《城市轨道交通通风与空调系统（第2版）》 课件3 建筑防火排烟

项目三建筑防火排烟

城轨交通通风与空调系统项目三建筑防火排烟火灾烟气及其流动规律1地下建筑的通风与防排烟33火灾烟气的控制措施2在高层建筑设计中，对防火设计缺乏考虑或考虑不周密，一旦发生火灾，会造成严重的伤亡事故和经济损失，对特大的火灾事故，还会引起人们恐慌，严重威胁城市公共安全。许多火灾事例表明烟气是造成火灾中人员伤亡最主要的原因之一。因此，控制好火灾烟气对于提高建筑抵御火灾和保障人员安全的能力显得尤为重要。项目三建筑防火排烟高层建筑防火的不利因素（1）建筑高度大，人员众多，发生火灾时人员疏散、灭火、救援均受到限制。高层建筑与普通建筑相比有许多不利因素：高层建筑防火的不利因素（2）高层建筑的火灾扩散蔓延的速度非常快。高层建筑与普通建筑相比有许多不利因素：高层建筑防火的不利因素（3）高层建筑承受风力大，热压作用明显，加剧火灾扩散、发展，且一旦发生火灾后会对下风向的其他建筑造成威胁。高层建筑与普通建筑相比有许多不利因素：高层建筑防火的不利因素（4）高层建筑往往功能繁多，设备装饰、陈设多，存在大量火源和可燃物，其中很多材料燃烧会产生大量有毒气体。高层建筑与普通建筑相比有许多不利因素：高层建筑防火的不利因素（5）高层建筑中有大量的公共厅堂，人员密度大，一旦发生火警，就会引起恐慌，可能造成大量伤亡。高层建筑与普通建筑相比有许多不利因素：

火灾过程大致可分为初起期、成长期、旺盛期和衰减期等四个阶段，通常建筑物设有相应的消防设施，如灭火器、消火栓系统、自动喷淋灭火系统等。

火灾过程中的初起期和成长期是烟气产生的主要阶段，而烟气是造成人员伤亡的最大原因。据国外资料统计，火灾中由于烟气致死的人数占50%以上。

尽量将火灾消灭于初期。§3.1火灾烟气及其流动规律

建筑物一旦发生火灾，就有大量的烟气产生，这是造成人员伤亡的主要原因。火灾的燃烧过程通常是一个不完全燃烧过程。一般的有机物燃烧过程大致分成两个阶段：（1）在一定温度下，材料分解出游离碳和挥发性气体；（2）游离碳和可燃成分与氧气剧烈化合，并放出热量。概况§3.1火灾烟气及其流动规律

定义

火灾烟气是指火灾时各种物质在热分解和燃烧的作用下生成的产物与剩余空气的混合物，是悬浮的固态粒子、液态粒子和气体的混合物。烟气成分由于燃烧物质的不同、燃烧的条件千差万别，因而烟气的成分、浓度也不会相同。但建筑物中绝大部分材料都含有碳、氢等元素，燃烧的生成物主要是CO2、CO及水蒸气，如燃烧时缺氧，则会产生大量的CO。CO2CO水蒸气烟气成分另外，塑料等含有氯，燃烧会产生Cl2、HCl、COCl2（光气）等；很多织物中含有氮，燃烧后会产生HCN(氰化氢)、NH3等。Cl2HClCOCl2HCN(氰化氢)NH3烟气成分火灾时烟气发生量与材料性质、燃烧条件等有关，如玻璃钢的发烟量比木材大，且玻璃钢燃烧时，温度越高发烟量也越大。烟气主要存在三大危害：概况毒害性遮光作用高温危害毒害性烟气的产物可分为CO2、水蒸气、SO2等完全燃烧产物和CO、氰化物、酮类、醛类等不完全燃烧的有害物质。当空气二氧化碳超过20%或含氧量低于6%，都会在段时间内使人死亡。氰化物在空气达到270mL/m3×10-6时，就会致人死亡。烟气中众多的有害气体、有毒气体，如H2S、HN3、Cl2等达到一定浓度后都会致人死亡。烟气中悬浮的微粒也会对人造成危害。遮光作用烟气的存在会使光强减弱，导致人的能见距离缩短。能见距离关系到火灾发生时人员的正确判断，直接影响疏散、救援和救火的进行。能见距离短，易使人产生恐慌，自救能力下降，造成局面混乱，逃生困难。高温危害火灾初期（5~20分钟）烟气温度能达到250°C，随后空气量不足温度会有所下降，当燃烧至窗户爆裂或人为将窗户打开则燃烧骤然加剧，短时间温度可达500°C。高温使火灾蔓延迅速，使金属材料强度降低，从而使建筑物倒塌。同时高温还会使人烧伤、昏迷等。建筑物内设置防排烟系统不是为了稀释烟气的浓度，而是要使火灾区的烟气向室外流动，使烟气不侵人疏散通道或使通道中的烟气流向室外，即人为地控制烟气流动。只有掌握了烟气扩散、流动的规律，才可能设置合理的防排烟系统，使烟气按设计的路线流向室外。§3.1火灾烟气及其流动规律

