民用建筑排煙系統(tǒng)設(shè)計的一些探討

張少梅

（上海聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司，上海 200120）

0 引言

在工程設(shè)計中，由于地方和國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中部分條文規(guī)定有所出入，加之各工程技術(shù)人員對于條文的理解不同，造成了類似情況的排煙系統(tǒng)在設(shè)計上出現(xiàn)了很大不同。而有些排煙系統(tǒng)的設(shè)計在消防驗收中難以達(dá)標(biāo)，甚至還有些設(shè)計方案存在著不小的隱患。本文中，筆者對一些排煙設(shè)計中的常見問題加以討論。

1 多個防煙分區(qū)共享排煙系統(tǒng)時須注意的問題

1.1 防煙分區(qū)面積相差不宜懸殊

消防設(shè)計中，由于建筑條件和經(jīng)濟性考慮，經(jīng)常出現(xiàn)多個防煙分區(qū)共享排煙系統(tǒng)的情況。但共享排煙系統(tǒng)的各防煙分區(qū)的面積相差不宜懸殊。如圖1所示。

如此，當(dāng)最小的防煙分區(qū)排煙時就出現(xiàn)了60000m3/h額定排煙量的風(fēng)機與按照6000m3/h排煙量設(shè)計的分支管路和風(fēng)口之間如何聯(lián)合工作的問題。無論如何最終的結(jié)果肯定是：管路系統(tǒng)的實際風(fēng)量介于6000m3/h與60000m3/h之間。此時，上述的風(fēng)機和管路之間聯(lián)合工作時可能會出現(xiàn)如下的問題：1）局部管路內(nèi)風(fēng)速過高，劇烈抖動，影響支吊架穩(wěn)固性，表面隔熱材料可能發(fā)生脫離、剝落現(xiàn)象；2）局部管路內(nèi)負(fù)壓過高、風(fēng)管被吸變形；3）最嚴(yán)重的情形是風(fēng)機進入不穩(wěn)定工作區(qū)，發(fā)生喘振。甚至損壞設(shè)備和管路。

因此，排煙設(shè)計時，應(yīng)避免面積大小懸殊的防煙分區(qū)在同一排煙系統(tǒng)內(nèi)；否則應(yīng)設(shè)計時應(yīng)合理布置系統(tǒng)和組織氣流，使排煙風(fēng)管和風(fēng)口的速度均滿足本規(guī)范的要求[2]。

1.2 走道防煙分區(qū)的面積計算

在走道的排煙設(shè)計中，走道的防煙分區(qū)面積計算是個重要參數(shù)。在走道設(shè)有排煙設(shè)施，而與走道相通的小房間沒有排煙設(shè)施時，走道面積如何計算在工程設(shè)計中往往存有爭議。關(guān)于上述情況下的走道排煙面積有兩種計算觀點，第一種認(rèn)為走道排煙面積應(yīng)為走道的地面積與連通走道的無防煙設(shè)施的小房間面積之和[1]。第二種計算觀點則認(rèn)為走道排煙面積是否包括無排煙設(shè)施的小房間面積需考慮房間和走道之間是否為防火門[2]。

事實上，小房間的建筑圍護結(jié)構(gòu)已經(jīng)將其劃分為一個獨立的防煙分區(qū)。由于火災(zāi)只考慮單點著火，如果走道著火，排煙量根據(jù)《高規(guī)》[1]或《建規(guī)》[2]的規(guī)定只需要計算著火點所在的防煙分區(qū)即可，可不包含小房間的面積；如果小房間著火，雖沒有排煙設(shè)施，但由于房間自成防煙分區(qū)，煙氣在火災(zāi)初期將主要匯聚在儲煙倉內(nèi)，而小房間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)相對而言又比較容易被室內(nèi)人員察覺，且疏散撤離距離短，撤離時間也較短，在人員撤離的過程中，即使發(fā)生煙氣溢出到走道的現(xiàn)象，現(xiàn)象也不會過于嚴(yán)重，此時走道內(nèi)的排煙設(shè)施是完全可以將煙氣排除的。如果將小房間和走道劃分在同一防煙分區(qū)內(nèi)，則小房間發(fā)生火災(zāi)時，走道的排煙系統(tǒng)開啟，反而會將小房間內(nèi)的煙氣加速抽到走道內(nèi)，從而不利于控制煙、火蔓延。

