暖通設計學習——防排煙系統設計(二 )

建規有關條文介紹

對地下室、半地下室疏散樓梯間的規定

 室內地面與室外地坪高差大於10m或3層及以上的地下、 半地下室的疏散樓梯間應采用防煙樓梯間;其他地下、

半地下室的疏散樓梯間應采用封閉樓梯間。

 本規定不適用於住宅套內自用疏散樓梯

 對設置用於防火分隔的下沉式廣場的規定

 必須設防風雨棚時,應在四周均勻佈置開口

 開口面積不小於地面面積的25%,且開口高度不小於1m

 開口部位設置百葉時,有效面積按開口面積的60%計

對防煙部位的規定

 防煙樓梯間及其前室

 消防電梯前室或合用前室

 避難走道前室、避難層(間)

 高度不大於50m的公建、廠房、倉庫和高度不大於 100m的住宅建築,具備下列條件的防煙樓梯間可不

采取防煙措施

 防煙樓梯間前室或合用前室為敞開的陽臺、凹廊

 防煙樓梯間前室或合用前室有不同朝向可開啟外窗,且 外窗開啟面積符合要求關於防煙部位的規定,原高規條文

 8.2.3條:防煙樓梯間前室或合用前室為敞開的陽臺、凹 廊或防煙樓梯間前室或合用前室有不同朝向可開啟外窗

且外窗開啟面積符合要求的防煙樓梯間可不采取防煙措 施

 8.2.1條:除高度超過50m的一類公共建築和高度超過 100m的住宅建築,靠外墻的防煙樓梯間及其前室、消防 電梯前室及合用前室宜采用自然排煙方式

 8.2.2.1、8.2.2.2條規定瞭防煙樓梯間、前室、合用前室 自然排煙要求的可開啟外窗面積

問題:

 8.2.1條與8.2.3條的關系不清晰

 8.23.條是否適用於高度超過50m的一類公共建築和高度 超過100m的住宅建築?

 原高規8.2.1、8.2.2.1、8.2.2.2、8.2.3涉及部位應為防煙 部位,放在自然排煙小節中,防煙與排煙界定不清晰。

 新規范的變化

 與原高規相比,對防煙與排煙的界定更清晰

 規定的防煙部位與原高規更明確關於廠房或倉庫設置排煙設施部位的規定:

 丙類廠房內建築面積大於300m2且經常有人停留或可燃 物較多的地上房間,人員或可燃物較多的丙類生產場所

 建築面積大於5000m2的丁類生產車間

 占地面積大於1000m2的丙類倉庫

 高度大於32m的高層廠房(倉庫)內長度大於20m的疏 散走道,其他廠房(倉庫)內長度大於40m的疏散走道

關於民用建築內設置排煙設施部位的規定:

 設置在一、二、三層且房間面積大於100m2的歌舞娛樂 放映遊藝場所,設置在四層及以上樓層、地下室、半地

下室的歌舞娛樂放映遊藝場所

 中庭

 公共建築內建築面積大於100m2且經常有人停留的地上 房間

 公共建築內建築面積大於300m2且可燃物較多的地上房 間

 建築內長度大於20m的疏散走道 原建規為200m2 原建規為300m2 原建規:公共建築走道20m,其他建築走道

40m 原高規:長度超過20m的內走道關於地下室、半地下室設置排煙設施部位的規定:

 地下、半地下建築(室)、地上建築內的無窗房間,當 建築面積大於200m2且或一個房間建築面積大於50m2, 且經常有人停留或可燃物較多時,應設置排煙設施 關於地下室、半地下室的規定與原建規、高規相同, 關於地上房間的規定比原建規、高規嚴格

關於供暖、通風和空氣調節的規定:

 甲、乙類廠房內的空氣不應循環使用;丙類廠房內含有 燃燒或爆炸危險粉塵、纖維的空氣在循環使用前應經過

凈化處理,並應使空氣中的含塵濃度低於其爆炸下限的 25%。

 為甲、乙類廠房服務的送風設備與排風設備應分別佈置 在不同通風機房內,且排風設備不應和其他房間的送、

排風設備佈置在同一通風機房內。

 民用建築內空氣中含有容易起火或爆炸危險物質的房間, 應設置自然通風或獨立的機械通風設施,且其空氣不應 循環使用。

關於供暖、通風和空氣調節的規定:

 甲、乙類廠房(倉庫)內嚴禁采用明火和電熱散熱器供 暖。

 下列廠房內應采用不循環使用的熱風供暖:

1 生產過程中散發的可燃氣體、蒸氣、粉塵或纖維與供 暖管道、散熱器表面接觸能引起燃燒的廠房

2 生產過程中散發的粉塵受到水、水蒸汽的作用能引起 自燃、爆炸或產生爆炸性氣體的廠房

 廠房內有爆炸危險場所的排風管道,嚴禁穿過防火墻和 有爆炸危險房間的隔墻。關於供暖、通風和空氣調節的規定:

 含有燃燒和爆炸危險粉塵的空氣,在進入排風機前應采 用不產生火花的除塵器進行處理。對遇水可能形成爆炸

的粉塵,嚴禁采用濕式除塵器。

 凈化或輸送有爆炸危險粉塵和碎屑的除塵器、過濾器或 管道,均應設置泄壓裝置。 凈化有爆炸危險粉塵的幹式除塵器和過濾器應佈置 在系統的負壓段上。

關於供暖、通風和空氣調節的規定:

 排除有燃燒或爆炸危險氣體、蒸氣和粉塵的排風系統,

應符合下列規定:

1 排風系統應設置導除靜電的接地裝置;

2 排風設備不應佈置在地下或半地下建築(室)內;

3 排風管應采用金屬管道,並應直接通向室外安全地點, 不應暗設。關於供暖、通風和空氣調節的規定:

 通風、空調系統的風管在下列部位應設置公稱動作溫度 為70 ℃ 的防火閥:

1 穿越防火分區處;

2 穿越通風、空調機房的房間隔墻和樓板處;

3 穿越重要或火災危險性大的場所的房間隔墻和樓板處;

4 穿越防火分隔處的變形縫兩側;

5 豎向風管與每層水平風管交接處的水平管段上。

註:當建築內每個防火分區的通風、空調系統均獨立設置時,水平 風管與豎向總管的交接處可不設置防火閥。

關於供暖、通風和空氣調節的規定:

 燃油或燃氣鍋爐房應設置自然通風或機械通風設施。燃 氣鍋爐房應選用防爆型的事故排風機。當采取機械通風 時,機械通風設施應設置導除靜電的接地裝置,通風量

應符合下列規定:

1 燃油鍋爐房的正常通風量應按換氣次數不少於3次/h確 定,事故通風量應按換氣次數不少於6次/h確定;

2 燃氣鍋爐房的正常通風量應按換氣次數不少於6次/h確 定,事故通風量應按換氣次數不少於12次/h確定。

工程設計做法討論

防煙分區劃分問題

規范規定:“每個防煙分區的建築面積不宜超過500m2”

問題:防煙分區面積劃分得很小合理嗎?

錯誤做法:有些工程設計人員為瞭減小排煙系統風量,在設 計大空間如大型商場的排煙系統時,將排煙分區劃分

得很小,更為典型的是設計地下車庫排煙系統時把突 出樓板下高度超過500mm的結構梁當做擋煙垂壁,劃分 出數量眾多的防煙分區。

錯誤原因:煙氣產生量與火災熱釋放量有關,過小的防煙分 區其儲煙倉容積不能容納火災產生的煙氣量,必然會 產生煙氣蔓延,擋煙垂壁已經失去瞭防煙分區的作用。

防煙分區劃分問題

建議做法:按性能化設計方法計算排煙量。對於一定的使用 功能房間,可以確定其火災熱釋放量,根據建築層高、 清晰高度等條件可以計算煙氣產生量和需要的排煙量。

從便於工程設計角度,可以按常規條件計算出常用 功能區域排煙量,將其規定為最小排煙量,根據最小

排煙量套用單位地板面積排煙量指標反過來確定最小 排煙分區面積。

排煙風管穿越防火分區問題

規范規定:“通風、空調系統風管道穿越防火分區等處應設置防火 閥。”

問題:排煙風管穿越防火分區如何處理

分析需求:風管道設置防火閥的目的是保證建築被動防火系統完整 有效。按目前國內執行的《通風與空調工程施工及驗收規范》 要求的排煙風管制作材料,排煙風管耐火時間不能滿足要求, 在管道穿越防火分區等處應采取措施。

解決方案一:設置防火閥,但增設防火閥會增加其誤動作導致排煙 系統故障的風險。

排煙風管穿越防火分區問題

解決方案二:采用耐火極限符合一定要求 的排煙風管。如右圖所示。

風管耐火時間:

穿越一般防火分區的,風管耐 火時間1.5h。(與防火閥耐火時 間相當) 穿越前室、樓梯間等重要場所 的,風管耐火時間2h。

排煙風機設置場所問題

規范規定:高規“排煙風機應保證在280℃時能連續工作30min” 低規“排煙風機應能在280℃的環境條件下連續工作不少於 30min”

問題:規定不清晰,280℃是指通過風機的煙氣溫度還是風機所處的環 境溫度? 風機耐火極限:現行行業標準《消防排煙風機耐高溫試驗方法》 GA211-2009進行風機內部耐受高溫氣流試驗。說明風機不具備 耐受外部煙火侵襲能力。

常見錯誤做法:大空間排煙風機、汽車庫排風兼排煙風機等,為瞭不 占用機房面積,直接吊裝在未采取保護措施的室內空間內,排 煙風機直接受煙火威脅

排煙風機設置場所問題

正確做法:

方法一:設置排煙風機房

方法二:對直接設於室內空間內的排煙風機采取保護措施, 將風機設置在用具有一定耐火時間的材料圍合的專

用空間內。采用此方法時要考慮兩個因素:一個是 要能夠打開圍合空間以滿足風機檢修要求,一個是 需要引入冷卻風的風機要從室外或其他防煙分區引 入冷卻風。 與消防有關的風機如加壓送風機、排煙補風機等均應得到防 護,保證發生火災時在規定時間內正常運行。

地下室排煙問題

規范規定:“地下室不具備自然排煙條件房間總面積大於 200m2的應設機械排煙”

問題:如何排煙

做法:在疏散走道和面積大於50m2的房間設置機械排煙口, 其他房間不設置排煙口。排煙量應取最大面積房間按

照火災模型或按所有房間面積60m3/m2計算確定。

理由:面積小於50m2的房間人員疏散距離短、人員數量少、 疏散速度快,在發生火災時有充足的時間逃生,無須 設置排煙口。不設置排煙口的房間,其煙氣可通過房 間門洞溢出到走道,由走道排煙口排出。

排煙方式問題

規范規定:“排煙口距防煙分區內最遠點水平距離不應大於30m”

問題:部分區域排煙距離滿足自然排煙要求的防煙分區怎麼辦?

做法:重新劃分防煙分區或全部機械排煙。

理由:規范中自然排煙一節未明確規定排煙距離,但是從煙氣 流動角度而言,機械排煙強制流動通常比自然排煙效果 好,可以理解為自然排煙距離不應該大於機械排煙距離。 當自然排煙窗口距防煙分區內最遠點30m時,已經不能保 證排煙效果,必須采取措施。原則是保證同一防煙分區 內采用相同的排煙方式。

排煙方式問題

例一:長度超過30m且僅一端有可開啟外窗的內走道

錯誤做法:不設置防煙分區,距外窗30m以內區域自然排煙,距 外窗30m以外機械排煙。

原因:當機械排煙系統啟動時,自然排煙窗不能排煙,導致走 道排煙量不足,不能保證人員疏散需要的清晰高度。

建議做法:由於走道排煙量相對小,比較簡單的做法是整個走 道都采用機械排煙方式。

排煙方式問題

例二:進深超過30m的大空間區域(例如商場)

錯誤做法:同一防煙分區內,距外窗30m以內區域自然排煙,距 外窗30m以外機械排煙。

原因:當機械排煙系統啟動時,自然排煙窗不能排煙,導致防 煙分區排煙量不足,不能及時排除煙氣。

建議做法:由於全部采用機械排煙方式會大幅增加排煙量,宜 按自然排煙區域和機械排煙區域劃分防煙分區,並分別 按要求設置排煙設施。

走道排煙問題

規范規定:長度超過20m的走道應采取排煙措施

錯誤做法:用隔墻將走道分隔成若幹長度不超過20m的走道。

原因:要求長度超過20m的走道采取排煙措施的原因是人在濃煙 中低頭掩鼻的最大行走距離為20~30m。采用隔墻分隔走 道既不能縮短人員疏散至安全出口的距離,而煙氣也因 為無法排出而必然在各段走道間蔓延,從而違背本條文 目的。

正確做法:按規范要求設置自然或機械排煙設施。 自然排煙外窗

規范規定:“可開啟外窗面積”

問題:如何計算可開啟外窗面積?

