高层建筑通风与排烟系统管理

高层建筑通风与排烟系统管理

通风系统及高层建筑排烟管理

第一节 通风方式及选择

一、通风的概念和方式

(一)通风的概念

通风是改善室内空气环境的一种重要手段。

把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外,再把新鲜的空气补充进来,从而保持

室内的空气环境符合卫生标准的需要。这一过程,就叫“通风”。

由此可见,通风包括从室内排除污浊的空气和向室内补充新鲜的空气两个方面。其中,

前者称为“排风”,后者称为“送风”或“进风”。为实现排风或送风而采用的一系列设

备、装置的总体,称为“通风系统”。

(二)通风方式

根据空气流动的动力不同,通风方式可分为自然通风和机械通风两种。所谓自然通风,

就是依靠室内外空气所产生的热压和风压作用而进行的通风;所谓机械通风,就是依靠风机

作用而进行的通风。

二、自然通风

自然通风是借助于室内外空气自然的压力——风压和热压作用促使空气流动的。

风压作用下的自然通风,是利用室外空气流动(风力)的一种作用压力造成的室内外空气

交换。在它的作用下,室外空气通过建筑物迎风面上的门、窗、孔口进入室内,室内空气则通

过背风面上的门、窗、孔口排出,如图4-8-1所示。

热压作用下的自然通风,是利用室内外空气温度的不同而形成的容重压力差造成的室

内外空气交换。当室内空气的温度高于室外时,室外空气的容重较大,便从房屋下部的门、窗、

孔口进入室内,室内空气则从上部的窗口排出。

管道式自然通风,是依靠热压通过管道输送空气的另一种有组织的自然通风方式。集中

采暖地区的民用和公共建筑,常用这种方式作为寒冷季节里的自然排风措施,或做成热风采

暖系统,如图4-8-3所示。同时,利用风压和热压,以及无风时只利用热压进行全面换气,是对

高温车间防暑降温的一种最经济有效的通风措施,如图4-8-4所示。

自然通风不消耗电能,比较经济,使用管理也比较简单,而且往往可以获得巨大的换气量,

因此应优先采用这一种通风方式。

三、机械通风

机械通风是依靠风机所产生的压力而强制空气流动的。根据通风系统的作用范围不同,

机械通风可划分为局部通风和全面通风两种。

(一)局部通风

局部通风系统的作用范围,仅限于个别地点或局部区域,它包括了局部送风系统和局部

排风系统两种。

局部排风系统,是指在局部工作地点将污浊空气就地排除,以防止其扩散的排风系统。它

由局部排风罩、排风管道、空气净化装置、排风机、排风帽等部分组成,如图4-8-5所示。

局部送风系统,是指向局部地点送入新鲜空气或经过处理的空气,以改善该局部区域的

空气环境的系统。它又分为系统式和分散式两种。系统式局部送风系统,可以对送出的空气

进行加热或冷却处理,如图4-8-6所示;分散式局部送风,一般采用循环的轴流风扇或喷雾风

扇。

(二)全面通风

全面通风系统是对整个房间进行通风换气,用新鲜空气把整个房间的有害物浓度冲淡

到最高允许浓度以下,或改变房间内的温度、湿度。全面通风所需的风量大大超过局部通风,

相应的设备也较庞大。

全面通风分为全面送风、全面排风和进风与排风都有的联合通风三大类。

全面机械进风系统由进风百叶窗、过滤器、空气加热器(冷却器)、通风机、送风管道