故此，筆者認(rèn)為，走道設(shè)置機械排煙設(shè)施，而小房間根據(jù)規(guī)定可不設(shè)置排煙設(shè)施的情況，走道排煙的計算面積均不計入小房間的面積。若要限制火災(zāi)發(fā)展，可以從嚴(yán)考慮，將小房間的門設(shè)置為防火門。

1.3 漏風(fēng)量附加系數(shù)

1.3.1 防煙分區(qū)獨立設(shè)置排煙系統(tǒng)

排煙風(fēng)機的漏風(fēng)量不僅要看管材以及風(fēng)道施工質(zhì)量的優(yōu)劣，還要看管路系統(tǒng)的復(fù)雜程度。管路越長、系統(tǒng)越復(fù)雜，其漏風(fēng)量也相應(yīng)的越大。對于金屬風(fēng)道，排煙漏風(fēng)量可選擇10%或更大；對于混凝土等風(fēng)道，最小不宜小于20%，排煙系統(tǒng)長或施工質(zhì)量差，則宜取30%[2]。

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1.3.2 多個防煙分區(qū)共享排煙系統(tǒng)

《高規(guī)》[1]和《建規(guī)》[2]均規(guī)定，當(dāng)排煙系統(tǒng)負(fù)擔(dān)2個及以上的防煙分區(qū)時，排煙量按照最大防煙分區(qū)的面積取120m3／（m2·h）（也就是為最大防煙分區(qū)排煙量的2倍）的指標(biāo)計算。注意此時已無需再考慮漏風(fēng)量系數(shù)。因為典型火災(zāi)均為單點火災(zāi)，即排煙風(fēng)機的排煙量滿足最大防煙分區(qū)的排煙量每平米不小于60m3／（m2·h）即可。之所以規(guī)定共享排煙系統(tǒng)的排煙風(fēng)機的排煙量按照“最大防煙分區(qū)的面積不小于120m3／（m2·h）”這一要求，實際上就是考慮到了系統(tǒng)復(fù)雜、管路較長時的漏風(fēng)量大的緣故。這在《人防設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50098-2009）[3]中的6.3.1條的條文解釋中已經(jīng)對此做出了明確的闡述。

1.3.3 對地方標(biāo)準(zhǔn)的誤讀

在上海的地方標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：排煙風(fēng)機的排煙量按防煙分區(qū)中最大一個分區(qū)的排煙量、風(fēng)管（管道）的漏風(fēng)量及其他防煙分區(qū)的排煙口和排煙閥的漏風(fēng)量之和計算[4]。

其實這一規(guī)定是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，這里是希望由設(shè)計來計算確定排煙風(fēng)機的排煙量，而不再以一刀切的方式規(guī)定漏風(fēng)量系數(shù)。但這點經(jīng)常被誤讀，有觀點認(rèn)為：上海地區(qū)的排煙風(fēng)機只按照最大的防煙分區(qū)的排煙量在考慮附加一個10%（金屬排煙管道）的漏風(fēng)系數(shù)即可了。

按照這種計算方式選型，在較為復(fù)雜的排煙系統(tǒng)中，如走道的豎向排煙系統(tǒng)，往往在實際消防驗收的風(fēng)量檢測過程中，會出現(xiàn)近端防煙分區(qū)的排煙量和設(shè)計的量偏差不多（有時候也會發(fā)生不足），但越是遠(yuǎn)程的防煙分區(qū)的風(fēng)量與設(shè)計值相差的越大。這是因為遠(yuǎn)程的防煙分區(qū)的受管路系統(tǒng)阻力和漏風(fēng)量的影響較大的緣故。如圖2所示。

