建筑防排烟

2021/8/19
防火门 合 用 前 室
(a)
防火门
合 用 前 室
(b)
2) 排烟口位置越高，排烟效果越好，所以， 可开启外窗应尽可能靠近顶棚位置，并应 有方便开启的装置。 3) 为了减小风向对自然排烟的影响，当采 用阳台、凹廊为防烟前室时，应尽量设置 与建筑物色彩、体型相适应的挡风措施。 4) 内走廊排烟窗口应尽量设在两个不同的 朝向上。
建筑防排烟
2021年8月19日星期四
一、烟气的流动规律与控制原理
1、烟气的流动规律
建筑物发生火灾后，烟气在建筑物内不断 流动传播，不仅导致火灾蔓延，也引起人 员恐慌，影响疏散与扑救。引起烟气流动 的因素有如下几点： 1. 烟囱效应引起的烟气流动 2. 浮力引起的烟气流动 3. 热膨胀引起的烟气流动 4. 风力作用下的烟气流动 5. 通风空调系统引起的烟气流动
(1) 长度超过20m且不能直接对外采光和自 然通风的走道；虽有直接采光和自然通风， 但长度超过60m的走道。
(2) 面积超过100㎡，且经常有人停留或可燃 物较多的地上房间(如大型办公室、储存较 多可燃物的库房等)。对于面积较大的房间 考虑排烟设施，而对于使用人数较少、面积 较小的房间不考虑排烟设施，既可保障基本 安全，又可节约投资
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（一）局部排烟方式
缺点: 投资高，排烟机分散，维护管理比较麻烦，费用也高。
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（二）集中排烟方式
集中式排烟系统是由挡烟垂壁、防火阀、排烟口、排烟管道、 排烟机、烟气排出口以及电气控制等设备组成。
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机械排烟部位
一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高 层建筑的下列部位，应设机械排烟设施：
2 利用自然或机械作用力将烟气排到室外，称之为排烟。
利用自然作用力的排烟称为自然排烟；利用机械(风机)作用 力的排烟称为机械排烟。
排烟的部位有两类：着火区和疏散通道。着火区排烟 的目的是将火灾发生的烟气(包括空气受热膨胀的体积)排到 室外，降低着火区的压力，不使烟气流向非着火区，以利 于着火区的人员疏散及救火人员的扑救。对于疏散通道的 排烟是为了排除可能侵入的烟气，以保证疏散通道无烟或 少烟，以利于人员安全疏散及救火人员通行。
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消防排烟机
消防排烟轴流风机
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消防排烟混流风机
世界上最大的移动排烟机
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排烟风机
排烟风机主要有离心风机和轴流风机，还 有自带电源的专用排烟风机。排烟风机应 有备用电源，并应有自动切换装置；排烟 风机应耐热，变形小。使其在排送280℃烟 气时连续工作30min仍能达到设计要求。
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3) 排烟口必须设置在距顶棚800mm以内的 高度上。对于顶棚高度超过3m的建筑物， 排烟口可设在距地面2.1m的高度上，或者 设置在与顶棚之间1/2以上高度的墙面上。
顶棚面 排烟口设置的有效部分
防烟幕墙 有效部分
幕墙 高度
800mm h
h﹥3m
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有效部分 h≥2.1m，h并应≥1/2h
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2. 系统组成
4
1) 内走道的 机械排烟系统
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2) 多个房间(或防烟分区)的机械排烟系统
1
4
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3 2
3. 排烟口的设计要求
1) 当用隔墙或挡烟壁划分防烟分区时，每 个防烟分区应分别设置排烟口。 2) 排烟口应尽量设置在防烟分区的中心部 位，排烟口到该防烟分区最远点的水平距 离不应超过30m；走道的排烟口与防烟楼梯 的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布 置在人流疏散方向相反的位置。
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机械排烟量的确定
担负一个防烟分区的房间排烟时，应按每 平方米面积不小于1/60 m3/s计算，担负两 个或两个以上防烟分区的房间排烟时，应 按最大防烟分区面积每平方米不小于1/30 m3/s计算，并且规定，机械排烟系统的最 小风量不得小于2 m3/s。对于系统管路的截 面选择，只为一个房间排烟的管路，则按 房间的排烟风量选择；为2个或2个以上房 间排烟的管路，则按其中面积最大的房间 每平方米地面面积1／30 m3/s(120m3／h)确 定的风量选择。
