民用建筑防火排烟设计.docx

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民用建筑防火排烟设计

民用建筑防火排烟设计

（2005．11．22）

今天想说三个问题：

一、“建筑设计防火规范”（即低规）的修改问题；

二、防火排烟设计；

三、工程设计问题举例。

一、我主要讲一下“建筑设计防火规范”（即低规）的修改问题：

1、适用范围：

这本规范适用于工业建筑、建筑高度小于24M的公共建筑、9层及9层以下的居住建筑、地下建筑和建筑高度大于24M的单层公共建筑。

简单说就是高规不管的它都管。

2、这次修订的主要内容：

在民用建筑中补充了商店疏散人员的计算原则和有关燃油、燃气锅炉房、柴油发电机机房的设置要求。

5.4.1燃煤、燃油、燃气锅炉房……宜独立建造。

当有困难时可贴邻民用建筑布置，但应采用防火墙割开，且不应帖邻人员密集场所。

当燃油、燃气锅炉房受条件限制布置在民用建筑内时，不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或帖邻并应符合下列规定：

⑴、应设置在首层或地下一层靠外墙部位，但常（负）压燃油、燃气锅炉可设置在地下二层。

当采用相对比重大于等于0.75的可燃气体为燃料时，不得设置在地下或半地下建筑中。

⑵、锅炉房的门应直通室外。

⑶、当锅炉间内设储油时间，其储量不应大于1m2。

⑷、锅炉的容量按GB50041。

3、关于管井的规定有：

7.2.9电梯井应独立设置，井内严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道……

电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井应分别独立设置……7.2.10建筑内的电缆井、管道井应在每层的楼板处用防火封堵材料封堵。

建筑内的电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞应采用防火封堵材料封堵。

7.2.11可燃气体和甲、乙、丙类液体管道不应与通信管线共用管井，严禁设置在电缆井内或穿过电缆井。

4、增加了防火排烟一节。

二、防火排烟设计

我们做防火排烟设计的内容包括两个方面：

•一是保证人员安全疏散：

为此目的“建筑设计防火规范”和“高层民用建筑设计防火规范”上有一系列防烟条纹的规定，你只要按着高规、低规的条纹规定，对号入座就行了。

这一般都没有大问题。

但是对条文的理解和具体做法有不同。

如：

高规6.2.8条规定“地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间，当共用楼梯间时，应在首层与地下或半地下层的出入口处，设置耐火极限不低于2.00h的隔墙和乙级防火门隔开”这样形成两部楼梯，地上与地下正压送风系统应分开设置。

这一点规范没有明确，要靠我们的理解。

•另一方面是通过我们的设计限制火灾的范围以减少生命财产的损失。

就这方面的规定，与我们专业有关的内容有：

1、通风、空气调节系统，横向应按每个防火分区设置，竖向不宜超过五层，当排风管道设有防止回流设施且各层有自动喷水灭火系统时，其进风和排风管道可不受限制。

垂直风管应设在管井内。

⑴、这里应注意“系统横向应按防火分区设置”。

是什么意思？

也就是说就每层的平面来说，每个空调系统的服务范围应当在一个防火分区内。

换句话说，就是在每个防火分区内应当有空调机房。

有时还应当有两个空调机房。

因为公共建筑的防火分区每层最多可达4000m2，办公建筑的防火分区是2000m2，公共建筑每个防火分区的空调风量约为6~10万m2/h，一般分为两个空调系统。

办公建筑也得3~4万m2/h，可是在具体工程设计时，往往做不到在每个防火分区内给空调机房，结果常常是一个空调机房负担几个防火分区，而每个防火分区内又有几个空调系统来管。

这样造成先天不足，只能靠装防火阀来解决。

风管穿过防火分区处装防火阀虽然合法，但与不穿相比，安全程度是有差距的，当然不穿更佳。

这里有两个问题：

一是：

一个空调系统带多个防火分区时，在每个防火分区内均有开口送风，允许吗？

二是：

空调机房在一个防火分区而他负担的空调区域在另一个防火分区内，管道穿过防火墙装防火阀，在另一个防火分区内不开送风口，可以吗？

⑵、还应当注意“进风和排风管不受限制”这里指的是风机盘管加新风系统的新风进风管和卫生间排风的排风管，排风管可以防回流措施但新风进风管就无法做防回流措施，这时就应当在支管上装防火阀。

