第十章-高层民用建筑防火与防排烟复习课程

第十章民用建筑火灾烟气的控制

第一节烟气特性和烟气控制的必要性

一、烟气的成分：

➢烟气是悬浮的固体碳粒、液体碳粒和气体的混合物；

➢火灾的燃烧过程是一个不完全燃烧反应过程。分成两个阶段：(1)在一定温度下，材料分解出游离碳和挥发性气体；(2)游离碳和可燃成分与氧气剧烈化合，并放出热量(即燃烧)。

➢悬浮的固体碳粒和液体碳粒称为烟粒子，简称烟。在温度较低为液态粒子，呈白色和灰白色；温度升高为黑色游离碳微粒，粒径为0.01—10µm，是可吸入粒子。

二、火灾烟气的特性

➢毒害性：CO、HCN、CO2；

➢高温：初期250度，有时可达500度；

➢遮光作用：不利于逃散；

三、控制的必要性：

➢死亡的主要原因，主要是窒息或中毒。

➢创造无姻(或烟气含量极低)的水平和垂直的疏散通道或安全区。

➢《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045—95)(简称“高规”)，1995年实施：

第二节烟气流动规律和控制原则

一、烟气的流动规律

因素有：扩散、烟囱效应、浮力、热膨胀、风力、通风空调系统等。但是扩散比较弱。

1、烟囱效应引起的烟气流动（P275 图10-1）

各层之间要有间隙。温度差――密度差――烟气向上或向下流动――温度升高得到加强――温度差有两种情况。

2、浮力（P276 图10-2）

温度高――密度小――与邻室、走廊形成热压差――上部外流，下部内流。

3、热膨胀

温度升高――体积增大――封闭空间内向非着火区域流动

4、风力作用

迎风侧正压，背风侧负压，从正压往负压流动。

5、空调系统

火灾时传播可以通过管道烟气。数值模拟的方法。

二、火灾烟气的控制原则

控制烟气的合理流动。主要目的是创造无烟或烟气含量极低的疏散通道或安全区

1、阻断或阻挡

➢防火分区：防火墙、楼板、防火门、防火卷帘，将火灾限制在一定区域内。

➢防烟分区：设置排烟措施的过道、房间中，用隔墙分隔的区域。凸梁（大于500mm）、空气幕、挡烟垂壁等（P278 图10-3）

➢一般防火分区包括防烟分区。

2、排烟：区域主要包括着火区和疏散通道

自然排烟：机械排烟：

3、加压防烟（P278 图10-4）

门开时，门洞有风速，门关时，空间有正压。

第三节自然排烟

一、定义

自然排烟是利用热烟气产牛的浮力、热压或其他自然作用力使烟气排除室外。设施简单，投资少。日常维护]作少、操作容易：但排州效果受室外很多因素影响，并不稳定。二、排烟方式（P279 图10-5）

➢利用外窗和专设的排烟口排烟。人工或自动开启。

➢利用竖井排烟。烟囱效应，截面积太大，6m2，不推荐使用。

三、自然排烟孔口有效面积

自然排烟是利用外窗、阳台，凹廊或专用排烟口、竖井等将烟气排走或稀释烟气的浓度。在高层民用建筑中，可采用自然排烟的部位及排烟孔口有效面积见表10—1。

表10—1 自然排烟部位及开口有效面积

我国《高规》规定：需要排烟的房间可开启外窗面积＞房间面积的2％。可开启外窗

面积理解为靠近顶棚的面积

二、自然排烟设计要点

➢排烟口应设于房间净高的l／2以上，宜设在距顶棚或顶板下800mm以内(以排烟口的下边缘计)。进风口应设于房间净高的1／2以下(以进风口上边缘计)。

➢内走道和房间的自然排烟口，至该防烟分区最远点应在30m以内。

➢非燃材料制成，宜设置手动或自动开启装置，手动开关应设在距地坪0.8～1.5m处。

第四节机械排烟

一、机械排烟系统

利用风机做动力的排烟，实质上是一个排风系统。机械排烟的优点是受外界条件的影响小，而能保证有稳定的排烟量。当然机械排烟的设施费用高，需要经常保养维修，否则有可能在使用时因故障而无法启动。

