大型商业综合体防排烟系统设计研究

褚衍勋 冯江发

摘要：伴随着我国经济的快速发展，投资于大型综合商场的投资者也日益增多。在火灾安全上，防排烟系统能有效保护大型商厦及购物中心内人员安全。本文通过对一个大型商业综合体防排烟系统的设计，总结出设计要点，并给出了实践中的应用结果，希望能为今后大型商业综合体建筑防烟设计提供一定参考和借鉴。

关键词：大型商业综合体；防排烟系统；设计探讨

引言

随着社会、经济和建设技术的不断发展和进步，现代的商业综合体也越来越趋向于多功能化，这也是城市规划的一个亮点。由于大型商业综合体中人员密度大，设备用电量大，再加上目前防火设计方面的缺陷，为了保證建筑物使用安全性，需要根据火灾发生特点，对高效的火灾控制系统进行研究，以促进建筑行业健康发展。

一、火灾烟气特性

因为大型商业综合体的天花板高，通常超过20米，而且空间容积很大，因此它的储烟和纳热能力也比较强。火灾发生后，建筑物内会有大量热量和烟气存在，而且一些有害气体会滞留在高处，再加上建筑物的平面形状，在浮力作用下，高温烟气会在天花板上形成射流。由于烟雾层持续吸收冷空气，火灾风险低，短期内不会发生较大火灾。在发生火情的早期，消防队员进行施救，可以有效减少火灾造成的损失，保障人民生命和财产安全。一旦烟雾蔓延到其他楼层，火势便会沿着走廊蔓延，后果不堪设想。对火灾烟气的特性进行简要分析和介绍，了解其特性才能够更好设计防排烟系统，使整个系统更加的科学有效。

二、防排烟系统设计面临的问题

大型商业综合体在进行防烟系统设计时，应按照国家有关规范进行排烟和通风量计算。同时，当烟排出建筑物后，要及时补充一定数量的新风，以确保室内不会产生负压。为此，本项目提出了一种新型、具有良好透光性能的幕墙，在确保烟雾具有一定流通距离的同时，减少流动烟雾扩散概率，从而保障建筑使用安全，同时也能够很好促进相关行业的发展和进步。

三、大型商业综合体防排烟设计要点

（一）合理选择防排烟方式

首先，自然排烟是指在普通情况下，利用室内外空气之间的对流作用来实现排烟。一般情况下，进行自然排烟时会开启外窗或者排烟窗[1]。其次，机械排烟是指在外部环境的影响下，将火灾现场产生的烟、热通过电力转换为机械能排放到空气中。最后，机械防烟，也被称为机械增压通风，是一种通过将电力转换为机械能的强制通风方式，以保证火灾现场人员疏散通道内的气压水平，并防止有烟区的烟雾流入无烟区。对于大型商业建筑而言，可以采用两种不同的排烟模式。当建筑物的净高小于12米且有自然排烟的情况下，应该采用自然通风方法。当建筑物的净高小于12米且自然通风受限时，可采用机械排烟方法。当净高大于12米时，不论有没有自然排烟，均应采用机械排烟模式。总之，要根据实际情况对防排烟方式进行合理选择，这样才能够保证整个工作科学有效。

（二）合理布置防排烟系统风口

在大型综合式建筑中，通风口的布置方式直接影响到建筑内部的空气流动。进风口与出风口构成一个气环，使新风持续被送到室内，而出风口则将被污染的空气排出室外。如何科学、合理设置风口对确保送、排效果起着至关重要的作用[2]。首先，当一个大型商场发生火灾时，可燃物燃烧会释放出大量烟雾和热量，这些烟雾会在仓库里积聚。考虑到这一点，应该在储烟箱中安装一个抽气口，以保证有效排出烟气和热量。其次，为防止烟气“死点”的产生，考虑到排烟风机风压，一般要求将其间距控制在30米之内。再次，如果把烟从房间里抽走，就会产生一个负压。为防止这种情况发生，可在排烟区加补风。如果补风口和排烟口都在一个防烟区域内，在设置补风口时，要严格控制补风口和排烟口的间距，以防止干扰。最后，用于大型综合大楼的楼梯井，在无自然通风条件的情况下，可采取机械排烟方法。若将增压送风装置设在楼梯井内，则每2至3层可设一处常开式百叶窗。

