李海娟

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

近年來(lái)，建筑行業(yè)飛速發(fā)展。大量功能復(fù)雜、形式多樣的高層建筑層出不絕，這在一定程度上改變了過(guò)去千廈一調(diào)，千街一貌，千城一色的狀況，而且給人們的生活氣息增添了不少色彩。但高層建筑功能復(fù)雜，起火因素多，火勢(shì)蔓延快，疏散和撲救難度大，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，具有更大的危害性，因此人們也越來(lái)越重視防火排煙設(shè)計(jì)。目前，相關(guān)規(guī)范也在日趨完善，為防止和減少火災(zāi)危害，國(guó)家先后制定《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(簡(jiǎn)稱《建規(guī)》)、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)、《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(簡(jiǎn)稱《人規(guī)》)，對(duì)防火排煙設(shè)計(jì)起到了很好的指導(dǎo)作用。以下結(jié)合具體工程對(duì)某高層建筑的防排煙系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 建筑概況

該建筑為龍鳳苑小區(qū)2號(hào)樓，東西長(zhǎng)為64.0 m，南北寬為19.8 m，地下2層，地上28層。地下2層為戰(zhàn)時(shí)人防，平時(shí)戊類儲(chǔ)藏室，地下1層為管道層，1層～28層為單元式住宅?？偨ㄖ娣e:29 874.32 m2，其中地上部分建筑面積:27 860.47 m2，地下部分建筑面積2 013.85 m2。建筑高度:85.4 m，地下2層高3.6 m，地下1層高2.2 m，住宅標(biāo)準(zhǔn)層高3.05 m，室內(nèi)外高差0.45 m，電梯機(jī)房層高4.5 m。該建筑為一類高層建筑，內(nèi)設(shè)有電氣自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。

2號(hào)樓的東西邊單元各設(shè)一部防煙樓梯間、兩部電梯及一個(gè)合用前室，具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖1。中單元設(shè)一部剪刀防煙樓梯間、兩部電梯、一個(gè)前室及一個(gè)合用前室，具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖2。圖1合用前室一道門為兩個(gè)戶門，大小為1.2×2.1，二道門為合用前室通往防煙樓梯間的防火門，大小為1.2×2.1，圖2剪刀防煙樓梯間前室的一道門為一個(gè)戶門和一個(gè)內(nèi)走道通向前室的防火門，其大小分別為1.2×2.1和1.2×2.1。二道門為前室通往防煙樓梯間的防火門，大小為1.2×2.1;圖2剪刀防煙樓梯間合用前室的一道門為內(nèi)走道通向合用前室的防火門，大小為1.2×2.1，二道門為合用前室通向防煙樓梯間的防火門，大小為1.2×2.1，圖2防煙樓梯間地下部分防煙樓梯間和電梯前室無(wú)門。依據(jù)防火規(guī)范，該建筑耐火等級(jí)為1級(jí)。該建筑裝修材料均為難燃或不燃材料。

據(jù)氣象資料顯示，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，因此在冬季北墻為迎風(fēng)面，在夏季南墻為迎風(fēng)面。

2 防火及防煙分區(qū)的劃分

防火分區(qū)是為了防止火災(zāi)的擴(kuò)大，根據(jù)建筑用途和性質(zhì)進(jìn)行劃分，防火分區(qū)四周用防火墻、防火門、防火卷簾等設(shè)備進(jìn)行分隔，一般是由建筑專業(yè)完成。通常在建筑設(shè)計(jì)中，樓梯間、通風(fēng)井、電梯等能形成垂直通道的部分也要作為防火分區(qū)。當(dāng)建筑中設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，其防火分區(qū)可按規(guī)范上的面積相應(yīng)的增大一倍。

防煙分區(qū)是對(duì)防火分區(qū)的細(xì)分，不應(yīng)跨越防火分區(qū)，它能有效地防止火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣流動(dòng)。防煙分區(qū)最大面積不宜超過(guò)500 m2。防煙分區(qū)則是用擋煙垂壁或擋煙隔墻分隔，擋煙垂壁的高度不小于500 mm。擋煙垂壁可做成固定式或活動(dòng)式，根據(jù)建筑層高及裝修情況定，活動(dòng)式擋煙垂壁平時(shí)收起，著火時(shí)電動(dòng)放下。擋煙垂壁下邊緣距地面高度不應(yīng)小于1.8 m。

本工程防火分區(qū)與防煙分區(qū)的劃分均滿足以上要求。

圖1 防煙樓梯間及前室平面圖

圖2 防煙樓梯間、前室及合用前室平面圖

3 防排煙系統(tǒng)劃分

本工程3部防煙樓梯間地上部分均靠外墻設(shè)置，窗戶面積滿足自然防煙的要求，因此3部防煙樓梯間地上部分均為自然防煙。3部防煙樓梯間地下部分均無(wú)法開(kāi)窗，無(wú)法滿足自然防煙，需設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng);圖1防煙樓梯間和電梯的合用前室因靠建筑內(nèi)部，自然排煙口和陽(yáng)臺(tái)或凹廊等一些自然防煙的設(shè)施無(wú)法設(shè)，因而需設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，地下部分同理也需設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng);圖2防煙樓梯間是剪刀梯，分別對(duì)應(yīng)前室和合用前室，其合用前室地上部分臨外墻，設(shè)有窗戶，窗戶面積滿足自然防煙的要求，因而圖2防煙樓梯間對(duì)應(yīng)的合用前室地上部分為自然防煙，而前室因靠建筑內(nèi)部，不滿足自然防煙條件，因而需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng);圖2防煙樓梯間對(duì)應(yīng)的前室和電梯前室，其地下部分均不具備自然防煙的條件，因而需設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