也就是说全空气空调系统不可以超越5层。

⑶、“垂直风管应设在管井内”这一条我们也常不注意。

而这一条是为了增强防火能力。

什么样的管井，从防火来说：

井壁应为耐火极限不低于1.00h的材料，井壁上的检查门应采用丙级防火门。

2、关于防火阀。

从我们暖通空调系统上如何限制火灾范围，使其不扩大才装防火阀。

目的是为了防止火势通过通风管蔓延扩大。

而规定了在通风空调系统中设置防火阀的部位。

高规8.5.3有规定“下列情况之一的通风、空气调节系统的风管应设防火阀：

⑴、风管穿越防火分区处：

这就是说凡穿越防火墙、防火卷帘、水幕等有防火分隔设施的地方均应加防火阀。

⑵、风管穿越通风，空气调节机房的隔墙和楼板处。

因为机房内风管多、电器多、火灾机会多。

为防止火势通过风管蔓延扩大而在通过机房的隔墙和楼板处应装防火阀。

⑶、重要的或火灾危险性大的房间和楼板处。

是指每个工程中比较特殊的房间，如贵宾休息、多功能厅、储存贵重物品的仓库，计算机房、消防控制中心等。

⑷、穿越变形缝的两侧，这是因为有时火源发生变形缝内，为了控制火灾、风管穿越变形缝的两侧均应装防火阀，另外，我觉得穿过变形缝的风管壁厚应为2mm，其周围用柔性非燃材料密封。

且其保温材料应为不燃烧材料。

⑸、垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上，因为高层及多层建筑的楼板一般均视为防火分区的分隔体，垂直风管连接上、下几层时为了每层保持独立防火分区，故每层的水平风管接入垂直总管时应加防火阀，以防止火灾垂直蔓延。

3、关于排烟：

建筑火灾人员死亡的原因之一就是“烟气”。

多次火灾事实说明烟气是建筑火灾中人员死亡的首要原因。

烟气中含有大量的有毒气体和有毒颗粒，对人的生命构成极大威胁。

国外有关实验表明，人在浓烟中停留1~2分钟就会晕倒，4~5分钟就有死亡危险。

2000年河南洛阳某歌舞厅特大火灾，有309人全部死于烟气中毒。

美国曾对1900~1979年的火灾死亡人数做过详细的统计，结果烟气致死人数约占死亡人数的70%。

所以防烟排烟的设计非常重要。

⑴、“高规”中的规定和理解：

高规学习体会

结合工程设计，学习高规条文，理解其规定的含义，选一些对本专业重要的条纹，介绍如下：

高规8.1.3条、8.4.1条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排烟设施：

8.1.3.1长度超过20m的内走道。

8.1.3.2面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的房间。

8.1.3.3高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室。

1）、为什么规定“长度超过20m的内走道”应设排烟设施？

根据多年来的经验观测，一般人在浓烟中低着头，捂着鼻子跑，一口气最大的距离为20~30m。

原苏联的防火设计规定：

内廊式住宅的走廊长度超过15m时，在走廊中间必须设置排烟设备。

根据德国的防火设计规定：

高层住宅建筑中的内廊每隔15m应用防烟门隔开，每个分隔段必须有直接通向楼梯间的通道，并应直接采光和自然通风。

2）、为什么规定“超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的房间”应设排烟设施？

房间面积的确定是以尽量减少排烟系统设置范围为出发点。

房间的排烟只规定“面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的房间”这句话只是定性的。

在定量上如何确定，这个问题在过去的是合计中给设计人员带来疑惑，考虑到建筑使用功能的复杂性等因素的限制，仍不宜按定量规定，只能例子供设计人员参考。

例：

多功能厅、餐厅、会议室、公共场所及书库、资料室、贵重物品陈列室、商品库、计算机房、电讯机房等面积超过100m2，就应当设排烟设施。

3）几个实例：

图1

例1：

走道长度为47米，仅一端开窗，未设机械排烟口，不合规定。

按《高层民用建筑设计防火规范》第8.4.5条规定，防烟分区内的排烟口远点的水平距离不应超过30米。

图2

例2：

走道长度两段相加为63米，未设排烟设施，不合规定。

按《高层民用建筑设计防火规范》第8.4.4条规定，无自然通风，且长度超过20米的内走道或具有直接自然通风，但长度超过60米的内走道，应设机械排烟设施。

高规8.4.5条防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30米，在排烟支管上应设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀。

本条规定排烟口到该烟分区最远点的水平距离不应超过30米，这里指水平距离是烟气流动路线的水平长度。

房间与走道排烟口至防烟分区最远点的水平距离示意图见图。

图3房间、走道排烟口至防烟分区最远水平距离示意图

走道的排烟口与防烟楼梯的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布置在与人流疏散方向相反的位置处，见图。

