防烟排烟系统自然通风与自然排烟

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防烟排烟系统自然通风与
自然排烟
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文件编号：KG-AO-5072-54 防烟排烟系统自然通风与自然排烟
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自然通风与自然排烟，是建筑火灾烟气控制防烟和排烟的方式之一，都是经济适用且有效的防排烟方式。

一、自然通风方式
（一）自然通风的原理
自然通风是以热压和风压作用的不消耗机械动力的、经济的通风方式。

如果室内外存在空气温度差、或者窗户开口之间存在高度差，就会产生热压作用下的自然通风。

当室外气流遇到建筑物时产生绕流流动，在气流的冲击下，将在建筑迎风面形成正压区，在建筑屋顶上部和建筑背风面形成负压区，这种建筑物表面所形成的空气静压变化即为风压。

当建筑物受到热压、风压同时作用时，外围护结构各窗孔就会产生内外压差引起的自然通风。

由于室外风的风向和风速经
常变化，导致风压是一个不稳定因素。

（二）自然通风方式的选择
当建筑物发生火灾时，疏散楼梯间是建筑物内部人员疏散的唯一通道；前室、合用前室是消防队员进行火灾扑救的起始场所，也是人员疏散必经的通道。

因此，在火灾时无论采用何种防烟方法，都必须保证它的安全，防烟就是控制烟气不进入上述安全区域。

对于建筑高度小于等于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于等于100m的住宅建筑，由于这些建筑受风压作用影响较小，利用建筑本身的采光通风，也可基本起到防止烟气进一步进入安全区域的作用，因此，采用自然通风方式的防烟系统，简便易行。

当采用凹廊、阳台作为防烟楼梯间的前室或合用前室，或者防烟楼梯间前室或合用前室具有两个不同朝向的可开启外窗且可开启窗面积符合《建筑防排烟系统技术规范》规定时，如图3-10--10-1～图3-10-3所示，可以认为前室或合用前室自然通风性能优良，能及时排出因前室的防火门开启时，从建筑内漏入前室或合
用前室的烟气并可阻止烟气进入防烟楼梯间。

图3-10-1 利用室外阳台或凹廊自然通风
图3-10-2 利用直接向外开启窗的自然通风
图3-10-3 有两个不同朝向的可开启外窗防烟楼梯间合用前室
（三）自然通风设施的设置
1.封闭楼梯间、防烟楼梯间每5层内的可开启外窗或开口的有效面积不应小于
2.00㎡，且在该楼梯间的最高部位应设置有效面积不小于 1.00㎡的可开启外窗或开口。

2.防烟楼梯间前室、消防电梯前室可开启外窗或开口的有效面积不应小于2.00㎡，合用前室不应小于
3.00㎡。

3.采用自然通风方式的避难层(间)应设有不同朝向的可开启外窗，其有效面积不应小于该避难层（间）
地面面积的2%，且每个朝向的有效面积不应小于2.00㎡。

4.可开启外窗应方便开启；设置在高处的可开启外窗应设置距地面高度为1.30m～1.50m的开启装置。

5.可开启外窗或开口的有效面积计算应按式（3-10-1）计算，与自然排烟相关要求相同。

二、自然排烟方式
（一）自然排烟的原理
自然排烟是充分利用建筑物的构造，在自然力的作用下，即利用火灾产生的热烟气流的浮力和外部风力作用通过建筑物房间或走道的开口把烟气排至室外的排烟方式，如图3-10-4所示。

这种排烟方式的实质是使室内外空气对流进行排烟，在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。

一般是采用可开启外窗以及专门设置的排烟口进行自然排烟。

这种排烟方式经济、简单、易操作，并具有不需使用动力及专用设备等优点。

自然排烟是最简单、不消耗动力的排烟方式，系统无复杂的控制及控制过程、操作简单，
因此，对于满足自然排烟条件的建筑，首先应考虑采取自然排烟方式。

图3-10-4 自然排烟的方式
1、4－火源；2－排烟口；3、6－进风口；5－风帽
（二）自然排烟方式的选择
根据《建筑设计防火规范》GB 50016规定，多层建筑优先采用自然排烟方式。

