防排烟系统的原理

民用建筑防排烟系统的原理与施工南京工业大学暖通空调研究所2007.12第一节防烟排烟系统的分类、组成及工作原理高层建筑发生火灾，烟雾是阻碍人们逃生和进行灭火行动、导致人员死亡的主要原因之一。一．火灾烟气的危害主要有三个方面：１．毒害性：烟气包含高浓度的一氧化碳（CO）及其他各类有毒气体如氢氰酸（HCN），氯化氢（HCI），对人体产生的直接危害。２．减光性：烟气极大降低可见度，使人易于失去正确的疏散方向，降低了人们在疏散过程中的行进速度.３．恐怖性：火灾现场往往使人感到惊慌失措，秩序混乱，形成巨大的心理恐惧，使人失去正常的行为能力，严重影响人们的迅速疏散，重则导致伤亡，轻则影响人们身心健康。二．防烟、排烟设计的目的是:将火灾产生的大量烟气及时予以排除以及阻止烟气向防烟分区以外扩散，以确保建筑物内人员的顺利疏散，安全避难和为消防队员创造有利扑救条件。因此防烟、排烟是进行安全疏散的必要手段。设置自然防排烟设施，利用烟气的热浮力特性采用自然排烟和防烟。设置机械送风、机械排烟系统，对保护区域的实行正压送风防烟和机械排烟。对建筑进行防烟分隔或建立防烟封闭避难区。对建材和家具进行阻燃、消烟处理；喷洒化学消烟剂或水雾消除烟气中的有毒成分及烟尘粒子。三.防火分区、防烟分区的概念１．防火分区的目的是：防止火灾的扩大，设置防火墙、防火门、防火卷帘等设备。防火分区按方向可分为：垂直防火分区及水平防火分区．２．防烟分区是烟气控制的基础手段，防烟分区内不能防止火灾的扩大，只能有效地控制火灾产生的烟气流动，是为有利于建筑物内人员安全疏散和有组织排烟而采取的技术措施，主要依靠采用挡烟垂壁（帘），挡烟梁（墙）等形式来实现。规范规定：每个防烟分区建筑面积不应超过500m2，且防烟分区不得跨越防火分区。分隔区内的排烟量，在人员疏散的短时间内，必须大于或等于该区内产生烟的数量。四、防排烟系统分类防、排烟系统一般分为四种方式：１.自然排烟：利用火灾产生的烟气流的浮力和外部风力作用，通过建筑物的对外开口，把烟气排至室外的排烟方式．实质是热烟气和冷空气的对流运动。在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。烟气排出口可以是建筑物的外窗，也可以是专门设置在侧墙上部的排烟口。对高层的建筑来说，可采用专用的通风排烟竖井，２．机械排烟分为局部排烟和集中排烟两种方式，也叫负压机械排烟方式。利用排烟机把着火房间中产生的烟气通过排烟口排到室外的排烟方式。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；其初投资高，而且日常维护管理麻烦，管理费用也高。集中排烟方式是；将建筑划分为若干个区，在每个区内设置排烟风机，通过排烟口和排烟竖井或风道利用设置在建筑物屋顶的排烟风机，排至室外。排烟稳定，投资较大，操作管理比较复杂，需要有防排烟设备，要有事故备用电源。３．防烟加压送风对疏散通路的楼梯间进行机械送风，使其压力高于防烟楼梯间前室或消防电梯前室，而这些部位的压力又比走道和火灾区高些。从而可阻止烟气进入楼梯间。4密闭防烟方式对于面积较小，楼板耐火性能较好、密闭性好并采用防火门的房间，可以来用关闭防火门使火灾区与周围隔绝缺氧而熄灭。当发生火灾时将着火房间密封起来，这种方式多用于小面积房间。五、防排烟系统的组成与原理1自然排烟系统的组成（1）.自然排烟口的面积，一般可取地板面积的1/50。排烟口应设置在距顶棚800mm以内，如图。800mm顶棚面排烟口设置的有效部分（２）排烟口的平面位置应按以下两个规定：1．每个防区面积按500m2划分；2．防区内任何地点到排烟口水平距离小于30m，如图所示。排烟口挡烟垂壁L30mL1+L230mLLL1LL1内隔墙或顶棚下突出50cm以上的挡烟垂壁、挡烟梁L30mL1+L2+L330mL2L3L1L２.机械排烟系统的组成该系统是使用排烟风机进行强制排烟。由挡烟（活动式或固定式挡烟壁，或挡烟隔墙、挡烟梁）、排烟口、防火排烟阀门、排烟道、排烟风机和排烟出口组成。如图所示。=30=60=30c排烟防火阀280°排烟机当排烟风机负责一个防烟分区时，应按该防烟分区面积每平方米不小于60m3/h计算；当担负两个以上防烟分区时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算。