二、火灾烟气的流动规律建筑物内设置防排烟系统不是为了稀释烟气的浓度，而是要使火灾区的烟气向室内外流动，使烟气不侵入疏散通道或使通道中的烟气流向室外，即人为地控制烟气流动。只有掌握了烟气扩散、流动的规律，才可能设置合理的防排烟系统，使烟气按设计的路线流向室外。概况烟囱效应烟囱效应，是指室内温度高于室外温度时，在热压的作用下，空气沿建筑物的竖井（如电梯井、楼梯间等）向上流动的现象。当发生火灾时，烟气会在烟囱效应的作用下传播，若无阻挡，烟气就会迅速扩散到建筑物上部其他楼层。浮力作用火灾发生后，温度升高，产生向上的浮力，烟气会沿顶棚向四周扩散，扩散的速度约为0.3~0.8m/s。浮力作用是烟气水平方向流动的主要原因，同时也会使烟气通过缝隙孔洞向上层流动。热膨胀着火房间由于温度较低的空气受热，体积膨胀而产生压力变化。若着火房间门窗敞开，可忽略不计，若着火房间为密闭房间，压力升高会使窗户爆裂。风力作用由于风力作用，建筑物表面的压力是不同的，通常迎风面为正压，如着火区或室内回风口经空调机或通风机，通过风管送至房间。如有火灾发生就会通过这些系统传播蔓延。问：为什么要进行防火分区？如何进行防火分区？答：为了有效的阻止火灾在建筑物内沿水平和垂直方向蔓延，把火灾限制在一定的空间范围内，以减少火灾损失。可对建筑物进行防火分区，分区内应该设置防火墙、防火门、防火卷帘等设备。通常规定：楼梯间、通风竖井、风道空间、电梯、自动扶梯升降通路等形成竖井的部分要作为防火分区。问：为什么要进行防烟分区？如何进行防烟分区？答：在一定时间内把建筑火灾的高温烟气控制在一定的区域范围内，为排烟设施排除火灾初期的高温烟气创造有利的条件，为人员安全疏散提供良好的条件，且也能防止烟气蔓延。防烟分区则是对防火分区的细分化，防烟分区内不能防止火灾的扩大。首先要在有发生火灾危险的房间和用作疏散通路的走廊间加设防烟隔断，在楼梯间设置前室，并设自动关闭门，作为防火、防烟的分界。此外还应注意竖井分区。§3.2火灾烟气的控制措施一、建筑设计的防火分区和防烟分区防火分区可根据房间用途和性质的不同对建筑物进行防火分区。竖向防火分隔设施：楼板、避难层、防火挑檐、功能转换层等；水平防火分隔设施：防火墙、防火门、防火窗、防火卷帘、防火水母等。在建筑设计中，通常规定楼梯间、通风竖井、风道空间、电梯、自动扶梯升降通路等形成竖井的部分要作为防火分区。图3-2防火防烟分区

高层建筑地下车库的防火分区高层建筑地下车库的防火分区图3-3楼层防火分区实例a）旅馆

b）办公大楼

1．自然通风系统定义：建筑高度小于等于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于或等于100m的住宅建筑，其防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室及消防电梯前室应采用自然通风系统。二、防烟系统只与一部疏散楼梯相连的前室两个楼梯间共用同一前室时的前室防烟楼梯间前室与消防电梯前室合用时的前室2．加压送风防烟的定义及适用场合定义：就是用风机把一定量的室外空气送入房间或通道内，使室内保持一定压力或在门洞处造成一定流速，以避免烟气侵入。适用场合：建筑物高度大于50m的公共建筑、工业和建筑高度大于100m的住宅建筑，其防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室及合用前室的防烟。另外在高层建筑的避难层也需设置机械加压送风。§3.2火灾烟气的控制措施a）门关闭时