和送风口等组成,如图4-8-7所示。通常把进风过滤器、加热设备或冷却设备与通风机集中

设于一个专用的房间内,称为“通风室”。这种系统适用于有害物发生源比较分散,并且需要

保护的面积比较大的建筑物。

全面机械排风系统由排风口、排风管道、空气净化设备、风机等组成,适用于污染源比

较分散的场合,如图4-8-8所示。

联合通风,是指机械通风和自然通风相结合的通风方式。

四、通风方式的选择

散发热、蒸汽或有害物质的建筑物,宜采用局部排风。当局部排风达不到卫生要求时,

应辅以全面排风或采用全面排风。设计局部排风或全面排风时,宜采用自然通风。当自然通

风达不到卫生或生产要求时,应采用机械通风或自然与机械的联合通风。

民用建筑的厨房、厕所、盥洗室和浴室等,宜设置自然通风或机械通风进行局部排风或

全面换气。普通民用建筑的居住、办公用房等,宜采用自然通风;当其位于严寒地区或寒冷地

区时,尚应设置可开启的气窗进行定期换气。

设置机械通风的民用建筑和生产厂房以及辅助建筑中要求清洁的房间,当其周围空气

环境较差时,室内应保持正压;当室内的有害气体和粉尘有可能污染相邻房间时,室内应保持

负压。设置集中采暖且有排风的建筑物,应考虑自然补风(包括利用相邻房间的清洁空气)的

可能性。当自然补风达不到室内卫生条件、生产要求或技术经济不合理时,宜设置机械送风

系统。

可能突然散发大量有害气体或有爆炸危险气体的生产厂房,应设置事故排风装置。

第二节 主要设备及构件

一、室内送、排风口

室内送风口是送风系统中的风道末端装置,由送风道输送来的空气,通过送风口以适当

的速度分配到各个指定的送风地点。

构造最简单的两种送风口,孔口直接开设在风管上,用于侧向或下向送风。其中,图(a)为

风管测送风口,除风口本身外,没有任何调节装置;图(b)为插板式风口,设有插板,这种风口虽

可调节送风量,但不能控制气流的方向。

常用的一种性能较好的百叶式风口,可以在风管上、风管末端或墙上安装。其中,双层百

叶式风口不但可以调节出口气流速度,而且可以调节气流的角度。

室内排风口是全面排风系统的一个组成部分,室内被污染的空气经由排风口进入排风

管道。排风口的种类较少,通常做成百叶式。此外,图4-8-9所示的送风口,也可以用于排风

系统,当作排风口使用。

室内送、排风口的布置情况,是决定通风气流方向的一个重要因素。而气方向是否合理,

将直接影响全面通风的效果。

在组织通风气流时,应将新鲜空气直接送到工作地点或洁净区域,而排风口则要根据有

害物的分布规律设在室内浓度最大的地方。具体做法如下:

(1)排除余热和余湿时,采取下送上排的气流组织方式。即将新鲜空气送到车间下部的工

作地带,吸收余热和余湿后流向车间上部,由设在上部的排风口排出。

(2)利用全面通风排除有害气体时,排风口的位置应根据下列不同的情况来确定:发散的

气体比空气轻时,应从上部排出;发散的气体比空气重时,宜从上部和下部同时排出,但气体的

温度较高或受车间散热影响而产生上升气流时,宜从上部排出;当挥发性物质蒸发后使周围

空气冷却下降,或经常有挥发性物质洒落地面时,应从上部和下部同时排出。

至于送风,则不论上述哪一种情况,都应一律送至作业地带。

(3)对于用局部排风排除粉尘和有害气体而又没有大量余热的车间,用以补偿局部排风

的机械送风系统,宜将新鲜空气送至上部地带。

二、风道(风管)