根据计算所得的排烟风量，选择排烟风机，并附加漏风系数，一般取10%一30％。房间和走道的排烟系统与防烟楼梯间、消防电梯前室以及台用前室的排烟系统应分开设置。并且每个排烟系统，排烟口数量不宜超过30个。３.机械加压防烟系统的组成机械正压送风系统由：加压送风机、风道、送风口以及风机控制柜等组成。该系统的风源必须吸自室外，且不应受到烟气的污染。一般情况该系统与排烟系统共同存在，图示。排烟风机排烟口前室走道楼梯间加压送风风量，通过送风机和管道送入防烟区，宜每隔三层设一个加压送风口。加压送风机，应设有备用电源。送风管道上不应装防火阀。第二节防排烟系统的设置原则与要求《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）中规定：建筑物高度大于24m设有防烟楼梯及消防电梯的建筑物均应有防、排烟设施。建筑物以下部位需设置防、排烟设施：①防烟楼梯间以及其前室、消防电梯前室和合用前室；②一类或32m以上的二类建筑物面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的无窗房间、设固定窗扇的房间和地下室房间。③无直接天然采光和自然通风且长度大于20m的内走道，或虽有直接采光和自然通风，但长度大于60m的内走道。1.自然防排烟建筑条件的限定以下建筑中可以采用自然防排烟手段：除高度超过100米的居住建筑；高度超过50米的一类公共建筑以外的建筑。（１）部位：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；净空高度小于12米的中庭；长度在20米～60米之内的内走道；地面上和地下室的房间；（2）设施:与外界大气直接相通的洞口、可开启的外窗等。（包括电动开启的外窗）开口位置：空间的上部（3）开口面积：防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2。靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于2.00m2。长度不超过60m的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的2%。需要排烟的房间可开启外窗面积不应小于该房间面积的2%。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%。２.机械防烟部位加压送风系统：对疏散通路的楼梯间进行机械送风，使其压力高于防烟楼梯间前室或消防电梯前室，而这些部位的压力又比走道和火灾区高些。从而可阻止烟气进入楼梯间。方法：向保护区域机械加压送风。组成：由加压送风机、风道、送风口以及风机控制柜等组成。该系统的风源必须吸自室外，且不应受到烟气的污染。一般情况该系统与排烟系统共同存在。（1）部位：对于高层建筑：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。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。封闭避难层(间)。注：1、防烟楼梯间的前室可以不设防烟2、防烟楼梯间前室或合用前室，利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟设施。3、带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室，消防电梯间前室或合用前室，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正压送风系统，（2）正压标准：防烟楼梯间为40Pa至50Pa。前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层(间)为25Pa至30Pa。（3.）风口楼梯间每隔二至三层设一个加压送风口；前室的加压送风口应每层设一个。楼梯间加压送风口平时宜常开。前室加压送风口平时宜常闭，火灾时打开与着火层上下相邻层的风口送风。当前室采用带启闭信号的常闭防火门时，可设常开式加压送风口。（4.）风机机械加压送风机可采用轴流风机或中、低压离心风机，风机位置应保证新风入口不受火、烟威胁送风机的进风口宜直接与室外空气相联通；送风机的进风口不宜与排烟机的出风口设在同一层面。