錯誤做法:直接把窗洞口面積作為可開啟外窗面積。

要求:暖通工程師要瞭解窗戶開啟方式、開口面積,要掌握各 種類型排煙窗有效排煙面積計算方法。

自然排煙外窗

Fp=Fc•Sinα 旋窗按水平投影面積計算 側推窗按垂直投影面積計算 頂升窗按一半周長乘頂升高度計算 側墻頂開窗按窗洞寬度乘頂出距離 計算 頂升窗、頂開窗計算排煙面積不得 大於窗洞面積 上旋窗不能作為排煙窗 中旋窗轉軸以下開口面積不計入 有效排煙面積

330386ead18805fcebbb17ee08e56a98

加壓送風量計算

規范規定:“按計算確定並不小於規范規定值”

問題:如何計算,應考慮哪些因素?

思路:

(1)基礎計算方法:縫隙滲透風量計算和門洞風速風量計算

(2)系統風量計算:按樓梯間門窗設置情況、前室加壓系統控 制方式進行計算 樓梯間加壓系統,系統總風量是按規定的開啟門數量計算 的通過門洞風量與其他門窗縫隙滲透風量之和,特別註意對有可 開啟窗戶的樓梯間要計算窗縫滲透風量。 前室加壓系統,系統總風量是按火災時開啟一個防火門計 算的通過門洞風量與其他常閉風閥泄漏風量之和。

加壓送風量計算

(3)計算樓梯間加壓送風量時:

對地上樓梯間:

樓層數不大於15層時,開門數量取2; 樓層數大於15層時,開門數量取3

對地下樓梯間:

開門數量取1 門洞風速取值: 樓梯間和前室均加壓時,取0.7m/s; 樓梯間加壓、前室不加壓時,取1.0m/s; 前室加壓、樓梯間自然通風防煙時,前室門洞風速 不應小於1.2m/s

加壓送風量計算

(3)計算樓梯間加壓送風量時: 計算門縫滲透風量時取用壓差值:

門洞風速取0.7m/s時, Δ P取6.0Pa; 門洞風速取1.0m/s時, Δ P取12.0Pa; 門洞風速取1.2m/s時, Δ P取17.0Pa;

(4)計算前室加壓送風量時: 門開啟數量取1個或一個防火分區內的門數量; 未開門樓層閥門泄漏風量計算:

L3  0.083 Af N3

加壓送風量計算

計算案例:

某商務大廈防煙樓梯間16層,每層樓梯間至合用前室的門為單

扇1.0m×2.0m,樓梯間送風口為常開風口;合用前室至走道的門單

扇1.0m×2.0m,合用前室送風口為常閉風口,火災時開啟著火層合

用前室的送風口;消防電梯的門為1.2mX2.1m。火災時樓梯間壓力為

50Pa,合用前室為25Pa。

 樓梯間機械加壓送風量計算

1)通過開啟防火門風量L1

每層開啟門面積Ak=1.0×2.0=2.0 m2

門洞斷面風速v取0.7m/s;

開啟門的數量N=3;

L1=2.0×0.7×3= 4.2 m3/s

加壓送風量計算

計算案例:

2)通過其他防火門門縫泄漏風量L2

取門縫寬度為0.004m,則:

每層疏散門的有效漏風面積Af=(1.0+2.0)×2×0.004=0.024m2

取△P=6.0Pa

漏風門的數量N=(16-3)=13

L2=0.827×0.024×6 1/2×1.25×13 =0.79m3/s

3)樓梯間加壓送風系統風量L

L=1.15 ×(L1+L2)= 5.74m3/s(20658m3/h)

 加壓送風量計算

計算案例:

 合用前室加壓送風量計算

1)保持開啟防火門門洞處風速所需的送風量L1:

每層開啟門的總斷面積Ak=1.0×2.0=2.0 m2;

門洞斷面風速v取0.7m/s;開啟門的數量N=1;

L1=2.0×0.7×1= 1.4 m3/s

2)送風閥門的總漏風量L2:

漏風閥門的數量N=15,每層送風閥門的面積為AF=0.9 m2

則: L2=0.083×0.9×15=1.12 m3/s

3)前室加壓送風系統風量L:

L=1.15 ×(L1+L2)= 2.9 m3/s(10433 m3/h )

壓差控制

規范規定:“前室相對於室內走道有一定的壓差(25~30Pa),

且在前室門開啟時保持門洞口風速不小於0.7m/s”

問題:

1)開門與關門時需要的風量相差很大,如何同時滿足開門時

的風量要求和關門時的壓差要求?

