六、高层建筑机械排烟
机械排烟,就是使用排风机进行强制排烟。它由挡烟壁(活动式或固定式挡烟壁)、排烟口(或带有排烟阀的排烟口)、防火排烟阀门、排烟道、排烟风机和排烟出口组成。
据有关资料介绍,一个设计优良的机械排烟系统在火灾时能排出80%的热量,使火灾温度大大降低,从而对人员安全疏散和扑救起着重要的作用。为了确保机械排烟系统在火灾时能有效地发挥作用,设计时应对机械排烟部位的确定、防烟分区的划分、排烟口的位置、风道的设计等,进行认真地考虑与分析。
(一)机械排烟设置部位的确定
根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定,对一类建筑和高层超过32m的二类建筑的下列走道和房间设置机械排烟设施:
(1)长度超过20m,且无直接天然采光或设固定窗的内走道。
(2)虽有直接采光和自然通风,但长度超过60m的内走道
(3)面积超过100㎡及高度在12m以下,并且不具备自然排烟条件的室内中庭。
(4)地下室各房间总面积超过200㎡或一个房间面积超过100㎡,且经常有人停留或可燃物较多的房间。但设有窗井等采用可开窗自然排烟措施的房间除外。
(二)机械排烟方式与防烟分区的划分
1.机械排烟方式
机械排烟可分为局部排烟和集中排烟两种方式。局部排烟方式,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;集中排烟方式,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。
局部排烟方式投资大,而且排烟风机分散,维修管理麻烦,所以很少采用。采用时,一般与通风换气要求相结合,即平时可兼作通风排气使用。
2.防烟分区的划分
划分防烟分区的目的,是防止烟气的扩散。防烟分区的划分,主要是采用挡烟垂壁、挡烟梁或者挡烟隔墙等措施来实现,以满足人员安全疏散和消防扑救的需要,避免造成不应有的伤亡事故。划分防烟分区应注意以下几点:
(1)凡需要设置排烟设施的走道、房间(不包括净空高度超过6m的房间)、应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于50cm的梁划分防烟分区。
(2)每个防烟分区的面积不宜超过500㎡,且防烟分区不应跨越防火分区。
(3)防烟分区面积的计算。
①走道按规定需要设排烟设施,而房间(包括地下室)不设,且房间与走道相通的门为防火门时,可只按走道面积划分防烟分区;如房间与走道相通的门不是防火门时,防烟分区面积的划分包括房间的面积。
②房间(包括地下室)按规定设排烟设施而走道不设,并且房间与走道相通的门是防火门时,可只按房间的面积划分防烟分区;如房间与走道相通的门不是防火门,则防烟分区面积的划分应包括走道的面积。
③走道和房间(包括地下室)按规定均设排烟设施时,可根据具体情况分设或合设排烟设施,按分设或合设排烟设施的情况划分防烟分区。
(4)当建筑面积较大时,可将每个防烟分区划分成几个排烟系统,并将竖风道分散布置在相应防烟分区之内,以便尽量缩
3.挡烟壁
设置排烟的房间、走道和地下室,应用隔墙和从顶棚下突出不小于50m(地下室不小于80cm的挡烟垂壁、梁划分防烟分区。
挡烟垂壁起阻挡烟气的作用,同时可以增强防烟分区排烟口的吸烟效果。挡烟垂壁应用非燃材料制作,如钢板、夹丝玻璃、钢化玻璃等。挡烟垂壁可采用固定或活动式的,当建筑物净空较高时,可采用固定式的,将挡烟垂壁长期固定在顶棚上,如图4-8-23(a)所示;当建筑物净空较低时,宜采用活动式的挡烟垂壁。
活动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。活动挡烟垂壁落下时,其下端距地面的高度应大于1.8m。 从挡烟效果看,挡烟隔墙比挡烟垂壁的效果要好些。因此,要求在成为安全区域的场所,宜采用挡烟隔墙,如图4-8-24所示。
有条件的建筑物,可利用钢筋混凝土梁或钢梁作挡烟梁进行挡烟。
当顶棚为非燃烧材料或难燃材料时,则挡烟垂壁或挡烟隔墙只紧贴顶棚平面即可,不必完全隔断,如图4-8-26所示;当顶棚为可燃材料时,则挡烟垂壁或挡烟隔墙要穿过顶棚平面,并紧贴非燃烧体楼板或顶板。
(三)机械排烟量的计算
1.机械排烟系统的设计
根据《高层民用建筑设计防火规范》规定,排烟量的计算按如下要求进行:
(1)当排烟风机担负一个防烟分区时(包括不划分防烟分区的大空间房间),应按该防烟分区面积每1㎡不小于60m3/h计算;当担负两个或两个以上防烟分区时,应按最大防烟分区面积每1㎡不小于120m3/h计算。一个排烟系统可以担负几个防烟分区,其最大排烟量为60000m3/h;最小排烟量为72003/h。
(2)室内中庭的排烟量以其体积大小,按4~6次换气计算。当室内中庭体积大于17000m3时,其排烟量按其体积的4次换气计算;当室内中庭体积小于17000m3时,其排烟量按其体积的6次换气计算。但必须注意,按规定计算出来的总风量,不应小于相邻档次按其最大体积计算出来的总风量。
(3)带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室,当裙房以上部分能采用可开启外窗自然排烟措施时,其裙房以内部分如不具备自然排烟条件的前室或合用前室,应设置局部机械排烟设施,其排烟量按每1m3不小于60m3/h计算。
选择排烟风机,应附加漏风系数,一般采用10%~30%。排烟系统的管道,应按系统最不利的条件考虑,也就是按最远两个排烟口同时开启的条件计算。
2.排烟系统的布置
(1)走道与房间的排烟系统宜分开设置,走道的排烟系统宜竖向布置,房间的排烟系统宜按防烟分区布置。
(2)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。
(3)机械排烟系统与通风和空气调节系统宜分开独立设置。当有条件利用通风和空气调节系统进行排烟时,必须采取可靠的防火安全措施。如设有在火灾时能将通风和空气调节系统自动切换为排烟系统的装置。
(4)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,但是不能采用将上层烟气引向下层风道的布置方式。
(5)每个排烟系统设有排烟口的数量不宜超过30个。
(6)独立设置的机械排烟系统可兼作平时通风排气使用。
(7)需要排烟的地下室房间,应同时设有进风系统(机械进风或自然进风),进风量不宜小于排烟量的50%,并应组织合理的气流使烟气顺利排出。
(8)净空高度超过12m的室内中厅,竖向的排烟口应按2至3层设一排烟口或者分段设置。
3.排烟口
(1)当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。
(2)排烟口应尽量设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。(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的高度上,或者设置在地面与顶棚之间1/2以上高度的墙面上。
(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。
(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小于10m/s进行计算。排烟速度越高,排出气体中空气所占的比率越大,因此排烟口的最小面积一般不应小于0.04㎡。
(6)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。
手动开启装置宜设在墙面上,距地板面0.8~1.5m处,或从顶棚下垂时,距地面宜为1.8m处。
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