多层建筑中庭防排烟系统设计

多层建筑中庭防排烟系统设计摘要：介绍了某多层建筑（商场）中庭防排烟系统的设计，认为此类建筑的中庭应当设置防排烟设施，并有必要对其设置依据、方法、排烟量计算等相关问题开展深入的研究和讨论，制订出相应的规范条文。关键词：多层建筑中庭排烟量排烟设施随着现代建筑的发展，设有中庭的多层民用建筑如商场、会展中心等建筑大量涌现。这类建筑的中庭建筑高度大多超过12m，屋面采用大跨度轻型钢结构、玻璃采光顶。它具有内部空间大、使用功能复杂、人员密度大、可燃物较多、火灾强度大等特点。一旦发生火灾，人员的疏散、火灾的救援难度较大。鉴于以上特点，这类建筑的中庭的确有设置防排烟设施的必要。成都人民商场、上海友谊商城、上海心族商厦和上海名品商厦等均为此类建筑，其中庭均设置有防排烟设施。而在现行的《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）（以下简称《建规》）中无此类建筑防排烟设计的相关规范条文。本文仅就笔者以前设计的××商场（多层建筑），结合切身经验，从具体操作上谈谈多层建筑中庭的排烟系统设计。1、工程概述××商场坐落在四川成都市，总建筑面积13973㎡，地下一层，地上三层，局部五层，建筑高度24.0m，为一欧式建筑。地下一层建筑面积1300㎡，主要用作贮藏室、变配电室、消防水池和泵房等；一、二层建筑面积（除中庭）各3600㎡，用作商场、超市；三层建筑面积（除中庭）3600㎡，用作商务办公；局部四、五层用作办公。中庭贯穿一至三层，筒体直径37.0m，高14.4m；屋面采用大跨度轻型钢结构、玻璃采光顶；其兼有购物、休闲和内部交通组织等功能。2、中庭排烟设施的设置依据多层建筑内的中庭一般设在建筑物内部，上下贯穿多层空间，其用途多种多样，因此其防灾措施既有共同的特征，又具有自身的特点。由于中庭空间形似烟囱，因此易产生烟囱效应。若中庭空间与周围楼层间无分隔、中庭空间又未考虑排烟设施，当火灾发生时，烟气很快就进入中庭，并向周围楼层扩散，进而扩散到整个建筑物。同样中庭内上升的烟气会在上部形成烟气层，并缓慢下降，进而影响消防救灾活动。因而在中庭中对烟气的控制，防止燃烧的传播和扩散是很重要的。除了在建筑设计中正确确定防火分区，进行防火设计和设置灭火设施外，其防排烟设计也非常重要。《建规》第5.1.2条“建筑物内如设有上下相连通的走马廊、自动扶梯等开口部位时，应按上、下连通层作为一个防火分区，其建筑面积之和不宜超过本规范第5.1.1条的规定。”其附注“多层建筑的中庭，当房间、走道与中庭相通的开口部位，设有可自行关闭的乙级防火门或防火卷帘；与中庭相通的过厅、通道等处，设有乙级防火门或防火卷帘；中庭每层回廊设有火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统；以及封闭屋盖设有自动排烟设施时，可不受本条规定限制。”根据上条内容之规定，该商场在房间、过厅与中庭相通的开口部位等处，设置乙级防火门或防火窗，一、二层每层一个防火分区，三层设两个防火分区，中庭单独作为一个防火分区。同时，中庭每层回廊还必须设置火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统；中庭封闭屋盖设置自动排烟设施。3、中庭排烟设施的方式选择建筑物的排烟设施分为机械排烟设施和可开启外窗的自然排烟设施。机械排烟是设置专用的排烟口、排烟管道及排烟风机等，把火灾时产生的烟气和热量排至室外。自然排烟是利用火灾时产生的热压，通过可开启的外窗或排烟窗（包括在火灾时破碎玻璃以打开外窗）把烟气排至室外。多层建筑中庭的自动排烟设施究竟该选用哪种方式，《建规》尚无明文规定。虽然《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2001年版）（以下简称《高规》）不适用于多层建筑，但在具体设计中，消防从严，不妨予以参照借鉴，用以确定此类中庭的排烟方式和排烟量。参照《高规》第8.4.1.3条：“不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭应设置机械排烟设施。”