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第四章机械防烟方式机械防烟就是在疏散通道等需要防烟的部位送入足够的新鲜空气，使其压力保持高于建筑物其它部位，从而把着火区域所产生的烟气堵截于防烟部位之外，同时，在着火区域采用自然或机械的方式进行排烟的防排烟组合形式。第一节机械防烟的基本原理一、吹出气流的流动特性吹出气流速度衰减很慢，即使在离吹气口100b1处，气流速度还有出口速度的1/4左右。平面平行射流的能量密集程度高、速度衰减慢的特点，使它能在空间中形成一堵具有一定刚度的气体幕墙，故有气幕之称。二、机械防烟设施的设置部位根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，应设置机械防烟设施的部位有：（1）不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或合用前室；（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）封闭避难层（间）。根据不同的组合情况，需要设置机械防烟系统的部位如下：（一）不具备自然排烟条件的楼梯间及其采用可开启外窗自然排烟的前室（二）不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室（三）可开窗自然排烟的楼梯间，但不具备自然排烟条件的前室（四）不具备自然排烟条件的消防电梯前室（五）封闭式避难层（间）三、机械防烟系统的分类机械防烟系统根据压力水平和使用场合分为单级系统和双级系统两种。单级机械防烟系统是指只有在火灾紧急情况下才投入运行，要求正压水平较高。双级机械防烟系统是指在正常情况下以低压水平运行，而在火灾紧急情况下增压运行。第二节机械防烟方式的优缺点一、机械防烟方式的优点：（一）机械防烟保持正压的状况，风道截面积小，占用的有效空间也少，比较经济。（二）由正压系统供入的新鲜空气对烟气起到冷却作用，降低了整个着火区的温度水平，也相应降低了可能侵入疏散通道的烟气温度。（三）便于旧式建筑物的防烟技术改造。（四）污染物并不由通过送风机，因此只需极少量的清洁和维修工作；（五）在安置送风机时，消防人员不会受到内部危险污染物的侵害；（六）机械防烟在排除污染物方面的效率至少比负压机械排烟高出一倍。二、机械防烟方式的缺点：主要是当加压送风楼梯间的正压值过高时，会使楼梯间通向前室或走廊的门打不开。根据机械防烟系统中风量改变的方法可将机械防烟系统的运行调节方式分为稳压调节、旁通调节和变风量调节三种基本方式。第三节加压送风量的计算一、加压防烟楼梯间的工作安全性指标基于机械防烟系统的工作机理，为了确保高层建筑加压防烟楼梯间的工作安全性，在发生火灾时，其机械防烟系统应同时满足如下两个指标：第一，使所有关门的直接加压或间接加压的楼梯间及其前室内的正压值保持在一定的范围之内；第二，使所有开启的直接通向或间接通向走廊的门，简称二道门或一道门洞处维持一股与烟气流向相反的具有一定流速水平的空气流。表4-2机械防烟系统的正压取值建筑物种类正压值△P（Pa）紧急情况正常情况楼梯间前室地上建筑物建筑高度H≤25m40308建筑高度H≥25-100m403015建筑高度H100m403025地下建筑物40308由于建筑有各种不同条件，如开门数量、风速取值不同，满足机械防烟的条件亦不同，宜首先进行计算，但计算结果的加压送风量不能小于《高层民用建筑设计防火规范》表8.3.2-1——表8.3.2-4的要求。这样既可避免不能满足加压送风值，又有利于节省工时。表8.3.2-1防烟楼梯间（前室不送风）的加压送风量系统负担层数加压送风量（m3/h）20层25000-3000020层-32层35000-40000表8.3.2-2防烟楼梯间及其合用前室的分别加压送风量系统担负层数送风部位加压送风量（m3/h）20层防烟楼梯间16000-20000合用前室12000-1600020层-32层防烟楼梯间20000-25000合用前室18000-2200020层-32层表8.3.2-3消防电梯前室的加压送风量系统负担层数加压送风量（m3/h）20层15000-2000022000-27000表8.3.2-4防烟楼梯间采用自然排烟，前室或合用前室不具备自然排烟条件时的加压送风量系统负担层数加压送风量（m3/h）20层22000-2700020层-32层28000-32000第四节机械防烟系统的气流组织形式一、机械防烟系统的送风方式机械防烟系统的送风方式主要是指送风口的布置形式，送风口的布置形式有单点送风和多点送风两种。