在圖2中的走道豎向排煙系統(tǒng)中，假定各個防煙分區(qū)的管路特性相同。顯然，防煙分區(qū)A的排煙管段阻力要小于防煙分區(qū)D，對于同一臺排煙風(fēng)機而言，防煙分區(qū)A的排煙量要比防煙分區(qū)D的要大，而排煙時風(fēng)機的壓頭防煙分區(qū)A要比防煙分區(qū)D低，這從風(fēng)機的工作特性曲線上容易得出結(jié)論。另外無論開啟那個防煙分區(qū)，管路的總漏風(fēng)縫隙面積也是相同的，因而漏風(fēng)量就取決于管路內(nèi)的表壓力。防煙分區(qū)A進行排煙時，管網(wǎng)內(nèi)的負(fù)壓數(shù)值要小于防煙分區(qū)D排煙，故而防煙分區(qū)D的漏風(fēng)量要大于防煙分區(qū)A。

因此，防煙分區(qū)D的排煙口的實際排煙量要小于防煙分區(qū)A的排煙量。負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)數(shù)量越多，這種近端和遠(yuǎn)程的差距就越大。管路系統(tǒng)越是復(fù)雜，排煙漏風(fēng)量也就越大（管網(wǎng)內(nèi)的表壓力升高，管道的總漏風(fēng)面積增大）。

故在復(fù)雜的排煙系統(tǒng)中，不僅僅需要按照最大防煙分區(qū)來計算排煙量、最不利環(huán)路計算排煙風(fēng)機的壓頭，還應(yīng)該認(rèn)真分析考慮漏風(fēng)量，并將漏風(fēng)量對風(fēng)機的風(fēng)量和壓頭的影響作為選擇風(fēng)機的考慮因素。在數(shù)據(jù)不足和缺乏依據(jù)時，應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的按照最大防煙分區(qū)2倍排煙量來選擇風(fēng)機。

2 排煙系統(tǒng)的補風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

2.1 自然補風(fēng)

當(dāng)設(shè)置有可開啟外窗時可以利用其做為機械排煙的自然補風(fēng)口。但自然補風(fēng)的場所必須具備直接開向室外的門、窗等通風(fēng)口。當(dāng)場所不具備直接的自然補風(fēng)

設(shè)施時，其機械排煙系統(tǒng)必須設(shè)置機械補風(fēng)。地下場所的機械排煙系統(tǒng)一般設(shè)計上均不會遺漏機械補風(fēng)系統(tǒng)，但是對于地上的密閉空間卻有可能被忽略。從空氣流動的原理上來講地上的封閉空間也應(yīng)該設(shè)置機械補風(fēng)系統(tǒng)。

2.2 機械補風(fēng)

排煙補風(fēng)的目的是為了使排煙順暢。補風(fēng)量過小，則排煙困難，故而排煙補風(fēng)量不宜小于排煙量的50%；另一方面排煙和補風(fēng)之間存在著溫度差，如果排煙補風(fēng)量與排煙量在體積流量相當(dāng)，排煙補風(fēng)進入室內(nèi)后溫度升高，體積膨脹，會在排煙地點形成正壓，從而使煙氣向周邊區(qū)域擴散，這是不妥的，故而排煙的補風(fēng)量也不宜過大，補風(fēng)量不應(yīng)超過排煙量的80%[2]。

從空氣流動的原理上來講，地上和地下密閉空間的排煙系統(tǒng)均需要設(shè)置補風(fēng)系統(tǒng)。過去不少工程設(shè)計中，地上區(qū)域密閉場所的排煙系統(tǒng)并沒有設(shè)置補風(fēng)系統(tǒng)，這是不合理的。也有地方標(biāo)準(zhǔn)對于排煙補風(fēng)系統(tǒng)的要求略寬松，如上海地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：設(shè)有機械排煙的走道或小于500m2的房間，可不設(shè)補風(fēng)系統(tǒng)[4]。但消防系統(tǒng)設(shè)置畢竟關(guān)乎人民的生命和財產(chǎn)安全，筆者建議對消防條文從嚴(yán)執(zhí)行。

