高层建筑防火防烟的设计

为确保建筑物的寿命及人民生命财产的安全和便于火灾发生时人员的疏散、扑救,对高层建筑采取完善的防火防烟措施,显得极为重要.从国内外火灾造成的死亡原因分析：主要由于室内采用合成装饰材料,在火灾发生时产生大量有毒气体所致.其次与空调设备及无窗房间的增多也有密切关系.如水暖、电器管道和空调管道纵横布置,致使室内空间高度过低,影响了烟气的流动,加上通风空调管道阀门关闭不严容易窜烟火,造成火灾蔓延,扑救困难.由于烟气产生大量有害气体妨碍了人员的避难救灾,以致中毒死亡.

现就建筑物的防火防烟设计谈几点粗浅的看法.

1.高层建筑防火防烟的设计步骤

工程设计初期,建筑师在考虑平面、剖面方案时,就应遵照国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50042-95(2005年版),划分防火防烟区,并考虑好疏散通道的布局.于是设备工程师根据建筑平面图、工程规模、性质和用途,确定防火防烟的方案.当走廊前室及防烟楼梯间都没有条件采用自然通风的防烟方案时,则可采用机械排烟装置.进而确定安全疏散通道正压间的正压值及送风量或排烟量.并设计出通风机房和通风竖井的位置、面积以及送风口（或排风口）的位置和尺寸、标高等.同时应考虑设置防火自动报警系统和自动喷淋灭火设备.

为了严格控制火灾的蔓延,所以通风空调管道在穿越防火区的隔墙和楼板时,均应装设防火防烟阀门.

2.高层建筑防火防烟方式的选择

2.1密闭防烟方式

在火灾发生时,人员疏散后,关闭防火门使火灾室完全密闭,让其缺氧而自行熄灭,这种方式仅适用于较小的防火单元.

2.2自然排烟方式

利用火灾发生时室内热气流的浮力或室外风力的作用,在房间或走廊顶部设置可控制的外窗或排烟口,使烟气自然排至室外.自然排烟口的有效总面积不应小于防烟区面积的百分之二,在靠外墙的防烟楼梯前室、消防电梯前室或合用前室,采用自然排烟方式时,其开窗面积对于单独前室不应小于2m2,合用前室不应小于3㎡.排烟口平时处于常闭状态,开关装置应灵活方便.设置部位应避开主导风向,否则会出现倒灌现象.

为阻止烟气侵入安全疏散通道,最好在楼梯间底部出口处设过渡室,作为特别保护措施,以减少冬季防烟楼梯间的烟囱效应.

2.3机械排烟自然进风口方式

在独立前室或合用前室设机械排烟竖井、自然进风竖井及可控制的排烟口、进风口.其排烟量分别为22000m3/h和27000m3/h.自然进凤系统的压力损失应计算在排烟系统内,室外总进风口应设在建筑物的底层附近.由于进风口规定设在前室墙面的下部,为避免产生人员坠入送风竖井的危险,进风口处设有牢固的安全措施.这种方式各层前室均应设置可开启的排烟口、进风口,并应于排烟机联锁.

2.4机械加压送风口的防烟方式

作为向疏散通道的前室或防烟楼梯间及消防电梯井加压送风,用造成气压差的方式,防止烟气侵入安全疏散通道.是保证防烟楼梯间及消防电梯井在建筑物一旦发生火灾时,能维持25~50帕斯卡的正压值.而正压值的大小又取决于加压送风量的多少.

为使这种方式真正起到火灾发生时的防烟作用,（1）必须保持正压间建筑结构的气密性；（2）必须保证机械加压送风系统的完整性和正常运转；（3）正压间的气流方式应是通过门洞和其他开放部位向外流动；（4）烟气要能从非正压间排至室外,否则应在封闭走廊顶部设机械排烟系统.

3.关于机械加压送风量的确定

3.1向每个前室加压送风时

其送风口的开关应与送风机联锁,平时处于常闭状态.在保证所须正压值的情况下,加压送风量的计算与建筑物的高度及连接各层前室的数量、构造有关.

