建筑管道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

張蕊 程曉敏 武華勝 龐敏 孫路 李明躍

摘 要： 通過對(duì)建筑管道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行探究，包括建筑特點(diǎn)和使用需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法應(yīng)用、施工過程中的注意事項(xiàng)、設(shè)備安裝和連接方式、煙氣產(chǎn)生量和速度的計(jì)算、風(fēng)機(jī)選型和功率計(jì)算、定期檢查和清潔、故障排除和維修方法、系統(tǒng)更新和升級(jí)的考慮等內(nèi)容。通過案例分析，將理論知識(shí)與實(shí)際工程相結(jié)合，深入探討了建筑管道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 建筑排煙系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 建筑管道 案例分析

中圖分類號(hào)： TU834文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）03-0065-03

Exploration of Key Points in the Design of the Smoke Exhaust System of Building Pipes

ZHANG Rui CHENG Xiaomin WU Huasheng PANG Min SUN Lu LI Mingyue

Anhui Provincial Institute of Product Quality Supervision and Inspection， Hefei， Anhui Province， 230051 China

Abstract： This article explores key points in the design of the smoke exhaust system of building pipes， including the analysis of building characteristics and usage requirements， the application of system design and calculation methods， precautions during construction， equipment installation and connection methods， the calculation of smoke output and speed， the selection and power calculation of fans， regular inspection and cleaning， troubleshooting and mainte‐nance methods， the consideration of system updates and other aspects. Through case analysis， this article combines theoretical knowledge with practical engineering， and deeply explores key points in the design of the smoke exhaust system of building pipes.

Key Words： Architectural smoke exhaust system； Key points in design； Building pipe； Case analysis

建筑排煙系統(tǒng)作為火災(zāi)安全的重要組成部分，對(duì)于保障人員疏散和減少火災(zāi)損失具有重要意義。然而，在建筑排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮眾多因素，并且要符合相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。本文旨在探究建筑管道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)，包括建筑特點(diǎn)和使用需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法應(yīng)用、施工過程中的注意事項(xiàng)、設(shè)備安裝和連接方式、煙氣產(chǎn)生量和速度的計(jì)算、風(fēng)機(jī)選型和功率計(jì)算、定期檢查和清潔、故障排除和維修方法、系統(tǒng)更新和升級(jí)的考慮。

1 建筑管道排煙系統(tǒng)的背景和重要性

1.1 建筑管道排煙系統(tǒng)的定義和作用

建筑管道排煙系統(tǒng)是指為了保障火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員疏散通道暢通，迅速排除煙霧而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。它由煙道、排煙風(fēng)機(jī)、煙氣壓力控制裝置等組成，通過合理布置煙道和設(shè)置排煙口，將火災(zāi)產(chǎn)生的有毒煙霧從室內(nèi)排放到室外，以確保人員安全逃生。

1.2 建筑管道排煙系統(tǒng)在火災(zāi)安全中的重要性

建筑管道排煙系統(tǒng)在火災(zāi)安全中扮演著至關(guān)重要的角色。首先，它能夠快速排除煙霧，減少火場(chǎng)煙霧濃度，提供清晰的視線，有助于人員疏散和消防員進(jìn)行滅火救援工作。其次，建筑管道排煙系統(tǒng)可以保持疏散通道暢通，確保人員迅速有序地撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，降低人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)[1]。此外，它還能防止煙霧通過樓梯井、走廊等傳播到其他樓層或房間，避免火勢(shì)蔓延，保護(hù)整個(gè)建筑物的安全。

2 建筑管道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1 符合相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

建筑管道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須符合國家和地方相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。這些法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了排煙系統(tǒng)的基本要求、設(shè)計(jì)參數(shù)以及安全性能等，包括建筑消防設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑防火技術(shù)規(guī)范等。確保設(shè)計(jì)符合法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)可以提高排煙系統(tǒng)的可靠性和安全性，有效預(yù)防火災(zāi)和人員傷亡。

