(商场通风系统与机械排烟系统)的设
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商场通风系统与机械排烟系统的设计技术
湖南省株洲市公安消防支队 贺海军
摘要：通过对排烟系统和通风系统设计要求的分析，提出解决机械排烟系统 与通风系统设计的技术问题的办法
关键词：机械排烟 排风系统 技术
1、前言
人的生命安全在建筑防火设计中的目的之一。如何合理的防排烟设计对于保 证人员的安全疏散、控制火灾蔓延和消防扑救创造良好的条件至关重要。目前在 建筑火灾中，由于窒息、吸入烟尘一氧化碳中毒死亡占火灾死亡人数的 63%左右。 科学的、合理的对机械排烟系统与新风系统或排风系统进行设计，对于降低建筑 工程造价、充分利用资源，保证系统的正常运行起到重要作用。
机械排烟系统要求：排烟风速要求：金属管道 20 m/s
非Baidu Nhomakorabea属管道
15 m/s。
（3）、风管设计要求：
现在实际使用中多采用无机玻璃钢风管和金属风管。因在实际工程中使用的无
机玻璃钢风管均采用经检测合格的产品在此不详细说明。
仅将金属矩形风管要求提出：
金属矩形风管最小管壁厚度 （mm）
（表五）
风管长边
送风系统
2、规范中对通风系统设计和机械排烟系统设计要求
（1）、新风量、排风量和排烟量设计要求：
通风系统要求：因规范中还没有排风量的规定，按实际要求排风量应与新风量
相同，所以排风量采用新风量要求数据。在此以株洲汇亚国际服饰广场为例计算
说明。该广场建筑面积 19 万多 m2，一类高层建筑。商场机械排烟设计与通风系
V m3/h 148608 133704 118584 101520 88704 73728 58680
从以上计算结果可知火场中所产生的烟量是一个变量，随着火灾的发展而变 化。取决于燃烧物质的发烟能力、燃烧温度、空气量和堆放形式。一般随火场中 温度的升高而减低。科学的确定系统排烟量应该根据火场燃烧物质的发烟能力按 火场温度变化规律确定排烟量。确定在 30 分钟内火场温度较大的区间所需排烟 量为设计排烟量。
Qc=0.7Q=0.7at2=0.7×0.012×3002=0.756 MW 根据上海地方规程《民用建筑防排烟技术规程》表 5.2.4 查得
从计算结果看出和第一种方法计算中ΔT 为 112℃时结果相近。在对于排烟
Qc MW
1
3
ΔT ℃
28
84
Mρkg/ s
25
25
V m3/s
28 (10080 m3/h)
F0=L/3600 v0=25200/3600×6≈1.17m2 由此可以计算出主送风管总有效截面积为 1.17m2。
（2）、排烟系统风管管径计算：由公式 L=3600F0v0（ L : 送风量 m3/h、F0 : 送风管的有效截面积 m2、 v0 :风管的风速 m/s）可以计算出排烟管道的有效 截面积。
26.8
(96480 m3/h)
要求较高场所可以采用。
按《高规》第 8.4.2 条和第 5.1.6 条要求确定排烟量
V=120×500=60000m3/h
（公式三）
从三个计算方式计算可以知道。计算结果存在一定差距。
在此笔者认为《高规》确定的排烟量是按理想火灾确定，和实际有一定距离。
按《高规》第 5.1.6 条要求每个防烟分区宜为 500 m2，条文说明中也只是说采用
设计中就有设计人员采用 120 m2 为防烟分区的最小面积（规范要求的最小排烟
风机的排烟量确定 7200/60=120 m2）。在某些工程中笔者就发现有将防烟分区按
200 多 m2 划分的，按 120m3/h×200=24000 m3/h 确定排烟量。此排烟量和前面计
算结果相差太大，达不到排烟的实际目的。所以在国家规范没有修改前最少应按
排烟系统
80-320
0.5
0.8
340-450
0.6
0.8
480-630
0.6
0.8
670-1000
0.8
1.0
1120-1250
1.0
1.0
1320-2000
1.0
1.2
2500-4000
1.2
1.2
（4）、风管有效截面积设计要求：
送风、排风系统：由公式 L=3600F0v0 （公式四）（ L : 送风量 m3/h、 F0 : 送 风口的有效截面积 m2； v0 :风道的风速 m/s）可以计算出送风风管的有效截 面积。以 25200 m3/h 的送风量计算送风管管径（按表四要求确定风速为 6 m/s）。
