高層建筑的防排煙

1、高層建筑的防排煙一、設置防煙、排煙設施的必要性現(xiàn)代化的高層民用建筑,可燃的裝修、陳設較多,還有相當多的高層建筑使用了大量的塑料裝修、化纖地毯和用泡沫塑料填充的家具。這些可燃物在燃燒過程中,會產生大量的有毒煙氣和熱,同量要消耗大量的氧氣。據(jù)日本、英國對火災中造成人員傷亡的原因統(tǒng)計表明,由于CO中毒窒息死亡或被其它有毒煙氣熏死者,一般占火災總死亡人數(shù)的40%50%,最高達65%以上;而被火燒死的人當中,多數(shù)是先中毒窒息暈倒后被燒死的。如日本“千日”百貨大樓火災,死亡的118人中就有93人是被煙熏死的。據(jù)測定分析,煙氣中含有CO、CO2、HF、HC1等多種有毒成分,高溫缺氧又會對人體造成危害;同時,

2、煙氣有遮光作用,使人的能見度下降。這對疏散和救援活動造成很大的障礙。為了準時排解有害煙氣,保障高層建筑內人員的安全疏散和有利于消防撲救,在高層建筑中設置防煙、排煙設施是非常必要的。二、高層建筑防煙、排煙設施設置的范圍凡建筑高度超過24m的新建、擴建和改建的高層民用建筑（不包括單層主體建筑高度超過24m的體育館、會堂、劇院等公共建筑,以及高層民用建筑中的人民防空地下室）及其相連的且高度不超過24m的裙房設有防煙樓梯及消防電梯,均應進行防煙、排煙設計。需要設置防煙、排煙的部位有:(1)防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室或兩者合用前室。(2)一類建筑和高度超過32m的二類建筑的下列部位：長度超過20m

3、的內走道,面積超過100吟且經常有人停留或可燃物較多的房間；封避避又t層；室內中庭。(3)總面積超過200M或一個房面積超過100M并且經常有人停留或可燃物較多的地下室房間。防火的目的,是防止火災的發(fā)生與擴散,以及有利于撲滅火災;防、排煙的目的,是將火災產生的大量煙氣準時予以排解,以及阻擋煙氣向防煙分區(qū)以外擴散,以確保建筑物內人員的順當疏散、安全避難和為消防隊員創(chuàng)造有利的撲救條件。因此,防、排煙是進行安全疏散的必要手段。如隨著火勢的猛烈擴大,當火災區(qū)域內溫度達到280時,人員疏散完畢或疏散無法進行時,排煙設備在其所屬的防火分區(qū)內應部分停止運行,以防風助火勢。防、排煙的設計理論,就是對煙氣掌握的

4、理論。從煙氣掌握的理論分析:對于一幢建筑物,當內部某個房間或部位發(fā)生火災時,應快速采取必要的防、排煙措施,對火災區(qū)域實行排煙掌握,使火災產生的煙氣和熱量能快速排解,以利于人員的疏散和撲救;對非火災區(qū)域的空氣壓力,阻擋煙氣的侵入,掌握火勢的擴散。如美國“西雅圖大樓”的防、排煙系統(tǒng),采用了計算機掌握,當收到煙氣或熱感應器發(fā)出的信號時,計算機馬上命令空調系統(tǒng)進入火警狀態(tài),火災區(qū)域的風機馬上停止運行,空調系統(tǒng)轉而進入排煙運作;同時,非火災區(qū)域的空調系統(tǒng)連續(xù)送風,并停止回風和排風,使非火災區(qū)處于正壓狀態(tài),以阻擋煙氣侵入。這種防、排煙系統(tǒng),對削減火災的損失是很有效的。但是,這種系統(tǒng)的掌握和運行,需要先進的

5、掌握設備及技術管理水平,投資比較高,目前我國的經濟技術條件較難達到。從當前我國國情動身,高層民用建筑設計防火規(guī)范對設置防煙、排煙設施的范圍作出規(guī)定。詳細可按以下兩個部分考慮:(1)防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室、封閉避難層按條件設置防煙設施;(2)走廊、房間及室內中庭等按條件設置機械排煙設施或采用可開啟外窗的自然排煙措施。三、高層建筑防煙、排煙的設計程序進行防、排煙設計時,首先要了解清晰建筑物的防火分區(qū)并且合理劃分防煙分區(qū)。防煙分區(qū)應在同一防火分區(qū)內,其建筑面積不宜過大，一般不超過500M。然后，再確定合理的防、排煙方式和進一步選擇合理的防、排煙系統(tǒng),繼而確定送風道、排風道、排煙口