a. 自 然 排 烟
自然排烟方式
（a）
空气
空气 (b)
空气 (c)
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自然排烟设计条件
根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)的规定，采用自然排烟方式的 高层建筑应满足下列条件： (1) 建筑高度≤50m的一类公共建筑和建筑 高度≤100m的居住建筑，靠外墙的防烟楼 梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前 室，宜采用自然排烟方式。
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二、烟气的流动规律
建筑物内火灾的烟气是在上述多因素共同 作用下流动、传播。各种作用有时互相叠 加，有时互相抵消，而且随着火势的发展， 各种因素都在变化着；另外，火灾的燃烧 过程也各有差异，因此要确切的用数学模 型来描述烟气在建筑物内动态的流动状态 是相当困难的。但是了解这些因素作用下 的规律，有助于正确的采取防烟、防火措 施。
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2. 系统组成
机械排烟系统大小与布置应考虑排烟效果、 可靠性与经济性。系统服务的房间过多(即 系统大)，则排烟口多、管路长、漏风量大、 最远点的排烟效果差，水平管路太多时， 布置困难，优点是风机少、占用房间面积 少。如系统小，则相反。下面介绍在高层 建筑常见部位的机械排风系统划分案。
1.排烟系统的布置 1) 排烟气流应与机械加压送风的气流合理 组织，并尽量考虑与疏散人流方向相反。 2) 为防止风机超负荷运转，排烟系统竖直 方向可分成数个系统，不过不能采用将上 层烟气引向下层的风道布置方式。 3) 每个排烟系统设有排烟口的数量不宜超 过30个，以减少漏风量对排烟效果的影响。 4) 独立设置的机械排烟系统可兼作平时通 风排气使用。
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机械排烟量的确定
机械排烟系统通常负担多个房间或防烟分 区的排烟任务。它的总风量不像其他排风 系统那样将所有房间风量叠加起来。这是 因为系统虽然负担很多房间的排烟，但实 际着火区可能只有一个房间，最多再波及 邻近房间，因此系统只要考虑可能出现的 最不利情况—2个房间或防烟分区，目前 《高层民用建筑设计防火规范》规定机械 排烟系统的总风量应按(120 m3/h)确定。这 实质上考虑了2个或2个以上房间(或防火分 区)的排烟风量。
自然排烟设计条件
1. 自然排烟设计对建筑设计的制约如下: 1) 房间必须至少有一面墙壁是外墙； 2) 房间进深不宜过大，否则不利于自然排 烟； 3) 排烟口的有效面积与地面面积之比不小 于1/50。
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2. 自然排烟设计应考虑的几点:
1) 对于高层住宅及二类高层建筑，当前室内 两个不同方向设有可开启的外窗，且可开启 窗口面积符合要求时，其排烟效果受风力、 风向、热压等因素的影响较小，能达到排烟 的目的。因此，在实际设计中，应尽可能利 用不同朝向开启外窗来排除前室的烟气。
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机械排烟部位
(3) 高层建筑室内超过12m的中庭。中庭在 烟气控制、防止火灾蔓延、安全疏散和火 灾扑救等方面仍有一定问题，应设排烟设 施。 (4) 总面积超过200㎡或一个房间超过50㎡， 而且经常有人停留或可燃物较多的地下室。
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Байду номын сангаас
机械排烟量的确定
当火灾发生时，产生大量的烟气及受热膨胀的空 气量，导致着火区域的压力增高，一般平均高出 其他区域10～15Pa，短时间内可达35～40Pa。 机械排烟系统必须有比烟气生成量大的排风量， 才有可能使火区产生一定负压。我国《高层民用 建筑设计防火规范》规定：内走道、房间或防烟 分区的排烟风量按地面面积不小于60m3/(h·m2)。 而对于建筑内部的中庭(高度＞12m)的机械排烟 风量为6次/h(中庭体积≤17000m3)，或4次/h(中庭 体积＞17000m3)，但不得小于 28.3m3/s(102000m3/h)。
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机械排烟量的确定
排烟风速，当采用金属风管时，不应超过 20m/s，当采用混凝土砌块、石板等其他非 金属材料风道时，不应超过15m/s。一个排 烟系统可以担负若干个防烟分区，其最大 排烟量为60000 m3/h，最小排烟量为 7200m3/h。