2.2 考慮建筑特點(diǎn)和使用需求

在設(shè)計(jì)建筑管道排煙系統(tǒng)時(shí)，需要充分考慮建筑的特點(diǎn)和使用需求，包括建筑的結(jié)構(gòu)類型、平面布局、高度、功能分區(qū)等因素。不同類型的建筑對(duì)排煙系統(tǒng)的要求會(huì)有所不同，例如：高層建筑需要考慮排煙風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程和風(fēng)量，大跨度建筑需要考慮煙道的布置和連接方式等。同時(shí)，還需根據(jù)建筑的使用需求確定排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，如排煙口的數(shù)量和位置、煙道尺寸等。

2.3 確保人員疏散和消防通道暢通

建筑管道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保人員疏散和消防通道的暢通。排煙系統(tǒng)需要合理布置，使煙氣能夠快速排出建筑物，不妨礙人員疏散通道的使用。排煙口和通風(fēng)口的位置應(yīng)考慮人員逃生路徑和安全出口的位置，避免煙氣對(duì)人員逃生造成干擾。此外，還需設(shè)置相應(yīng)的防火門、防火墻等措施，以保證消防通道的完整性和防火分隔效果。

2.4 保證排煙效果和控制煙氣擴(kuò)散

建筑管道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要保證良好的排煙效果和控制煙氣擴(kuò)散。為此，需要根據(jù)火災(zāi)情況計(jì)算煙氣產(chǎn)生量和速度，確定合適的排煙風(fēng)機(jī)類型、數(shù)量和功率。同時(shí)，煙道的尺寸和材料選擇也需符合相關(guān)要求，以確保排煙效果的達(dá)到預(yù)期。此外，還需要考慮煙氣在排煙過程中的流動(dòng)特性，采取合適的導(dǎo)煙措施，有效控制煙氣的傳播范圍和影響。

2.5 合理利用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)方式

在建筑管道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)方式。自然通風(fēng)是指利用自然氣流通過煙道、通風(fēng)口等實(shí)現(xiàn)排煙的方式，具有無能耗、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)；機(jī)械通風(fēng)則依靠排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備提供動(dòng)力，增強(qiáng)排煙效果。綜合考慮建筑特點(diǎn)、使用需求和經(jīng)濟(jì)性等因素，在設(shè)計(jì)中合理選擇自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)方式，并適當(dāng)組合，以達(dá)到最佳的排煙效果和經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3 建筑管道排煙系統(tǒng)的組成和構(gòu)造

3.1 主要組件：排煙風(fēng)機(jī)、煙氣管道、煙氣壓力控制裝置等

建筑管道排煙系統(tǒng)由多個(gè)主要組件組成，包括排煙風(fēng)機(jī)、煙氣管道、煙氣壓力控制裝置等。排煙風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，通過產(chǎn)生負(fù)壓將煙氣從火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)排出建筑物。煙氣管道作為煙氣的傳輸通道，將煙霧從起火點(diǎn)引導(dǎo)到室外。煙氣壓力控制裝置用于控制煙氣的流動(dòng)方向和速度，確保排煙效果的有效性。

3.2 管道布置和連接方式

管道布置需要根據(jù)建筑的特點(diǎn)和使用需求，在適當(dāng)位置設(shè)置煙道和煙氣傳輸通道。布置時(shí)應(yīng)盡量避免管道彎曲和阻塞，以確保煙氣暢通排放。此外，還需考慮管道連接方式的選擇，常見的連接方式有法蘭連接、螺紋連接和焊接連接等，選擇合適的連接方式可以確保管道的密封性和穩(wěn)定性。

3.3 通風(fēng)口和排煙出口位置設(shè)計(jì)

