高层民用建筑防烟、排烟系统设计简介

一、防烟、排烟设计的目的及设计理论
1． 设计防烟、排烟设施的必要性
现代化的高层民用建筑，无论在装修上，还是家具陈设方面都存在着较多的可燃物，这些可燃物在燃烧过程中，会产生大量的有毒烟气和热，同时要消耗大量的氧气。据测定分析，烟气中含有一氧化碳、二氧化碳、氟化氢、氯化
氢等多种有毒成分。同时，高温缺氧又会对人体造成危害。另外，烟气有遮光作用，使人的能见度下降，这对疏散和救援活动造成很大的障碍。为了及时排除有害烟气，保障高层建筑内人员的安全疏散和有利于消防补救，在高层建筑设计中，设置防烟、排烟设施是十分必要的。
2．设计防烟、排烟设施的目的
防火设计的目的是防止火灾的发生与蔓延，以及有利于扑灭火灾。防烟、排烟设计的目的是将火灾产生的大量烟气及时予以排除以及阻止烟气向防烟分区以外扩散，以确保建筑物内人员的顺利疏散，安全避难和为消防队员创造有利扑救条件。因此防烟、排烟是进行安全疏散的必要手段。如果随着火势的猛烈扩大，当火灾区域内温度达到280℃时，人员疏散完毕或疏散无法进行时，排烟设备在其所属的防火分区内应部分停止运行，以防风助火势。
3．防烟、排烟的设计理论
防烟、排烟的设计理论就是对烟气控制的理论。从烟气控制的理论分析：对于一栋建筑物来讲，当内部某个房间或部位发生火灾时，应迅速采取必要的排烟措施，对火灾区域实行排烟控制，使火灾产生的烟气和热量能迅速排除，以利人员的疏散和扑救；对非火灾区域及疏散通道等应迅速采用机械加压送风的防烟措施，使该区域的空气压力高于火灾区域的空气压力，阻止烟气的侵入，控制火灾的蔓延。
二、防排烟方式
1． 自然排烟
自然排烟是在自然力的作用下，使室内外空气形成流动，达到排烟目的的方式。
自然力包括
（1）火灾时，因可燃物燃烧产生的热量将室内空气温度升高，形成室内、外空气容重不同，而产生的热压；
（2）室外空气流动产生的风压。
2．机械排烟
机械排烟是利用电能产生的机械动力，迫使室内的烟气和热量及时排除室外的一种方式。
3． 机械防烟
机械防烟（或称机械加压送风）。是利用电能产生的机械动力，采用强制性送风的方法，使疏散路线和避难所空间维持一定的正压值，防止烟气进入的一种方式。
三、防烟、排烟的设计部位
1． 自然部位
1.1 除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室，宜采用自然排烟方式。
1.3 防烟楼梯间前室或合用前室，利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟措施。
1.4排烟窗宜设置在上方，并应有方便开启的装置。
2．机械排烟部位
 一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的下列部位，应设置机械排烟设施：
1无直接自然通风，且长度超过20m的内走道或虽有直接自然通风，但长度超过60m的内走道。
2面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗房间或设固定窗的房间。
3不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭。
4除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外，各房间总面积超过200m2或一个房间面积超过50m2，且经常有人停留或可燃物较多的地下室。
3． 机械防烟部位
下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施：
1不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室。
2采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室。
3封闭避难层（间）。
四、防烟、排烟系统的设计
1． 自然排烟
采用自然排烟的开窗面积应符合下列规定：
1防烟楼梯间闪室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2。
2靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于2.00m2。
3长度不超过60m的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的2％
4需要排烟的房间可开启外窗面积不应小于该房间面积的2％。
5净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5％。
2． 机械排烟
设置机械排烟设施的部位，其排烟风机的风量应符合下列规定：
1担负一个防烟分区排烟或净空高度大于6.00m的不划防烟分区的房间时，应按每平方米面积不小于60m3 / h计算（单台风机最小排烟量不应小于7200m3 / h）。
2负担两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m 3/h计算。
3中庭体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次 / h换气计算；中庭体积大于7000m3时，其排烟量按其体积的4次 / h换气计算；但最小排烟量不应小于102000m3/ h。
4 带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室，消防电梯间前室或合用前室，当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然国条件时，其前室或合用前室应设置局部机械排烟设施，其排烟量按前室每平方米不小于60m 3/ h计算。
5排烟口应设在顶棚上或靠近顶棚的墙面上。设在顶棚上的排烟口，距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.00m。排烟口平时应关闭，并应设有手动和自动开启装置。
6防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m。在排烟支管上应设有当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀。
7走道的机械排烟系统宜竖向设置；房间的机械排烟系统宜
按防烟分区设置。
8 排烟风机可采用离心风机或采用排烟轴流风机，并应在其机房入口处设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的防烟防火阀。排烟风机应保证在280℃时能连续工作30min。
