某復(fù)雜空間排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

宋晉 虞杰 張智信 肖龍洋 姜淏予

1 浙江工業(yè)大學(xué)工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

2 杭州電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

目前公共建筑有較多大空間建筑的形態(tài)設(shè)計(jì)[1]。GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2（]以下簡(jiǎn)稱《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》）實(shí) 施前，暖 通設(shè)計(jì)師關(guān)于防排煙設(shè)計(jì)主要參考建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50016-2006）及 高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50045-95），相 關(guān)計(jì)算與現(xiàn)行規(guī)范差異較大[3-6]，關(guān) 于復(fù)雜空間案例的防排煙設(shè)計(jì)的介紹較少，本 文將結(jié)合威寧某中學(xué)項(xiàng)目中的行政樓與圖書館作為工程實(shí)例，詳 細(xì)介紹該工程中的典型復(fù)雜空間建筑的防排煙設(shè)計(jì)方案，介 紹在保證建筑設(shè)計(jì)方案不變情況下，如何有效設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)。圖 1為學(xué)校整體鳥瞰圖。

圖1 學(xué)校整體鳥瞰圖

1 行政樓防排煙系統(tǒng)

1.1 建筑簡(jiǎn)介

行政樓占地面積8598.56 m2，見 圖2，內(nèi) 部設(shè)有舞臺(tái)及池座，兩 空間高度不同且池座中的座位沿舞臺(tái)至后側(cè)高度逐漸升高，即 凈高逐漸減小，由 15.4 m 過渡至4.8 m。行政樓北側(cè)為門廳與休息廳，門 廳局部跨越兩層。行政樓西側(cè)有一通高空間走道，見 圖 3，走 道為實(shí)現(xiàn)建筑空間的視線跨越與延展，每層未設(shè)樓板隔斷，見 圖4。舞 臺(tái)南側(cè)還有休息廳、服 裝間、道 具存放處等輔助用房間，空 間結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

圖2 行政樓平面圖

圖3 行政樓側(cè)面通高走道模型

圖4 行政樓側(cè)面通高走道內(nèi)部

1.2 防煙分區(qū)劃分

對(duì)于該建筑，將門廳處的多層空間逐塊分隔，其中 2 層與 3 層共用煙道引至建筑最高處進(jìn)行機(jī)械排煙。門廳另外用煙道引至建筑最高處進(jìn)行機(jī)械排煙。

將舞臺(tái)與池座分別作為獨(dú)立防煙分區(qū)進(jìn)行機(jī)械排煙，其中池座按照最高處座位來計(jì)算清晰高度，按照整體空間計(jì)算機(jī)械排煙量。

所有排煙風(fēng)機(jī)均設(shè)于建筑東側(cè)外部樓梯上部，不影響整體建筑造型。

行政樓側(cè)面走道主要為觀賞用，盡 管也為高大空間，但 由于敞開口面積較多，且 不是疏散用走道，故 按照高大空間自然排煙對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.3 排煙設(shè)計(jì)

根據(jù)《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》[2]，最 小清晰高度應(yīng)該按下式計(jì)算：

式中：Hq為最小清晰高度；H'對(duì)于單層空間，取 排煙空間的建筑凈高度，對(duì) 于多層空間，則 取最高疏散樓層的層高。

儲(chǔ)煙倉(cāng)高度當(dāng)采用自然排煙方式時(shí)，儲(chǔ) 煙倉(cāng)的厚度不應(yīng)小于空間凈高的20%，且 不應(yīng)小于500 mm。當(dāng)采用機(jī)械排煙方式時(shí)，不應(yīng)小于空間凈高的 10%，且不應(yīng)小于 500 mm。同時(shí)儲(chǔ)煙倉(cāng)底部應(yīng)高于最小清晰高度。

根據(jù)《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》[2]，排 煙量計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：建 筑空間的凈高小于或等于 6 m 的場(chǎng)所，其 排煙量則應(yīng)該按不小于 60 m3/ (h·m2) 計(jì)算，且 取值不小于15000 m3，或 設(shè)置有效面積不小于該房間建筑面積2%的自然排煙口。凈高大于6 m 的場(chǎng)所其每個(gè)防煙分區(qū)排煙量應(yīng)根據(jù)場(chǎng)所內(nèi)的熱釋放速率及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)算方法計(jì)算確定，且 不小于采用查表線性插值法計(jì)算所得的數(shù)值。

經(jīng)計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 行政樓排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量

2-5 及3-5 均為休息廳空間，且 排煙量不大，故 考慮合并為同一排煙系統(tǒng)，根 據(jù)《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》[7]，當(dāng) 一個(gè)排煙系統(tǒng)擔(dān)負(fù)多個(gè)防煙分區(qū)排煙時(shí)，對(duì) 于建筑空間凈高為 6 m 及以下的場(chǎng)所，應(yīng) 按同一防火分區(qū)中任意兩個(gè)相鄰防煙分區(qū)的排煙量之和的最大值進(jìn)行計(jì)算。