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机械排烟系统的设计
离心风机在耐热性能与变形等方面比轴流 风机优越。经有关部门试验表明，在排送 280℃烟气时，连续工作30min是完全可行 的。其不足之处是风机体形较大，占地面 积大。
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用轴流风机排烟，其电动机装置应安装在 风管外，或者采用冷却轴承的装置，目前 国内已经生产专用排烟轴流风机，其设置 方便，占地面积小。 利用蓄电池为电源的专用排烟风机，其蓄 电池的容量应能使排烟风机连续运行30min， 对自带发电机的排烟风机，应对其风机房 设有能排除余热的全面通风系统。
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排烟系统
利用自然或机械作用力，将烟气排到室外， 称之为排烟。利用自然作用力的排烟称为 自然排烟；利用机械(风机)作用力的排烟称 机械排烟。排烟的部位有两类：着火区和 疏散通道。着火区排烟的目的是将火灾发 生的烟气(包括空气受热膨胀的体积)排到室 外，降低着火区的压力，不使烟气流向非 着火区，以利于着火区的人员疏散及救火 人员的扑救。对于疏散通道的排烟是为了 排除可能侵入的烟气，保证疏散通道无烟 或少烟，利于人员安全疏散及救火人员的 通 行 。 2021/8/19
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（1）. 烟囱效应引起的烟气流动
ρ0 ρs 中和面
ρ0
着火层
ρs
着火层
（a）
（b）
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（2）. 浮力引起的烟气流动
室外进风
着火房间
中和面
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（3）. 热膨胀引起的烟气流动
•
•
V s /Va Ts T a
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（4）. 风力作用下的烟气流动
火卷帘等分隔的区域，可以将火灾限制在一定局部区域 内(在一定时间内)，不使火势蔓延。
所谓防烟分区，是指在设置排烟措施的过道、房间 中用隔墙或其他措施(可以阻挡和限制烟气的流动)分隔的 区域。 2021/8/19
三、火灾烟气控制原理
防烟分区在防火分区中分隔。防火分区、防烟分区的大小 及划分原则参见《高层民用建筑防火规范》。
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自然排烟设计
风
挡风板
风
挡风板
(a)凹廊为前室
(b)阳台为前室
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b. 机 械 排 烟
机械排烟方式
机械排烟可分为局部排烟和集中排烟两种 方式。局部排烟是在每个需要排烟的部位 设置独立的排烟风机直接进行排烟；集中 排烟是将建筑物划分为若干个区，在每个 区内设置排烟风机，通过排烟风道排烟。
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三、火灾烟气控制原理
烟气控制的主要目的是在建筑物内创造无烟或烟气 含量极低的疏散通道或安全区。
烟气控制的实质是控制烟气合理流动，也就是使烟 气不流向疏散通道、安全区和非着火区，而向室外流动 。 主要方法有隔断或阻挡、疏导排烟和加压防烟。
1 墙、楼板、门等都具有隔断烟气传播的作用。 所谓防火分区，是指用防火墙、楼板、防火门或防
建筑物在风力作用下，迎风侧产生正风压， 而在建筑侧部或背风侧，将产生负风压。 当着火房间在正压侧时，将引导烟气向负 压侧的房间流动。反之，当着火房间在负 压侧时，风压将引导烟气向室外流动。
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（5）. 通风空调系统引起的烟气流动
通风空调系统的管路是烟气流动的通道。 当系统运行时，空气流动方向也是烟气可 能流动的方向，烟气可能从回风口、进风 口等处进入系统。当系统不工作时，由于 烟囱效应，浮力、热膨胀和风压的作用， 各房间的压力不同，烟气可通过房间的风 口、风道传播，也将使火势蔓延。
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自然排烟设计条件
(2) 采用自然排烟的防烟楼梯间及其前室、 消防电梯间前室或合用前室，可开启外窗 面积应符合下列规定：
① 防烟楼梯间每五层内可启外窗总面积之和不小 于2m2； ② 防烟楼梯间的前室、消防电梯前室可开启外窗 面积不小于2m2, 合用前室不应小于3m2； ③ 需要排烟的房间、长度不超过60m的内走道 可开启外窗面积不小于该房间、内走道面积的 2%； ④ 净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高 侧窗的 2021/8/19 面积不应小于该中庭面积的5%。