500 m2 是因为过小会使垂直排烟井道数量过多，过大会因高温的烟气波及面积加
大，使受灾面积增大，不利于人员疏散，才采用 500 m2。因此笔者认为计算排烟
量的确定与防烟分区的面积没有直接关系。因对于合用系统在建筑中没有设置排
烟竖井，适当将防烟分区面积增大将有利于建筑设计，当然也不是越大越好。在
上海的地方规程中就将防烟分区定为不大于 2000 m2。该商场也是按 2000 m2 划
排烟口设置要求：一应设置在储烟仓内，高于挡烟垂壁下沿。排烟口设置 应尽量远离安全出口，不应小于 1.5 米。排烟口风速不大于 10 m/s。属于常闭 设置，火灾确认后 15 秒后开启。排烟口有效截面积同样按（公式四）计算。 排烟口有效截面积按防烟分区面积内排烟量计算。在汇亚服饰广场应采用 2000 m2 划分防烟分区。所以此区内排烟口有效截面积为 240000/（3600×10）≈6.67m2。 按每个排烟口有效截面积为 0.45 m2那么此区应设置排烟口 15 个。按 60000/（3600 ×10）≈1.67 m。按每个排烟口有效截面积 0.45 那么一个防烟分区内应均匀布 置排烟口 5 个。 （6）挡烟垂壁的设计要求：
60000 m3/h 确定。
按火灾模拟模型 CFAST 与人员疏散模型 Fegress 模拟，在自动喷水灭火系统
与机械排烟系统的联合作用下，排烟系统的排烟量按其所负担防烟分区建筑面积
排烟量为 36m3/(m2.h)就可以始终将烟的界面保持在 2 m 以上，可以保证人员能
够有充足的时间疏散到安全地点。在排烟设计中因现场确难以按规范要求的排烟
规》确定人数为 4000×0.85=3400 人。此防火分区内风量为 3400×8=25200 m3/h。
机械排烟系统的设计要求：
目前对排烟量的确定方法没有最合理的计算，在此笔者将几种常用的方法
列出供选择：
a:用公式 V=MρT/ρ0T0 计算排烟量。（公式一） V=MρT/ρ0T0
V：排烟量（m3/s）
分防火分区的。所以排烟量计算仍应按发生火灾区域的不同对象区别对待。根据
实际对象确定排烟量。在此笔者建议当按 500 m2 以下设置防烟分区的商场排烟
量按规范要求的 120×500=6000 m3/h 确定。对于超过 500 m2 划分防火分区的商
场采用表三中计算取值。因为目前规范中没有防烟分区的最小面积，所以在实际
采用规范要求 120×500=60000 m3/h 确定，风速为 15 m/s 计算。排烟管道
的有效截面积为：
F0=L/3600v0=60000/3600×15≈1.11m2 采用前面两种方法计算的排烟量在确定风管管径计算是建议采用
F0=L/3600v0=100000/3600×15≈1.85 m2 在汇亚服饰广场排烟设计中采用 60×2000=120000m3/h 计算，因该广场风
用公式 M=0.188×P×y3/2 确定排烟量：（公式二） M=0.188×P×y3/2 M：烟气生成量 kg/ s ； 0.188：标准系数；P：火场周长 m；y：地板和
烟气层下沿间的距离 m 。 y 按人员疏散最小清晰高度确定。Hq=1.6+0.1H（式中 Hq 为人员疏散最小清
晰高度；H 为排烟空间的建筑高度，一般为 3m）计算得 y 为 1.9 m P 按自动喷水灭火系统作用面积确定。（此是笔者认为对于初期火灾发生面
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（5）、送风口设计与排烟口设计要求： 送（回）风口设置要求：一般采用百叶风口或条缝型风口侧送，有吊顶的
可采用圆型、方型和孔板送风。送风口风速一般在 2-5 m/s。回风口吸风风速在 房间上部 4-5 m/s。属于常开设置。送风口有效截面积按该区域送风量要求用（公 式四）计算。确定风口总有效截面积后，按实际要求合理布置风口。一个区可以 设置多个送风口，但是总有效截面积应等于计算结果。
统设计均按一个防火分区为独立单元设计（在设计中应注意所有消防设施在设计
中应按每个防火分区为一个独立单元设计）。取营业厅中一个面积为 4000 m2 的