（三）合理选择风机型号

在大型商业综合体中，通风设备是一个不可缺少的组成部分。因此，在选择时应给予足够重视。首先，风扇的特性曲线能够有效反映出风扇的稳定运行范围。因此，在选用风机时，应充分考虑大型商业综合体是高层还是地下建筑，并结合具体条件，选用适当的风机。其次，如果是高层建筑，属于大型商业综合体，那么可以适当提高风机的排烟量，这样才能够保证排烟效果。在此期间，要优选7200m3/h左右的排烟风机[3]。

（四）合理布置管道

管道在大型商业综合体的防排烟系统设计中发挥了非常重要的作用[4]。合理设置管路，对于确保防烟、排烟效果起到了至关重要的作用。首先，大型商业综合体的室内空间大于100平方米，并且有很多工作人员滞留于此，通道长度大于20米，有些房间还充当仓库，因此需要对管路进行合理布局。其次，在管线布局上，要安装干管，然后是支管，再由下往上分层进行，保证接口的密封性和牢固性。最后，若为长方形，应采取适当的定位及密封措施；若为环形管路，则需安装支架；如果管线是在一个大商业综合体的外面，必须安装一个遮雨棚。总之，要根据实际情况对管道进行科学合理布置，这样才能够保证整体的排烟系统符合要求，同时也能够提高设计工作的质量和水平。

（五）合理控制安全疏散时间

对于大型商业综合体，在进行防烟设计时，也应充分考虑到“可供疏散的时间”。安全撤离容许时间是指在发生火情时，被困人员从火场撤离到安全区的时间。一般情况下，在对公共建筑进行设计时，主要是二级及其以上的耐火等级。因此，安全撤离的时间必须控制在5-7分钟以内；对于具有三、四度防火设计的居民住宅，其防火许可时间应控制在2-4分钟以内。如果发生火灾，烟雾会迅速蔓延。当烟气排出效果不佳时，会减少人员的安全撤离时间。因此，设计者一定要做好防护措施。

（六）合理设计防烟楼梯间

在对大型商业综合体防排烟系统进行设计时，要考虑到房檐楼梯间的设计。首先，有必要在进户处设置前室，公用建筑的前室应大于或等于6平方米，而住宅前室的面积应大于4.5平方米。其次，为将前室和楼梯井隔开，应设置乙级防火门[5]。防火门应朝向人员撤离方向。最后，根据建筑物的使用功能，科学合理设计疏散距离。

四、工程案例

一座大型商场坐落在市中心的繁华地段，周围是各种商业、娱乐设施。大型商业综合体总用地面积为5.18万平方米，建筑面积26.54万平方米；3、4栋是综合商务楼，楼高114.3平方米，供日常休闲娱乐使用，里面设置商场、健身馆等。

（一）风机选型

在烟气控制系统中，风扇是一个非常关键的部件。因此，如何选择合适的风扇显得尤为重要。在此基础上，通过对各风扇特性曲线的分析，得出了风扇的稳定运行范围。在选用风机时，充分考虑了商業综合体内高层、地下两种不同类型的建筑设备，对其进行选型。在多层建筑物中，具有良好防烟作用的气压是25Pa，而在高层建筑中，要想取得较好的排烟效果，就必须把气压提高到50Pa。这样的需求对风扇的排风量是有要求的，它的排风量是7200m3/h或更大。因此，要计算出各个位置的排烟量。根据排烟量的差异，来计算风机稳定的工作区域，在此过程中要保证每平方米地板面积最少排除120m3的烟气，然后再对风机的类型进行有效选择。

