机械排烟系统

第 一 章 机械排烟系统 在不具备自然排烟条件时 机械排烟系统能将火灾中建筑房间 走道中的烟气和热 量排出建筑 为人员安全疏散和灭火救援行动创造有利条件 一 机械排烟系统的组成 机械排烟系统是由挡烟壁 活动式或固定式挡烟垂壁 或挡烟隔墙 挡烟梁 排烟 口 或带有排烟阀的排烟口 排烟防火阀 排烟道 排烟风机和排烟出口组成 二 机械排烟系统的工作原理 当建筑物内发生火灾时 采用机械排烟系统 将房间 走道等空间的烟气排至建筑 物外 当采用机械排烟系统时 通常是由火场人员手动控制或由感烟探测器将火灾信号传 递给防排烟控制器 开启活动的挡烟垂壁将烟气控制在发生火灾的防烟分区内 并打开排 烟口以及和排烟口联动的排烟防火阀 同时关闭空调系统和送风管道内的防火调节阀 防 止烟气从空调和通风系统蔓延到其他非着火房间 最后由设置在屋顶的排烟机将烟气通过 排烟管道排至室外 如图 3 10 8 所示 目前常见的有机械排烟与自然补风组合 机械排烟与机械补风组合 机械排烟与排 风合用 机械排烟与通风空调系统合用等形式 如图 3 10 9 和图 3 10 10 所示 一般要 求是 1 排烟系统与通风 空气调节系统宜分开设置 当合用时 应符合下列条件 系统 的风口 风道 风机等应满足排烟系统的要求 当火灾被确认后 应能开启排烟区域的排 烟口和排烟风机 并在 15s 内自动关闭与排烟无关的通风 空调系统 2 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 3 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 4 人防工程机械排烟系统宜单独设置或与工程排风系统合并设置 当合并设置时 必须采取在火灾发生时能将排风系统自动转换为排烟系统的措施 5 车库机械排烟系统可与人防 卫生等排气 通风系统合用 三 机械排烟系统的选择 1 建筑内应设排烟设施 但不具备自然排烟条件的房间 走道及中庭等 均应采用 机械排烟方式 高层建筑主要受自然条件 如室外风速 风压 风向等 的影响会较大 一般采用机械排烟方式较多 2 人防工程以下列位置应设置机械排烟设施 建筑面积大于 50 且经常有人停留或可燃物较多的房间和大厅 丙 丁类生产车间 总长度大于 20m 的疏散走道 电影放映间和舞台等 3 除敞开式汽车库 建筑面积小于 1000 的地下一层汽车库和修车库外 汽车库 和修车库应设置排烟系统 可选机械排烟系统 4 机械排烟系统横向应按每个防火分区独立设置 5 建筑高度超过 50m 的公共建筑和建筑高度超过 100m 的住宅排烟系统应竖向分 段独立设置 且每段的高度 公共建筑不宜超过 50m 住宅不宜超过 100m 需要注意的是 在同一个防烟分区内不应同时采用自然排烟方式和机械排烟方式 因为这两种方式相互之间对气流会造成干扰 影响排烟效果 尤其是在排烟时 自然排烟 口还可能会在机械排烟系统动作后变成进风口 使其失去排烟作用 四 机械排烟系统的主要设计参数 一 最小清晰高度的计算 走道的最小清晰高度不应小于其净高的 1 2 其他区域最小清晰高度应按以下公式计 算 火灾时的最小清晰高度是为了保证室内人员安全疏散和方便消防人员的扑救而提出 的最低要求 也是排烟系统设计时必须达到的最低要求 对于单个楼层空间的清晰高度 可以参照图 3 10 1a 所示 式 3 10 9 也是针对这种情况提出的 对于多个楼层组成的 高大空间 最小清晰高度同样也是针对某一个单层空间提出的 往往也是连通空间中同一 防烟分区中最上层计算得到的最小清晰高度 如图 3 10 11b 所示 然而 在这种情况下 的燃料面到烟层底部的高度 Z 是从着火的那一层起算 见图 3 10 11b 所示 空间净空高度按如下方法确定 1 对于平顶和锯齿形的顶棚 空间净空高度为从顶棚下沿到地面的距离 2 对于斜坡式的顶棚 