b）门开启时

为了阻止烟气流入被加压的房间，必须做到：1、门开启时，门洞有一定向外的风速；2、门关闭时，房间内有一定的正压值。2．加压送风量的计算

（1）压差法：即当疏散通道门关闭时，加压部位保持一定的正压值所需送风量。

§3.2火灾烟气的控制措施二、加压送风防烟

（2）风速法：开启着火层疏散门时需要相对保持门洞处一定风速所需送风量。

（3）加压送风量控制标准高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯间前室的机械加压送风量应计算或按下表计算。20000～25000序号机械加压送风部分系统负担层数<20系统负担层数20～321仅对防烟楼梯间加压(前室不送)25000～3000035000～400002对防烟楼梯间及其合用前室分别加压楼梯间16000～20000合用前室12000～1600018000～220003仅对消防电梯间前室加压15000～2000022000～270004仅用前室及合用前室加压(楼梯间自然排烟)22000～2700028000～320005对全封闭避难层(间)加压按避难层净面积每m2不小于30m3/h表3-1加压送风量（单位：m3/h）

二、加压送风防烟

（1）防烟楼梯间和合用前室的机械加压送风系统宜分别独立设置。（2）建筑层数超过32层时，其送风系统及送风量应分段设计。（3）剪刀楼梯间可合用一个风道，其风量按两楼梯间风量计算,送风口应分别设置。塔式住宅设置一个前室的剪刀楼梯应分别设置加压送风系统。（4）地上和地下同一位置的防烟楼梯间需采用机械加压送风时,均应满足加压风量的要求。（5）前室的加压送风口为常闭型时,应设置手动和自动开启装置,并与加压送风机的启动装置联锁,手动开启装置宜设在距地面0.8~1.5m处或常闭加压风阀。（6）前室的加压送风口为常开型时,加压送风量应计入火灾时不开门的楼层门缝的漏风量,可取总风量的10%—20%,并应在加压风机的压出管上设置止回阀。（7）采用机械加压送凤系统的楼梯间或前室,当某些层有外窗时,应尽量减少开窗面积或计算。（8）封闭避难层（间）的机械加压送风量，应按避难层（间）净面积每平方米不少于30m³/h计算。（9）加压送风的楼梯间与前室宜设置防止超压的泄压装置。二、加压送风防烟3．加压送风系统的设计要点二、加压送风防烟4．防火排烟装置类别名称性能和用途防火类防火调节阀FVD70℃温度熔断器自动关闭（防火），可输出联动讯号，用于通风空调系统风管内，防止火焰沿风管蔓延防火阀FD防烟防火阀SFD靠烟感器控制动作，用电讯号通过电磁铁关闭（防烟）；还可用70℃温度熔断器自动关闭（防火），用于通风空调系统风管内，防止火焰沿风管蔓延防烟类加压送风口靠烟感器控制动作，电讯号开启，也可手动（或远距离缆绳）开启；可设280℃温度熔断器重新关闭装置，输出动作电讯号；联动送风机开启。余压阀防止防烟超压，起卸压作用排烟类排烟阀电讯号开启或手动开启；输出开启电讯号联动排烟机开启。用于排烟系统风管上排烟防火阀电讯号开启，手动开启。280℃温度熔断器重新关闭，输出动作电讯号，用于排烟机吸入口处管道上排烟口电讯号开启，也可用动（或远距离缆绳）开启；输出电讯号联动排烟机，用于排烟房间的顶棚和墙壁上，可设280℃温度熔断器重新关闭装置排烟窗靠烟感器控制动作，电讯号开启，也可缆绳手动开启，用于自然排烟处的外墙上分隔类防火卷帘划分防火分区，用于不能设置防火墙处，水幕保护挡烟垂壁划分防烟区域，手动或自动控制

利用烟气产生的浮力和热压进行排烟，通常利用可开启的窗户来实现。（1）走道与房间的自然排烟（2）中庭自然排烟（3）防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室的自然排烟三、疏导排烟

1．自然排烟图3-5合用前室采用自然排烟图3-6利用阳台排烟

图3-7两面外窗的前室

机械排烟利用风机的负压排出烟气，排烟效果好，稳定可靠。（1）设置机械排烟设施的部位

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2m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。三、疏导排烟

