机械排烟温度对清晰高度的影响分析

蒋能飞

（深圳市建筑设计研究总院有限公司，深圳，518031）

0 引言

《建筑防排烟系统技术标准》［1］（GB51251-2017）（以下简称《烟规》）第4.4.10条规定，“排烟管道下列部位应设置排烟防火阀：1 垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上；2 一个排烟系统负担多个防烟分区的排烟支管上；3 排烟风机入口处；4 穿越防火分区处”，对于排烟防火阀的定义，《烟规》第2.1.14条规定，“安装在机械排烟系统的管道上，平时呈开启状态，火灾时当排烟管道内烟气温度达到280 ℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。一般由阀体、叶片、执行机构和温感器等部件组成”。机械排烟管道内烟气平均温度T≥280 ℃时，排烟防火阀熔断关闭，该区域的排烟失效，因此，机械排烟时需要控制的烟气平均温度T＜280 ℃才能保证有效的排除烟气，而《烟规》在计算排烟量时只是计算得出烟层平均温度T与环境温度T0（通常T0=293.15K）的差△T，并未对烟气平均温度T进行限制，要保证烟气有效排除，则需T＜280 ℃（即△T＜260 ℃），这点希望引起重视。

1 烟气温度

烟层平均温度与环境温度的差△T可按下式计算［1］：

式中，△T为烟层平均温度与环境温度的差（K）；Mp为烟羽流质量流量（kg/s）；Qc为热释放速率的对流部分，一般取值为Qc=0.7 Q（kW），Q为热释放速率（kW）；Cp为空气的定压比热，一般取Cp=1.01 kJ/（kg•K）；K为烟气中对流放热量因子。当采用机械排烟时，取K=1.0；当采用自然排烟时，取K=0.5。对于自然排烟，由于没有了排烟防火阀的限制，烟层温度也就没有上限要求，不再本文讨论范围之内。烟羽流质量流量计算时，无特别限定时，对于民用建筑一般采用轴对称型烟羽流公式计算，具体公式如下：

当Z＞Z1时，

当Z≤Z1时，

2 清晰高度

为了满足排烟防火阀在排烟系统中的正常使用，△T应小于260 ℃。当△T=260 ℃时，求得清晰高度Hq，机械排烟设计时只要设计清晰度高度Hs大于Hq就能保证△T＜260 ℃，同时Hs应满足《烟规》第4.6.2条要求，“当采用自然排烟方式时，储烟仓的厚度不应小于空间净高的20 %，且不应小于500 mm；当采用机械排烟方式时，不应小于空间净高的10 %，且不应小于500 mm。同时储烟仓底部距地面的高度应大于安全疏散所需的最小清晰高度，最小清晰高度应按本标准第4.6.9条的规定计算确定”，同时第4.6.9条规定，“走道、室内空间净高不大于3 m的区域，其最小清晰高度不宜小于其净高的1/2，其他区域的最小清晰高度应按下式计算：

式中：Hq为最小清晰高度（m）；H′对于单层空间，取排烟空间的建筑净高度（m）；对于多层空间，取最高疏散楼层的层高（m）。为了分析简单，以单层空间作为分析对象，则有Hq＜Hs≤H′-max（0.5，0.1H′）。

3 不同场所对清晰高度的限制

表1～3是在△T=260 ℃的条件下，根据不同的热释放速率Q反推出燃料面到烟层底部的高度Z（清晰高度Hq）及为了满足排烟防火阀在排烟系统中的正常使用条件的吊顶高度范围，反推时由于无法判断Z与Z1大小关系，根据公式（2）（3）分别反推出Z来判断公式（2）（3）的合理性，从表1计算结果可以知道，均为Z≤Z1，吊顶高度值（见表2～3）依据公式（3）求得。

表1 不同热释放速率下的清晰高度表

1）对于建筑类型为办公室、客房、教室、走道、车库，热释放速率Q=1.5 MW（有喷淋），储烟仓下的最大净高为1.92 m时，排烟口高度H1=1.92+0.5=2.42 m，也就是说当吊顶下净高小于2.42 m时，△T＞260 ℃，排烟管道内烟气平均温度T＞280 ℃，排烟防火阀熔断关闭，该区域的排烟失效，这也限制了吊顶下的净高不能小于2.42 m。“走道、室内空间净高不大于3 m的区域，其最小清晰高度不宜小于其净高的1/2”，当对于走道、室内空间净高不大于3 m的区域采用机械排烟系统时，吊顶下的最小净高Hq=1.92 m＞1.5 m，即采用机械排烟系统不能以不宜小于其净高的1/2作为最小清晰高度值。其他建筑类别不同热释放速率下的排烟口高度（或吊顶高度）见表2～3。

2）对于建筑类型为办公室、客房、教室、走道、车库，热释放速率Q=1.5 MW（有喷淋），储烟仓下的最小净高为1.92 m时，1.6+0.1·H′=1.92，求得H′=3.23 m。即当吊顶下高度大于等于3.23 m时，采用机械排烟系统的储烟仓的高度只需符合《烟规》第4.6.2条要求设置，均可以保证。其他建筑类别不同热释放速率下的排烟口高度（或吊顶高度）见表2～3。

表2 不同建筑类别下的吊顶高度表（有喷淋）

表3 不同建筑类别下的吊顶高度表（无喷淋）

3）对于建筑类型为办公室、客房、教室、走道、车库，当2.42 m＜吊顶高度＜3.23 m时，要特别注意燃料面到烟层底部的高度Z（设计清晰高度Hs），应保证HS取值满足△T＜260 ℃。

4 结语

为了保证机械排烟系统的正常运行，即烟气平均温度应小于280 ℃，需要注意在不同建筑类型、不同热释放率条件下所需要的最小吊顶高度，此高度可能大于建筑设计规定中所需的净高要求，因此设计时要与建筑专业提前沟通，以确保满足机械排烟所需净高要求，同时对于走道、室内空间净高不大于3 m的区域，设计人员中不能一味的加大储烟仓厚度（最小清晰高度值取净高的1/2），具体储烟仓的厚度应以烟气平均温度小于280 ℃为基准。对于自然排烟，由于没有了排烟防火阀的限制，可不受上述限制。