空间净空高度为从排烟开口中心到地面的距离 3 对于有吊顶的场所 其净空高度应从吊顶处算起 设置格栅吊顶的场所 其净空 高度应从上层楼板下边缘算起 二 排烟量的计算 1 火灾热释放量应按以下公式计算或查表 3 10 6 选取 排烟系统的设计取决于火灾中的热释放速率 因此首先应明确设计的火灾规模 设 计规模取决于燃烧材料性质 时间等因素和自动灭火设置情况 为确保安全 一般按可能 达到的最大火势确定火灾热释放速率 各类场所的火灾热释放速率可按式 3 10 10 的规 定计算或按表 3 10 6 设定的值确定 设置自动喷水灭火系统 简称喷淋 的场所 其室 内净高大于 12m 时 应按无喷淋场所对待 2 烟羽流的质量流量 轴对称型烟羽流 阳台溢出型烟羽流 窗口型烟羽流为火灾情况下涉及的三种烟羽 流形式 计算公式选自 NFPA92B 轴对称型烟羽流如图 3 10 12 所示 计算公式如下 轴对称烟羽流的火源不受附近墙壁的限制 阳台溢出型烟羽流如图 3 10 13 所示 计算公式如下 当 Zb 13W 时 阳台型烟雨流的质量流量可使用式 3 10 11 计算 窗口型烟羽流 式 3 10 16 适用于通风控制型火灾 热释放速率由流进室内的空气量控制的火灾 规模 和可燃物产生的火焰在窗口外燃烧的场景 并且仅适用于只有一个窗口的空间 不 适用于有喷淋控制的火灾场景 3 烟气平均温度与环境温度的差应按以下公式计算或查表 3 10 8 选取 4 排烟风机的风量选型除根据设计计算确定外 还应考虑系统的泄漏量 排烟量应 按以下公式计算或查表 3 10 8 选取 5 机械排烟系统中 排烟口的最大允许排烟量 Verit应按以下公式计算 且 db D D 为排烟口当量直径 单位为 m 当排烟口为矩形时 D 2a1b1 a1 b1 不宜 小于 2 0 如果从一个排烟口排出太多的烟气 则会在烟层底部撕开一个 风洞 使新鲜的冷 空气卷吸进去 随烟气被排出 从而降低了实际排烟量 如图 3 10 15 所示 因此 这里 规定了每个排烟口的最高临界排烟量 公式选自 NFPA92B 根据工程经验 排烟口设置 位置参考图如图 3 10 16 所示 三 排烟量的选取 1 机械排烟系统的设计风量应充分考虑管道沿程耗损和漏风量 当一台排烟风机担 负多个防烟分区时 排烟风机的设计风量不应小于计算机的 1 2 倍 2 一个防烟分区的排烟量应根据场所内的热释放量以及按本节相关规定的计算确定 但下列场所可按以下规定确定 建筑面积小于等于 500 的房间 其排烟量应不小于 60m h 或设置不小 于室内面积 2 的排烟窗 建筑面积大于 500 的房间 其排烟量应符合相关规定的数值 或设置自然排烟窗 其所需有效排烟面积及排烟口风速计算应符合相关规定 当公共建筑仅需在走道或回廊设置排烟时 机械排烟量不应小于 13000m h 或 在走道两端 侧 均设置面积不小于 2 的排烟窗 且两侧排烟窗的距离不应小于走道长 度的 2 3 当公共建筑室内与走道或回廊均需设置排烟时 其走道或回廊的机械排烟量可按 60m h 计算 或设置不小于走道 回廊面积 2 的排烟窗 汽车库的排烟量不应小于 30000m h 且不应小于表 3 10 9 中的数值 或设置不 小于室内面积 2 的排烟窗 对于人防工程 当担负一个或两个防烟分区排烟时 应按该部分总面积每平方米不 小于 60m h 计算 但排烟风机的最小排烟风量不应小于 7200m h 担负三个或三个 以上防烟分区排烟时 应按其中最大防烟分区面积每平方米不小于 120m h 计算 3 当公共建筑中庭周围场所设有机械排烟时 中庭的排烟量可按周围场所中最大排 烟量的两倍数值计算 且不应小于 107000m h 或 25 的有效开窗面积 当公共建筑中 庭周围仅需在回廊设置排烟或周围场所均设置自然排烟时 中庭的排烟量应对应表 3 10 6 中的热释放速率按本节相关规定的计算确定 