2．机械排烟（2）机械排烟量的计算

1）走道和房间的排烟量2）中庭的排烟量3）设机械排烟的前室或合用前室的排烟量

三、疏导排烟

2．机械排烟（3）机械排烟系统划分与布置1）前室或合用前室通常在各层的同一位置，所以常采用竖向布置，排烟口设在各层前室邻近走道的顶部，排烟风机设于屋顶或顶层。排烟口为常闭状态，火警时用电信号开启，当排烟温度达到280℃时自动关闭；2）内走道通常也在各层的同一位置，因此也常采用竖向布置，但如走道太长而每个排烟口的作用距离不超过30m，需设2个以上排烟口时，可以用水平支管连接，如走道内无法安装水平支管，则采用两个垂直系统。在风机入口设排烟防火阀（常闭状态）以防平时室外空气侵入系统。三、疏导排烟2．机械排烟1．空调方式高层建筑中一个空调系统负担四层到六层时，投资比较经济，而防灾性能尚好。2．空调系统上的防火、防烟装置

防火分区或防烟分区与空调系统应尽可能统一起来，并且不使空调系统（风道）穿越分区。但实际上设置风道时，却常需多处穿过防火分区或防烟分区。为此在系统上要设置防火、防烟风门。四、空调系统防烟设计

图3-8一般的防火风门（FD）

防火风门（FD）当发生火灾时，火焰侵人风道，高温使阀门上的易熔合金熔解，或记忆合金产生形变使阀门自动关闭，它被用于风道与防火分区贯通的场合。四、空调系统防烟设计

防烟风门（SD）这是与烟感器连锁的风门，即通过能够探知火灾初期发生的烟气的烟感器来关闭风门，以防止其他防火分区的烟气侵入本区。如图3-7所示，是由电动机或电磁机驱动的自动风门，它比防火门的价格要高。如果在这种阀门上加上易熔合金，则可使之兼起防火的作用，故称防烟防火风门（SFD）。图3-9防烟风门（SD）

国内现在生产把防火、防烟和风量调节三者结为一体的风门，称防火防烟调节阀。它既与烟感器通过电信号联动，又受温度熔断器控制，亦可通过手动使阀门瞬时严密关闭。温度熔断器更换后，可手动复位。四、空调系统防烟设计

可将房间上部的送风口作为排烟口。为了使烟气不经过空调器，应设置排烟用旁通风道，以免高温烟气损坏空调设备，和通过空调箱向其他部位蔓延。同时各转换气流调节装置应尽可能采用遥控方式，还要在排烟口（原送风口）处设自动关闭的装置，当烟气温度超过280℃时能自动关闭。此外还应增加钢板风道的厚度，且风管保温材料必须采用不燃材料，以及选用耐高温的风机等。3.把空调系统在火灾时改变为排烟系统一、地铁火灾的特点

1．突发性强，不易预防2.氧含量急剧下降(1）浓烟聚集，释放困难。（2）地下供氧严重不足。3.火场温度高，烟气大，不易散出

（1）火灾时产生大量高温烟气。（2）产生再生火源。（3）地下空气压力的作用，形成烟压。4.火情探测和扑救困难，组织灭火的时间长5.人员疏散困难（1）高温、烟气阻碍人员疏散。（2）人员拥挤，疏散困难。（3）火灾时，平时的出入口很有可能会变成喷烟口。（4）车辆疏散困难。§3.3地下建筑的通风与防排烟

二、地下建筑的通风与防排烟

1．地下建筑的通风方式

（1）地下室均匀设置排风管及排风口，平时通风用，火灾时兼作排烟风管及排烟口；（2）地下一层考虑由车道自然进风，其他层由火灾时进风系统兼作平时进风；（3）每个防火分区即对应一个排风、排烟系统及进风系统，应设置进风竖井和排风竖井。§3.3地下建筑的通风与防排烟

2．地下建筑的防排烟措施（1）地下建筑防烟措施地下建筑的防烟措施主要有建筑材料的非燃化、增加内部房间的密闭性、设置阻烟设备和通过加压送风来防烟等。二、地下建筑的通风与防排烟图3-11挡烟物两侧压差防烟示意图

图3-12敞开门洞处反向气流防烟示意图

加压送风防烟：在建筑物发生火灾时，对着火区以外的区域进行加压送风，使其保持一定的正压，以防止烟气的侵人2．地下建筑的防排烟措施（2）地下建筑排烟措施1）自然排烟。自然排烟是利用火灾时热气流的浮力和外部风力的作用，通过地下建筑物上部的开口部位把烟气排至室外的一种排烟方法。主要有两种方式：通过排烟竖井排烟和通过采光窗井进行排烟。二、地下建筑的通风与防排烟2）机械排烟。机械排烟是指使用各种排烟风机进行强制排烟，这种方式不受室外条件的影响，排烟比较稳定，效果较好。图3-13自然排烟方式

