工业建筑厂房（仓库）防烟排烟系统设计

火灾烟气中所含一氧化碳、二氧化碳、氟化氢等多种有毒成分，以及高温缺氧等都会对人体造成极大的危害。及时排除烟气，对保证人员安全疏散，控制烟气蔓延，便于扑救火灾具有重要作用。对于一座建筑，当其中某部位着火时，应采取有效的排烟措施排除可燃物燃烧产生的烟气和热量，使该局部空间形成相对负压区；对非着火部位及疏散通道等应采取防烟措施，以阻止烟气侵入，以利人员的疏散和灭火救援。因此，在建筑内设置排烟设施十分必要。

本文为针对工业建筑厂房（仓库）的防烟排烟系统设计分析。

01

设计依据

（1）《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）； 

（2）《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017。

02

设计内容

1. 不同火灾危险性建筑的防烟排烟设置要求

（1）甲、乙类厂房（仓库）

根据《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）第8.5.2条条文说明，有爆炸危险的甲、乙类厂房（仓库），主要考虑加强正常通风和事故通风等预防发生爆炸的技术措施，未明确要求该类建筑设置排烟设施。

（2）丙、丁类厂房（仓库）

根据《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）第8.5.2条文（强制性条文）关于丙类和丁类厂房（仓库）规定如下：

表1 丙、丁类厂房（仓库）需设排烟设施的场所和部位

火灾危险性	需设置的场所和部位
丙类	a.人员或可燃物较多的生产场所； b.厂房内建筑面积大于300m2且经常有人停留或可燃物较多的地上房间； c.占地面积大于1000m2的仓库。
丁类	a.建筑面积大于5000m2的生产场所。

（3）疏散走道

根据《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）第8.5.2条文（强制性条文）关于疏散走道规定如下：

a.高度大于32m的高层厂房（仓库）内长度大于20m的疏散走道；

b.相对于上一条的其他厂房（仓库）内长度大于40m的疏散走道。

2. 排烟系统设计

2.1 划分防烟分区

    根据不同火灾危险性建筑的排烟设置要求确定设置排烟系统，设置排烟系统的场所或部位应采用挡烟垂壁、结构梁及隔墙等划分防烟分区，防烟分区的划分应符合表2的规定。防烟分区不应跨越防火分区。

表2 防烟分区的最大允许面积及其长边最大允许长度

空间净高 H（m）	最大允许面积（㎡）	长边最大允许长度（m）
H≤3.0	500	24
3.0＜H≤6.0	1000	36
H＞6.0	2000	60m；具有自然对流条件时，不应大于75m
注：工业建筑走道宽度不大于2.5m时，其防烟分区长边长度不应大于60m。 当空间净高大于9m时，防烟分区之间可不设置挡烟设施。

2.2 确定排烟方式

应根据建筑的使用性质、平面布局等因素，优先采用自然排烟系统，自然排烟无法满足要求时考虑机械排烟，且同一防烟分区应采用同一种排烟方式。

2.2.1 自然排烟

设置自然排烟窗（口），根据下文2.3章节确定自然排烟窗（口）的有效面积、数量及位置，且防烟分区内任一点与最近的自然排烟窗（口）之间的水平距离不应大于30m，其水平距离尚不应大于建筑内净高的2.8倍。自然排烟窗（口）的位置尚应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.3.3条~4.3.4条文规定；不同类型自然排烟窗（口）的有效面积尚应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.3.5条文规定。

自然排烟窗（口）应设置手动开启装置，设置在高位不便于直接开启的自然排烟窗（口），应设置距地面高度1.3m~1.5m的手动开启装置。

2.2.2 机械排烟

当建筑的机械排烟系统沿水平方向布置时，每个防火分区的机械排烟系统应独立设置。

（1）排烟风机及排烟机房

根据下文2.3章节确定排烟系统的排烟量，选择相应的排烟风机，排烟风机应满足280℃时连续工作30min的要求。

排烟风机应设置在专用机房内，其设置位置满足《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.4条文规定。对于排烟系统与通风空气调节系统共用的系统，其排烟风机与排风风机的合用机房应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.5条文规定。