值得注意的是：同一防火分區(qū)內(nèi)多個防煙分區(qū)共享補風(fēng)系統(tǒng)時，必須認(rèn)真核對補風(fēng)口位置，使每個防煙分區(qū)均有門、窗縫隙或百葉等孔洞與補風(fēng)地點直接相通。同時，需認(rèn)真校核，使得每個防煙分區(qū)的補風(fēng)量均為排煙量的50%～80%。這在工程設(shè)計中經(jīng)常被忽略。以圖3為例，要使得圖中每個防煙分區(qū)的排煙量和補風(fēng)量均滿足要求，筆者推薦的簡單可行的做法是：各個防煙分區(qū)的排煙支管和排煙口均按照最大的防煙分區(qū)的面積來計算；補風(fēng)支管和補風(fēng)口也相應(yīng)地按照最大的防煙分區(qū)所需的補風(fēng)量進行計算。

前面討論的共享排煙系統(tǒng)時，排煙風(fēng)機的排煙量實際上相當(dāng)于最大面積防煙分區(qū)設(shè)計排煙量的2倍，這是由于考慮到排煙系統(tǒng)管路復(fù)雜，漏風(fēng)量多等因素。而補風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置和管路等相對均比較簡單，補風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)量則不必考慮如此大的附加系數(shù)，僅需要放大30%即可。

3 特殊場所的排煙量

3.1 觀眾廳

影院、劇院的觀眾廳，報告廳等人員密集且有固定座椅的場所，其排煙量需要按照更高的標(biāo)準(zhǔn)計算。關(guān)于這些部位的排煙量，排煙量指標(biāo)按照13次/h換氣標(biāo)準(zhǔn)計算，或90m3/（m2·h）換氣標(biāo)準(zhǔn)計算，兩者取其大者[5，6]。這是因為觀眾廳人員密集，且由于有座椅的障礙，火災(zāi)時人員疏散較困難，故在計算排煙量時，既要比中庭的機械排煙換氣次數(shù)高，又要比普通場所的單位面積排煙量指標(biāo)要高。

3.2 臺倉和舞臺

臺倉和舞臺等場所，其排煙量相應(yīng)地應(yīng)該參考中庭的排煙量計算方法。這是因為這些空間屬于高大空間，在疏散條件和人員密集程度上來講均與中庭相類似，故而在計算排煙量時套用中庭的排煙量計算標(biāo)準(zhǔn)。其排煙量按照6次/h換氣計算[6]。

4 結(jié)語

關(guān)于消防設(shè)計，我國目前還處于傳統(tǒng)的“處方式”設(shè)計階段。而由于有些“處方”（規(guī)范條文）之間有時存在出入或?qū)Α疤幏健崩斫獠煌瑢?dǎo)致了消防設(shè)計人員在“照方抓藥”出現(xiàn)了偏差。消防設(shè)計關(guān)乎到人民生命財產(chǎn)的安全，在消防設(shè)計中，要正確理解和執(zhí)行消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，以免給國家和社會帶來損失。

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[1]GB50016-2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].中華人民共和國公安部.

[2]GB50045-95，高層民用建筑防火規(guī)范2005年版.中華人民共和國公安部.

[3]GB 50098-2009，人防設(shè)計防火規(guī)范[S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.

[4]DGJ08-88-2006，建筑防排煙技術(shù)規(guī)程[S].公安部上海消防研究所、上海市消防局.

[5]JGJ58-2008，電影院建筑設(shè)計規(guī)范[S].中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院.

[6]JGJ 57-2000，劇場建筑設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑西南設(shè)計研究院.