高层建筑防火排烟课件

1、高层建筑防火排烟,建筑防排烟系统,高层建筑防火排烟,一、烟气的流动规律,引起烟气流动的因素： 烟囱效应引起的烟气流动； 浮力引起的烟气流动； 热膨胀引起的烟气流动； 风力作用下的烟气流动； 通风空调系统引起的烟气流动。,高层建筑防火排烟,1. 烟囱效应引起的烟气流动,高层建筑防火排烟,2. 浮力引起的烟气流动,高层建筑防火排烟,3. 热膨胀引起的烟气流动,高层建筑防火排烟,4. 风力作用下的烟气流动,建筑物在风力作用下，迎风侧产生正风压，而在建筑侧部或背风侧，将产生负风压。 当着火房间在正压侧时，将引导烟气向负压侧的房间流动；当着火房间在负压侧时，风压将引导烟气向室外流动。,高层建筑防火排烟,

2、5. 通风空调系统引起的烟气流动,通风空调系统的管路是烟气流动的通道。 当系统运行时，空气流动方向也是烟气可能流动的方向，烟气可能从回风口、新风口等处进入系统。 当系统不工作时，由于烟囱效应，浮力、热膨胀和风压的作用，各房间的压力不同，烟气可通过房间的风口、风道传播，也将使火势蔓延。,高层建筑防火排烟,建筑物内火灾的烟气是在上述多因素共同作用下流动、传播。 各种作用有时互相叠加，有时互相抵消，而且随着火势的发展，各种因素都在变化着； 火灾的燃烧过程也各有差异。了解这些因素作用下的规律，有助于正确的采取防烟、防火措施。,高层建筑防火排烟,1. 防烟系统,二、火灾烟气控制原理,高层建筑防火排烟,2

3、. 排烟系统,利用自然或机械作用力，将烟气排到室外，称之为排烟。 利用自然作用力的排烟称为自然排烟； 利用机械(风机)作用力的排烟称机械排烟。 排烟的部位有两类： 着火区。着火区排烟的目的是将火灾发生的烟气(包括空气受热膨胀的体积)排到室外，降低着火区的压力，不使烟气流向非着火区，以利于着火区的人员疏散及救火人员的扑救。 疏散通道。对于疏散通道的排烟是为了排除可能侵入的烟气，保证疏散通道无烟或少烟，利于人员安全疏散及救火人员的通行。,高层建筑防火排烟,6.2 自 然 排 烟,高层建筑防火排烟,6.2.1 自然排烟方式,高层建筑防火排烟,6.2.2 自然排烟设计条件,根据高层民用建筑设计防火规范

4、(GB 50045-95)的规定，采用自然排烟方式的高层建筑应满足下列条件： (1) 建筑高度50m的一类公共建筑和建筑高度100m的居住建筑，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室，宜采用自然排烟方式。,高层建筑防火排烟,6.2.2 自然排烟设计条件,(2) 采用自然排烟的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室，可开启外窗面积应符合下列规定： 防烟楼梯间每五层内可启外窗总面积之和不小于2m2； 防烟楼梯间的前室、消防电梯前室可开启外窗面积不小于2m2, 合用前室不应小于3m2； 需要排烟的房间、长度不超过60m的内走道可开启外窗面积不小于该房间、内走道面积的2%； 净空高

5、度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭面积的5%。,高层建筑防火排烟,6.2.3 自然排烟设计,1. 自然排烟设计对建筑设计的制约如下 1) 房间必须至少有一面墙壁是外墙； 2) 房间进深不宜过大，否则不利于自然排烟； 3) 排烟口的有效面积与地面面积之比不小于1/50。,高层建筑防火排烟,6.2.3 自然排烟设计,2. 自然排烟设计应考虑的几点 1) 对于高层住宅及二类高层建筑，当前室内两个不同方向设有可开启的外窗，且可开启窗口面积符合要求时，其排烟效果受风力、风向、热压等因素的影响较小，能达到排烟的目的。因此，在实际设计中，应尽可能利用不同朝向开启外窗来排除前室的烟气。