3．地下建筑排风排烟机及进风机设置排风排烟风机可选离心风机或者高温轴流风机。普通离心风机即可满足排风排烟要求，但大风量离心风机只能安装在地面，占地较大，需要较大机房，高温轴流风机为消防专用风机，也能满足在280℃烟温下运行30min的要求，而高温轴流风机体积小，一般可吊装，若设备机房面积也小，实际工程设计中，往往采用高温轴流风机排烟。地下室机械进风系统的送风机可选一般低噪轴流风机，在轴流风机与竖井连接应设置70℃防火阀，以防止层与层之间火、烟串通，进风机风量为排烟风量的一半。二、地下建筑的通风与防排烟1．防烟分区划分

防烟分区最大建筑面积亦可达到2000m2。2．排风量与排烟量的确定

（1）按稀释有害物至满足卫生要求的允许浓度来确定。（2）按房间通风换气次数来确定排风量。3．排烟口与排风口的确定

排烟口布置在车库上方较合适。4．送风系统

对于合二而一的机械排烟排风系统，在其排风量取为6次/h换气次数的情况下，相应的机械进风系统的送风量按5次/h换气确定。三、地下汽车库的通风与防排烟三、地下汽车库的通风与防排烟地下建筑的防烟和排烟问题总是紧密地联系在一起的。我们必须采取各种有效的防烟措施，设置必要的排烟设备，保证排烟需要，才能免除火灾时烟雾对人身安全的危害。1．地下建筑防烟措施由于建筑材料的非燃化是从根本上杜绝烟源的一种有效措施，所以防烟的基本做法首先是尽量使各种建筑材料和装修材料做到非燃化。非燃材料的特点是不易燃烧且发烟量很少，可使火灾时产生烟气量大大减少。建筑材料的非燃化增加内部房间的密闭性。对火灾危险较大的房间，采用密封性能较好的墙壁和门窗将其封闭起来，对进出房间的气流加以控制，当房间一旦起火时，外部新鲜空气无法流入，可使着火房间内的燃烧因缺氧而自行熄火，从而达到防烟和灭火的目的。增加内部房间的密闭性1．地下建筑防烟措施在烟气扩散流动的途径上设置各种阻碍设备，以防止烟气的流动和扩散。如在较大房间的吊顶上设置垂距较大、一般在50cm左右的防烟垂壁；在室内过道的吊顶上设置玻璃垂壁；在防火防烟分区采用防火卷帘、防火门等阻碍结构。设置阻烟设备在建筑物发生火灾时，对着火以外的区域进行加压送风，使其保持一定的正压，以防止烟气的侵入，这种做法称为加压送风防烟。通过加压送风来防烟挡烟物两侧压差防烟示意图

敞开门洞处反向气流防烟示意图

2．地下建筑排烟措施自然排烟通过排烟竖井排烟通过采光窗井进行排烟自然排烟方式

2．地下建筑排烟措施机械排烟是指使用各种排烟风机进行强制排烟，这种方式不受室外条件的影响，排烟比较稳定，效果较好。排烟风机要有一定的耐热性能，在280°C时能连续工作30分钟。机械排烟地铁建筑防火设计要求（一）耐火等级1）地下的车站、区间、变电站等主体工程及出入口、风道的耐火等级应为一级。2）地面出入口、风亭等附属建筑，地面车站、高架车站及高架区间的建、构筑物，耐火等级不得低于二级。3）控制中心建筑耐火等级应为一级。4）车辆基地内建筑的耐火等级应根据其使用功能确定，并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）的有关规定。（二）防火分区1）地下车站站台和站厅公共区应划为一个防火分区，设备与管理用房区每个防火分区的最大允许使用面积不应大于1500㎡。2）地下换乘车站当共用一个站厅时，站厅公共区面积不应大于5000㎡。3）地上的车站站厅公共区采用机械排烟时，防火分区的最大允许建筑面积不应大于5000㎡，其他部位每个防火分区的最大允许建筑面积不应大于2500㎡。4）车辆基地、控制中心的防火分区划分，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）的有关规定。（三）防火隔离措施1）两个防火分区之间应采用耐火