(一)风道材料和风道截面积的确定

制作风道的材料很多,工业通风系统常使用薄钢板制作风道,截面呈圆形或矩形,根据用

途(一般通风系统、除尘系统)及截面尺寸(D=100~200mm)的不同,钢板厚度为0.5~3mm。

输送腐蚀性气体的通风系统,如采用涂刷防腐油漆的钢板风道仍不能满足要求时,可用硬聚

氯乙烯塑料板制作,截面也可做成圆形或矩形,厚度为2~8mm。埋在地下的风道,通常用混

凝土做底,两边砌砖,内表面抹光,上面再用预制的钢筋混凝土板做顶,如地下水位较高,尚需

做防水层。

在民用和公共建筑中,为节省钢材和便于装饰,除钢板风道外,也常使用矩形截面的砖砌

风道、矿渣石膏板或矿渣混凝土板风道,以及圆形或矩形截面的预制石棉水泥风道等。另外,

由于近年来玻璃钢材料的防火阻燃性能得到了改善,玻璃钢风管的使用也日趋广泛。

显然,在确定风道的截面积时,必须事先拟定其中的流速值。对于机械通风系统,如果流

速取得较大,固然可以减小风道截面积,从而降低通风系统的造价和减少风道占用的空间,但

却增大了空气流动的阻力

,增加风机消耗的电能,并且气流流动的噪声也随之增大。如果流速取得偏低,则与上述

情况相反,将增加系统的造价和降低运行费用。因此,对流速的选定,应该进行技术经济比较。

其原则是使通风系统的初投资和运行费用的总和最经济,同时也要兼顾噪声和布置方面的

一些因素。

除尘系统中的空气流速,应根据避免粉尘沉积,以及尽可能减少流动阻力和对系统磨损

的原则来确定。根据粉尘的不同,一般在12~23m/s范围内。

顺便指出,无论在工业通风或空气调节系统中,风道的截面积一般都比较大,这和供暖以

及室内给排水工程的情况不大相同。为了实现通风空调工程风管的工厂化施工,即施工企业

在预制加工厂按统一规格制作出大量的风管和配件,供现场安装时选用。用钢板或塑料板制

作的风管,应按统一规格标准确定风管的断面尺寸。目前,通风管道和配件的统一规格标准,

有圆形风管统一规格(见表4-8-2)、矩形风管统一规格(见表4-8-3)、圆形风管法兰统一规

格、矩形风管法兰统一规格等。通风、空调系统应采用基本系列,除尘系统可采用基本系列

或辅助系列,但应首先采用基本系列。矩形风管长边与短边之比,一般应不大于4:1。

(二)风道的布置

在居住和公共建筑中,垂直的砖风道最好砌筑在墙内,但为避免结露和影响自然通风的

作用压力,一般不允许设在外墙中而应设在间壁墙里。相邻两个排风或进风竖风道的间距不

能小于1/2砖,排风与进风竖风道的间距应不小于1砖。

各楼层内性质相同的一些房间的竖向排风道,可以在顶部(阁楼里或最上层的走廊及房

间顶棚下)汇合在一起。对于高层建筑,尚需符合防火规范的规定。

工业通风系统在地面以上的风道,通常采用明装,风道用支架支承,沿墙壁及柱子敷设,或

者用吊架吊在楼板或桁架下面(风道距墙较远时)。布置时,应力求缩短风道的长度,但应以不

影响生产过程和各种工艺设备不相冲突为前提。此外,对于大型风道,还应尽量避免影响采

光。

敷设在地下的风道,应避免与工艺设备及建筑物的基础相冲突,并应与其它各种地下管

道和电缆的敷设相配合。此外,尚需设置必要的检查口。

(三)风管保温

为了减少空气在风管输送过程中的冷、热量损失,以及防止低温的风管表面在温度较高

的非空调房间内或空间结露,空调工程的风管都要保温。

目前,保温材料使用的种类很多。如软木、聚苯乙烯泡沫塑料、超细玻璃棉、聚氨酯泡

沫塑料和石板等。

对于敷设在非空调房间或空间的风道,一般保温层厚度取30mm,风道表面刷沥青后与

软木(或石板)相粘贴(聚苯乙烯板材也可采用胶合剂粘结),聚氨酯泡沫塑料和超细玻璃棉等

柔性材料可直接包扎。保温材料外面一般常以玻璃布或塑料薄膜包扎,或覆以复合铝箔作防

潮隔气层。

三、室外进、排风装置

机械送风系统和管道式自然送风系统的室外进风装置,应设在室外空气比较洁净的地

点,在水平和竖直方向上都要尽量远离和避开污染源。

进风口的底部距室外地坪不宜小于2m,进风口处应设置用木板、薄钢板或铝合金制作

的百叶窗。

是进风装置的两种构造形式。其中,图(a)是贴附于建筑物的外墙外;图(b)是做成离开建

筑物而独立的构筑物。

如果在屋顶上部吸入室外空气,进风口应高出屋面0.5m以上,以免吸入屋面上的灰尘或

冬季被积雪堵塞。