中庭的排烟量不应小于 40000m h 或按上 述排烟量和自然排烟口的风速不大于 0 4m s 计算有效开窗面积 4 除第 2 条 第 3 条规定的场所外 其他场所的排烟量或排烟窗面积应按照烟 羽流类型 根据火灾功率 清晰高度 烟羽流质量流量及温度等参数计算确定 5 当烟羽流的质量流量大于 150kg s 或储烟仓的烟层温度与周围空气温差小于 15 时 应重新调整排烟措施 四 排烟风速 当采用金属风道时 管道风速不应大于 20m s 当采用非金属材料风道时 不应大于 15m s 排烟口的风速不宜大于 10 m s 五 机械排烟系统的组件与设置要求 一 排烟风机 1 排烟风机可采用离心式或轴流排烟风机 满足 280 时连续工作 30min 的要求 排烟风机入口处应设置 280 能自动关闭的排烟防火阀 该阀应与排烟风机连锁 当该阀 关闭时 排烟风机应能停止运转 2 排烟风机宜设置在排烟系统的顶部 烟气出口宜朝上 并应高于加压送风机和补 风机的进风口 两者垂直距离或水平距离应符合 竖向布置时 送风机的进风口应设置在 排烟机出风口的下方 其两者边缘最小垂直距离不应小于 3 00m 水平布置时 两者边缘 最小水平距离不应小于 10m 3 排烟风机应设置在专用机房内 该房间应采用耐火极限不低于 2 00h 的隔墙和 1 50h 的楼板及甲级防火门与其它部位隔开 风机两侧应有 600mm 以上的空间 当必须 与其他风机合用机房时 应符合下列条件 机房内应设有自动喷水灭火系统 机房内不得设有用于机械加压送风的风机与管道 4 排烟风机与排烟管道上不宜设有软接管 当排烟风机及系统中设置有软接头时 该软接头应能在 280 的环境条件下连续工作不少于 30min 二 排烟防火阀 排烟系统竖向穿越防火分区时垂直风管应设置在管井内 且与垂直风管连接的水平 风管应设置 280 排烟防火阀 排烟防火阀安装在排烟系统管道上 平时呈关闭状态 火 灾时由电信号或手动开启 同时排烟风机启动开始排烟 当管内烟气温度达到 280 时自 动关闭 同时排烟风机停机 三 排烟阀 口 1 排烟阀 口 的设置应符合下列要求 排烟口应设在防烟分区所形成的储烟仓内 用隔墙或挡烟垂壁划分防烟分区时 每 个防烟分区应分别设置排烟口 排烟口应尽量设置在防烟分区的中心部位 排烟口至该防 烟分区最远点的水平距离不应超过 30m 如图 3 10 17 所示 走道内排烟口应设置在其净空高度的 1 2 以上 当设置在侧墙时 其最近的边缘与 吊顶的距离不应大于 0 50m 如图 3 10 18 所示 2 发生火灾时 由火灾自动报警系统联动开启排烟区域的排烟阀 口 应在现场设 置手动开启装置 3 排烟口的设置宜使烟流方向与人员疏散方向相反 排烟口与附近安全出口相邻边 缘之间的水平距离不应小于 1 50m 如图 3 10 19 所示 4 每个排烟口的排烟量不应大于最大允许排烟量 5 当排烟阀 口 设在吊顶内 并通过吊顶上部空间进行排烟时 应符合下列规定 封闭式吊顶的吊平顶上设置的烟气流入口的颈部烟气速度不宜大于 1 50m s 且吊 顶应采用不燃烧材料 非封闭吊顶的吊顶开孔率不应小于吊顶净面积的 25 且应均匀布置 6 单独设置的排烟口 平时应处于关闭状态 其控制方式可采用自动或手动开启方 式 手动开启装置的位置应便于操作 当排风口和排烟口合并设置时 应在排风口或排风 口所在支管设置自动阀门 该阀门必须具有防火功能 且应与火灾自动报警系统联动 发 生火灾时 着火防烟分区内的阀门仍应处于开启状态 其他防烟分区内的阀门应全部关闭 7 排烟口的尺寸可根据烟气通过排烟口有效截面时的速度不大于 10m s 进行计算 排烟速度越高 排出气体中空气所占比率越大 因此排烟口的最小截面积一般不应小于 0 04 8 同一分区内设置数个排烟口时 要求做到所有排烟口能同时开启 排烟量应等于 各排烟口排烟量的总和 四 