9机械排烟系统中，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机应能自行启动。
10排烟管道必须采用不燃材料制作。安装在吊顶内的排烟管道，其隔热层应采用不燃烧材料制作，并应与可燃物保持不小于150mm的距离。
11 机械排烟系统与通风、空气调节系统宜分开设置。若合用时，必须采取可靠的防火安全措施，并应符合排烟系统要求。
12设置机械排烟的地下室，应同时设置送风系统，且送风量不宜小于排烟量的50％。
13排烟风机的全压应按排烟系统最不利环管道进行计算，其排烟量应增加漏风系数。
3．机械防烟
1高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防楼梯间前室的机械加压送风量应由计算确定.8.3.2－1至表8.3.2－4的风量按开启2.00m×1.60m的双扇门确定。当采用单扇门时，其风量可乘以0.75系数计算；当有两个或两个以上出入口时，其风量应乘以1.50～1.75系数计算。开启门时，通过门的风速不宜小于0.70m / s。 ②风量上下限选取应按层数、风道材料、防火门漏风量等
因素综合比较确定。
2 层数超过三十二层的高层建筑，其送风系统及送风量应分段设计。
3 剪力楼梯间可合用一个风道，其风量应按两个楼梯间风量计算，送风口应分别设置。
4封闭避难层（间）的机械加压送风量应按避难层净面积每平方米不小于30m3/h计算。
5机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室，宜分别独立设置送风系统，当必须共用一个系统时，应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置。
6机械加压送风机的全压，除计算最不利环管道压头损失外，尚应有余压。其余压值应符合下列要求：
    6.1防烟楼梯间为50Pa。
    6.2前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层（间）为25Pa。
7楼梯间宜每隔二到三层设一个加压送风口；前室的加压送风口应每层设一个。
8 机械加压送风机可采用轴流风机或中、低压离心风机，风机位置应根据供电条件、风量分配均衡、新风入口不受火、烟威胁等因素确定。
4．防烟、排烟控制原理
详见附图10
五、通风和空气调节系统的防火设计
1 空气中含有易燃、易爆物质的房间，其送、排风系统应采用相应的防爆型通风设备；当送风机设在单独隔开的通风机房内且送风干管上设有止回阀时，可采用普通型通风设备，其空气不应循环使用。
2 通风、空气调节系统，横向应按每个防火分区设置，竖向不宜超过五层，当排风管道设有防止回流设施且各层设有自动喷水灭火系统时，其进风和排风管道可不受此限制。垂直风管应设在管井内。
3下列情况之一的通风、空气调节系统的风管道应设防火阀：
    3.1管道穿越防火分区的隔墙处。
    3.2穿越通风、空气调节机房及重要的或炎灾危险性大的房间隔墙和楼板处。
    3.3垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上。
    3.4穿越变形缝处的两侧。
4防火阀的动作温度宜为70℃。
5厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀.
6通风、空气调节系统的管道等，应采用不燃烧材料制作，但接触腐蚀性介质的风管和柔性接头，可采用难燃烧材料制作。
7管道和设备的保温材料、消声材料和粘结剂应为不燃烧材料或难燃烧材料。穿过防火墙和变形缝的风管两侧各2.00m范围内应采用不燃烧材料及其粘结剂。
8 风管内设有电加热器时，风机应与电加热器联锁。电加热器前后各800mm范围内的风管和穿过设有火源等容易起火部位的管道，均必须采用不燃保温材料。
六、地下车库防排烟系统的设计 设计依据：《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97。
1．排烟系统设计 （详见附图11）
1.1 面积超过2000m2的地下汽车库应设置机械排烟系统。机械排烟系统可与人防、卫生等排气、通风系统合用。
1.2 设有机要排烟系统的汽车库，其每个防烟分区的建筑面积不宜超过2000m2，且防烟分区不应跨越防火分区。 防烟分区可采用挡烟垂壁 、隔墙或从顶棚下突出不小于0.5m的梁划分。
1.3 每个防烟分区应设置排烟口，排烟口宜设在顶棚或靠近顶棚的墙面上；排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m。
1.4 排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/h计算确定。
1.5 排烟风机可采用离心风机或排烟轴流风机，并应在排烟支管上设有烟气温度超过280℃能自动关闭的排烟防火阀。排烟风机就保证280℃时能连续工作30min。 排烟防火阀应联锁关闭相应的排烟风机。
1.6 机械排烟管道风速 ，采用金属管道时不应大于20m/s；采用内表面光滑的非金属材料风道 时，不应大于15m/s。排烟口的风速不宜超过10m/s。
1.7 汽车库内无直接通向室外的汽车疏散出口的防火分区，当设置机械排烟系统时，应同时设置进风系统，且送风量不宜小于排烟量50％。
2．采暖和通风防火要求
2.1 车库内严禁明火采暖。
2.2 下列汽车库或修车库需要采暖时应设集中采暖：
      2.2.1 甲、乙类物品运输车的汽车库；
      2.2.2 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 类汽车库；
      2.2.3 Ⅰ、Ⅱ 类修车库。
2.3 Ⅳ类汽车库、Ⅲ、Ⅳ 类修车库，当采用集中采暖有困难时，可采用火墙采暖，但其炉门、节风门、除灰门严禁设在汽车库、修车库内。 汽车库采暖的火墙不应贴邻甲、乙类生产厂房、库房布置。
2.4 喷漆间、电瓶间均应设置独立的排气系统，乙炔站的通风系统设计应按现行国家标准《乙炔站设计规范》的规定执行。
2.5 设有通风系统的汽车库，其通风系统宜独立设置。
2.6 风管应采用不燃烧材料制作，并不应穿过防火墙、防火隔墙，当必须穿过时。除应满足本规范第5.2.5条的要求外，还应在穿过处设置防火阀。 防火阀的动作温度宜为70℃。 风管的保温材料应采用不燃烧或难燃烧材料；穿过防火墙的风管，其位于防火墙两侧各2m范围内的保温材料不应为不燃烧材料。