送风机屋顶层布置的关键问题是要严防烟气回流现象的产生。从建筑物排至室外的烟气流动状态是和起火地点、烟气排出口地点、建筑物中烟气泄漏地点以及室外风向风速等因素有关的，所以，要使加压送风机的取风口完全不吸入排出的烟气，有时是不大容易做到的，因此，在设计时应认真考虑这个问题，并采取一定的措施：1、送风机的取风口位置应尽可能远离烟气排出口，如排烟口、排烟竖井出口、电梯间顶部排气口等，从垂直方向看，取风口位置在下，排烟口位置在上。2、送风机取风口应布置在各种不利孔口的上方，即相对于室外自然风向而言，送风机取风口应在上风向，各种排烟口、排气口应在下风向。3、送风机的取风口应设置自动关闭装置，当烟气回流时能自动关闭。二、加压系统的泄压途径从建筑物内的正压间排泄到非正压间的空气，必须进一步排泄到建筑物外部去，否则建筑物非正压间的空气压力即背压将逐渐升高，从而降低正压间与非正压间之间的压力差，导致开门时门洞处气流速度的降低，影响防烟效果。所以为了保证正压系统的正常工作，必须具有从建筑物内每层楼非正压间向建筑外部排泄一定空气量的泄压途径，通常有如下三种：（一）外墙上的自然排气口排气口的设置应该满足如下几个方面的要求：１、排气口在平时应该用阀门关闭，当机械防烟系统开始动作时，阀门应该随着建筑物里非正压间内的空气压力的升高而自行开启。２、当排气口的阀门采用自动控制开启装置时应该只开启着火或有烟气的楼层的阀门。3、排气口应该按其需要的总面积平均布置在建筑物相对的两侧外墙上。4、对于排烟通风口上面的墙体构造必须考虑烟火经排烟通风口从外部蔓延到上面楼层的可能性，从而应该采取相应的措施。（二）自然排气竖井采用排气竖井这种最理想、最经常采用的方法至少有两个优点：１、由于排气竖井的出气口可以设在建筑物屋面上，排气方向竖直向上，可以避免受到天气刮风的影响；２、由于排气竖井产生的烟囱效应能够促进正压空气从正压空间向非正压空间流动，可以提高正压送风系统的防烟效果。（三）机械排气利用排风机从建筑物的非正压区间内抽吸空气，并通过排气管道排至室外的方式称为机械排气，机械排气有集中排气和分散排气两种。三、送风和排风方式的相互配合防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或合用前室的送风口布置应该能形成一股与进入前室的气流方向相反的气流，另外，还希望烟气和空气形成上下分层的气流状态，为此加压送风口和排气口的布置应相互配合。楼梯间的送风口要布置在楼层之间的休息平台上1.2m处。最好要设在与通向前室的防火门相对的墙面上，其次可布置在相互垂直的邻墙上。前室的送风口要布置在离地板面的距离为顶棚面高度的二分之一以下，与此对应，排气口要布置在离地板面的距离至少应为顶棚高度的二分之一以上，对外墙排气口必须布置在房间的顶棚上或外墙上部靠近顶棚处，且远离前室与走道的防火门，实现排气的同时，起到带走部分烟气和热量的作用；专设排气口的下缘或外窗的上缘不得低于顶棚80cm，在布置有防烟垂壁的情况下，最好不要低于防烟垂壁的下端。第五节送风管道的设置与选型一、减小摩擦阻力的措施1、减少管道的长度2、降低摩擦阻力系数值3、增大管道的口径二、减小局部阻力的措施局部阻力的形式有变截面、变方向、变流股和阻碍物。减少管道局部阻力主要应从如下几个方面着手：1、在管道变截面处避免采用突扩突缩结构，而应采用渐扩渐缩的结构。2、在管道变方向处应避免采用急转弯头，而应采用缓转弯头，且选用较大的弯曲半径。3、减少管道变流股处的局部阻力（以三通为例）（1）采用圆角边或一定锥度的扩展段结构；（2）减小支管与直管的夹角，一般不宜大于30°；（3）以平稳的转弯代替支管；（4）在总管中，根据支管的流量分配装设合流板或分流板。