吳兆武 張 兵

(中信建筑設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

0 引言

隨著《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》(以下簡稱新規(guī)范[1])的正式實施，新規(guī)范對排煙系統(tǒng)的設計提出了完全不同的設計理念。根據新規(guī)范正文[1]：當建筑空間凈高不大于6 m時，每個防煙分區(qū)的排煙量應按不小于60 m3/(h·m2)計算且不小于15 000 m3/h(走道不小于13 000 m3/h)，且每個排煙口的最大允許排煙量不應超過其計算值；當采用機械排煙時，儲煙倉的厚度不應小于凈高的10%，且不應小于500 mm，同時儲煙倉底部距地面的高度應大于安全疏散所需要的最小清晰高度。因此，對需要劃分防煙分區(qū)的場所進行機械排煙系統(tǒng)設計時，不僅需要合理設置一定高度的擋煙垂壁來滿足儲煙倉及安全疏散所需要的最小清晰高度的要求，還需要計算在所設置的擋煙垂壁的條件下單個排煙口的最大允許排煙量，以此來確定每個防煙分區(qū)需要設置的排煙口數量。本文對此進行了研究探討，計算了幾種典型建筑在不同的凈高要求及不同的儲煙倉厚度的條件下，單個排煙口的最大允許排煙量，并進行了分析與總結，希望能給同行的設計師以參考。

1 計算理論

單個排煙口的最大允許排煙量Vmax按下式計算[1]:

(1)

其中，Vmax為排煙口最大允許排煙量，m3/s；γ為排煙位置系統(tǒng)，當風口中心點到最近墻體的距離不小于2倍的排煙口當量直徑時取γ=1.0，反之取γ=0.5；當排煙口位于側墻上時，取γ=0.5；db為排煙口中心距離儲煙倉底部的煙氣層厚度，m；T為煙層的平均絕對溫度，K；T0為環(huán)境的絕對溫度，一般取293.15 K。

式(1)中T-T0按下式計算[2]：

T-T0=KQC/MρCρ

(2)

其中，K為煙氣中對流放熱量因子，當采用機械排煙時，取K=1.0；Cρ為空氣的定壓比熱，一般取Cρ=1.01 kJ/(kg·K)；QC為熱釋放速率的對流部分，一般取值為QC=0.7QkW,熱釋放速率Q按新規(guī)范表4.6.7進行選??；Mρ為煙羽流質量流量，kg/s。

式(2)中煙羽流分為軸對稱型、煙臺溢出型及窗口型三種，根據新規(guī)范條文解釋，一般情況下房間的煙羽流可以按照軸對稱型煙羽流考慮，因此本文僅研究探討了軸對稱型煙羽流。軸對稱型煙羽流質量流量Mp按下式計算[1]：

(3)

(4)

(5)

其中，Z為燃料面到煙層底部的高度，m(取值應不小于最小清晰高度與燃料面高度之差)；本文為了便于計算，直接取Z=最小清晰高度(走道、室內凈高不大于3 m的區(qū)域，最小清晰高度不小于凈高的1/2)；Z1為火焰極限高度，m。

當走道、室內空間的凈高大于3 m時，最小清晰高度Hq按式(6)計算：

Hq=1.6+0.1H′

(6)

其中，H′為對于單層空間，取排煙空間的建筑凈高度，m；對于多層空間，取最高樓層疏散樓層的層高，m。

通過分析上述計算公式不難發(fā)現，在實際工程中擋煙垂壁的設置高度直接決定了煙氣層的厚度(即儲煙倉的高度)和最小清晰高度，進而影響了單個排煙口的最大允許排煙量。因此本文采用上述計算理論對辦公、商場及酒店建筑進行了計算研究探討。