（2）排烟系统管路及排烟口

机械排烟系统应采用管道排烟，且不应采用土建风道。

排烟管道的材质、耐火极限、管道设计风速等，应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.7条~第4.4.9条文规定。当排烟口设置在吊顶内，通过吊顶上部空间进行排烟时，吊顶应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.13条文规定。

排烟管道上排烟防火阀的设置应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.10条文（强制性条文）规定。

排烟口的设置应根据下文2.3章节的排烟量计算确定，单个排烟口的最大允许排烟量宜按《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.6.14条文计算，且排烟口风速不宜大于10m/s。防烟分区内任一点与最近的排烟口之间的水平距离不应大于30m，排烟口的设置尚应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.12条文规定。

排烟系统与通风、空气调节系统应分开设置；当确有困难时可以合用，但应符合排烟系统的要求，且当排烟口打开时，每个排烟合用系统的管道上需联动关闭的通风和空气调节系统的控制阀门不应超过10个。

（3）补风系统

除地上建筑的走道或建筑面积小于500m²的房间外，设置排烟系统的场所应设置补风系统。补风系统应直接从室外引入空气，且补风量不应小于排烟量的50%。

补风系统可采用疏散外门、手动或自动可开启外窗等自然进风方式以及机械送风方式。防火门、窗不得用作补风设施。风机应设置在专用机房内。

补风口的设置、风速宜参照《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.5.4条、第4.5.6条文规定。补风管道耐火极限应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.5.7条文规定。

（4）其他注意事项

当设置机械排烟系统时，任一层建筑面积大于2500m²的丙类厂房（仓库）应根据《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.14条~第4.4.16条文的要求在外墙或屋顶设置固定窗。除洁净厂房外，任一层建筑面积大于2000m²的制鞋、制衣、玩具、塑料、木器加工储存等丙类工业建筑，可采用可熔性采光带（窗）替代固定窗，其面积应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.4.17条文规定。

2.3 设计计算

根据《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.6.1条文（强制性条文），排烟系统的设计风量不应小于该系统计算风量的1.2倍。根据《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.6.4条文，当一个排烟系统担负多个防烟分区时，其系统排烟量符合表3的规定。

表3担负多个防烟分区的排烟系统排烟量

场所类型		系统排烟量
相同净高场所	建筑空间净高＞6m	排烟量最大的防烟分区排烟量
	建筑空间净高≤6m	同一防火分区中任意两个相邻防烟分区的排烟量之和的最大值
不同净高场所		排烟量最大的防烟分区排烟量

一个防烟分区的排烟量计算如下：

（1） 建筑空间净高小于或等于6m的场所

    排烟量应按不小于60m³/(h·m²)计算，且取值不小于15000 m³/h，或设置有效面积不小于该房间面积2%的自然排烟窗（口）。

      （2）建筑空间净高大于6m的场所

排烟量应根据场所内的热释放速率以及《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第4.6.6条~第4.6.13条的规定计算确定，且不应小于表2.4中的数值，或设置自然排烟窗（口），其所需有效排烟面积应根据表4及自然排烟窗（口）处风速计算。

表4空间净高大于6m场所的计算排烟量及自然排烟侧窗（口）部风速

空间净高 （m）	厂房（×104m3/h）		仓库（×104m3/h）
	无喷淋	有喷淋	无喷淋	有喷淋
6.0	15.0	7.0	30.1	9.3
7.0	16.8	8.2	32.8	10.8
8.0	18.9	9.6	35.4	12.4
9.0	21.1	11.1	38.5	14.2
自然排烟侧窗（口）部风速（m/s）	1.01	0.74	1.26	0.84
注：1.建筑空间大于9.0m的，按9.0m取值；建筑空间净高位于表中两个高度之间的，按线性插值法取值；表中建筑空间净高为6m处的各排烟量值为线性插值法的计算基准值。2.当采用自然排烟方式时，储烟仓厚度应大于房间净高的20%；自然排烟窗（口）面积=计算排烟量/自然排烟窗（口）处风速；当采用顶开窗排烟时，其自然排烟窗（口）的风速可按侧窗口部风速的1.4倍计。

2.4 系统控制

活动挡烟垂壁应具有火灾自动报警系统自动启动和现场手动启动功能，其控制应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第5.2.5条文规定。