本工程地下1層為管道層，建筑上設(shè)置窗井進(jìn)行平時(shí)通風(fēng)，因?qū)痈叩?，無(wú)可燃物，因而地下1層不需要設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施。

本工程地下2層為戰(zhàn)時(shí)人防，平時(shí)戊類儲(chǔ)藏室。應(yīng)考慮到以下幾方面內(nèi)容:

1)甲方平時(shí)功能的不確定性;

2)該層為地下2層，火災(zāi)時(shí)由于光線較差，人員容易迷失方向，找不到疏散出口;

3)該層為人防層，設(shè)置窗井進(jìn)行自然排煙比較困難;

4)該層為一類高層建筑的地下室;因此在地下二層設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施。該排煙系統(tǒng)與平時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)合用一套風(fēng)機(jī)及管道。風(fēng)機(jī)采用雙速風(fēng)機(jī)，平時(shí)低速運(yùn)行進(jìn)行排風(fēng)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)切換至高速，進(jìn)行消防排煙。又由于該層為地下室，無(wú)自然補(bǔ)風(fēng)的條件，因而在地下二層設(shè)置一套機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

4 消防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算

機(jī)械排煙系統(tǒng)通常承擔(dān)著多個(gè)防煙分區(qū)的排煙任務(wù)，它的總風(fēng)量不像通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)那樣將各房間的風(fēng)量加起來(lái)，這是因?yàn)閷?shí)際著火時(shí)，只有一個(gè)防煙分區(qū)(房間)著火，最多波及臨近的一個(gè)防煙分區(qū)(房間)，目前《高規(guī)》《人規(guī)》中規(guī)定機(jī)械排煙系統(tǒng)的總風(fēng)量為按最大防煙分區(qū)(最大房間)的面積乘以120 m3/(m2·h)。

本工程需要設(shè)置機(jī)械排煙的部位僅有地下2層，地下2層共一個(gè)防火分區(qū)，擬分5個(gè)防煙分區(qū)，其中最大的防煙分區(qū)面積為125 m2，排煙系統(tǒng)的總風(fēng)量為125×120=15 000 m3/h，根據(jù)《建規(guī)》第9.4.8.1條規(guī)定，排煙風(fēng)機(jī)的排煙量應(yīng)考慮風(fēng)管及設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)漏風(fēng)，因而考慮排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需附加10%的系數(shù)，因此排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為15 000×1.1=16 500 m3/h。

排煙風(fēng)機(jī)的水利計(jì)算不像一般的通風(fēng)系統(tǒng)那樣需要進(jìn)行風(fēng)量平衡，因?yàn)?

1)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)只開(kāi)啟1個(gè)或2個(gè)防煙分區(qū)的排煙口進(jìn)行排煙;

2)管路的風(fēng)量本身不平衡，總風(fēng)量不是各支管風(fēng)量之和。

因此水利計(jì)算時(shí)，選取風(fēng)量最大，風(fēng)管又較長(zhǎng)的一路進(jìn)行計(jì)算，校核最遠(yuǎn)的支管合理即可。

本設(shè)計(jì)中風(fēng)量最大，風(fēng)管又較長(zhǎng)的一路正好為最遠(yuǎn)的那趟支管，因此取最遠(yuǎn)管路的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。因排煙風(fēng)機(jī)的壓頭為管道的沿程損失與局部阻力損失及排煙風(fēng)口的阻力損失之和。本設(shè)計(jì)中最遠(yuǎn)管路長(zhǎng)度為40 m，局部阻力損失取其沿程阻力損失的50%，則管道損失的阻力為40×5×(1+0.5)=300 Pa，排煙風(fēng)口的動(dòng)壓60 Pa，根據(jù)GB 50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.7.2.2條規(guī)定，排煙風(fēng)機(jī)的壓力應(yīng)在系統(tǒng)計(jì)算的壓力損失上附加10% ～15%，因此排煙風(fēng)機(jī)的壓頭為(300+60)×1.15=414 Pa。本工程中所選消防高溫排煙雙速風(fēng)機(jī)的型號(hào)為:HTF(A)-NO.6.5型，G=18 000/11 918 m3/h，H=620/272 Pa，P=5.5/4 kW。

按照規(guī)范規(guī)定，排煙風(fēng)機(jī)吸入口處的總管上設(shè)當(dāng)煙氣溫度超過(guò)280℃時(shí)能自行關(guān)閉的排煙防火閥，該閥與排煙風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)煙氣溫度超過(guò)280℃時(shí)，關(guān)閉該閥，同時(shí)連鎖排煙風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