2)送風位置不同造成管道阻力變化很大,實際送風量與設計

送風量相差很大,如何消除不利影響?

壓差控制

案例分析:以一個25層、層高4米的建築的前室加壓送風系統為例,防

火門為2mX1m,防火門關閉時保持25Pa壓差需要的送風量約為

450m3/h,保持門洞開啟時0.7m/s風速需要的送風量約為

5040m3/h;采用金屬風管,風速17.5m/s;送風機設於首層。

為簡化分析,不考慮管道、不開啟加壓送風閥的漏風量。

為瞭滿足25層防火門開啟時門洞風速要求,風機風量應取

5040m3/h;立管直管段阻力500Pa,其他幹管、支管阻力

112.5Pa,進風口、出風口、彎頭、三通、閥門等當量總阻力

系數取2.0,局部阻力為367.5Pa,風機計算壓頭應為980Pa。

3b338a7a8a3261a638857bc9b95cb16aa1b922587c74b37acbd9afa9fc4ad9cc

壓差控制

案例分析結論:

(1)門關閉狀態時送風量大大高於要求值。

(2)門開啟狀態送風距離遠近對送風量有明顯影響。 可選擇的應對措施:

(1)在前室通往室內走道隔墻上設置餘壓閥

(2)監控前室與走道間壓差,調節風機轉速

(3)監控送風總管壓力,調節風機轉速

(4)監控送風總管壓力,調節旁通閥開度壓差控制 第一項措施實施簡便、響應迅速、可靠性高,推薦采用 二、三、四項措施相對復雜、壓力檢測困難(尤其是檢測前 室與室內走道之間壓差)、反應稍慢(尤其是采用旁通風閥 調節),不建議采用 還要註意選擇風量——壓頭曲線陡的風機,防止送風至近端 前室且防火門開啟時風量過大, 。

加壓送風機及進風口位置

規范規定:“加壓送風機新風入口不受煙、火威脅”

實際工程做法:將加壓送風機設置於建築屋頂的風機房內或設 置於屋面上,新風入口位於建築屋頂上。

存在問題:有火災案例表明,在建築發生火災時,煙氣包圍瞭 整個建築,自然浮升到屋頂,設置於屋頂的加壓送風機進風口淹 沒在煙氣之中,送往樓梯間、前室的是煙氣。

正確做法:將加壓送風機設於建築底部。對於需要分段加壓的 建築,也應將加壓送風機或其取風口全部設於建築下部,通過垂 直風道送到相應位置。

排煙口風速

規范規定:“排煙口風速不大於10m/s”

目的:防止風速過大吸入大量空氣,導致 實際排煙量不足

臨界排煙量:不破壞煙層所允許的排煙口 最大排煙量。臨界排煙量與排煙口位置、 煙層厚度、環境溫度、煙層與環境溫度差有關。有兩個限定條件:

最大排煙量、最大風口尺寸

算例:以吊頂高度4m的公共空間為例,最小清晰高度應為2.0m, 擋煙垂壁距地2.8m,則最大煙層厚度1.2m,計算煙層與環境溫度差 221.5K,當環境溫度為20 ℃時,距離最近的壁面或吊頂面距離小 於0.5m的臨界排煙量為25660m3/h,風口最大當量直徑0.6m。

應用:大空間排煙口佈置需要校核臨界排煙量和排煙口規格。 排煙、加壓送風機機房防護

規范規定:“設於高層建築內的通風、空調機房應采用耐火極 限不小於2h的隔墻、1.5h的樓板和甲級防火門與其

他部位隔開”

問題:消防用風機房防護需要進一步加強嗎?

問題由來:有些審圖單位要求為消防用風機房設置防煙前室

答案:不需要進一步加強。

理由:消防用風機房的防護是保證消防風機在發生火災後一定 時間內能夠正常工作的手段,按通風、空調機房隔墻、 樓板和防火門的耐火極限要求完全能夠滿足工作要求。 發生火災時,人員不可能進入風機房進行操作或維修, 因此沒有必要設置防煙前室。

總節

明確防排煙系統任務

 理解規范要求

 依據原理采取措施

 針對工程采取措施

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