6、、防火閥等位置。四、高層建筑自然排煙自然排煙,是在自然力作用下,使室內外空氣對流進行排煙。自然力包括火災時可燃物燃燒產生的熱量使室內空氣溫度升高,由于室內外空氣容重的不同產生熱壓;室外空氣流淌產生的風壓,隨作用于建筑物位置的不同而變化,在建筑物的迎風面產生正壓,背風面產生負壓。當火災房間處在迎風面時由于排煙口受到風壓作用,煙氣很難排出,甚至把煙氣吹進走廊和其它房間,引起煙氣在建筑物內擴散;當火災房間處于背風面時,煙氣才能較順當?shù)嘏胖潦彝狻＿@種排煙方式經濟、簡潔、易操作,不需使用動力及專用設備。自然排煙的方式可分為:(1)利用可開啟的外窗進行自然排煙,如4-8-18所示。(2)利用室外陽臺或凹廊

7、進行自然排煙。需要說明的是,對于無窗房間、內走道和前室,設置專用排煙豎井、排煙口的自然排煙方式已被取消。其原煙在于,原參照日本建筑基本法的排煙豎井的截面規(guī)定要占有較大的建筑面積,很不經濟,一般狀況下很難被設計人員所接受。我國一些新建的高層民用建筑中采用專用自然排煙方式,其豎井截面及排煙口截面積與日本規(guī)定相比小得許多,但目前又尚無法確定國內采用的豎井和排煙口的截面能否有良好的排煙效果。為了保證安全和擴大建筑的利用面積,從高層民用建筑設計防火規(guī)范中已取消了設置專用豎井的自然排煙方式。(一)自然排煙存在的問題自然排煙方式結構簡潔、經濟,不使用動力及專用設備,但還存在著一些問題,因此當采用自然排煙方式

8、時,應結合建筑物特性進行充分的研究。自然排煙存在下列問題:.對建筑設計的制約由于自然排煙的煙氣是通過靠外墻上可開啟的外窗直接排至室外,所以需要排煙的房間必需面對室外,而且進深不能太大,按自然排煙設計條件還需要有一定的開窗面積。這樣,即使有明確要求作分隔的房間,也必需設置外窗,所以對隔音、防塵等帶來困難。.具有火勢擴散至上層的危急性利用外部開口進行排煙時,若火災房間的溫度很高,煙氣中又含有多量未燃燒的氣體,則煙氣排出后就會形成火焰,這將會引起火勢向上擴散。.影響自然排煙的因素多由于自然排煙的效果是靠煙氣的浮力作用的,假使由于某種原因使煙氣冷卻而失掉浮力,則煙氣就失去排出的能力。此外,當室外風力很

9、強,而排煙窗處在迎風面時,則會引起煙氣倒灌,反而使煙氣擴散。不僅如此,對于高層建筑中由于室內外溫差引起的熱壓作用,經常使其存在著上下層之間的壓力差,從理論上講,一般中和面大致在建筑高度的1/2四周,假如在中和面以下的外墻上開口,當冬季發(fā)生火災時,不僅不能從開口部向外排煙,相反還會從開口處吸入室外空氣,在這種狀況下,假如防煙分區(qū)沒有妥當支配,則會通過樓梯井、電梯井助長煙氣的傳播。同樣,在夏季時建筑物內產生的下降氣流,將會招致煙氣向下層傳播。綜上所述,在自然排煙方式中,排煙效果的很多不穩(wěn)定因素,對自然排煙設計范圍要有一定的限制。下列條件下的建筑物各部位,不應采取自然排煙措施:(1)建筑高度超過50

10、m的一類公共建筑的防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室及兩者合用的前室,不宜采用可開啟外窗的自然排煙措施。當建筑物高度超過100m時,這些部位不應采用可開啟外窗的自然排煙措施。(2)凈空高度超過12m的室內中廳。(3)長度超過60m的內走道。(二)自然排煙設計條依據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范規(guī)定,采用自然排煙方式的部位,應滿意下列條件:防煙樓梯間及其前室,消防電梯前室和兩者合用的前室,利用可開啟外窗進行自然排煙時,這些部位可開啟外窗的面積應符合下列規(guī)定:防煙樓梯間每五層內平均有可開啟外窗面積不小于2m2。防煙樓梯間前室、消防電梯前室有可開啟外窗面積不小于2吸合用前室不小于3m2o當防煙樓梯間前室和合