門廳處由于空間多層交錯(cuò)，筆 者設(shè)計(jì)時(shí)考慮下層空間煙氣不能影響上部空間，在設(shè)計(jì)防煙分區(qū)1-4 儲(chǔ)煙倉(cāng)時(shí)綜合考慮 1-4 及 2-5 兩空間的儲(chǔ)煙倉(cāng)要求高度，并 充分考慮兩空間之間擋煙垂壁對(duì)于無火災(zāi)情況時(shí)人視線的遮擋，最 終確定了擋煙垂壁為1.5 m。圖5為門廳處防煙分區(qū)劃分與排煙設(shè)計(jì)。

圖5 門廳處防煙分區(qū)劃分與排煙設(shè)計(jì)

舞臺(tái)與池座之間存在建筑墻作為擋煙垂壁，不 再另設(shè)。舞臺(tái)最小清晰高度按照大空間的凈高及最高層座位的實(shí)際凈高計(jì)算得到的最小清晰高度取最高考慮，保 證儲(chǔ)煙倉(cāng)的底高度高于最高座位處人的最小清晰高度要求。圖 6 為舞臺(tái)池座排煙設(shè)計(jì)。

圖6 舞臺(tái)池座排煙設(shè)計(jì)

所有排煙機(jī)房置于整體建筑東側(cè)外廊樓梯的上部，位 于建筑最高處且不影響建筑整體設(shè)計(jì)。補(bǔ)風(fēng)機(jī)房設(shè)于建筑西北角及西南角，其 中西北角補(bǔ)風(fēng)機(jī)房西側(cè)為樓梯，北 側(cè)為外廊，東 側(cè)為聲控室，南 側(cè)為池座空間，均 不能夠進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)，為 此將此補(bǔ)風(fēng)機(jī)房頂部抬高至高于池座頂板，從上部取室外空氣進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。圖7為排煙機(jī)房及補(bǔ)風(fēng)機(jī)房設(shè)計(jì)。

圖7 機(jī)房設(shè)計(jì)

建筑西側(cè)大空間走廊，由 于其并未做疏散用，故 將在走廊與主體建筑所有聯(lián)通的地方均使用玻璃門進(jìn)行分隔，保 證空間的獨(dú)立。

此走廊上下并無樓板分隔，煙氣能夠從1 層直通4 層至上部排出。此走廊兩端均無遮擋，西側(cè)為裝飾墻，開 口較少。東 側(cè)在內(nèi)部庭院部分每層均有開口。頂 部部分有開口，部 分封閉，為 滿足排煙要求，在 4 層樓梯處將東側(cè)墻取消。圖8 為通高走道煙氣流動(dòng)示意。

圖8 通高走道煙氣流動(dòng)示意

此通高走廊若算作多層空間，然 而各層之間并無隔板分隔。若算作中庭，然 而上部空間能夠有人站立。若算作走道，并 非是單層走道，每 層煙氣能夠互通，故 此空間定義較難，且 此類通高空間在《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》[2]中并無明確定義，筆 者在設(shè)計(jì)中按照走廊、中 庭、其 他建筑對(duì)此空間進(jìn)行分別計(jì)算后取大值來保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

此走道面積為344 m2，凈 高19.5 m，最 小清晰高度3.55 m。

根據(jù)相同的條件，采 用不同空間的計(jì)算方法來計(jì)算自然排煙口面積，計(jì) 算結(jié)果如表2 所示。

表2 通高走道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，取 自然排煙口面積為116.39 m2，在 不影響建筑造型的情況下，在 走道的東側(cè)加開排煙口，保 證此空間的自然排煙。

3 結(jié)語(yǔ)

《防排煙標(biāo)準(zhǔn)》[2]實(shí)施后，與 舊規(guī)相比，防 排煙設(shè)計(jì)有較大變化，在 許多細(xì)節(jié)計(jì)算上都有要求，有 利于設(shè)計(jì)出更加合理的防排煙施工方案，對(duì) 有效減少火災(zāi)引起的危害有指導(dǎo)意義。

但暖通設(shè)計(jì)師在實(shí)際設(shè)計(jì)中，相 較于舊規(guī)會(huì)遇到較多難以確定的問題。尤其在公共建筑中，復(fù) 雜空間是經(jīng)常采用建筑設(shè)計(jì)方法，本 文借助工程實(shí)例，基 于現(xiàn)行防排煙規(guī)范，對(duì) 某中學(xué)建筑的復(fù)雜空間的防排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。