图走道排烟口与疏散口的位置，即人流应与烟气的流动方向一致。

如图：

→→烟气方向：

→人流方向

3、关于“地下室和中庭”问题：

1）、地下室排烟很重要，因为它太封闭，烟出不去，消防人下不去，且在浓烟中人看不见疏散的指示灯。

规范中有8.4.1.4除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外，各房间面积超过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。

应设机械排烟设施。

这里要注意总面积超过200m2，但单个房间面积均不超过50m2时排烟系统应按总面积设置。

关于“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”，设置机械排烟设施的理由是，考虑到地下室发生火灾时，疏散扑救比地上建筑困难得多，因为火灾时，高温烟气会很快充满整个地下室。

如某饭店地下室和某地下铁道发生火灾时，扑救人员在浓烟、高温的情况下，很难接近火源进行扑救，所以对地下室的防火要求应严格一些。

对设有窗井等可采用开窗自然排烟措施的房间，其开窗面积仍应按本规范第8.2.2条的规定执行。

因其地下室的排烟设施要求一般比地上房间严格。

规定地下室中总建筑面积大于200m2或一个房间面积大于50m2且经常有人停留或可燃物较多的房间应设防排烟设施。

排多少？

怎么算？

要看一个系统带多少防烟分区，一带一时，每60m3/m2，一带多时每120m3/m2，而面积则按几个防烟分区的最大防烟分区的面积计算。

这些排烟的前提是一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类建筑。

所以首先要弄清楚，该建筑物属于那一类。

排烟口布置时离开安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应＜1.5m。

是保证在火灾疏散时人员的能见度看清安全出口。

见图：

高规P205图22。

任何一个排烟口打开，排烟风机就应当启动。

而排烟温度达280℃时，排烟口能自动关闭，但关闭不了排烟风机。

2）、中庭

中庭是建筑师在人员集中的建筑中（宾馆、商业大楼、多功能写字楼等），以其丰富的想象力建造出室内类似室外环境优美的共享空间（也称“四季庭”）。

由于它在建筑中贯通数层，火灾时能使火势迅速蔓延阔酸、易在较短时间内充满整个中庭及其相邻的空间。

因此，必须引起人们的高度重视，同时采取有效的防火防烟措施。

关于中庭排烟说明两点：

①《高层民用建筑设计防火规范》GB500045-97中规定净高小于12m的中庭可开启的天窗或侧高窗的面积不小于该中庭地面积的5%时，可采用自然排烟的方式。

将烟气限制在12m高度的原因是因为烟气在上升过程中会出现“层化”现象，其他有关资料也有介绍“层化”现象。

②根据烟气理论和运动特点，烟气的蔓延比热量释放要快得多，水平蔓延速度一般为0.5m/s~0.8m/s，而垂直向上的速度则为3m/s~4m/s，只需3s~4s就会蔓延至12m高度。

从过去的火灾可证明这点，如沈阳商业城是一幢耐火等级为一级的钢筋混凝土结构，整个中庭贯穿六层（中庭长45m，宽26m），顶部为半圆形玻璃罩。

1996年4月该建筑一层西北角起火，烧至中庭后热气流很快到达六层，并将顶部的玻璃外罩烤裂烧穿，使中庭变成一个巨大的火与烟羽流柱。

中庭火灾时热气流很快至12m以上的实例在实际火场是常见现象。

中国科技大学火灾科学国家重点实验室1999年8月在《消防科学与技术》上发表的“中庭火灾气流动规律的研究”一文中也指出：

中庭内部一旦发生火灾，烟气在十几秒内就能升到27m的顶板处，并进一步形成烟气层。

根据所发生的中庭火灾实例和我国现在的经济状况及管理水平，结合自然排烟的特点，本次规范对中庭应设置机械排烟的高度未限制在12m。

但因自然排烟受热压和密闭性等因素的影响，一些性质重要的或者资金不足的建筑，虽具备自然排烟条件也宜采用机械排烟设施。

设计中要考虑会影响烟控系统效果的一些不利情况，如对烟柱的阻碍或在中庭中形成预分层。

前一种情况下，烟气有可能窜入相邻区域或其他需要保持一定安全时间的区域。

后一种情况下，烟气可能不能上升到中庭的顶部，不但无法排出，而且还可能使烟气扩散到与之相通的空间。

此外，在某些条件下，当排烟系统排除上部烟层中的烟气时，下部的冷空气上升与之混合。

这种现象也可能影响烟控系统的效果，导致中庭的烟层高度下降。

中庭烟控的方法包括减少烟气产生和控制烟气运动两方面。

研究表明：

要有效地进行中庭烟控，首先应限制中庭内可燃物懂得存放数量，减少发生火灾的可能性。

其次是安装自动喷水灭火系统，有效地降低火灾产生的热量和烟量。

另外还可设置防烟隔断等被动防烟设施，限制烟气的扩散；设置机械排烟系统排出烟气，使烟层维持在一定的高度，为人员逃生赢得必要的时间。

低规规定：

第5.1.1A条歌舞厅、录象厅、放映厅、卡拉OK厅（含具有卡拉OK功能的餐厅）、游戏厅（含电子游戏厅）、桑拿浴室（除洗浴部分外）、网吧等歌舞娱乐放映游艺场所（以下简称歌舞娱乐放映游艺场所），宜设置在一、二级防火等级建筑内的首层、二层或三层的靠外墙部分，不应设置在袋形走道的两侧或尽端。