排烟管道 1 排烟管道必须采用不燃材料制作 且不应采用土建风道 当采用金属风道时 管 道风速不应大于 20m s 当采用非金属材料风道时 不应大于 15m s 排烟管道的厚度应按现行国家标准 通风与空调工程施工质量验收规范 GB 50243 2002 的有关规定执行 2 当吊顶内有可燃物时 吊顶内的排烟管道应采用不燃烧材料进行隔热 并应与可 燃物保持不小于 150mm 的距离 3 排烟管道井应采用耐火极限不小于 1 00h 的隔墙与相邻区域分隔 当墙上必须设 置检修门时 应采用乙级防火门 排烟管道的耐火极限不应低于 0 50h 当水平穿越两个 及两个以上防火分区或排烟管道在走道的吊顶内时 其管道的耐火极限不应小于 1 50h 排烟管道不应穿越前室或楼梯间 如果确有困难必须穿越时 其耐火极限不应小于 2 00h 且不得影响人员疏散 4 当排烟管道竖向穿越防火分区时 垂直风道应设在管井内 且排烟井道必须要有 1 00h 的耐火极限 当排烟管道水平穿越两个及两个以上防火分区时 或者布置在走道的 吊顶内时 为了防止火焰烧坏排烟风管而蔓延到其他防火分区 要求排烟管道应采用耐火 极限 1 50h 的防火风道 其主要原因是耐火极限 1 50h 防火管道与 280 排烟防火阀的耐 火极限相当 可以看成是防火阀的延伸 另外可以精简防火阀的设置 减少误动作 提高 排烟的可靠性 当确有困难需要穿越特殊场合 如 通过消防前室 楼梯间 疏散通道等处 时 排烟管道的耐火极限不应低于 2 00h 主要考虑在极其特殊的情况下穿越上述区域时 应 采用 2 00h 耐火极限的加强措施 以确保人员安全疏散 排烟风道的耐火极限应符合国家 相应试验标准的要求 图 3 10 20 为一些常用的 推荐的处理方法 五 挡烟垂壁 挡烟垂壁是为了阻止烟气沿水平方向流动而垂直向下吊装在顶棚上的挡烟构件 其 有效高度不小于 500mm 挡烟垂壁可采用固定式或活动式 当建筑物净空较高时可采用 固定式 将挡烟垂壁长期固定在顶棚上 当建筑物净空较低时 宜采用活动式 挡烟垂壁 应用不燃烧材料制作 如钢板 防火玻璃 无机纤维织物 不燃无机复合板等 活动式的 挡烟垂壁应由感烟控测器控制 或与排烟口联动 或受消防控制中心控制 但同时应能就 地手动控制 当活动挡烟垂壁落下时 其下端距地面的高度应大于 1 80m 六 补风 一 补风原理 根据空气流动的原理 在排出某一区域空气的同时 需要有另一部分的空气与之补 充 当排烟系统排烟时 补风的主要目的是为了形成理想的气流组织 迅速排除烟气 有 利于人员的安全疏散和消防救援 二 补风系统的选择 对于建筑地上部分的机械排烟的走道 小于 500 的房间 由于这些场所的面积较小 排烟量也较小 因此可以利用建筑的各种缝隙 满足排烟系统所需的补风 为了简便系统 管理和减少工程投入 可以不专门为这些场所设置补风系统 除这些场所以外的排烟系统 均应设置补风系统 三 补风的方式 补风系统应直接从室外引入空气 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 1 自然补风 在同一个防火分区内 补风系统可以采用疏散外门 手动或自动可开启外窗进行排 烟补风 并保证补风气流不受阻隔 但不应将防火门和防火窗作为补风途径 2 机械补风 1 机械排烟与机械补风组合方式 利用排烟机通过排烟口将着火房间的烟气排到 室外 同时对走廊 楼梯间前室和楼梯间等利用送风机进行机械送风 使疏散通道的空气 压力高于着火房间的压力 从而防止烟气从着火房间渗漏到走廊 确保疏散通道的安全 这种方式也称为全面通风排烟方式 该方式防烟 排烟效果好 不受室外气象条件影响 但系统较复杂 设备投资较高 耗电量较大 要维持着火房间的负压差 需要设置良好的 调节装置 控制进风和排烟的平衡 机械排烟如图 3 10 21 所示 2 自然排烟与机械补风组合方式 这种方式采用机