防火分区进行计算。依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ-19-87/2001 年
版）（以下简称《风规》）第 5.3.8 条要求：商场每人风量要求为 8m3/h。按《商
积可以与自动喷水灭火系统设计作用面积一致）采用 160m2。按矩形确定周长约 等于 52m。
M=0.188×P×y3/2=0.188×52×1.93/2=0.188×52×2.62≈25.61 （kg/ s）
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对于商场火灾增长系数按中等 0.012 、快 0.047 分别对照。 可以用公式求得 Qc=0.7Q=0.7at2=0.7×0.047×3002≈2.96MW
管采用无机玻璃钢风管，风速按 15 m/s 计算。排烟管道的有效截面积为：
F0=L/3600v0=120000/3600×15≈2.22m2 从以上计算可以看出按一个区去按一根风管设置的话，势必因风管占用空间较
大，给建筑增加造价。所以在设计区域中应注意只要风管总有效面积达到要求，
可以采用多根风管的设计。
规范中只要求采用不燃材料，造成在实际工程设计中有的采用了普通玻璃。 因普通玻璃在高温烟气的作用下有可能受热不均破裂，失去形成储烟仓。所以挡 烟垂壁应采用在高温作用下不被破坏的坚固的不燃材料，且高度不小于 500mm。 在 NFPA204M 中挡烟垂壁的高度为不小于顶棚高度的 20%，距离地面不小于 3 米计算高度应为 600 mm。
（kW）），因设置的自动喷水灭火设施对火场的热量直接影响。所以在进行排烟设
计中应考虑自动喷水灭火设施对排烟设计的影响。从有关火灾模型试验结果得到
自动喷水灭火设施对火场热释放量的影响结果如下：
火灾模型试验
（表一）
场
所
热释放量 Q (MW)
设置喷淋的商场
5
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室内容许噪声级 Db(A)
主风管风速 m/s
支管风速 m/s
25-35 35-50 50-65 65-85
3-4
2
4-7
2-3
6-9
3-5
8-10
5-8
在《商规》第 5.2.6 条要求，顶层噪声在 45-55 Db(A)间。底层噪声在 50-60 Db(A)
间，由此可以确定主风管风速在 10 m/s 以内，支风管风速在 5 m/s 以内。
量设计时在设置有自动喷水灭火系统时可以使
（2）、风速设计要求：
通风系统风速要求：风速要求。根据送风方式、送风口类型、安装高度、
室内容许风速和噪声标准等因素确定，消声要求较高时宜采用 2-5m/s，喷口
送风可采用 4-10m/s。按《风规》第 8.1.4 条要求：
风管风速要求如下：
（表四）
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MW.取 Qc 为 4 MW 计算），ΔT、Mρ、V 的关系如下：
（表二）
ΔT ℃ 70
80
93
112
140
187
280
Mρkg/ s 40
35
30
V m3/s 41.28 37.14 32.94
排烟量为：
ΔT℃
70
80
93
25 28.2
112
20
15
10
24.64 20.48
16.3
（表三） 140 187 280
ρ0：环境温度下气体的密度（kg/m3）通常 t=20℃, ρ0=1.2kg/m3 T0：环境温度的绝对温度(K) T：烟气的绝对温度(K), T=T0+ΔT Mρ：烟缕质量流量 kg/ s Mρ=0.035×0.7 Q（按对称型烟缕、商场内火焰 极限高度和燃料面到烟层底部的高度一致的情况下计算。Q ：火灾热释放量
设置喷淋的办公室、客房
1.5
设置喷淋的公共场所
2.5
设置喷淋的汽车库
1.5
设置喷淋的超市、仓库
4
设置喷淋的中厅
1
无喷淋的办公室、客房
6
无喷淋的公共场所
8
无喷淋的汽车库
3
无喷淋的超市、仓库
20
无喷淋的中厅
4
由以上公式和数据可以计算出此区内的排烟量 V=MρT/ρ0T0。根据上海市地
