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建筑设备概论（上）武汉理工大学出版社第8章高层建筑防排烟8.1概述在火灾事故的死伤者中，大多数是因烟气的窒息或中毒造成的。火灾烟气的危害集中体现在三个方面：(1)燃气的毒害性造成大量人员伤亡。(2)烟气的减光性影响人员的安全疏散和火灾的施救。(3)烟气的恐怖性造成人心理上的恐慌。第8章高层建筑防排烟8.2防火分区和防烟分区8.2.1防火安全分区发生火灾时，室内人员的疏散路线是经过走廊、楼梯间前室、楼梯到达安全地点。每个部分作为一个安全分区，用防火墙或防烟墙隔开，采取防火排烟措施。8.2.2防火分区和防烟分区根据安全分区的概念进行防火和防烟分区，把建筑物划分为若干个防火、防烟单元，把火势和烟气控制在一定的范围内，减少火灾造成的危害。第8章高层建筑防排烟(1)防火分区。一类高层建筑每个防火分区最大允许面积为100Om2，二类高层建筑150Om2，地下室50Om2。如果防火分区内设有自动灭火设备，防火分区的面积可增加一倍。高层建筑的竖直方向通常每层划分为一个防火分区，以楼板为分隔。(2)防烟分区。设置排烟设施的走道和净高不超过6m的房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.5m的梁来划分防烟分区。每个防烟分区的面积不宜超过500m2，且防烟分区的划分不能跨越防火分区。第8章高层建筑防排烟8.3多高层建筑的自然排烟8.3.1自然排烟原理自然排烟是利用风压和热压作动力的排烟方式，排烟效果不稳定。高层建筑的防烟楼梯间和消防电梯间应设置前室或合用前室，其目的是：阻挡烟气直接进入防烟楼梯间或消防电梯间；作为疏散人员的临时避难场所；削弱因建筑物竖向通道而产生的烟囱效应，以减少烟气在垂直方向的蔓延速度；作为消防人员进入着火层开展扑救的起始地点和安全区域。第8章高层建筑防排烟(1)烟气扩散机理。所谓烟气，是指物质在不完全燃烧时产生的固体及液体粒子在空气中的浮游状态。(2)影响烟气流动的主要因素。高层建筑中影响烟气流动的主要因素有风压、热压、浮力、膨胀和通风空调系统等。风压风压是指风吹到建筑物的外表面时，由于空气流动受阻，速度减小，部分动能转变为静压时产生的压力。第8章高层建筑防排烟在正向风力作用下，建筑物表面风压分布的大致情况是：迎风面上除了两侧端和顶端外，风压为正，其中在迎风面的中间偏上最大。建筑物的背风面都为负压，且分布较均匀。火灾发生时，失火房间的窗户往往会因室内空气受热膨胀而破裂，如果窗户在建筑物的背风面，风形成的负压会使烟气从失火房间的窗户排向室外，大大地减少烟气在整个建筑物中的流动和扩散。反之，如果破裂的窗户处于建筑物的迎风面，风的作用会使烟气迅速地扩散到整个失火楼层，甚至把它吹到其他的楼层中去。第8章高层建筑防排烟热压当建筑物内的温度高于室外空气温度时，在建筑物的竖井中会有热空气上升，就象烟囱中的烟气上升一样，这种现象是由室内外空气的密度差和空气柱的高度所产生的作用力所造成，称为热压或烟囱效应，热压作用随着室内外温差和竖井高度的增加而增大。一般理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。第8章高层建筑防排烟风压和热压的综合作用建筑物总是受到风压和热压的共同作用，两者构成渗风的总压差。风压对中和面及建筑物上压差分布的影响见下图：a-迎风面的热压大、风压小；b-迎风面的热压小、风压大；c-背风面的热压大、风压小；d-背风面的热压小、风压大；第8章高层建筑防排烟8.3.2自然排烟的设置范围和设计条件(1)自然排烟的设置范围。凡建筑高度超过24m的新建、扩建和改建的高层民用建筑及其相连的且高度不超过24m的裙房设有防烟楼梯及消防电梯，均应进行防烟、排烟设计。(2)自然排烟设计条件。8.3.3建筑物的自然排烟方式自然排烟是利用可开启的外窗或利用阳台、凹廊排烟的方式。第8章高层建筑防排烟自然排烟方式第8章高层建筑防排烟自然排烟的缺点是：(1)利用敞开的阳台、凹廊排烟时，不利于防盗。(2)楼梯间前室必须靠外墙设计，否则难以实现。(3)受风向等多种因素的影响较大，排烟效果不稳定。(4)排烟窗的开启比较困难，必须设置远距离开窗装置。(5)此方式不适用于建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑。第8章高层建筑防排烟8.3.4改善自然排烟效果的措施(1)自然排烟口应设在距房间楼（地）面1/2净高以上，距顶棚或顶板下800mm以内。自然进风口则应设在距房间楼（地）面1/2净高以下的地方，周围不应有可燃物或其他遮挡物。(2)内走廊和房间内的自然排烟口，距离该防烟分区最远点的水平距离应小于3Om。(3)自然排烟窗、排烟口应由非燃烧材料制作，宜设手动或自动开启装置。(4)多层房间共用一个自然排烟竖井时，排烟口的位置应尽量靠近吊顶设置。第8章高层建筑防排烟(5)排烟竖井的顶部可比建筑物最上层高一些，以增大热压的作用，且采用避风风帽增大竖井上部排烟口处负压的抽吸力。(6)作好防火防烟分区的划分。