6、,高层建筑防火排烟,6.2.3 自然排烟设计,2) 排烟口位置越高，排烟效果越好，所以，可开启外窗应尽可能靠近顶棚位置，并应有方便开启的装置。 3) 为了减小风向对自然排烟的影响，当采用阳台、凹廊为防烟前室时，应尽量设置与建筑物色彩、体型相适应的挡风措施。 4) 内走廊排烟窗口应尽量设在两个不同的朝向上。,高层建筑防火排烟,6.2.3 自然排烟设计,高层建筑防火排烟,6.3 机 械 排 烟,6.3.1 机械排烟方式 机械排烟可分为： 局部排烟是在每个需要排烟的部位设置独立的排烟风机直接进行排烟； 集中排烟是将建筑物划分为若干个区，在每个区内设置排烟风机，通过排烟风道排烟。,高层建筑防火排烟,6

7、.3.2 机械排烟部位,一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的下列部位，应设机械排烟设施： (1) 长度超过20m且不能直接对外采光和自然通风的走道；虽有直接采光和自然通风，但长度超过60m的走道。 (2) 面积超过100，且经常有人停留或可燃物较多的地上房间(如大型办公室、储存较多可燃物的库房等)。 (3) 高层建筑室内超过12m的中庭。 (4) 总面积超过200或一个房间超过50，而且经常有人停留或可燃物较多的地下室。,高层建筑防火排烟,6.3.3 机械排烟量的确定,火灾发生时，产生大量的烟气及受热膨胀的空气量，导致着火区域的压力增高，一般平均高出其他区域1015Pa，短时间内可

8、达3540Pa。 机械排烟系统必须有比烟气生成量大的排风量，才有可能使火区产生一定负压。 我国高层民用建筑设计防火规范规定了不同情况下的排烟量。例如，内走道、房间或防烟分区的排烟风量按地面面积不小于60m3/(hm2) 。,高层建筑防火排烟,6.3.4 机械排烟系统的设计,高层建筑防火排烟,1.排烟系统的布置,1.排烟系统的布置 1) 排烟气流应与机械加压送风的气流合理组织，并尽量考虑与疏散人流方向相反。 2) 为防止风机超负荷运转，排烟系统竖直方向可分成数个系统，不过不能采用将上层烟气引向下层的风道布置方式。 3) 每个排烟系统设有排烟口的数量不宜超过30个，以减少漏风量对排烟效果的影响。

9、4) 独立设置的机械排烟系统可兼作平时通风排气使用。,高层建筑防火排烟,2. 系统组成,机械排烟系统大小与布置应考虑排烟效果、可靠性与经济性； 系统服务的房间过多(即系统大)，则排烟口多、管路长、漏风量大、最远点的排烟效果差，水平管路太多时，布置困难，优点是风机少、占用房间面积少。如系统小，则相反。下面介绍在高层建筑常见部位的机械排风系统划分案。,高层建筑防火排烟,1) 内走道的机械排烟系统,高层建筑防火排烟,2) 多个房间(或防烟分区)的机械排烟系统,高层建筑防火排烟,1) 当用隔墙或挡烟壁划分防烟分区时，每个防烟分区应分别设置排烟口。 2) 排烟口应尽量设置在防烟分区的中心部位，排烟口到该

10、防烟分区最远点的水平距离不应超过30m；走道的排烟口与防烟楼梯的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布置在人流疏散方向相反的位置。,3. 排烟口的设计要求,高层建筑防火排烟,3) 排烟口必须设置在距顶棚800mm以内的高度上。对于顶棚高度超过3m的建筑物，排烟口可设在距地面2.1m高度上，或者设置在与顶棚之间1/2以上高度的墙面上。,高层建筑防火排烟,4) 为防止顶部排烟口处的烟气外溢，可在排烟口一侧的上部装设防烟幕墙。,高层建筑防火排烟,5) 排烟口的尺寸，可根据烟气通过排烟口有效断面时的速度不大于10m/s进行计算。排烟口的最小面积一般不宜小于0.04。 6) 同一分区内设置数个排烟口时，要保

11、证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。 7) 排烟口均应设有手动开启装置或与感烟器连锁的自动开启装置或消防控制中心远距离控制的开启装置等。除开启装置将其打开外，平时一般保持闭锁状态。手动开启装置宜设在墙面上，距地板面0.81.5m；或从顶棚下垂时，距地板面宜为1.8m处。,高层建筑防火排烟,4. 排烟风道设计要求,1) 排烟风道不应穿越防火分区。竖直穿越各层的竖风道应用耐火材料制成，并宜设在管道井内或采用混凝土风道。 2) 排烟风道因排出火灾时烟气温度较高，除应采用金属地板、不燃玻璃、混凝土等非金属不燃材料制作外，还应安装牢固，排烟时温度升高不致变形脱落，并应具有良好的气密

