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。

➢前室的送风口应每层设置。

当设计为常闭型时，应设手动和自动开启装置，并应与加压送风机的启动装置联锁，手动开启装置宜设在距地面0.8—1.5m处；如每层
风口设计为常开百叶式风口时，应在加压风机的压出管上设置止回阀。

➢加压空气的排出，可通过走廊或房间的外窗、竖井自然排出，也可利用走廊的机械排烟装置排出。

四、通风与空气调节系统的防火防爆设计要点
➢横向应按每个防火分区设置；竖向不宜超过五层，但排风管道设有防止回流措施以及各层设有自动喷水灭火装置时，其新风和排风管道不受此限。

垂直风管应设在管道井内，该井壁应为耐火极限不低于1 h的非燃烧体，井壁上的检查门应采用丙级防火门。

➢风管不宜穿过防火墙和变形缝，如必须穿过时，应在风管上设70℃能自动关闭的防火阀。

防火阀处应有独立的支、吊架和防止风管变形影响关闭的措施。

➢厨房、浴室和厕所的排风管与竖向风道相连接时，可采用以下防止回流的措施：➢风管内设有电加热器时，电加热器前后各800mm范围内的风管和穿过有火源等容易起火房间的风管均应采用非燃烧保温材料进行保温。

电加热器应设置无风断电保护装置。

➢机房应与其他部分隔开，并分别采用耐火极限不低于3h和2h的隔墙和楼板，门应采用耐火极限不小于1．25h的甲级防火门。

➢风管及通风机等应采用非燃烧材料制作。

保温和消声材料应采用非燃或难燃材料。

➢室内如含有可燃气体、蒸汽、粉尘和纤维的空气，均不应循环使用，且应设独立的通风系统。

排送风系统应采用防爆型通风设备，风管应考虑导除静电的接地措施。

➢通风和空气调节系统的送、回风总管，在穿越机房和重要的或火灾危险性较大的房间的隔墙，楼板以及垂直风管与每层水平风管交接处的水平支管上，均应设置70℃能自行关闭的防火阀。