2 計算結果

本文針對典型辦公、商場、酒店建筑在不同凈高(考慮室內空間及走道一般做封閉式吊頂，排煙口設置在頂棚)的條件下進行了計算。根據現有的工程實踐，本文僅列舉了幾種常見凈高下的計算結果(計算結果基于排煙風口中心點到最近墻體的距離不小于2倍排煙口的當量直徑)，計算結果見表1，表2。

表1 辦公建筑單個排煙口允許的最大排煙量 m3/h

表2 商店建筑單個排煙口允許的最大排煙量 m3/h

表3 酒店建筑單個排煙口允許的最大排煙量 m3/h

3 結果分析

1)分析表1～表3的計算結果，不管是什么類型的建筑，在走道或室內空間凈高已定的情況下，吊頂下方的擋煙垂壁的高度越高，設置在頂棚的排煙口的單個排煙口允許的最大排煙量越大，每個防煙分區(qū)需設置的排煙口個數就越少。比如，對于凈高為2.6 m的辦公建筑的走道，其擋煙垂壁的高度H與Vmax及排煙口個數N(個)的關系曲線如圖1所示。從圖1中不難看出，擋煙垂壁的高度每增加0.1 m，Vmax增長的速度越來越快，當H=0.5 m時，N至少需要6個，當H=0.6 m時，N至少需要4個,當H=0.7 m時，N至少需要3個。由于走道的安裝空間有限，因此按照以往設置擋煙垂壁的高度0.5 m來設計是行不通的，這時需要增加擋煙垂壁的高度來合理設置排煙口的個數。本人認為擋煙垂壁的設置高度只要滿足最小清晰高度且不影響人員的正常疏散，就可以適當加高擋煙垂壁來減少排煙口的設置個數。根據我國的國民平均身高，本人認為擋煙垂壁底部凈高不小于1.9 m即可滿足人員的正常疏散要求及最小清晰高度的要求，此時排煙口的個數可以減少為3個。對于其他不同凈高的走道或室內空間，可以按此進行分析計算。2)當走道或室內空間凈高及其擋煙垂壁的設置高度相同時，熱釋放速率越大的場所，Vmax越大，因此在工程實踐中，排煙口的個數及擋煙垂壁的設置高度要根據建筑的類型來進行合理設計，不能想當然的照搬。3)對于同樣的場所，同樣的擋煙垂壁高度，走道或室內空間凈高越高，Vmax越小，因此在工程實踐中，排煙口的個數及擋煙垂壁的設置高度要根據走道或室內空間的凈高進行合理設計，不能想當然的照搬。4)當走道或室內空間凈高較低，比如凈高低于2.5 m時，此時應該和建筑專業(yè)及業(yè)主方商討吊頂的型式，可以考慮做開敞式吊頂，將排煙口設置在吊頂里面來合理設置排煙口的個數及擋煙垂壁的高度。5)當機械排煙場所能天然形成一個防煙分區(qū)，無需另設擋煙垂壁時，排煙口的Vmax基本上能滿足規(guī)范要求，此時該場所設置一個排煙口即可。即使如此，當排煙風口中心點到最近墻體的距離小于2倍排煙口的當量直徑時，需要根據房間凈高來核實單個排煙口的Vmax是否滿足規(guī)范要求。

4 結語

1)在進行實際的工程設計時，對不同的建筑類型，不同的機械排煙場所，不同的走道或室內空間凈高，要進行準確的分析計算，才能合理的設置排煙口個數及擋煙垂壁高度來滿足新規(guī)范及使用要求。2)當由于建筑層高的原因，導致室內做封閉式吊頂時凈高較低，此時為了滿足人員疏散要求，擋煙垂壁的設置高度有限，這樣會導致排煙口的個數較多，在空間上無法布置，這種情況下可以考慮做開敞式吊頂，將排煙口設置在吊頂里面來減少排煙口的個數。3)當房間無需設置擋煙垂壁時，若排煙風口中心點到最近墻體的距離不小于2倍排煙口的當量直徑，一般情況下排煙口只需設置一個即可滿足規(guī)范要求。