二、排烟风量

着火区产生负压，许多国家规定6次/h。《高规》：60m3/hm2，中庭（高度大于12米）机械排风量6次/h（体积小于17000m3）或4次/h（体积大于17000m3）。

三、总风量和管道风量

➢不是简单叠加，最不利为两个房间或两个分区。

➢《高规》：面积最大房间或分区120m3/hm2，最小风量不小于2m3/hm2。

➢管道截面按照面积最大房间120m3/hm2计算。

四、设计要点

1、系统组成

➢前室的机械排烟系统：竖井布置，适用于楼梯间前室、消防电梯前室或合用前室

有机械排烟配以机械送风和机械排烟配以自然进风两种设计方式

➢走道和房间机械排烟系统布置：竖式布置和水平式布置。（P281 图10-7、8）

➢挡烟垂壁：非燃材料制作，用烟感探测器控制。

➢中庭机械排烟系统：通过二层或多层楼且顶部是封闭的简体空间。上部设置排烟风机，把中庭作为着火楼层的一个大排烟道，着火楼层保持负压。

2、机械排烟系统设计要点

➢排烟口应设在顶棚或靠近顶棚的墙面上，排烟口平时关闭，当发生火灾时仅开启着火层的排烟口，排烟口应设有手动、自动开启装置，手动开启装置的操作部位应设置在距地面0.8—1.5m处。排烟口和排烟阀应与排烟风机联锁，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机即能启动。

➢排烟口距本防烟分区最远点的水平距离应不超过30m。

➢排烟风机可采用普通钢制离心式通风机或专用排烟轴流风机，并应在风机入口总管及排烟支管上安装280℃时能自动关闭的防火阀。

➢机械排烟系统宜单独设置，有条件时可与平时的通风排气系统合用。

➢机械防排烟系统的风管、风口、阀门及通风机等必须采用非燃材料制作，安装在吊顶内的排烟管道应以非燃材料作保温。排烟管道的钢板厚度不应小于1.0mm。

➢机械防排烟系统应定期检修和运行，以确保紧急情况下能及时启动。

第五节加压防烟

一、设置加压防烟的部位（P282 表10-1）

重要部位，主要用于高层建筑的垂直疏散通道和避难层，包括防烟楼梯和消防电梯以及与之相连的前室和合用前室。

表10-1可知，1－3肯定要加，4－8看情况。

二、加压送风量的确定

加压的两条原则

1、风速法，防烟楼梯间及其前室，当门开启时，保持门洞处一定风速所需的风量V v：

各门洞面积乘以平均风速（0.7—1.2m／s），然后相加。总风量乘以10％。

2、压差法：当门关闭时保持一定正压值计算：

式中：Ac－缝隙面积；ΔP－门、窗两侧的压差值。根据加压方式和部位确定；《高规》：防烟楼梯间：50Pa；前室、合用前室和封闭避难层25Pa；总风量加25％的系数。

确定面积时要确定缝长和缝宽，四种类型标准门的漏风面积见表11—2。

压差法计算的值一般比较小，所以一般用门洞风速法。

3、临时避难间送风量

保持50Pa压力或30m3/hm2,两者取大值。

三、注意问题：

➢加压送风机的全压，除风道系统压力损失外，尚有下列余压值：防烟楼梯间为50Pa；

前室或合用前室为25Pa；封闭式避难层为25Pa。

➢防烟楼梯间送风口宜每隔2—3层设一个风口，风口应采用自垂式百叶风口或常开百叶式风口；当采用常开百叶式风口时，压出管上设置止回阀。