也就是说，净空高度小于12m、且具备自然排烟条件的中庭，可采用自然排烟设施；其可开启外窗的面积也可参照《高规》第8.2.2.5条：“净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5%”的规定执行。不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭，必须采用机械排烟设施。该商场中庭的净空高度为14.4m，因此设计采用机械排烟设施。4、中庭机械排烟设施的设置多层建筑的中庭，屋面一般采用大跨度轻型钢结构、玻璃采光顶，因此，中庭顶部通风、排烟管道的设置，无论从建筑自然采光、美观的角度还是从结构安全性的角度上来看，都是不太现实和经济的。文献[3][4]则系统地介绍了高层建筑中庭常见的三种类型和相应的防烟、排烟设计方法，但对于多层民用建筑，仍具有较高的参考价值。在具体工程设计中，为简化排烟系统，节省投资，同时又能保证系统的排烟效果和火灾自动报警系统的集中控制的可靠性，笔者认为，有条件时应尽可能采用设置多台屋顶风机来进行集中排烟的方式。另外，中庭排烟设施采用此种设置方式，主要还基于其具有如下优点：①排烟系统与通风系统合用，节约投资；②对排烟风机经常使用可保持其良好的工作状态；③系统无风管，不影响建筑美观和采光；④风机分散布置，有效的降低屋面荷载；⑤火灾自动报警系统控制量少，系统更可靠。在该商场中庭的排烟系统设计中，设计选用4台高温双速屋顶排烟风机，均分设置于屋面上。由于该商场（包括中庭）设置有集中空调系统，空调时，屋顶风机可关闭。为了防止玻璃屋顶部的热滞留现象，也可开启风机低速运转；并根据室内空气品质状况，确定屋顶风机的开启台数，进行全面通风换气，排除集聚在屋顶下的热空气。中庭发生火灾时，由火灾自动报警系统自动将屋顶风机转入火灾运行模式，电机高速运转，及时排除高温烟气和热量。5、中庭排烟量的确定《建规》同样也缺乏建筑中庭排烟量的计算标准。在设计过程中，也可参照《高规》第8.4.2.3条之规定“中庭体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算；但最小排烟量不应小于102000m3/h.”来确定中庭的排烟量和排烟风机的风量。该中庭筒体直径37.0m，建筑面积1080㎡，体积15552m3，计算排烟量为93400m3/h；排烟风机计算风量为102000m3/h.设计选用4台高温双速屋顶排烟风机（高速时：1450rpm，风量31421~26012m3/h，全压600－723Pa），平时需要时可低速排风，火灾时高速排烟。6其他相关消防设施的设置为了早期发现和通报火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，在现代重要公共建筑中，火灾自动报警系统已成为必不可少的消防设施。该建筑分类：二类；耐火等级：二级，属重要公共建筑；同时，根据《建规》第5.1.2条之规定，该建筑中庭每层回廊设有火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统。在设计中，整个建筑物火灾自动报警系统采用集中报警控制器，中庭单独设置1个区域报警控制器，每层回廊设置有感温探测器、感烟探测器、手动火灾报警按钮等设施。7、结论由于建筑技术的进步（结构、建筑设计等），随着新型建材的大量使用，设有多功能中庭的多层建筑的规模日趋庞大，此类建筑中庭应当设置防排烟设施。而对于其设置依据、方法、排烟量计算等诸多问题，尚无统一规定，目前问题显得日益突出；而现行《建规》在此方面也是一个空白。因此，有必要加紧对这一系列问题进行深入的研究和讨论，制订出相应的规范条文。参考文献1、中华人民共和国国家标准建筑设计防火规范GBJ16-87（2001年版）：中国计划出版社，20012、中华人民共和国国家标准高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2001年版）：中国计划出版社，20013、殷平中庭防烟排烟设计方法。暖通空调，1996，26（5）4、刘勇付祥钊谢斌对不同类型中庭建筑防排烟措施的探讨。制冷与空调，2002，60（2）