12、性。,高层建筑防火排烟,3) 排烟风道风量的确定。风道内通过的风量，应按该排烟系统各分支风管所有排烟口中最大排烟口的两倍计算。当某个排烟系统各个排烟口风量都小于3600m3/h时，其排烟总管可按7200m3/h计算，其余各支管的风量均按各自担负的风量计算。,高层建筑防火排烟,4) 排烟风道外表面与木质等可燃构件的距离不应小于15，或在排烟道外表面包有厚度不小于10的保温材料进行隔热；排烟风道穿过挡烟墙时，风道与挡烟墙之间的空隙，应用水泥砂浆等不燃材料严密填塞；排烟风道与排烟风机的连接，宜采用法兰连接，或采用不燃烧的软性连接；需要隔热的金属排烟道，必须采用不燃保温材料，如矿棉、玻璃棉、岩棉、硅酸

13、铝等材料。,高层建筑防火排烟,5) 烟气排出口的材料，可采用1.5厚钢板或用具有同等耐火性能的材料制作；烟气排出口的位置，应根据建筑物所处的条件(风向、风速、周围建筑物以及道路等情况)考虑确定，既不能将排出的烟气直接吹在其他火灾危险性较大的建筑物上，也不能妨碍人员避难和灭火行动的进行，更不能让排出烟气再被通风或空调设备吸入，此外，必须避开有燃烧危险的部位。,高层建筑防火排烟,5.中庭排烟,(1) 中庭的定义 中庭又称为中厅，在建筑上的定义为“有数层高的竖井空间，竖井上有屋顶，竖井周围的大部分为建筑物所包围的一种建筑物。”即通过两层或多层楼，且顶部封闭的被周围建筑包围的一个共享空间。,高层建筑防

14、火排烟,（2） 中庭机械排烟量,中庭机械排烟量按其容积的换气次数确定: 1) 当中庭容积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气量计算。 2) 当中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气量计算,且排烟量不应小于102000m3/h。,高层建筑防火排烟,（3） 中庭机械排烟的气流组织,中庭机械排烟口应设在中庭的顶棚上，或设在紧靠中庭顶部的集烟区，如图6.14所示。 排烟口的最低标高，应设在中庭最高部分门洞的上端，当中庭较低部位靠自然进风有困难时，可采用机械补风，补风量不宜小于排烟量的50%。,高层建筑防火排烟,6.4 加压防烟送风系统,高层建筑防火排烟,一、加压送

15、风系统的设置及方式,1. 加压送风系统的设置 1) 不具备自然排烟条件的防烟楼梯间，消防电梯间前室或合用前室；。 2) 采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室； 3) 带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或合用室，当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然排烟条件时，其前室或合用前室应设置局部机械加压送风系统； 4) 封闭避难层。,高层建筑防火排烟,二、 加压送风系统的方式,高层建筑防火排烟,高层建筑防火排烟,高层建筑防火排烟,三、加压送风系统的设计要点,1. 加压送风机的全压，除计算系统风道压力损失外，尚有下列余压值： 防烟楼梯间50Pa； 前

16、室或合用前室为25Pa； 封闭式避难层为25Pa。 2. 防烟楼梯间的加压送风口宜每隔23层设一个风口，风口应采用自垂式百叶风口或常开百叶式风口；当采用常开百叶式风口时，应在加压风机的压出管上设置止回阀。,高层建筑防火排烟,3. 前室的送风口应每层设置，每个风口的有效面积按1/3系统总风量确定。当设计为常闭型时，发生火灾只开启着火层的风口。风口应设手动和自动开启装置，并应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0.81.5m处；如每层风口设计为常开百叶式风口时，应在加压风机的压出管上设置止回阀。 4. 加压空气的排出，可通过走廊或房间的外窗、竖井自然排出，也可利用走廊的机械排烟装置

17、排出。,高层建筑防火排烟,6.5 防排烟系统的设备部件,高层建筑防火排烟,6.5 防排烟系统的设备部件,防排烟系统装置的目的是当建筑物着火时，保障人们安全疏散及防止火灾进一步蔓延。 防排烟系统的设备及部件主要包括防火阀、排烟阀(口)、压差自动调节阀、余压阀及专用排烟轴流风机、自动排烟窗等。,高层建筑防火排烟,6.5.1 防火、防排烟阀口的分类,高层建筑防火排烟,6.5.2 压差自动调节阀,压差自动调节阀由调节饭、压差传感器、调节执行机构等装置组成，其作用是对需要保持正压值的部位进行送风量的自动调节，同时在保证一定正压值的条件下防止正压值超压而进行泄压。,高层建筑防火排烟,6.5.3 余压阀,为