当必须设置在建筑的其他楼层时，尚应符合下列规定：

一、不应设置在地下二层或二层以下。

当设置在地下一层时，地下一层地面与室外出入口地坪的高差不应大于10m；

二、一个厅、室的建筑面积不应大于200m2；

三、应设置防烟、排烟设施。

对于地下房间、无窗房间或有固定窗扇的地上房间，以及超过20m且无自然排烟的疏散走道或有直接自然通风、但长度超过40m的疏散内走道，应设机械排烟设施。

但高规规定是60m，见8.4.1条。

8.4.1一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，应设置机械设施；

8.4.1.1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。

（低规报批稿9.1.3公共建筑中经常有人停留或可燃物较多，且建筑面积大于300m2的地上房间，长度大于20m的内走道。

第5.1.3A条地下商店应符合下列要求：

一、营业厅不宜设置在地下三层及三层以下，且不应经营和储存火灾危险性为甲、乙类储存物品属性的商品；

二、当设置火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统，且建筑内部装修符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB50222的规定时，其营业厅每个防火分区的最大允许建筑面积可增加到2000m2。

当地下商店总面积大于20000m2时，应采用防火墙分隔，且防火墙上不应开设门窗洞口；

三、应设置防烟、排烟设施。

防烟、排烟设施的设计应按现行国家标准《人民防空工程设计防火规范》GB50098的规定执行。

而人民防空工程设计防火规范规定的排烟量和高规不同。

6.3机械排烟及排烟风量

6.3.1机械排烟时，排烟风机和风管的风量计算应符合下列要求：

1负担一个或两个防烟分区排烟时，应按该部分总面积每平方米小于60m3/h计算，但排烟风机的最小排烟风量不应小于7200m3/h；

2负担三个或三个以上防烟分区排烟时，应按其中最大防烟分区面积每平方米小于120m3/h计算。

6.3.2排烟区应有补风措施，并应符合下列要求：

1当补风通路的空气阻力不大于50Pa时，可自然补风；

2当补风通路的空气阻力大于50Pa时，应设置火灾时可转换成补风的机械送风系统或单独的机械补风系统，补风量不应小于排烟风量的50%。

还规定

6.6.2排烟风机可单独设置或与排风机合并设置；当排烟风机与排风机合并设置时，宜采用变速风机。

6.7.1电影院的放映机宜设置单独的排风系统。

当需要合并设置时，通风放映机室的风管设置防火阀。

6.7.2设置气体灭火系统的防或应设置有排除废气的排风装置；与该房间连同的风管设置自动阀门，火灾发生时，阀门应自动关闭。

大空间、中厅、展示厅的防火排烟

⑴高规对中庭的排烟有规定

8.4.1条3款：

不具备自然排烟条件或净空气高度超过12m的中庭应设置机械排烟设施。

而8.1.3.3条：

高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室一类和超过32m的二类应设排烟。

⑵中庭按高度分两类：

•自然排烟

h＜12m，开启窗面积≮中庭地面积5%

•机械排烟

h＞12m，一律机械排烟

不具备自然排烟条件的h＜12m的中庭

⑶中庭的排烟量，准确说是排烟风机的风量。

高规8.4.2.3条：

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。

这里高规的标点符号有问题。

最后一个（；）号不对，应当改为（，）号。

也就是说中庭体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算，算出多少是多少。

而中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，最小排烟量不应小于102000m3/h。

8.4.2.1大空间没有规定，只是有净高度大于6m的不划防烟分区房间，按每m2面积60m3/h计算而乘以总面积。

这是指该房间有单独的排烟系统。

⑷我们的两个工程实例，宁波展厅是按高规的中厅排烟规定做的。

鼎固科贸展示厅是按防烟分区，每平方米采用排烟60m3/h做的，都通过了消防部门，取得了消防建审部门的同意。

⑸个别设计中出现错误：

1、加压、排烟管道断面大小，致使风速阻力过大；

2、排烟口与补风口距离太近，造成气流短路；

3、跨越防火分区的排烟管道未设280℃自动关闭的防火阀。