高层建筑主要受自然条件（如室外风速、风压、风向等）的影响会较大，一般采用机械排烟方式较多，多层建筑受外部条件影响较少，一般采用自然通风方式较多。

工业建筑中，因生产工艺的需要，出现了许多无窗或设置固定窗的厂房和仓库，丙类及以上的厂房和仓库内可燃物荷载大，一旦发生火灾烟气很难排放，近几年发生的厂房、仓库火灾案例已反映出来。

设置排烟系统既可为人员疏散提供安全环境，又可在排烟过程中导出热量，防止
建筑或部分构件在高温下出现倒塌等恶劣情况，为消防队员进行灭火救援提供较好的条件。

考虑到厂房、库房建筑的外观要求没有民用建筑的要求高，因此可以采用可熔材料制作的采光带、采光窗进行排烟。

为保证可熔材料在平时环境中不会熔化和熔化后不会产生流淌火引燃下部可燃物，要求制作采光带、采光窗的可熔材料必须是只在高温条件下（一般大于最高环境温度50℃）自行熔化且不产生熔滴的可燃材料。

设有中庭的建筑，中庭应设自然排烟系统，并应符合《建筑防排烟系统技术规范》的要求。

四类隧道和行人或非机动车辆的三类隧道，因长度较短、发生火灾的概率较低或火灾危险性较小，可不设置排烟设施。

当隧道较短或隧道沿途顶部可开设通风口时可以采用自然排烟。

根据《人民防空工程设计防火规范》GB 50038规定，自然排烟口的总面积大于本防烟分区面积的2%时，宜采用自然排烟方式。

《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067 对危险性较大地汽车库、修车库进行了统一的排烟要求。

敞开式汽车库以及建筑
面积小于1000㎡的地下一层汽车库、修车库，其汽车进出口可直接排烟，且不大于一个防烟分区，故可不设排烟系统，但汽车库、修车库内最不利点至汽车坡道口不应大于30m。

（三）自然排烟设施的设置 1.排烟窗应设置在排烟区域的顶部或外墙，并应符合下列要求：（1）当设置在外墙上时，排烟窗应在储烟仓以内或室内净高度的1/2以上，并应沿火灾烟气的气流方向开启；
根据烟气上升流动的特点，排烟口的位置越高，排烟效果就越好，因此排烟口通常设置在墙壁的上部靠近顶棚处或顶棚上。

当房间高度小于3.00m时，排烟口的下缘应在离顶棚面80cm以内；当房间高度在3.00m～4.00m时，排烟口下缘应在离地板面2.10m以上部位；而当房间高度大于4.00m时，排烟口下缘在房间总高度一半以上即可，如图3-10-5所示：
图3-10-5 不同高度房间的排烟口位置
（2）宜分散均匀布置，每组排烟窗的长度不宜大于3.00m；
（3）设置在防火墙两侧的排烟窗之间水平距离不应小于2.00m；
（4）自动排烟窗附近应同时设置便于操作的手动开启装置，手动开启装置距地面高度宜1.30 m～1.50m；
（5）走道设有机械排烟系统的建筑物，当房间面积不大于300㎡时,除排烟窗的设置高度及开启方向可不限外，其余仍按上述要求执行。

（6）室内或走道的任一点至防烟分区内最近的排烟窗的水平距离不应大于30m，当室内高度超过6.00m，且具有自然对流条件时其水平距离可增加25%。

2.排烟窗的有效面积应按式（3-10-1）计算，并符合以下规定:
式（3-10-1）
式中：—排烟口截面积(㎡)
—所有进气口总面积(㎡)
—排烟口流量系数(通常选定在0.5～0.7之间)
—进气口流量系数(通常约为0.6)
—重力加速度(m/s2)
注：公式中在计算时应采用试算法。