3.2向防烟楼梯间机械加压送风时

其送风口处于常开状态,一旦发出火警信号,防火控制室立即启动送风机加压送风.为保持气流气压的稳定性,室外空气从楼梯间底部输入或从送风竖井中多点输入为好,一般为每2至3层设一个送风口,前室的加压送风口应每层设一个.其加压送风量的计算方法如下：

（1）按防烟楼梯间的怎么写作层数计算.每层的送风量不少于1700m3/h.当建筑物层数为20层,则输入防烟楼梯间的总送风量为34000m3/h.

（2）当建筑物着火层以外所有楼梯间的门都为关闭状态时,为保持防烟楼梯间内正压值25帕斯卡所需的送风量可用下式计算：

L等于（424.27+5.66n）×60㎡/h

式中：n—为建筑物的层数.

424.27—指从着火层楼梯间的门向外逸出的风量,当门的面积为1.9㎡时,其风速约为3.73m/s.

5.66—指每一层楼梯间门缝处漏出的风量.

当建筑物层数为20层,则输入防烟楼梯间的总送风量为32248m3/h.

3.3按维持防烟楼梯间及消防电梯间内的正值及前室的门窗总漏风面积,也可用下式计算输入前室的加压送风量

L等于0.827×A×ｐ×1.25×3600m3/h.

式中：0.827—漏风率系数.

A—前室门窗的总漏风面积（㎡）

P—设定的正压值,取50帕斯卡

N—指数系数,对门缝取2

1.25—为不严密处附加值

3.4向消防电梯井（或防烟楼梯间）加压送风时,其送风量的计算也可以用下式计算

Ｌ等于３６００ｆ·ａ·

式中：ｆ—门开启及门缝的面积（㎡）

ａ—流量系数,楼梯门开启为0.64,门缝为0.6,电梯井门开启为0.7；

△P—消防电梯井内所有维持的最低正压值2~2.5（kg/㎡）

Rn—室内空气的比重取1.213（kg/m3）

g—重力加速度取9.81（m/s2）

4.关于机械排风量的确定

4.1按《高层民用建筑设计防火规范》计算

当排烟风机负担一个防烟分区时,按该烟分区面积不小于60m3/h·㎡,且排烟风机的最小排烟量不应小于7200m3/h.当排烟风机负担两个或两个以上防烟分区排烟时,应按最大防烟分区每平方米面积不小于120m3/h计算.

4.2走廊排烟量的计算

A、从着火房间的门散出来的烟气量

ＧＺ＝１７５０·ｂkg/h

式中：b—门的宽度（m）

hg—门的高度（m）

B、着火层走廊中的排烟体积

Ｚｓ＝m3/h

式中：0.7—烟气在走廊中的冷却系数

ｔｙ—由火灾房间窜入走廊的烟气温度,约为500℃.

C、排烟竖井内的总烟量

Ｇｒ＝ＧＺ１＋kg/h

式中m—排烟时其它关闭阀门的漏风率为10%；

N—建筑物层数（下转第29页）

（上接第89页）D、通风机排出烟气的温度

ｔｇ＝（℃）

式中：0.5—烟气在竖井中的冷却系数；

ｔｎ—室内空气温度（℃）

E、排烟风机排出烟气的体积

Ｌｇ＝(m3/h)

值得注意的是,对于高度超过100m的建筑,在顶部设置排烟风机时,竖井内将产生烟囱效应,风量会比原来增大很多,致使风机过载,防止的办法是在排烟风机吸入端设风量调节阀,根据风机吸入端的静压变化比例调节阀门的开启度,另外可选用变风量的通风机,但都须要有压力自动控制装置相配合.因该建筑物的排烟系统,宜在垂直方向分设2~3个系统比较合适.

5.控制程序

加压送风系统及排烟系统和通风、空调系统在火灾发生时的控制程序.

（1）当、温感器发出火警信号或者人工报警通报到防火控制室,经远距离操作使火灾层的加压送风口或排烟口开启,或者由人工就地开启加压送风口或排烟口.

（2）加压送风口或排烟口正常开启后,其微动开关将自行给防火控制室输送开启信号,防火控制室接收到信号后,立即发出启动加压送风机或排烟风机停止通风、空调机的指令.

（3）这一套的动作程序,全部由防火中心的控制室完成,并将各系统的运行和停止状态用灯光显示出来.