通風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在建筑的高低位不同位置，以利用自然氣流進(jìn)行排煙。排煙出口的位置應(yīng)根據(jù)火災(zāi)情況和人員疏散路徑確定，通常設(shè)于安全出口附近，確保人員撤離時(shí)不受煙霧影響[3]。在具體設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、消防要求和煙氣傳輸路徑等因素，合理確定通風(fēng)口和排煙出口的數(shù)量和位置。

3.4 防火墻和隔煙門的設(shè)置

為了增強(qiáng)建筑管道排煙系統(tǒng)的防火性能，還需要設(shè)置防火墻和隔煙門。防火墻主要用于防止煙氣通過樓層和房間之間的傳播，將火災(zāi)限制在起火區(qū)域，減少火勢(shì)蔓延的可能性。隔煙門則用于切斷煙氣的傳輸，將煙霧局限在一定范圍內(nèi)，保證人員疏散通道的安全。防火墻和隔煙門的設(shè)置要符合相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求，并與排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。

4 建筑管道排煙系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法

4.1 煙氣產(chǎn)生量和煙氣速度的計(jì)算方法

4.1.1 煙氣產(chǎn)生量的計(jì)算方法

（1）根據(jù)燃燒物質(zhì)的質(zhì)量或體積以及燃燒過程中的熱量釋放計(jì)算：假設(shè)某火災(zāi)場(chǎng)景中燃燒的木材，其質(zhì)量為100 kg，燃燒過程中釋放的熱量為20 MJ/kg。根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式可知，每單位質(zhì)量的木材燃燒會(huì)產(chǎn)生固定的煙氣量（例如：對(duì)于木材，燃燒反應(yīng)方程式表明每單位質(zhì)量的木材燃燒會(huì)產(chǎn)生1.5 kg的煙氣）。因此，該火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生的煙氣量為100 kg×1.5 kg/kg=150 kg。

（2）根據(jù)燃燒產(chǎn)物的生成情況進(jìn)行估算：假設(shè)某火災(zāi)場(chǎng)景中燃燒的天然氣，根據(jù)其組成和燃燒反應(yīng)方程式，可以得知每單位質(zhì)量的天然氣燃燒會(huì)產(chǎn)生2.2 kg的煙氣。如果已知火災(zāi)中燃燒的天然氣質(zhì)量為50 kg，那么所產(chǎn)生的煙氣量為50 kg × 2.2 kg/kg = 110 kg。

4.1.2 煙氣速度的計(jì)算方法

（1）管道流動(dòng)公式：假設(shè)煙道的截面積為1 m2，煙道內(nèi)壓差為100 Pa，阻力系數(shù)為0.02。根據(jù)DarcyWeisbach公式，可以使用以下公式計(jì)算煙氣速度：

假設(shè)煙氣密度為1.2 kg/m3，代入上述數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，可以得到煙氣速度。

式（2）中：V為煙氣速度；Δp為測(cè)得的壓力差；ρ為煙氣密度。

（3）數(shù)值模擬方法：使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，通過求解連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程等，可以得到煙氣速度分布的詳細(xì)信息。

4.2 風(fēng)機(jī)選型和功率計(jì)算方法

4.2.1 風(fēng)機(jī)選型方法

（1）煙道長度和阻力損失：假設(shè)煙道長度為10 m，阻力損失為500 Pa。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或風(fēng)機(jī)性能數(shù)據(jù)，選擇適合的風(fēng)機(jī)類型和型號(hào)。（2）所需排煙風(fēng)量：假設(shè)建筑的使用類型為商業(yè)辦公樓，面積為1 000 m2，根據(jù)相關(guān)規(guī)范或經(jīng)驗(yàn)公式，估算所需的排煙風(fēng)量為20 000 m3/h。（3）環(huán)境條件：假設(shè)環(huán)境溫度為25°C，濕度為50%，海拔高度為1 000 m。根據(jù)這些環(huán)境條件，選擇符合要求的風(fēng)機(jī)。