（二）管道布置

在防排烟系统中，管路布局对烟气的控制起着重要的作用。管路布置对控制排烟的效果有很大影响。在大商场里，大部分都是100平方米以上的房间，而且里面人也很多，大部分走廊都是20米长，有些房间用来做仓库，有些是用来做停车场。因此，必须进行管线的合理布局。在管线布设上，按主管、支管、分层次、由下而上的顺序进行，并在管线布局中，接口部位要紧实、牢固，矩形管线要有定位、密封措施，环状管线要有托架，商场大楼外面的管线上要安装一个遮雨装置。

（三）管道设计参数

在管线设计时，要考虑管线压力、阻力，将管线阻力划分为沿程阻力和局部阻力两部分。沿程阻力是由气体本身粘滞力和气体与壁面间摩擦力共同引起，局部阻力指的是气流速度和流向的改变，在一定范围内形成漩涡，这种漩涡会导致管路气压下降，进而影响烟气的控制。某大型商场的排烟能力为28800m3/h，单层百叶窗（900毫米×900毫米）。因此，动压力=1/2×当地的阻力系数×ρ×V2，以此得出动压为5.7Pa，确定了当地的阻力值，合理的管路设计配合风机，保证风量在50Pa以内。

五、防排烟系统实际应用

（一）设计效果

在选用风机时，必须要符合商用楼的气压标准，并且要保证风扇的排风量不能超过7200m3/h，这样才能使商业综合体内的气压保持在一定范围内，才能有效防止烟气产生。在管线布局上，详细对管线的安放位置进行布局设计，在管线布设过程中进行现场检查，确保工程完成后能够达到预期的设计效果。然后，根据管道设计参数，对管道的工作状态进行分析。为保证防排烟效果，必须加强管道设计的合理性，根据规范及数值要求，选择合适风机。

（二）节能环保

在设计工作开展过程中，要考虑防排烟系统所使用的设备是否符合节能环保标准。工程在施工过程中，可以适当增加减震措施，这样才能够保证电气设备在使用过程中不会出现较多噪音，并且不会对周围环境产生干扰。在风机进、出口处设置柔性连接件，如果电厂有柴油，则通知各大商业综合体进行降噪处理并设置烟气净化装置。

（三）应用情况

防排烟系统能够很好对不同区域的空气压力进行改变。在防排烟系统安装完毕后，要对其实际使用状况进行检验，确保其送风和排烟能力都符合预期效果。在管路设计上，减小管路转角，减少管路压力损耗，保证气路稳定性，并将阀门的启闭和故障信息及时反馈给监控中心，及时了解阀门的运行状态。管路和通风井布置应能保证火灾时不影响人员逃生。在对管道漏光现象进行测试时，要根据实际情况保证测试工作符合标准，与此同时还可以开展漏气测试。依据公式Q=F×a×P×ρ，开展相应的计算工作，其中a为流量系数，取0.97-0.98，即用斜度计所表示的负压来计算试验区段的漏风量，然后以试验管段面积为依据，求出单位面积的漏风量，得到的结果在规定的合理范围之内。结果表明，该防排烟系统在工程实践中取得了较好效果，能够满足大型商业建筑的防火要求。

结语

总之，根据该工程的结构特征，按照规范规定，对其进行了一系列抗震计算和验算，并进行了加固，能够满足建设单位和业主对其功能的需求，同时也能够满足所有抗震设计规范以及抗震性能指标。在此基础上还要做到经济美观，这样才能够使整体的设计符合要求，同时也能够促进工程质量提高，对于社会发展和进步来说至关重要。

参考文献

[1]朱亚明，曹刚.某大型商业综合体防排烟系统设计探讨[J].消防科学与技术，2013，32（09）：3.

[2]周海艳.某大型商业综合体防排烟系统设计探讨[J].工程建设与设计，2017（24）：2.

[3]王刘兵.大型商业综合体防排烟系统性能化设计[D].西安建筑科技大学，2015.

[4]王佳能.大型商业综合体防排烟系统设计分析[J].居业，2021（11）：3.

[5]王沫.大型商业综合体防排烟系统设计探思[J].魅力中国，2020（31）：469.