11、用前室利用陽臺、凹廊或有兩個不同朝向的可開啟外窗時，且開窗面積前室不少于2吟合用前室不小于3吟該樓梯間可不再設防煙、排煙措施。需要排煙的房間、內走道,有可開啟外窗面積不小于該房間、走道地面積的2%。室內中庭有可開啟的天窗或高側窗,且面積不小于地面積的5%。(三)自然排煙設計自然排煙設計是與建筑專業(yè)共同研究的設計問題。依據(jù)自然排煙設計條件,需要對排煙部位的有效可開啟的外窗面積,進行校核計算。為了使煙氣能順當排出,自然排煙的設計還應考慮以下幾點:可開啟的天窗,應盡量設置在上方,并有能便利開啟的裝置。為了削減室外風壓對自然排煙的影響,排煙口部位宜盡量設置與建筑物型體全都的擋風措施,如圖4-8-21所

12、示。內走道與房間的排煙窗,應盡量設置兩個或兩個以上,并且不同朝向。五、高層建筑機械加壓送風防煙設置機械加壓送風防煙系統(tǒng)的目的,是為了在建筑物發(fā)生火災時供應不受煙氣干擾的疏散路線和避難場所。因此,加壓部位必需使關閉的門對著火樓層保持一定的壓力差,同時應保證在打開加壓部位的門時,在門洞斷面處有足夠大的氣流速度,能有效地阻擋煙氣的入侵,保證人員安全疏散與避難。(一)機械加壓送風防煙系統(tǒng)的組成機械加壓送風防煙系統(tǒng),由下列三部分組成:.對加壓空間的送風通常是依靠通風機通過風道安排給加壓空間中必要的地方。這種空氣必需吸自室外,并不應受到煙氣的污染。加壓空氣不需要作過濾、消聲或加熱等任何處理。.加壓空間的漏

13、風任何建筑物空間的圍護物,都不可避免地存在著不嚴密的漏風途徑,如門縫、窗縫等。因此,加壓空間和相鄰空間之間的壓力差,必定會造成從高壓側到低壓側的滲漏。加壓空間與相鄰空間之間的嚴密程度,將打算滲漏風量的大小。.非加壓部分的排泄空氣由加壓空間滲入相鄰的非加壓部分,必需使空氣與煙氣順當?shù)亓髦两ㄖ锿?。假如沒有設置必要的排泄途徑,則加壓空間和相鄰部分之間,將難以維持正常的壓力差。一般由機械排煙系統(tǒng)或可開啟外窗的自然排煙系統(tǒng)相協(xié)作。（二）機械加壓送風防煙部位的確定依據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范規(guī)定:“高層民用建筑的防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和兩者合用前室,應設置機械加壓送風的防煙設施或設有可開啟外窗

14、的自然排煙措施。”但防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和兩者合用前室之間,各自采用機械加壓送風的防煙與采用可開啟外窗的自然排煙兩種防、排煙方式是不同的,兩種方式絕不能共用。.防煙樓梯間及其前室不具備自然排煙條件的防煙樓梯間及其前室,如圖4-8-22所示。不具備自然排煙條件的樓梯間及其前室,采用可開啟外窗自然排煙。.樓梯間的前室當樓梯間設有可開啟的排煙窗能自然排煙,而其前室不靠外墻時,可對樓梯間的前室設置機械加壓送風系統(tǒng)。.消防電梯前室當消防電梯前室不具備自然排煙條件時,應設置機械加壓送風系統(tǒng)。.合用前室合用前室受樓梯井和消防電梯井煙囪效應的影響,應設置機械加壓送風系統(tǒng)。當樓梯間設置機械加壓送風系

15、統(tǒng)時,考慮到樓梯間與合用前室之間的壓差保持及風量安排,合用前室應設置獨立的機械加壓系統(tǒng);當與樓梯間共用一個系統(tǒng)時,應在通向合用前室的支風管上設置壓差自動掌握裝置。.封閉式避難層封閉式避難層應設置獨立的機械加壓送風系統(tǒng)。由引可見,對防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室,由于各部位采用機械加壓送風與可開啟外窗自然排煙這兩種方式的組合不同,需要依據(jù)不同的組合狀況,確定設置機械加壓送風系統(tǒng)設施的部位。（三）機械加壓送風防煙系統(tǒng)的設計.正壓值正壓值是機械加壓送風系統(tǒng)設計中的一個重要技術指標,對加壓送風量的計算、風機余壓的選擇等,均起著關鍵的作用。正壓值的確定,是為了保證與加壓部位相通的門在關閉的狀