4.2.2 風(fēng)機(jī)功率計(jì)算方法

（1）靜壓計(jì)算：假設(shè)風(fēng)機(jī)所需的靜壓為600 Pa，根據(jù)風(fēng)機(jī)性能曲線或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以確定風(fēng)機(jī)在該靜壓下的風(fēng)量。根據(jù)所選風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和靜壓，可以計(jì)算出風(fēng)機(jī)的靜壓功率需求。（2）動(dòng)壓計(jì)算：假設(shè)風(fēng)機(jī)所需的動(dòng)壓為300 Pa，根據(jù)風(fēng)機(jī)性能曲線或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以確定風(fēng)機(jī)在該動(dòng)壓下的風(fēng)量。根據(jù)所選風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和動(dòng)壓，可以計(jì)算出風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓功率需求。（3）總功率計(jì)算：將靜壓功率需求和動(dòng)壓功率需求相加，即可得到風(fēng)機(jī)的總功率需求。

4.3 管道尺寸和材料選擇

建筑管道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要合理確定煙道的尺寸和材料。煙道尺寸的選擇應(yīng)根據(jù)煙氣產(chǎn)生量和速度的計(jì)算結(jié)果，以及對(duì)煙道內(nèi)部阻力和壓力損失的考慮。管道材料的選擇應(yīng)根據(jù)其耐高溫、防腐蝕和密封性等特性。常見的煙道材料包括鍍鋅鋼板、不銹鋼、耐酸玻璃鋼等。除了常見的煙道材料，還有以下幾種材料可以作為煙道材料。（1）水泥：水泥在一些低溫度和低壓力環(huán)境下可用于制作煙道。然而，水泥在高溫和高壓力環(huán)境下可能會(huì)出現(xiàn)開裂和脫落的問題，因此需謹(jǐn)慎使用。（2）包覆玻璃棉或巖棉的復(fù)合管：這種煙道材料通常由內(nèi)部金屬管道和外部包覆玻璃棉或巖棉的絕熱層組成[4-5]。它具有較好的保溫性能和耐高溫性能，適用于較高溫度的煙道。（3）涂刷防火涂料的金屬管：將金屬管道表面涂刷上特殊的防火涂料，以提高其耐火性能。這種材料通常用于需要額外的防火保護(hù)的煙道系統(tǒng)，可以有效減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

5 建筑管道排煙系統(tǒng)的安裝和調(diào)試要點(diǎn)

5.1 施工過程中的注意事項(xiàng)

首先，確保施工人員具備相關(guān)技術(shù)資質(zhì)，并按照相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。其次，要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理的布局和劃分，確保安全通道暢通。同時(shí)，在安裝過程中要注意防火措施的落實(shí)，避免在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行焊接等工藝。另外，還需嚴(yán)格執(zhí)行施工圖紙和技術(shù)要求，確保各個(gè)組件的正確安裝和連接。

5.2 設(shè)備安裝和連接方式

在設(shè)備安裝方面，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)和使用要求進(jìn)行合理布置，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，還需要進(jìn)行設(shè)備的電氣接線和防水處理，以確保設(shè)備能夠正常運(yùn)行。在連接方式上，需要選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式，如法蘭連接、螺紋連接和焊接連接等，保證連接緊密、密封可靠。

6 結(jié)語

本文對(duì)建筑管道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)進(jìn)行了探究，涵蓋了從建筑特點(diǎn)和使用需求分析到系統(tǒng)安裝、運(yùn)行和維護(hù)的全過程。通過深入研究和案例分析，得出了一系列設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法，以提高排煙系統(tǒng)的性能和可靠性。未來的研究方向可以進(jìn)一步關(guān)注新技術(shù)的應(yīng)用和系統(tǒng)智能化管理，以滿足不斷發(fā)展的建筑需求和火災(zāi)安全要求，進(jìn)一步提高建筑排煙系統(tǒng)的效果，確保人員和建筑物的安全。

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