机械送风系统的进风室常设在地下室或底层,在工业厂房里为减少占地面积也可设在

平台上。图4-8-12和图4-8-13分别为布置在地下室和平台上的进风室示意图。

管道式自然排风系统通过屋顶向室外排风。排风装置的构造形式与进风装置相同,如图

4-8-14(a)所示。排风口应高出屋面0.5m以上,若附近设有进风装置,则应比进风口至少高

出2m。

机械排风系统一般也从屋顶排风,以减轻对附近环境的污染。为保证排风效果,往往在排

风口上加设一个风帽,如图4-8-14(b)所示。当从屋顶排风不便时,也可从墙上排出,如图

4-8-15所示。

四、风 机

在民用建筑中,下列部位如采用自然通风达不到安全卫生及生产要求时,应采用机械通

风或自然与机械的联合通风:(1)没有设空调系统的地下室房间;(2)厨房、卫生间、盥洗室及

浴室等;(3)散发余热、余湿、粉尘、抽烟、有毒气体、腐蚀性气体及易燃易爆

气体等有害物的房间。

为实现上述的通风过程,必须由风机提供通风的动力。在通风和空调工程中,常用的风机

有离心式和轴流式两种类型。以下介绍几种常用风机的使用和安装。

(一)卫生间通风器

卫生间应尽量采用自然通风方式。但对于内厕所又无法设集中排风者,则一般用轴流式

通风机或交流式排气扇,安装在外墙上或管道上进行排风,也可以用斜流式管道风机进行排

风。对于多层和高层建筑,卫生间竖向布置集中、整齐,一般设专门的排风竖井,在每个卫生

间的吊顶上安装一台自带止回装置的卫生间通风器,用短管与竖井相连接,再在竖井顶部的

屋面上设集中排风机。卫生间的门上开一个小百叶窗,靠负压补充新风。通风器的安装,如图

4-8-15所示。

(二)离心式通风机

离心式通风机作为送风和排风的主要设备,常安装在室内地面上、平台上,也可以安装在

屋面上,但一般下面都有减振基座和减振器组成的减振体系。减振体系放在土建做好的凸台

上即可,不需特殊固定。如果放在屋面上,要注意做好凸台与屋面接缝处的防雨措施。风机机

号在5号以下者,还常用钢支架安装在砖墙或砖柱上。离心式通风机安装,如图4-8-16所示。

图中尺寸A、B、C,根据不同的风机规格由设计人确定。

(三)屋顶通风机

屋顶通风机最适合于位于顶层房间的室内排风和设专门排风竖井顶部的屋面上集中排

风。

第三节 高层建筑防烟、排烟

一、设置防烟、排烟设施的必要性

现代化的高层民用建筑,可燃的装修、陈设较多,还有相当多的高层建筑使用了大量的塑

料装修、化纤地毯和用泡沫塑料填充的家具。这些可燃物在燃烧过程中,会产生大量的有毒

烟气和热,同量要消耗大量的氧气。

据日本、英国对火灾中造成人员伤亡的原因统计表明,由于CO中毒窒息死亡或被其它

有毒烟气熏死者,一般占火灾总死亡人数的40%~50%,最高达65%以上;而被火烧死的人当

中,多数是先中毒窒息晕倒后被烧死的。如日本“千日”百货大楼火灾,死亡的118人中就

有93人是被烟熏死的。

据测定分析,烟气中含有CO、、CO2、HF、HC1等多种有毒成分,高温缺氧又会对人体

造成危害;同时,烟气有遮光作用,使人的能见度下降。这对疏散和救援活动造成很大的障碍。

为了及时排除有害烟气,保障高层建筑内人员的安全疏散和有利于消防扑救,在高层建

筑中设置防烟、排烟设施是十分必要的。

二、高层建筑防烟、排烟设施设置的范围

凡建筑高度超过24m的新建、扩建和改建的高层民用建筑(不包括单层主体建筑高度

超过24m的体育馆、会堂、剧院等公共建筑,以及高层民用建筑中的人民防空地下室)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。

需要设置防烟、排烟的部位有:(1)防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或两者合用前室。

(2)一类建筑和高度超过32m的二类建筑的下列部位:①长度超过20m的内走道;②面积超

过100㎡,且经常有人停留或可燃物较多的房间;③封闭避难层;④室内中庭。(3)总面积超过

200㎡或一个房面积超过100㎡并且经常有人停留或可燃物较多的地下室房间。

防火的目的,是防止火灾的发生与蔓延,以及有利于扑灭火灾;防、排烟的目的,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的扑救条件。因此,防、排烟是进行安全疏散的