三、管路的压力分布风机的风压等于风机进出口的全压差（管道总阻力）；风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口处负压最大；风机压出段的全压和静压一般情况下均为正值，在风机出口处正压最大，有时由于断面收缩得很小，致使流速大大增加，当动压大于全压时，该处的静压出现负值。第六节加压送风机的设置与选型一、加压送风机的设置主要受建筑物的气体流动特性、风机的进出口位置和风机的安装施工三个方面的影响。送风机的进风口作为正压送风系统采集建筑物外新鲜空气的入口，其位置应满足以下要求：1、设在建筑物外空气比较洁净的地点；2、为防止把从建筑物排到室外的烟气吸回本系统，进风口应设在排烟口的上风侧，并低于排烟口；3、进风口下缘距室外地坪一般不低于2m，以免吸入地面灰尘；4、进风口如不与风管或其它设备连接时，应装网孔为20-25mm的入口保安网。排烟机的排出口作为负压排烟系统排除建筑物内高温烟气的出口，其位置除了应满足送风机进风口对它的要求外，还应尽量满足避免排出的高温烟气卷入到周围建筑物造成的涡流区内的要求，一般至少应高出周围最高建筑物0.5-2m。二、加压送风机的选型（一）离心式风机离心式风机的构造如图4-46所示，主要由叶轮、机壳、轴、轴承座、进风口、排气口、传动件及电动机等组成。例如，4-73-11№8A右90°风机，表示通用风机，压力系数约为0.4，比转数为73，单吸式，第一次设计，叶轮直径为800mm，直联传动，右旋，排气口90°角。（二）送风机的特性和选型（1）风量Q——风机在正常工作状态下所输送的介质的容积流量m3/s（2）风压H——风机出口所产生的全压Pa（3）轴功率Nz——风机在正常工作状态下的输入功率，W（4）效率ηf——风机的输出功率与输入功率的百分比％正确选用的风机，应该能在高效率区域内工作，目前国内提供的风机产品目录中的性能选用表中对每一转速下的风机性能是将最高效率90％范围内的性能按流量等分为7－11个性能点，以供选用。机械排烟方式是利用排烟机把着火区域中所产生的高温烟气通过排烟口排至室外的排烟方式。第一节机械排烟的基本原理一、吸气气流的流动特性从吸气口端往外，速度衰减很快，等速度线呈圆弧形分布。当吸气口入口端面处的气流速度为W2时，在吸气口中心轴线上x=2b2处，气流速度仅为Wm=0.1W2。这就意味着，若要在离吸气口一定距离处造成一定的气流速度时，需要相当大的吸气量才能达到。二、机械排烟的优缺点（一）机械排烟方式的优点能克服自然排烟受外界气象条件以及高层建筑热压作用的影响，排烟效果比较稳定，特别是火灾初期，这种排烟方式能使着火房间内压力下降，造成负压，烟气不会向其它区域扩散，能有效地保证非着火层或区域的人员疏散和物资转移的安全。第五章机械排烟方式（二）机械排烟方式的缺点1、在火灾猛烈阶段排烟效果可能大大降低；2、排烟设备必须耐高温通常对排烟机来说，只规定在280℃时能连续运行30分钟，但为保证排烟设备的安全可靠，必须采取相应的技术措施：（1）可在排烟机入口处设置超温自动关闭装置。当烟气温度超过280℃时，自动关闭装置动作，切断系统，停止排烟。（2）排烟机在结构上必须有冷却装置。如轴承的水冷却装置。（3）排烟管道在敷设上应考虑绝热防火结构等。3、初投资和维修费用高三、机械排烟方式的设置部位根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，采用机械排烟方式的部位，应满足下列条件：一类建筑和建筑高度超过32m的二类建筑的下列走道或房间应设置机械排烟设施：（一）无直接自然采光和通风，或者设置了固定窗扇，且长度超过20m的内走道，或虽有直接采光和自然通风，但长度超过60m的内走道；（二）在房间无窗（包括设固定窗扇的房间和地下室的房间）的情况下，若房间面积小于100m2或虽超过100m2但经常无人停留或可燃物较少时，着火后生成的烟气不致于造成多大危害的，可不考虑排烟设施；若房间面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多时，一旦发生火灾，烟气生成量多，造成的危害大，应考虑适当的机械排烟设施；（三）不具备