2.4.1 自然排烟系统

自动排烟窗可采用与火灾自动报警系统联动和温度释放装置联动的控制方式，其控制要求应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第5.2.6条文规定。

2.4.2 机械排烟系统

机械排烟系统应与火灾自动报警系统联动，消防控制设备应显示排烟系统的排烟风机、补风机、阀门等设施启闭状态。补风系统应与排烟系统联动开启或关闭。

排烟风机、补风机的控制方式应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第5.2.2条文（强制性条文）规定。

排烟阀或排烟口的控制应符合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251—2017第5.2.3条、第5.2.4条文规定。

03

设计案例

1.自然排烟

1.1工程概况

该工业建筑为一层丙类仓库，占地面积1800m²，建筑面积1800 m²，建筑尺寸：长60m、宽30m，建筑层数：1层，楼层净高8m，建筑高度9m，设置有喷淋。该丙类仓库的平面布置图如图1所示。

图1 丙类仓库平面布置示意图

1.2排烟方式的选择和排烟设施设置

根据《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）第8.5.2条文（强制性条文），对于占地面积大于1000m²的丙类仓库，应设置排烟设施，本仓库采用可靠的自然排烟设施，即屋顶设置气楼来满足排烟要求。

1.3排烟系统设计

1.3.1划分防烟分区

本仓库的空间净高大于6m，最大允许面积小于2000m²，且长边不超过60m，根据表2 防烟分区的最大允许面积及其长边最大允许长度的规定，本仓库可划分为一个防烟分区。

1.3.2排烟风量和排烟量计算

本仓库的空间净高大于6m，且自带喷淋，根据表4中空间净高大于6m场所的计算排烟量及自然排烟侧窗（口）部风速的规定，选择排烟量为12.4×10⁴m³/h，自然排烟侧窗（口）部风速为0.84m/s，需要的排烟窗（口）的面积为12.4×10⁴/3600/0.84=41m²，根据屋顶气楼和本建筑的结构特性，选择设置3个气楼，气楼尺寸为3000×12000mm，实际排烟面积为3×12×3=108m²，满足防烟分区内任一点与最近的排烟口之间的水平距离不应大于30m的要求，详见图2丙类仓库自然排烟窗（口）示意图。

图2 丙类仓库自然排烟窗（口）示意图

2.机械排烟

2.1工程概况

该工业建筑为二层丙类厂房，建筑面积10243.50 m ² ，其中在一层的建筑内部设有丙类成品库(带喷淋)，该仓库为不规则形状，面积为2181 m ² ，楼层净高7.5m。该丙类成品仓库的平面布置图如图3所示。

图3 丙类成品仓库平面布置示意图

2.2排烟方式的选择和排烟设施设置

根据《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）第8.5.2条文（强制性条文），对于占地面积大于1000m²的丙类仓库，应设置排烟设施，但由于本成品仓库仅西侧设置有外墙，其余无外墙，没有可设置自然排烟窗（口）位置，采用机械排烟方式排烟。

2.3排烟系统设计

2.3.1划分防烟分区

本成品仓库的空间净高大于6m，最大允许面积小于2000m²，且长边不超过60m，根据表2 防烟分区的最大允许面积及其长边最大允许长度的规定，本成品仓库可划分为两个防烟分区，根据建筑结构特点，将成品仓库区域防烟分区分成962m²和1219m²，在防烟分区之间设置挡烟垂壁H=1400mm，保证仓库足够的储烟仓，且保证最小清晰高度。

2.3.2排烟风量和排烟量计算

本仓库的空间净高大于6m，且自带喷淋，根据表4中空间净高大于6m场所的计算排烟量及自然排烟侧窗（口）部风速的规定，每个排烟分区选择排烟量为12.4×10⁴m³/h，每个防烟分区内设置1个排烟机房，机房内设2台排烟风机进行机械排烟，机械排烟系统应与火灾自动报警系统联动，消防控制设备应显示排烟系统的排烟风机、阀门等设施启闭状态。详见图4丙类成品仓库排烟机及排烟管道布置示意图。

图4 丙类成品仓库排烟机及排烟管道布置示意图