方技术规程《民用建筑防排烟技术规程》第 5.2.4 表查得（Qc=0.7Q =0.7×5=3.5
商场通风系统与机械排烟系统的设计技术
湖南省株洲市公安消防支队 贺海军
摘要：通过对排烟系统和通风系统设计要求的分析，提出解决机械排烟系统 与通风系统设计的技术问题的办法
关键词：机械排烟 排风系统 技术
1、前言
人的生命安全在建筑防火设计中的目的之一。如何合理的防排烟设计对于保 证人员的安全疏散、控制火灾蔓延和消防扑救创造良好的条件至关重要。目前在 建筑火灾中，由于窒息、吸入烟尘一氧化碳中毒死亡占火灾死亡人数的 63%左右。 科学的、合理的对机械排烟系统与新风系统或排风系统进行设计，对于降低建筑 工程造价、充分利用资源，保证系统的正常运行起到重要作用。
机械排烟系统要求：排烟风速要求：金属管道 20 m/s
非Baidu Nhomakorabea属管道
15 m/s。
（3）、风管设计要求：
现在实际使用中多采用无机玻璃钢风管和金属风管。因在实际工程中使用的无
机玻璃钢风管均采用经检测合格的产品在此不详细说明。
仅将金属矩形风管要求提出：
金属矩形风管最小管壁厚度 （mm）
（表五）
风管长边
送风系统
2、规范中对通风系统设计和机械排烟系统设计要求
（1）、新风量、排风量和排烟量设计要求：
通风系统要求：因规范中还没有排风量的规定，按实际要求排风量应与新风量
相同，所以排风量采用新风量要求数据。在此以株洲汇亚国际服饰广场为例计算
说明。该广场建筑面积 19 万多 m2，一类高层建筑。商场机械排烟设计与通风系
V m3/h 148608 133704 118584 101520 88704 73728 58680
从以上计算结果可知火场中所产生的烟量是一个变量，随着火灾的发展而变 化。取决于燃烧物质的发烟能力、燃烧温度、空气量和堆放形式。一般随火场中 温度的升高而减低。科学的确定系统排烟量应该根据火场燃烧物质的发烟能力按 火场温度变化规律确定排烟量。确定在 30 分钟内火场温度较大的区间所需排烟 量为设计排烟量。
Qc=0.7Q=0.7at2=0.7×0.012×3002=0.756 MW 根据上海地方规程《民用建筑防排烟技术规程》表 5.2.4 查得
从计算结果看出和第一种方法计算中ΔT 为 112℃时结果相近。在对于排烟
Qc MW
1
3
ΔT ℃
28
84
Mρkg/ s
25
25
V m3/s
28 (10080 m3/h)
F0=L/3600 v0=25200/3600×6≈1.17m2 由此可以计算出主送风管总有效截面积为 1.17m2。
（2）、排烟系统风管管径计算：由公式 L=3600F0v0（ L : 送风量 m3/h、F0 : 送风管的有效截面积 m2、 v0 :风管的风速 m/s）可以计算出排烟管道的有效 截面积。
26.8
(96480 m3/h)
要求较高场所可以采用。
按《高规》第 8.4.2 条和第 5.1.6 条要求确定排烟量
V=120×500=60000m3/h
（公式三）
从三个计算方式计算可以知道。计算结果存在一定差距。
在此笔者认为《高规》确定的排烟量是按理想火灾确定，和实际有一定距离。
按《高规》第 5.1.6 条要求每个防烟分区宜为 500 m2，条文说明中也只是说采用
设计中就有设计人员采用 120 m2 为防烟分区的最小面积（规范要求的最小排烟
风机的排烟量确定 7200/60=120 m2）。在某些工程中笔者就发现有将防烟分区按
200 多 m2 划分的，按 120m3/h×200=24000 m3/h 确定排烟量。此排烟量和前面计
算结果相差太大，达不到排烟的实际目的。所以在国家规范没有修改前最少应按
排烟系统
80-320
0.5
0.8
340-450
0.6
0.8
480-630
0.6
0.8
670-1000
0.8
1.0
1120-1250
1.0
1.0
1320-2000
1.0
1.2
2500-4000
1.2
1.2
（4）、风管有效截面积设计要求：
送风、排风系统：由公式 L=3600F0v0 （公式四）（ L : 送风量 m3/h、 F0 : 送 风口的有效截面积 m2； v0 :风道的风速 m/s）可以计算出送风风管的有效截 面积。以 25200 m3/h 的送风量计算送风管管径（按表四要求确定风速为 6 m/s）。