自然排烟系统是利用火灾热烟气的热浮力作为为排烟动力，其排烟口的排放率在很大程度上取决于烟气的厚度和温度，自然排烟系统的优点是简单易行，这里推荐采用比较成熟的英国防火设计规范的计算公式。

可开启外窗的形式有侧开窗和顶开窗。

侧开窗有上悬窗、中悬窗、下悬窗、平开窗和侧拉窗等。

其中，除了上悬窗外，其他窗都可以作为排烟使用，如图3-10-6所示。

在设计时，必须将这些作为排烟使用的窗设置在储烟仓内。

如果中悬窗的下开口部分不在储烟仓内，这部分的面积不能计入有效排烟面积之内。

在计算有效排烟面积时，侧拉窗按实际拉开后的开启面积计算，其他型式的窗按其开启投影面积计算，可见图3-10-6，用公式3-10-2计算：
Fp=Fc•Sinα式(3-10-2)
式中：Fp—有效排烟面积，单位㎡；
Fc—窗的面积，单位㎡；
α—窗的开启角度。

（1）当窗的开启角度大于70°时，可认为已经基本开直，排烟有效面积可认为与窗面积相等。

对于悬窗，应按水平投影面积计算。

对于侧推窗，应按垂直投影面积计算。

（2）当采用百叶窗时，窗的有效面积为窗的净面积乘以遮挡系数，根据工程实际经验，当采用防雨百叶时系数取0.6，当采用一般百叶时系数取0.8。

（3）当屋顶采用顶升窗时，其面积应按窗洞的周长一半与窗顶升净空高的乘积计算，但最大不超过窗洞面积（如图3-10-6-e）；当外墙采用顶开窗时，其面积应按窗洞宽度与窗净顶出开度的乘积计算，但最大不超过窗洞面积（如图3-10-6-f）。

图3-10-6 可开启外窗的示意图
3.室内净空高度大于6m且面积大于500㎡的中
庭、营业厅、展览厅、观众厅、体育馆、客运站、航站楼等公共场所采用自然排烟时，应采取下列措施之一：
（1）有火灾自动报警系统的应设置自动排烟窗；
（2）无火灾自动报警系统的应设置集中控制的手动排烟窗；
（3）常开排烟口。

4.厂房、仓库的外窗设置应符合下列要求：
（1）侧窗应沿建筑物的两条对边均匀设置；
（2）顶窗应在屋面均匀设置且宜采用自动控制；屋面斜度小于等于12°，每200㎡的建筑面积应设置相应的顶窗；屋面斜度大于12°，每400㎡的建筑面积应设置相应的顶窗。

5.固定采光带（窗）应在屋面均匀设置，每400㎡的建筑面积应设置一组，且不应跨越防烟分区。

严寒、寒冷地区采光带应有防积雪和防冻措施。

6.采用可开启外窗进行自然排烟时，厂房、仓库的可开启外窗的排烟面积应符合下列要求：
（1）采用自动排烟窗时，厂房的排烟面积不应小于排烟区域建筑面积的2%，仓库的排烟面积应增加1.0倍；
（2）用手动排烟窗时，厂房的排烟面积不应小于排烟区域建筑面积的3%，仓库的排烟面积应增加1.0倍。

注：当设有自动喷水灭火系统时，排烟面积可减半。

7.仅采用固定采光带（窗）进行自然排烟时，固定采光带（窗）的面积应达到第6）条可开启外窗面积的2.5倍。

8.同时设置可开启外窗和固定采光带（窗）时，应符合下列要求：
（1）当设置自动排烟窗时，自动排烟窗的面积与40%的固定采光带（窗）的面积之和应达到第6）条规定所需的排烟面积要求；
（2）当设置手动排烟窗时，手动排烟窗的面积与60%的固定采光带（窗）的面积之和应按厂房的排烟面
积不应小于排烟区域建筑面积的3%，仓库的排烟面积应增加1.0倍来要求。

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