防烟楼梯间及前室的机械防烟

知识点：机械防烟设计

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1　防烟楼梯间及前室的机械防烟

《高规》关于机械防烟第8.3.1.2条规定:“采用自然排烟措施的防烟楼梯间,其不具备自然排烟条件的前室,应设置独立的机械加压送风的防烟设施”。

《高规》关于机械排烟第8.4.3条又规定:“带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室,当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟,裙房部分不具备排烟条件时,其前室或合用前室应设置局部正压送风系统,正压值应符合8.3.7条规定”,而第8.3.7条的规定是:“机械加压送风的余压,除计算最不利环路管道压头损失外,尚应有余压,其余压值应符合下列要求:8.3.7.1防烟楼梯间为40Pa～50Pa;8.3.7.2前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层(间)为5Pa～30Pa”。

(1)在实际工程设计中经常会出现这样的情况:防烟楼梯间具备自然排烟条件(即楼梯间可开启的外窗面积大于2.0m²),而防烟楼梯间前室不具备自然排烟条件,依据《高规》第8.3.1.2条款该防烟楼梯间可以不设正压送风系统,采用自然排烟,而其前室设正压送风系统,每层前室设一个常闭型多叶送风口,由消防控制中心控制启闭。当建筑物发生火灾时,由消防控制中心控制开启火灾层及其相临层的前室正压送风口向前室送风(通常是这样控制的),防烟楼梯间的可开启窗则采取自动或人工开启进行自然排烟。与此同时,避难人员不断向前室和防烟楼梯间疏散,这时前室的高压空气不仅会流向走廊,而且会流向防烟楼梯间。因此,前室正压送风系统的风机风量如果按《高规》表8.3.2-4进行计算的话,前室和防烟楼梯间的正压值是不可能保证符合《高规》第8.3.7条的规定要求,甚至会出现着火层走廊的烟气因在热压、风压、浮压等力量联合作用下进入前室的现象。

(2)同样在实际工程中还会存在符合《高规》第8.4.3条款的情况,即裙房以上部的前室有可开启外窗,采用自然排烟方式进行排烟;裙房部分的前室不具备自然排烟条件,设置局部正压送风系统;与其相邻的防烟楼梯间具备自然排烟条件,采用自然排烟。当建筑物裙房以上部分发生火灾时,防烟楼梯间及其前室的外窗采取自动或人工开启进行自然排烟。同上面讲的情况一样,避难人员不断向前室和防烟楼梯间疏散,比上面情况更糟的是,此时的前室和防烟楼梯间与着火层走廊相比是处于负压区状态,因此,走廊的烟气必然进入前室和防烟楼梯间,不利于人员疏散。

楼梯间是人员疏散的重要通道,防烟楼梯间是不允许有烟的。在国内外众多火灾案例中发现,物体燃烧时将产生温度很高的有毒或可燃气体四处流窜,引发瞬间爆燃,给疏散与扑救造成困难,以致中毒、窒息、伤亡造成很大的损失。因此,建筑物发生火灾时必须保证疏散通道的畅通无阻,即保证防烟楼梯间及前室、合用前室和消防电梯间前室处于无烟状态。笔者认为,不论防烟楼梯间及前室、合用前室和消防电梯间前室是否具备自然排烟条件,都不应采用自然排烟的方式,而采用机械防烟方式,即设置正压送风系统。建议《高规》在机械防烟部分提高设计标准,取消采用自然排烟方式,使防烟楼梯间真正起到防烟的作用。正压送风系统的设置及加压送风量,按照《高规》表8.3.2-1、表8.3.2-2、表8.3.2-3进行计算。

2　内走道的自然排烟

《高规》关于自然排烟第8.2.2.3规定:长度不超过60m的内走道,可开启外窗面积不小于内走道面积的2%,可以采用自然排烟。

在执行《高规》该项条款时,由于对规范理解上的差异,也会出现设计人员与消防审批部门意见不一致的情况。例如:在某项一类高层建筑设计中内走道长度为54m,走道的一侧设有可开启外窗,且可开启外窗面积大于内走道面积的2%。设计人员采用自然排烟方式,按《高规》第8.2.2.3条款是符合要求的。但是,在消防设计审批时,消防部门提出内走道应设置机械排烟系统,其理由是,内走道只有单侧外窗可开启时,内走道长度不允许超过30m。由于《高规》第8.2.2.3条款表述不够严密,又没有该项条款的说明与解释,致使执行该项条款时带来不便。笔者认为,如果认定消防部门的上述解释是正确的,那么《高规》第8.2.2.3条款应改为:“长度不超过60m的内走道,两侧可开启外窗面积之和不应小于走道面积的2%。”

3　《建规》中的机械排烟

(1)2000年4月,建设部关于《工程建设标准局部修订公告》(第27号)对《建规》进行了局部修订。在局部修订条文第5.1.1a条款中规定:“歌舞厅、录像厅、夜总会、放映厅、卡拉OK(含具有卡拉OK功能的餐厅)、游艺厅(含电子游艺厅)、桑拿浴室(除洗浴部分外)、网吧等歌舞娱乐放映游艺场所,宜设置在一、二级耐火等级建筑内的首层、二层或三层的靠外墙部位,不应设置在袋形走道的两侧和尽端。当必须设置在建筑的其他楼层时,尚应符合下列规定:

a.不应设置在地下二层及二层以下,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;

b.一个厅、室的建筑面积不应大于200m²;

c.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,应设置机械排烟设施。

上述规定中只提到应设置机械排烟设施,而没有提及机械排烟量应如何计算或按现行国家哪个标准规定执行。《建规》第5.1.1a条款是“民用建筑”一章的内容,笔者认为《建规》第九章“采暖、通风和空气调节”也应增加关于机械防排烟的条款。

(2)《建规》总则中第1.0.3条文说明规定:如体育馆、大会堂等超过24m的单层公共建筑列入本规范的适用范围中。

现代化体育建筑中电气设备多,线路错综复杂,通风空调管道四通八达,都是造成火灾蔓延扩大的途径。无论是多功能体育馆、游泳馆,还是室内溜冰场或冰球馆,一旦发生火灾,在比赛大厅内的火焰中心,垂直上升气流将以4～6m/s的速度向顶棚和屋架蔓延,这时馆内的各种竖井,如新风、排风、送风、回风及水管道井、楼梯间和电梯井等都成为窜火的大烟囱,由于烟囱效应的热压作用造成烟火迅速扩展,甚至通过伸缩缝迅速传播。当火源燃烧到6min时,火焰温度则会升到900℃以上,由于火灾燃烧与烘烤等作用下,使钢屋架强度降低,大空间内起火一般在15min左右钢屋架就会倒塌。此时大厅内烟雾弥蔓火光熊熊,观众必然惊恐万状一片混乱,造成重大的伤亡事故和严重的经济损失。因此体育建筑设置消防排烟是非常必要的。笔者建议《建规》应增加关于“机械防排烟”方面的条款。

推荐资料：

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95 2005

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GB51251-2017建筑防烟排烟系统技术标准

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