500 m2 是因为过小会使垂直排烟井道数量过多，过大会因高温的烟气波及面积加
大，使受灾面积增大，不利于人员疏散，才采用 500 m2。因此笔者认为计算排烟
量的确定与防烟分区的面积没有直接关系。因对于合用系统在建筑中没有设置排
烟竖井，适当将防烟分区面积增大将有利于建筑设计，当然也不是越大越好。在
上海的地方规程中就将防烟分区定为不大于 2000 m2。该商场也是按 2000 m2 划
排烟口设置要求：一应设置在储烟仓内，高于挡烟垂壁下沿。排烟口设置 应尽量远离安全出口，不应小于 1.5 米。排烟口风速不大于 10 m/s。属于常闭 设置，火灾确认后 15 秒后开启。排烟口有效截面积同样按（公式四）计算。 排烟口有效截面积按防烟分区面积内排烟量计算。在汇亚服饰广场应采用 2000 m2 划分防烟分区。所以此区内排烟口有效截面积为 240000/（3600×10）≈6.67m2。 按每个排烟口有效截面积为 0.45 m2那么此区应设置排烟口 15 个。按 60000/（3600 ×10）≈1.67 m。按每个排烟口有效截面积 0.45 那么一个防烟分区内应均匀布 置排烟口 5 个。 （6）挡烟垂壁的设计要求：
60000 m3/h 确定。
按火灾模拟模型 CFAST 与人员疏散模型 Fegress 模拟，在自动喷水灭火系统
与机械排烟系统的联合作用下，排烟系统的排烟量按其所负担防烟分区建筑面积
排烟量为 36m3/(m2.h)就可以始终将烟的界面保持在 2 m 以上，可以保证人员能
够有充足的时间疏散到安全地点。在排烟设计中因现场确难以按规范要求的排烟
规》确定人数为 4000×0.85=3400 人。此防火分区内风量为 3400×8=25200 m3/h。
机械排烟系统的设计要求：
目前对排烟量的确定方法没有最合理的计算，在此笔者将几种常用的方法
列出供选择：
a:用公式 V=MρT/ρ0T0 计算排烟量。（公式一） V=MρT/ρ0T0
V：排烟量（m3/s）
分防火分区的。所以排烟量计算仍应按发生火灾区域的不同对象区别对待。根据
实际对象确定排烟量。在此笔者建议当按 500 m2 以下设置防烟分区的商场排烟
量按规范要求的 120×500=6000 m3/h 确定。对于超过 500 m2 划分防火分区的商
场采用表三中计算取值。因为目前规范中没有防烟分区的最小面积，所以在实际
采用规范要求 120×500=60000 m3/h 确定，风速为 15 m/s 计算。排烟管道
的有效截面积为：
F0=L/3600v0=60000/3600×15≈1.11m2 采用前面两种方法计算的排烟量在确定风管管径计算是建议采用
F0=L/3600v0=100000/3600×15≈1.85 m2 在汇亚服饰广场排烟设计中采用 60×2000=120000m3/h 计算，因该广场风
用公式 M=0.188×P×y3/2 确定排烟量：（公式二） M=0.188×P×y3/2 M：烟气生成量 kg/ s ； 0.188：标准系数；P：火场周长 m；y：地板和
烟气层下沿间的距离 m 。 y 按人员疏散最小清晰高度确定。Hq=1.6+0.1H（式中 Hq 为人员疏散最小清
晰高度；H 为排烟空间的建筑高度，一般为 3m）计算得 y 为 1.9 m P 按自动喷水灭火系统作用面积确定。（此是笔者认为对于初期火灾发生面
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（5）、送风口设计与排烟口设计要求： 送（回）风口设置要求：一般采用百叶风口或条缝型风口侧送，有吊顶的
可采用圆型、方型和孔板送风。送风口风速一般在 2-5 m/s。回风口吸风风速在 房间上部 4-5 m/s。属于常开设置。送风口有效截面积按该区域送风量要求用（公 式四）计算。确定风口总有效截面积后，按实际要求合理布置风口。一个区可以 设置多个送风口，但是总有效截面积应等于计算结果。
统设计均按一个防火分区为独立单元设计（在设计中应注意所有消防设施在设计
中应按每个防火分区为一个独立单元设计）。取营业厅中一个面积为 4000 m2 的