(7)当依靠前室的可开启外窗进行自然排烟时，楼梯间也要设置可开启的外窗进行排烟。(8)排烟口应当选用操作性能良好、复位简单并国家消防产品检测机构认证的产品。第8章高层建筑防排烟8.3.5通风空调系统的防排烟高层建筑中通风、空调系统应采取的防排烟措施主要有：(1)通风、空调系统横向应按每个防火分区设置，竖向不宜超过五层。垂直风管应当设在管道井内，井壁为耐火极限大于1h的非燃烧材料。。(2)通风、空调系统的管道不宜穿过防火分区和变形缝，如必须穿越时，应在穿越防火分区隔墙的风管上装设70℃时自动关闭的防火阀。(3)厨房、浴室和厕所的排风管与竖向风道连接时，应采取防止回流的措施或者在支管上设置防火阀。(4)当风管内设有电加热器时，风机应与电加热器连锁，电加热器应设置无风断电保护装置。第8章高层建筑防排烟(5)通风、空调机房应与其他部分隔开，隔墙和楼板的耐火极限分别大于2h和3h。(6)通风、空调系统的风管、通风机应采用非燃烧材料制作。(7)通风、空调系统的送、回风管，在穿越机房和火灾危险性较大房间的隔墙、楼板处，以及垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上，都应当设置70℃时自动关闭的防火阀。第8章高层建筑防排烟8.4高层建筑的机械防烟机械防烟是利用风机造成的气流和压力差来控制烟气流动的防烟技术。机械加压防烟技术具有系统简单、可靠性高、建筑设备投资比机械排烟系统少等优点。高层民用建筑的下列部位应设置独立的机械加压防烟设施：(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)封闭避难层(间)。第8章高层建筑防排烟8.4.1烟气控制原理烟气控制是利用风机造成的气流和压力差结合建筑物的墙、楼板、门等挡烟物体来控制烟气的流动方向，原理如下图：第8章高层建筑防排烟烟气控制的优点：(1)不依靠挡烟物体的严密性来阻止烟气的扩散流动。(2)可较好地消除热压、风压和浮力的影响。(3)可利用气流来阻挡开敞门洞处的烟气流。根据烟气控制原理，建筑物的烟气控制方式有机械排烟自然进风、机械排烟机械送风、机械加压送风等方式。第8章高层建筑防排烟8.4.2机械加压送风系统(1)加压送风在各种烟气控制方法中，应用最广泛的是机械加压送风方式。它通常用于与外墙不相邻的防烟楼梯间及其前室、消防电梯问及其前室或合用前室的机械防烟。机械加压送风的主要优点是：防烟楼梯间、消防电梯间、前室或合用前室处于正压状态，可避免烟气的侵入，为人员疏散和消防人员扑救提供了安全区；如果在走廊等处设置机械排烟口，可产生有利的气流流动形式，阻止火势和烟气向疏散通道扩散；防烟方式较简单、操作方便、可靠性高。第8章高层建筑防排烟机械加压送风系统设计应满足以下要求：加压风机的全压等于风道系统的阻力损失加上正压差值。防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2～3层设一个，以便使楼梯井内的压力分布较均匀。前室的送风口应每层设置一个，每个风口的有效面积按系统总风量的1/3确定。加压空气的排出，可通过走廊或房间的外窗、竖井等自然排出，也可利用走廊的机械排烟装置排出。为了防止楼梯间内因加压不均匀或加压压力过大时，造成门打不开的情况，楼梯间每隔几层宜设置余压阀减压。第8章高层建筑防排烟采用机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室，由于在机械加压送风期间，防烟楼梯间和合用前室所要求维持的正压不同，宜分别设置独立的加压送风系统。(2)机械加压送风量用压差法计算加压送风量：L=0.827FΔp1/b×1.25式中L——加压送风量(m3/s)；ΔP——门、窗两侧的压力差(Pa)，取25～50Pa；B——指数，对于门缝及较大的缝隙取2，窗缝取1.6；0.827——计算常数；1.25——不严密处附加系数；F——门、窗缝隙的漏风总面积(㎡)。第8章高层建筑防排烟8.5高层建筑的机械排烟8.5.1机械排烟系统的设置场合对一类高层民用建筑和建筑高度超过32m的二类高层民用建筑的下列部位应设置机械排烟设施：(1)无直接自然通风且长度超过20m的内走道；或虽然有直接自然通风，但长度超过60m的内走道。(2)面积超过10m2，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。(3)不具备自然排烟条件或净空超过12m的中庭。(4)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。第8章高层建筑防排烟8.5.3机械排烟设计中需注意的问题(1)设置机械排烟的前室、走廊和房间的排烟口应设在顶棚或靠近顶棚的墙壁上，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小于1.5m。(2)排烟口平时关闭，当火灾发生时仅打开失火层的排烟口。(3)排烟口上应设有风量调节装置，以便使各排烟口之间保持风量、风压的平衡。(4)机械排烟系统的风管、风口、阀门以及通风机等必须采用不燃烧材料制作。………