16、況下,在熱壓、風壓、浮力、膨脹力等因素聯(lián)合作用下足以阻擋著火層的煙氣進入加壓部位;同時,正壓值又不致過高,造成人們推不開通向疏散通道門。為了促使加壓空氣的流淌,提高疏散入口處空氣對煙氣的排斥作用,要求樓梯間的正壓值略高于前室,取50Pa;前室的正壓值略高于走廊,取25Pa.加壓送風量高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量應由計算確定,或按表4-8-5至表4-8-6的規(guī)定確定。當計算值和本表不全都時,應按兩者中的較大值確定。.送風口防煙樓梯間的加壓送風口,宜每隔二至三層設一個;前室的加壓送風口,應每層設一個。機械加壓送風口的風速不宜大于7m/s。.機械加壓送風機機械加

17、壓送風機可采用軸流風機或中、低壓離心風機風機位置應依據(jù)供電條件、風量安排均衡、新風入口不受火煙威逼等因素確定。六、高層建筑機械排煙機械排煙,就是使用排風機進行強制排煙。它由擋煙壁（活動式或固定式擋煙壁）、排煙口（或帶有排煙閥的排煙口）、防火排煙閥門、排煙道、排煙風機和排煙出口組成。據(jù)有關資料介紹,一個設計優(yōu)良的機械排煙系統(tǒng)在火災時能排出80%的熱量,使火災溫度大大降低,從而對人員安全疏散和撲救起著重要的作用。為了確保機械排煙系統(tǒng)在火災時能有效地發(fā)揮作用,設計時應對機械排煙部位的確定、防煙分區(qū)的劃分、排煙口的位置、風道的設計等,進行專心地考慮與分析。（一）機械排煙設置部位的確定依據(jù)高層民用建筑設

18、計防火規(guī)范的規(guī)定,對一類建筑和高層超過32m的二類建筑的下列走道和房間設置機械排煙設施:（1）長度超過20m,且無直接天然采光或設固定窗的內走道。（2）雖有直接采光和自然通風,但長度超過60m的內走道(3)面積超過100M及高度在12m以下，并且不具備自然排煙條件的室內中庭。(4)地下室各房間總面積超過200m2或一個房間面積超過100味且經常有人停留或可燃物較多的房間。但設有窗井等采用可開窗自然排煙措施的房間除外。(二)機械排煙方式與防煙分區(qū)的劃分.機械排煙方式機械排煙可分為局部排煙和集中排煙兩種方式。局部排煙方式,是在每個需要排煙的部位,設置獨立的排煙風機,直接進行排煙;集中排煙方式,是將

19、建筑物劃分為若干個區(qū),在每個區(qū)內設置排煙風機,通過排煙風道排煙。局部排煙方式投資大,而且排煙風機分散,修理管理麻煩,所以很少采用。采用時,一般與通風換氣要求相結合,即平?？杉孀魍L排氣使用。.防煙分區(qū)的劃分劃分防煙分區(qū)的目的,是防止煙氣的擴散。防煙分區(qū)的劃分,主要是采用擋煙垂壁、擋煙梁或者擋煙隔墻等措施來實現(xiàn),以滿意人員安全疏散和消防撲救的需要,避免造成不應有的傷亡事故。劃分防煙分區(qū)應留意以下幾點:(1)凡需要設置排煙設施的走道、房間(不包括凈空高度超過6m的房間)、應采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下突出不小于50cm的梁劃分防煙分區(qū)。(2)每個防煙分區(qū)的面積不宜超過500m2，且防煙分區(qū)不應跨越

20、防火分區(qū)。防煙分區(qū)面積的計算。走道按規(guī)定需要設排煙設施,而房間(包括地下室)不設,且房間與走道相通的門為防火門時,可只按走道面積劃分防煙分區(qū);如房間與走道相通的門不是防火門時,防煙分區(qū)面積的劃分包括房間的面積。房間(包括地下室)按規(guī)定設排煙設施而走道不設,并且房間與走道相通的門是防火門時,可只按房間的面積劃分防煙分區(qū);如房間與走道相通的門不是防火門,則防煙分區(qū)面積的劃分應包括走道的面積。走道和房間(包括地下室)按規(guī)定均設排煙設施時,可依據(jù)詳細狀況分設或合設排煙設施,按分設或合設排煙設施的狀況劃分防煙分區(qū)。當建筑面積較大時,可將每個防煙分區(qū)劃分成幾個排煙系統(tǒng),并將豎風道分散布置在相應防煙分區(qū)之內

