s，并保证每个排烟口占据的面积在0.45m2左右，避免影响建筑其他部分的设计。此外，设计人员结合大型商业综合体各场所允许的最大排烟量计算出单个排烟口的火灾释热速率、烟层厚度与房间净高度，以此保证大型商业综合体的使用安全性。

2.4 系统的设计计算

一方面，排烟量计算。根据大型商业综合体防排烟系统设计要求与布置要求，每个排烟风道需要设置两个及以上的防烟分区。在计算系统排烟量的过程中，针对建筑中庭以外，净高度小于6m的场所，其排烟量按照60m3/(hm2)计算。对于大型商业综合体中有中庭的场所，需要按照周围场所排烟量的2倍来计算，主要采用机械排烟系统，排烟量应大于107 000m3/h。另一方面，管道参数计算。为保证建筑防排烟系统设计的合理性，还应考虑管道阻力、压力对排烟情况的影响，其中，烟气在管道沿程中的阻力来源于烟气与管道摩擦产生的阻力与烟气涡流在管道内部产生的阻力。因此，需要结合大型商业综合体总排烟量，计算出管道的局部阻力系数与动压，以此保证空气压力在50Pa左右，确保烟气能够顺利排出。

2.5 补风系统的设计

首先，补气系统应大于50%的排烟量，采用手动、自动、疏散外门等方式将空气从外界引入到室内，此时自然排烟口与机械排烟口应设置在储烟仓以下的位置处，以此避免建筑内部出现负压现象；其次，机械补风口的风速应控制在10m/s左右，由于工程项目建筑面积为67 828.13m2，送风口的风速应小于5m/s，补风口的风速应控制在3m/s以下；最后，排烟区域内的补风系统应与排烟系统联动开启，并且补风口与排烟口应布置在相邻的防烟分区内。在此过程中，二者之间的水平距离应控制在5m以上，补风口位置没有限制。与此同时，根据国家相关标准，对走廊与室内的排烟风管进行合理布置，以此保证建筑使用安全性。

2.6 加压送风系统设计

大型建筑商业综合体属于公共建筑的一种，根据国家相关标准，防排烟系统应设计在避难层、楼梯间、前室等隐蔽位置。当加压送风系统加压部分处于关闭状态，需要增加门洞断面的气流，从而保障场所内人员能够安全撤离。在设计加压送风系统过程中，楼梯间压力>前室压力>走道压力>房间压力，从而避免压力过大或过小影响烟气的正常排出。加压送风系统风量设计风量一般为计算风量的1.2倍，并根据建筑耐火等级、疏散门大小与数量等，根据国家相关标准计算出最大的加压送风量，避免建筑内出现负压现象。

2.7 自动排烟设施

2.7.1 排烟窗

单开式、百叶式、多功能式是现阶段市面上常见的排烟窗，在建筑防排烟系统设计手段不断进步的情况下，应结合实际要求选择合适的排烟窗。其中，单开式排烟窗与建筑幕墙的玻璃装配要求相似，可完全融入进玻璃幕墙系统中，有利于紧急排烟功能的发挥。百叶式排烟窗具有安装简单、操作灵活的特点，一般运用于自然排烟系统中。多功能式排烟窗与烟囱效应的框体设计具有较高的相似性，并且能够防雨、防水，可进一步提高防排烟系统设计的有效性[3]。

2.7.2 控制机构

防排烟系统的控制机构分为气动与电动两种控制方式，其中，气动控制方式主要由储气罐、排烟窗、压缩机以及连接铜管构成；电动控制方式主要由控制柜、消防控制电源、排烟窗以及防火电缆构成。在设计大型商业综合防排烟系统过程中，主要结合建筑具体使用类型以及消防要求，选择合适的控制机构。

2.7.3 失效保护机构

失效保护机构是保证排烟系统运行可靠性的关键，一旦自动排烟窗出现故障，都会触发系统的防失效保护功能，使得自动排烟窗在发生故障时，能够处于全开状态，对提高防排烟系统运行稳定性具有重要意义。当大型商业综合体出现火灾险情时，排烟窗会在没有电源、气源的情况下，依靠自身机械设计触发失效保护机构，同时通过感温来开启天窗，在很大程度上提高了建筑的安全性能。