必要手段。如随着火势的猛烈扩大,当火灾区域内温度达到280℃时,人员疏散完毕或疏散无

法进行时,排烟设备在其所属的防火分区内应部分停止运行,以防风助火势。

防、排烟的设计理论,就是对烟气控制的理论。从烟气控制的理论分析:对于一幢建筑物,

当内部某个房间或部位发生火灾时,应迅速采取必要的防、排烟措施,对火灾区域实行排烟控

制,使火灾产生的烟气和热量能迅速排除,以利于人员的疏散和扑救;对非火灾区域的空气压

力,阻止烟气的侵入,控制火势的蔓延。如美国“西雅图大楼”的防、排烟系统,采用了计算

机控制,当收到烟气或热感应器发出的信号时,计算机立即命令空调系统进入火警状态,火灾

区域的风机立即停止运行,空调系统转而进入排烟运作;同时,非火灾区域的空调系统继续送

风,并停止回风和排风,使非火灾区处于正压状态,以阻止烟气侵入。这种防、排烟系统,对减

少火灾的损失是很有效的。但是,这种系统的控制和运行,需要先进的控制设备及技术管理水

平,投资比较高,目前我国的经济技术条件较难达到。

从当前我国国情出发,《高层民用建筑设计防火规范》对设置防烟、排烟设施的范围作

出规定。具体可按以下两个部分考虑:(1)防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室、

封闭避难层按条件设置防烟设施;(2)走廊、房间及室内中庭等按条件设置机械排烟设施或采

用可开启外窗的自然排烟措施。

三、高层建筑防烟、排烟的设计程序

进行防、排烟设计时,首先要了解清楚建筑物的防火分区,并且合理划分防烟分区。防烟

分区应在同一防火分区内,其建筑面积不宜过大,一般不超过500㎡。然后,再确定合理的防、

排烟方式和进一步选择合理的防、排烟系统,继而确定送风道、排风道、排烟口、防火阀等

位置。

四、高层建筑自然排烟

自然排烟,是在自然力作用下,使室内外空气对流进行排烟。自然力包括火灾时可燃物燃

烧产生的热量使室内空气温度升高,由于室内外空气容重的不同产生热压;室外空气流动产

生的风压,随作用于建筑物位置的不同而变化,在建筑物的迎风面产生正压,背风面产生负

压。当火灾房间处在迎风面时,由于排烟口受到风压作用,烟气很难排出,甚至把烟气吹进走

廊和其它房间,引起烟气在建筑物内扩散;当火灾房间处于背风面时,烟气才能较顺利地排至

室外。这种排烟方式经济、简单、易操作,不需使用动力及专用设备。

自然排烟的方式可分为:(1)利用可开启的外窗进行自然排烟,如4-8-18所示。(2)利用

室外阳台或凹廊进行自然排烟。

需要说明的是,对于无窗房间、内走道和前室,设置专用排烟竖井、排烟口的自然排烟方

式已被取消。其原烟在于,原参照日本建筑基本法的排烟竖井的截面规定要占有较大的建筑

面积,很不经济,一般情况下很难被设计人员所接受。我国一些新建的高层民用建筑中采用专

用自然排烟方式,其竖井截面及排烟口截面积与日本规定相比小得很多,但目前又尚无法肯

定国内采用的竖井和排烟口的截面能否有良好的排烟效果。为了保证安全和扩大建筑的利

用面积,从《高层民用建筑设计防火规范》中已取消了设置专用竖井的自然排烟方式。

(一)自然排烟存在的问题

自然排烟方式结构简单、经济,不使用动力及专用设备,但还存在着一些问题,因此当采

用自然排烟方式时,应结合建筑物特性进行充分的研究。自然排烟存在下列问题:

1.对建筑设计的制约

由于自然排烟的烟气是通过靠外墙上可开启的外窗直接排至室外,所以需要排烟的房

间必须面对室外,而且进深不能太大,按自然排烟设计条件还需要有一定的开窗面积。这样,

即使有明确要求作分隔的房间,也必须设置外窗,所以对隔音、防尘等带来困难。

2.具有火势蔓延至上层的危险性

利用外部开口进行排烟时,若火灾房间的温度很高,烟气中又含有多量未燃烧的气体,则

烟气排出后就会形成火焰,这将会引起火势向上蔓延。

3.影响自然排烟的因素多

由于自然排烟的效果是靠烟气的浮力作用的,假使由于某种原因使烟气冷却而失掉浮

力,则烟气就失去排出的能力。此外,当室外风力很强,而排烟窗处在迎风面时,则会引起烟气

倒灌,反而使烟气蔓延。不仅如此,对于高层建筑中由于室内外温差引起的热压作用,经常使

其存在着上下层之间的压力差,从理论上讲,一般中和面大致在建筑高度的1/2附近,如果在

中和面以下的外墙上开口,当冬季发生火灾时,不仅不能从开口部向外排烟,相反还会从开口

处吸入室外空气,在这种情况下,如果防烟分区没有妥善安排,则会通过楼梯井、电梯井助长

烟气的传播。同样,在夏季时建筑物内产生的下降气流,将会招致烟气向下层传播。

综上所述,在自然排烟方式中,排烟效果的许多不稳定因素,对自然排烟设计范围要有一

定的限制。下列条件下的建筑物各部位,不应采取自然排烟措施:

(1)建筑高度超过50m的一类公共建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室及两者

合用的前室,不宜采用可开启外窗的自然排烟措施。当建筑物高度超过100m时,这些部位

不应采用可开启外窗的自然排烟措施。

(2)净空高度超过12m的室内中厅。

(3)长度超过60m的内走道。

(二)自然排烟设计条件

根据《高层民用建筑设计防火规范》规定,采用自然排烟方式的部位,应满足下列条件:

(1)防烟楼梯间及其前室,消防电梯前室和两者合用的前室,利用可开启外窗进行自然排

烟时,这些部位可开启外窗的面积应符合下列规定:

①防烟楼梯间每五层内平均有可开启外窗面积不小于2㎡。

②防烟楼梯间前室、消防电梯前室有可开启外窗面积不小于2㎡,合用前室不小于3㎡。

2)当防烟楼梯间前室和合用前室利用阳台、凹廊或有两个不同朝向的可开启外窗时,且

开窗面积前室不少于2㎡,合用前室不小于3㎡,该楼梯间可不再设防烟、排烟措施。

(3)需要排烟的房间、内走道,有可开启外窗面积不小于该房间、走道地面积的2%。

(4)室内中庭有可开启的天窗或高侧窗,且面积不小于地面积的5%。

(三)自然排烟设计

自然排烟设计是与建筑专业共同研究的设计问题。根据自然排烟设计条件,需要对排烟

部位的有效可开启的外窗面积,进行校核计算。为了使烟气能顺利排出,自然排烟的设计还应

考虑以下几点:

(1)可开启的天窗,应尽量设置在上方,并有能方便开启的装置。

(2)为了减少室外风压对自然排烟的影响,排烟口部位宜尽量设置与建筑物型体一致的

挡风措施,如图4-8-21所示。

(3)内走道与房间的排烟窗,应尽量设置两个或两个以上,并且不同朝向。

五、高层建筑机械加压送风防烟

设置机械加压送风防烟系统的目的,是为了在建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的

疏散路线和避难场所。因此,加压部位必须使关闭的门对着火楼层保持一定的压力差,同时应

保证在打开加压部位的门时,在门洞断面处有足够大的气流速度,能有效地阻止烟气的入侵,

保证人员安全疏散与避难。

(一)机械加压送风防烟系统的组成

机械加压送风防烟系统,由下列三部分组成:

1.对加压空间的送风

通常是依靠通风机通过风道分配给加压空间中必要的地方。这种空气必须吸自室外,并

不应受到烟气的污染。加压空气不需要作过滤、消声或加热等任何处理。

2.加压空间的漏风

任何建筑物空间的围护物,都不可避免地存在着不严密的漏风途径,如门缝、窗缝等。因

此,加压空间和相邻空间之间的压力差,必然会造成从高压侧到低压侧的渗漏。加压空间与相

邻空间之间的严密程度,将决定渗漏风量的大小。

3.非加压部分的排泄

空气由加压空间渗入相邻的非加压部分,必须使空气与烟气顺利地流至建筑物外。如果

没有设置必要的排泄途径,则加压空间和相邻部分之间,将难以维持正常的压力差。一般由机

械排烟系统或可开启外窗的自然排烟系统相配合。

(二)机械加压送风防烟部位的确定

根据《高层民用建筑设计防火规范》规定:“高层民用建筑的防烟楼梯间及其前室、消

防电梯前室和两者合用前室,应设置机械加压送风的防烟设施或设有可开启外窗的自然排

烟措施。”但防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和两者合用前室之间,各自采用机械加压

送风的防烟与采用可开启外窗的自然排烟两种防、排烟方式是不同的,两种方式绝不能共

用。

1.防烟楼梯间及其前室

不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室,如图4-8-22所示。不具备自然排烟条件

的楼梯间及其前室,采用可开启外窗自然排烟。

2.楼梯间的前室

当楼梯间设有可开启的排烟窗能自然排烟,而其前室不靠外墙时,可对楼梯间的前室设

置机械加压送风系统。

3.消防电梯前室

当消防电梯前室不具备自然排烟条件时,应设置机械加压送风系统。

4.合用前室

合用前室受楼梯井和消防电梯井烟囱效应的影响,应设置机械加压送风系统。当楼梯间

设置机械加压送风系统时,考虑到楼梯间与合用前室之间的压差保持及风量分配,合用前室

应设置独立的机械加压系统;当与楼梯间共用一个系统时,应在通向合用前室的支风管上设

置压差自动控制装置。

5.封闭式避难层

封闭式避难层应设置独立的机械加压送风系统。

由引可见,对防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室,由于各部位采用机械加压

送风与可开启外窗自然排烟这两种方式的组合不同,需要根据不同的组合情况,确定设置机

械加压送风系统设施的部位。

(三)机械加压送风防烟系统的设计

1.正压值

正压值是机械加压送风系统设计中的一个重要技术指标,对加压送风量的计算、风机余

压的选择等,均起着关键的作用。

正压值的确定,是为了保证

与加压部位相通的门在关闭的情况下,在热压、风压、浮力、膨胀力等因素联合作用下,

足以阻止着火层的烟气进入加压部位;同时,正压值又不致过高,造成人们推不开通向疏散通

道门。为了促使加压空气的流动,提高疏散入口处空气对烟气的排斥作用,要求楼梯间的正压

值略高于前室,取50Pa;前室的正压值略高于走廊,取25Pa。

2.加压送风量

高层建筑防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风量应由计算

确定,或按表4-8-5至表4-8-6的规定确定。当计算值和本表不一致时,应按两者中的较大

值确定。

3.送风口

防烟楼梯间的加压送风口,宜每隔二至三层设一个;前室的加压送风口,应每层设一个。

机械加压送风口的风速不宜大于7m/s。

4.机械加压送风机

机械加压送风机可采用轴流风机或中、低压离心风机,风机位置应根据供电条件、风量

分配均衡、新风入口不受火烟威胁等因素确定。

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

短水平风道。这样,不仅排烟效果好,而且经济。

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。

(7)排烟口均设有手动开启装置,或与感烟器连锁的自动开启装置,或消防控制中心远距

离控制的开启装置等。除开启装置将其打开外,平时需要一直保持闭锁状态。

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。

4.排烟风道

(1)排烟风道不应穿越防火分区。竖直穿越各层的竖风道应用耐火材料制成,并宜设在管

道井内或用混凝土风道。

(2)排烟风道因排出火灾时烟气温度较高,除应采用金属板、混凝土等非金属非燃烧材料

制作外,还应安装牢固,排烟时温度升高不变形、不脱落,并应具有良好的气密性。

(3)排烟道构造和施工要求:

①混凝土砌块等非金属材料排烟道,灰缝必须饱满,防止漏烟。通过闷顶的部分,必须勾

缝或抹水泥砂浆。

②排烟风道外表面与木质等可燃构件的距离不应小于15cm,或在排烟道外表面包有厚

度不小于10cm的保温材料进行隔热。

③排烟道穿过挡烟墙时,风道与挡烟隔墙之间的空隙,应用水泥砂浆等非燃材料严密填

塞。

④排烟风道与排烟风机的连接,宜采用法兰连接,或采用非燃的软性连接。

⑤需隔热的金属排烟道,必须采用非燃保温材料,如矿棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝等材料。

(4)烟气排出口:

①烟气排出口的材料,可采用1.5mm厚钢板或用具有同等耐火性能的材料制作。

②烟气排出口的设置,应根据建筑物所处的条件(风向、风速、周围建筑物以及道路等情

况)考虑确定,既不能将排出的烟气直接吹在其它火灾危险性较大的建筑物上,也不能防碍人

员避难和灭火活动的进行,更不能让排出的烟气再被通风或空调设备等吸入。此外,必须避开

有燃烧危险的部位。

③当烟气排出口设在室外时,应防止雨水、虫鸟等侵入,并要求在排烟时坚固而不脱落。