21、,以便盡量縮短水平風道。這樣,不僅排煙效果好,而且經濟。煙壁設置排煙的房間、走道和地下室,應用隔墻和從頂棚下突出不小于50m(地下室不小于80cm的擋煙垂壁、梁劃分防煙分區(qū)。擋煙垂壁起阻擋煙氣的作用,同時可以增加防煙分區(qū)排煙口的吸煙效果。擋煙垂壁應用非燃材料制作,如鋼板、夾絲玻璃、鋼化玻璃等。擋煙垂壁可采用固定或活動式的,當建筑物凈空較高時,可采用固定式的,將擋煙垂壁長期固定在頂棚上,如圖4-8-23(a)所示;當建筑物凈空較低時,宜采用活動式的擋煙垂壁?；顒訐鯚煷贡趹筛袩熆販y器掌握,或與排煙口聯(lián)動,或受消防掌握中心掌握,但同時應能就地手動掌握?；顒訐鯚煷贡诼湎聲r,其下端距地面的高度應大于1

22、.8m。從擋煙效果看,擋煙隔墻比擋煙垂壁的效果要好些。因此,要求在成為安全區(qū)域的場所,宜采用擋煙隔墻,如圖4-8-24所示。有條件的建筑物,可利用鋼筋混凝土梁或鋼梁作擋煙梁進行擋煙。當頂棚為非燃燒材料或難燃材料時,則擋煙垂壁或擋煙隔墻只緊貼頂棚平面即可,不必完全隔斷,如圖4-8-26所示;當頂棚為可燃材料時,則擋煙垂壁或擋煙隔墻要穿過頂棚平面,并緊貼非燃燒體樓板或頂板。(三)機械排煙量的計算.機械排煙系統(tǒng)的設計依據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范規(guī)定,排煙量的計算按如下要求進行:當排煙風機擔負一個防煙分區(qū)時(包括不劃分防煙分區(qū)的大空間房間)，應按該防煙分區(qū)面積每1M不小于60m3/h計算;當擔負兩個或

23、兩個以上防煙分區(qū)時,應按最大防煙分區(qū)面積每1M不小于120m3/h計算。一個排煙系統(tǒng)可以擔負幾個防煙分區(qū),其最大排煙量為60000m3/h;最小排煙量為720XX/h。室內中庭的排煙量以其體積大小,按46次換氣計算。當室內中庭體積大于17000m3時,其排煙量按其體積的4次換氣計算;當室內中庭體積小于17000m3時,其排煙量按其體積的6次換氣計算。但必需留意,按規(guī)定計算出來的總風量不應小于相鄰檔次按其最大體積計算出來的總風量。帶裙房的高層建筑防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室,當裙房以上部分能采用可開啟外窗自然排煙措施時,其裙房以內部分如不具備自然排煙條件的前室或合用前室,應設置局部

24、機械排煙設施,其排煙量按每1m3不小于60m3/h計算。選擇排煙風機,應附加漏風系數(shù),一般采用10%30%。排煙系統(tǒng)的管道,應按系統(tǒng)最不利的條件考慮,也就是按最遠兩個排煙口同時開啟的條件計算。.排煙系統(tǒng)的布置(1)走道與房間的排煙系統(tǒng)宜分開設置,走道的排煙系統(tǒng)宜豎向布置,房間的排煙系統(tǒng)宜按防煙分區(qū)布置。排煙氣流應與機械加壓送風的氣流合理組織,并盡量考慮與疏散人流方向相反。機械排煙系統(tǒng)與通風和空氣調整系統(tǒng)宜分開獨立設置。當有條件利用通風和空氣調整系統(tǒng)進行排煙時,必需采取牢靠的防火安全措施。如設有在火災時能將通風和空氣調整系統(tǒng)自動切換為排煙系統(tǒng)的裝置。為防止風機超負荷運轉,排煙系統(tǒng)豎直方向可分成數(shù)

25、個系統(tǒng),但是不能采用將上層煙氣引向下層風道的布置方式。(5)每個排煙系統(tǒng)設有排煙口的數(shù)量不宜超過30個。獨立設置的機械排煙系統(tǒng)可兼作平常通風排氣使用。需要排煙的地下室房間,應同時設有進風系統(tǒng)(機械進風或自然進風),進風量不宜小于排煙量的50%,并應組織合理的氣流使煙氣順當排出。(8)凈空高度超過12m的室內中廳,豎向的排煙口應按2至3層設一排煙口或者分段設置。煙口當用隔墻或擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)時,每個防煙分區(qū)應分別設置排煙口。排煙口應盡量設在防煙分區(qū)的中心部位,排煙口至該防煙分區(qū)最遠點的水平距離不應超過30m。(3)排煙口必需設置在距頂棚800mm以內的高度上。對于頂棚高度超過3m的建筑物,排煙口可設在距地面2.1m的高度上,或者設置在地面與頂棚之間1/2以上高度的墻面上。為防止頂部排煙口處