防火分区进行计算。依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ-19-87/2001 年
版）（以下简称《风规》）第 5.3.8 条要求：商场每人风量要求为 8m3/h。按《商
积可以与自动喷水灭火系统设计作用面积一致）采用 160m2。按矩形确定周长约 等于 52m。
M=0.188×P×y3/2=0.188×52×1.93/2=0.188×52×2.62≈25.61 （kg/ s）
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对于商场火灾增长系数按中等 0.012 、快 0.047 分别对照。 可以用公式求得 Qc=0.7Q=0.7at2=0.7×0.047×3002≈2.96MW
管采用无机玻璃钢风管，风速按 15 m/s 计算。排烟管道的有效截面积为：
F0=L/3600v0=120000/3600×15≈2.22m2 从以上计算可以看出按一个区去按一根风管设置的话，势必因风管占用空间较
大，给建筑增加造价。所以在设计区域中应注意只要风管总有效面积达到要求，
可以采用多根风管的设计。
规范中只要求采用不燃材料，造成在实际工程设计中有的采用了普通玻璃。 因普通玻璃在高温烟气的作用下有可能受热不均破裂，失去形成储烟仓。所以挡 烟垂壁应采用在高温作用下不被破坏的坚固的不燃材料，且高度不小于 500mm。 在 NFPA204M 中挡烟垂壁的高度为不小于顶棚高度的 20%，距离地面不小于 3 米计算高度应为 600 mm。
（kW）），因设置的自动喷水灭火设施对火场的热量直接影响。所以在进行排烟设
计中应考虑自动喷水灭火设施对排烟设计的影响。从有关火灾模型试验结果得到
自动喷水灭火设施对火场热释放量的影响结果如下：
火灾模型试验
（表一）
场
所
热释放量 Q (MW)
设置喷淋的商场
5
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室内容许噪声级 Db(A)
主风管风速 m/s
支管风速 m/s
25-35 35-50 50-65 65-85
3-4
2
4-7
2-3
6-9
3-5
8-10
5-8
在《商规》第 5.2.6 条要求，顶层噪声在 45-55 Db(A)间。底层噪声在 50-60 Db(A)
间，由此可以确定主风管风速在 10 m/s 以内，支风管风速在 5 m/s 以内。
量设计时在设置有自动喷水灭火系统时可以使
（2）、风速设计要求：
通风系统风速要求：风速要求。根据送风方式、送风口类型、安装高度、
室内容许风速和噪声标准等因素确定，消声要求较高时宜采用 2-5m/s，喷口
送风可采用 4-10m/s。按《风规》第 8.1.4 条要求：
风管风速要求如下：
（表四）
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MW.取 Qc 为 4 MW 计算），ΔT、Mρ、V 的关系如下：
（表二）
ΔT ℃ 70
80
93
112
140
187
280
Mρkg/ s 40
35
30
V m3/s 41.28 37.14 32.94
排烟量为：
ΔT℃
70
80
93
25 28.2
112
20
15
10
24.64 20.48
16.3
（表三） 140 187 280
ρ0：环境温度下气体的密度（kg/m3）通常 t=20℃, ρ0=1.2kg/m3 T0：环境温度的绝对温度(K) T：烟气的绝对温度(K), T=T0+ΔT Mρ：烟缕质量流量 kg/ s Mρ=0.035×0.7 Q（按对称型烟缕、商场内火焰 极限高度和燃料面到烟层底部的高度一致的情况下计算。Q ：火灾热释放量
设置喷淋的办公室、客房
1.5
设置喷淋的公共场所
2.5
设置喷淋的汽车库
1.5
设置喷淋的超市、仓库
4
设置喷淋的中厅
1
无喷淋的办公室、客房
6
无喷淋的公共场所
8
无喷淋的汽车库
3
无喷淋的超市、仓库
20
无喷淋的中厅
4
由以上公式和数据可以计算出此区内的排烟量 V=MρT/ρ0T0。根据上海市地
方技术规程《民用建筑防排烟技术规程》第 5.2.4 表查得（Qc=0.7Q =0.7×5=3.5