18、了保证防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室和合用前室的正压值，防止正压值过大而导致门难以推开，根据设计的需要有的在楼梯间与前室、前室与走道之间设置余压阀。,高层建筑防火排烟,6.5.4 自垂式百叶风口,风口竖直安装在墙面上，平常情况下，靠风口百叶的自重自然下垂，隔绝在冬季供暖时楼梯间内的热空气在热压作用下上升而通过上部送风管和送风机逸出室外。当发生火灾进行机械加压送风时，气流将百叶吹开而送风。,高层建筑防火排烟,6.5.5 排烟风机,排烟风机主要有离心风机和轴流风机，还有自带电源的专用排烟风机。排烟风机应有备用电源，并应有自动切换装置；排烟风机应耐热，变形小。使其在排送280烟气时连续工作30mi

19、n仍能达到设计要求。 离心风机在耐热性能与变形等方面比轴流风机优越。经有关部门试验表明，在排送280烟气时，连续工作30min是完全可行的。其不足之处是风机体形较大，占地面积大。,高层建筑防火排烟,6.5.5 排烟风机,用轴流风机排烟，其电动机装置应安装在风管外，或者采用冷却轴承的装置，目前国内已经生产专用排烟轴流风机，其设置方便，占地面积小。 利用蓄电池为电源的专用排烟风机，其蓄电池的容量应能使排烟风机连续运行30min，对自带发电机的排烟风机，应对其风机房设有能排除余热的全面通风系统。,高层建筑防火排烟,通风空调系统与防排烟系统的兼用,高层建筑防火排烟,通风空调系统与防排烟系统兼用的优点,

20、兼用可充分利用通风空调系统的管道和设备，节省建设费用，减少占用空间。 兼用可提高系统的可靠性。 通风空调系统多种多样，并非所有的系统都能转化为防排烟工况，必须从分析系统本身的特性入手，探讨其兼用的可能性以及对兼用的制约因素。,高层建筑防火排烟,1. 通风空调系统与排烟系统兼用,1) 对于诸如影剧院、演播厅、会议厅等大空间,高层建筑防火排烟,2）一般的厨房排气系统,高层建筑防火排烟,3) 地下车库排风系统,高层建筑防火排烟,1) 利用送风系统加压方式,高层建筑防火排烟,2) 利用楼梯间加压系统送风方式,高层建筑防火排烟,七. 建筑设计与防火防烟,防火分区： 水平分区用防火墙、防火门在水平方向分几

21、个单元 高层塔楼一般不超过1000平方米 裙房允许最大2500平方米 营业厅、展览厅等有自动报警、灭火系统可允许4000平方米以下 纵向分区用耐火楼板进行分隔，每层一个分区,火灾实验,高层建筑防火排烟,七. 建筑设计与防火防烟,防烟分区：500平方米以下；用防烟墙、防烟垂壁、防烟挡板、防烟梁等分隔。 防火卷帘：用于面积超出防火分区的公共建筑，发生火灾时降下 变形缝：伸缩缝、沉降缝、抗震缝 避难层：高度超过100米的建筑应设避难层,防火材料封闭。,高层建筑防火排烟,八. 空调设计与防火排烟,重要性 韩国汉城一饭店 火焰沿风道从2层烧到21层顶层，死伤224人 美国亚特兰大一饭店 3楼走道着火，全

22、部烧毁，死伤220人 杭州一宾馆 电焊烧着风道保温材料，从一层烧到顶层 1996年4月11日下午，德国杜塞尔多夫机场 电焊作业引起大火，半小时内火焰沿空调管道扩散到2/3面积，乘客与员工16人丧生，60多人受伤,高层建筑防火排烟,八. 空调设计与防火排烟,重要性 1998年3月，伦敦Heathrow机场 厨房排烟风道沉积油渍着火，火焰沿风管蔓延到200米以外 火灾伤亡原因： 烟气是造成火灾死亡事故的主要原因，比例高达80空调风道是火灾蔓延和烟气传播的主要途径。,高层建筑防火排烟,八. 空调设计与防火排烟,建筑设备工程师应该做什么？ 合理的系统选择 合理的系统布置 防火阀、防烟阀正确安装 排烟系统设计,高层建筑防火排烟,八. 空调设计与防火排烟,空调系统的选择与布置： 大面积