因本設(shè)計(jì)中排煙和通風(fēng)合用一套系統(tǒng)，因此風(fēng)口選用回風(fēng)排煙防火風(fēng)口，該風(fēng)口平時(shí)排風(fēng)，著火時(shí)，所有的風(fēng)口均關(guān)閉，著火區(qū)的風(fēng)口重新打開(kāi)進(jìn)行排煙。

補(bǔ)風(fēng)機(jī)采取的風(fēng)量為排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量的50%以上即可，壓頭按其最不利風(fēng)管的長(zhǎng)度計(jì)算。本工程中所選補(bǔ)風(fēng)機(jī)的型號(hào)為:SJGNO.5.0F 型，G=10 000 m3/h，H=345 Pa，P=2.2 kW。

5 機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

防煙樓梯間及前室、合用前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量可采用計(jì)算法確定，查《高規(guī)》第8.3.2條中的附表進(jìn)行校核，取其大者為設(shè)計(jì)加壓送風(fēng)量。計(jì)算時(shí)所采用的兩種方法:

1)壓差法:

其中，F(xiàn)為每個(gè)門的開(kāi)啟面積，m2;v為開(kāi)啟門洞處的平均風(fēng)速，取0.6 m/s～1.0 m/s;a為修正系數(shù)，根據(jù)加壓間密封程度取0.6～1.0;b為漏風(fēng)附加率，取 0.1 ～0.2;n為同時(shí)開(kāi)啟門的計(jì)算數(shù)量，當(dāng)建筑物為20層以下時(shí)，取2，當(dāng)建筑物為20層以及其以上時(shí)取3。

一般用壓差法計(jì)算的風(fēng)量遠(yuǎn)小于用風(fēng)速法計(jì)算的風(fēng)量，一旦當(dāng)門打開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)阻力減小，系統(tǒng)風(fēng)量增加，但通過(guò)門的風(fēng)速達(dá)不到防煙要求。因此一般用風(fēng)速法計(jì)算機(jī)械加壓送風(fēng)量。

本工程圖1防煙樓梯間和電梯的合用前室地上和地下部分均分別設(shè)一套機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng);防煙樓梯間地下部分均設(shè)一套機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

其中，ΔP為壓差值，樓梯間取50 Pa，前室和合用前室取25 Pa;b為指數(shù)，對(duì)于門縫及較大漏風(fēng)面積取2，對(duì)于窗縫取1.6;f為門、窗縫隙的計(jì)算漏風(fēng)面積，m2;0.827，1.25均為指數(shù)，對(duì)于門縫及較大漏風(fēng)面積取2，對(duì)于窗縫取1.6。

2)風(fēng)速法:

防煙樓梯間地上部分合用前室加壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量:

1)查《高規(guī)》第8.3.2 條中的表 8.3.2-4，其加壓送風(fēng)量應(yīng)為42 000 m3/h～48 000 m3/h;

2)風(fēng)速法計(jì)算:

取 F=1.2 ×2.1=2.52 m2，v=1.0 m/s，a=1.0，b=0.2，n=3，則:

將以上兩種結(jié)果進(jìn)行比較，取大值，即42 000 m3/h。

防煙樓梯間地下部分合用前室加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量:

1)查《高規(guī)》第8.3.2 條中的表 8.3.2-2，其加壓送風(fēng)量應(yīng)為18 000 m3/h～24 000 m3/h;

2)風(fēng)速法計(jì)算:

取 F=1.2 ×2.1=2.52 m2，v=1.0 m/s，a=1.0，b=0.2，n=2，則:

將以上兩種結(jié)果進(jìn)行比較，取大值，即21 772.8 m3/h。

防煙樓梯間地下部分加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量:

1)查《高規(guī)》第8.3.2 條中的表 8.3.2-2，其加壓送風(fēng)量應(yīng)為24 000 m3/h～30 000 m3/h;

2)風(fēng)速法計(jì)算:取 F=1.2 ×2.1=2.52 m2，v=1.0 m/s，a=1.0，b=0.2，n=2，則:

將以上兩種結(jié)果進(jìn)行比較，取大值，即24 000 m3/h。

同理，圖2防煙樓梯間前室地上部分加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為42 000 m3/h;防煙樓梯間地下部分加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為37 500 m3/h;消防電梯前室地下部分加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為22 500 m3/h。

機(jī)械加壓送風(fēng)的前室和合用前室均選用多葉送風(fēng)口，防煙樓梯間的風(fēng)口均為自垂式百葉送風(fēng)口。其風(fēng)口的風(fēng)速均小于7 m/s。

6 結(jié)語(yǔ)

建筑安全是多方面的，防火排煙合理設(shè)計(jì)固然可以有效地控制煙氣流動(dòng)，減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，但這多多少少會(huì)給人們的心理造成一定的影響。我們應(yīng)該從思想上重視，加強(qiáng)物業(yè)管理，提前做好防范措施。

[1] GB 50016-2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2] GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3] GB 50098-2009，人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[4] 杜 紅.防排煙工程[M].北京:中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2003:152-232.

[5] 蔣永琨.中國(guó)消防工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.