如必须设在同一层面时，送风机的进风口应不受烟气影响；送风机应设置在专用的风机房内或室外屋面上。风机房应采用耐火极限不低于2.5h隔墙和1.5h的楼板与其它部位隔开，隔墙上的门应为甲级防火门；设常开加压送风口的系统，其送风机的出风管或进风管上应加装单向风阀；当风机不设于该系统的最高处时，应设与风机联动的电动风阀。３、机械排烟部位机械排烟：将建筑物分为若干防烟分区，在防烟分区内设置防烟风机，通过风道强制排出各房间或走廊的烟气。特点：排烟稳定，投资较大，操作管理比较复杂，需要有防排烟设备，要有事故备用电源。组成：由挡烟壁、排烟口、防火排烟阀门、排烟风机和排烟出口组成。（1.）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，应设置机械排烟设施：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。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。不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭。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（2.）系统布置走道的机械排烟系统宜竖向设置；房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置。（３）排烟口布置排烟口应设在顶棚上或靠近顶棚的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1.50m。距地面高于2米。设在顶棚上的排烟口，距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.00m。防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m。排烟口平时应关闭，并应设有手动和自动开启装置。（４）.排烟风机排烟风机可采用离心风机或采用排烟轴流风机。不应采用电机内置式的普通轴流、混流风机。应在其机房入口处设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀。排烟风机应保证在280℃时连续工作30min。排烟风机宜设在建筑物的顶部，烟气出口宜朝上，并应高于加压送风机的进风口，两者垂直距离不应小于3m或水平距离不应小于10m当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机应能自行启动（５）.防烟分区的划分1应在防火分区内划分防烟分区。2防烟分区不宜大于500m2。3应采用挡烟垂壁、隔墙或梁划分防烟分区，其下垂高度应由计算确定，且应满足疏散所需的清晰高度。下垂高度通常不小于500mm。地下汽车库面积超过2000平方米的地下汽车库应设置机械排烟系统。排烟系统可以与通风排气系统合用。汽车库内无直接通向室外的汽车疏散出口的防火分区，当设置机械排烟系统时，应同时设置进风系统，且送风量不宜小于排烟量的50%。汽车库内有直接通向室外的汽车疏散出口的防火分区，当疏散出口邻近地上建筑物外围护结构时，为防止地下汽车库失火时向上部蔓延，该出口设置防火卷帘门。此类防火分区若设置机械排烟系统，也应同时设置进风系统。中庭防排烟设计方法中庭的定义与分类高度三层或三层以上，且平面尺寸中短边长度不小于6米的大容积空间称之为中厅。从防排烟的角度，中庭可以分为三类：屏蔽式中庭、回廊式中庭、混合式中庭。屏蔽式中庭的防排烟屏蔽式中庭指中庭与周围建筑之间采用防火卷帘隔断或使用内幕墙隔断（例如采用硼硅酸盐玻璃）。火灾时中庭与周围建筑空间相互独立，因此中庭与周围建筑空间的防排烟系统完全独立设置。中庭采用自然排烟或机械排烟方式；周围建筑空间根据各自具体情况另行设置排烟设施。回廊式中庭的防排烟回廊式中庭指火灾时中庭通过回廊与周围建筑的使用区域发生空间上的联系。周围建筑区域视具体情况设置排烟设施。中庭设置自然排烟或机械排烟设施。中庭发生火灾时，启动中庭的排烟系统；与中庭相连的建筑区域发生火灾时，启动火灾区域及同层回廊的排烟系统。混合式中庭的排烟混合式中庭指建筑物的下部为回廊式，上部为屏蔽式。如常见的一些中庭建筑下面几层为公共场所，上面