08民用建筑防排烟设计

4.2.3建筑火灾防排烟一建筑火灾防排烟概述二建筑排烟三建筑防烟●建筑火灾烟气的成分●建筑火灾烟气的特性●烟气的毒害性和窒息性●烟气高温危险●烟气逆光作用●建筑火灾烟气控制的必要性火灾烟气的成分：化学成分主要有：CO2、CO、水蒸气及其他气体，如氰化氢（HCN)、氨（NH3）、氯（Cl）、氯化氢（HCl）、光气（COCl2）据统计资料表明，由于CO中毒窒息死亡或其他有毒烟气熏死者，一般占火灾总死亡人数的40%~50%，最高达65%以上；而被火烧死的人当中，多数是先中毒窒息晕倒后再被火烧死。美国消防局的统计，在火灾死亡人数的80%的人由于吸入毒气而致死。（1）窒息作用建筑物内当火灾燃烧旺盛时，二氧化碳的浓度可达15%~23%。一般人员接触10%左右浓度的二氧化碳，会引起头晕；严重者，会发生昏迷、呼吸困难，甚至处于大脑停顿状态，失去知觉。接触20%左右浓度的二氧化碳，人体的神经中枢系统出现麻痹，导致死亡。高温危害火灾时物质燃烧产生大量热量，使烟气温度迅速升高。火灾初起（5～20min）时烟气温度可达250℃；而后由于空气不足，温度有所下降；当窗户爆裂，燃烧加剧，短时间内可达500℃。燃烧的高温使火灾蔓延；使金属材料强度降低，导致结构倒塌，人员伤亡。高温还会使人昏厥、烧伤。烟气的遮光作用当光线通过烟气时，致使光强度减弱，能见距离缩短，称之为烟气的遮光作用。能见距离缩短不利于人员的疏散，使人感到恐怖，造成局面混乱，自救能力降低；同时也影响消防人员的救援工作一般发光型指示灯或窗户透入光的能见距离仅0.2~0.4m，对于反光型指示灯仅为0.07~0.16m.建筑火灾烟气是造成人员伤亡的主要原因烟气中的有害成分或缺氧使人直接中毒或窒息死亡烟气的遮光作用使人逃生困难而被困于火灾区在高层建筑中，疏散通道的距离长，人员逃生更困难，对人生命威胁更大，因此在这类建筑物中的烟气的控制尤为重要高层建筑火灾特点及其危害高层民用建筑火势蔓延途径多，危害损失大楼梯、管道等形成了烟囱效应，助长了火势蔓延高层建筑安全疏散困难，伤亡事故大高层建筑火灾扑救困难高层建筑功能复杂，容易引起火灾事故高层建筑装修标准高，内装修材料起火因素复杂火灾蔓延的通道水平蔓延：未设防火分区；洞口分隔不完善；吊顶内空间；可燃的隔墙，吊顶竖向蔓延楼梯间；电梯井；管道井空调管道蔓延窗口向上蔓延●怎样防火：建筑防火；总平面防火，建筑物耐火等级防火分区和防火分隔防烟分区安全疏散:对疏散方向、路标的标示消防给水、灭火系统；采暖通风和空调系统防火．防排烟系统设置电气防火，火灾自动报警控制系统等。一、建筑火灾防排烟概述防烟、排烟设计的作用是:（1）便于人员安全疏散、安全避难（2）便于消防人员灭火（3）可控制火势蔓延扩大●隔断与阻挡：防火分区、防烟分区排烟：利用自然和机械作用力,将烟气排出室外加压防烟火灾烟气控制原则一、建筑火灾防排烟概述利用烟气的热浮力特性采用自然排烟对保护区域的实行正压送风防烟（一）基本概念1、建筑分类及耐火等级按建筑物的使用性质、危险性、疏散和扑救难度等对建筑进行分类高规将建筑物的耐火等级划分为一、二级，并对不同耐火等级建筑物的建筑构件的燃烧性能和耐火极限做了规定耐火极限是指进行耐火实验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用（1）防火分区概念：在建筑设计中，利用各种防火分隔设施，将建筑平面和空间分成若干个分区作用：火势控制在一定的范围内，以有利于消防扑救、减少火灾损失划分：比较可靠的防火分区应包括水平防火分区和垂直防火分区两个部分。水平防火分区：防火墙、防火门，防火卷帘、防火窗等阻止火灾向水平方向蔓延垂直防火分区：楼板、避难层、防火挑檐、电缆井与管道井在楼板处作防火分隔阻止火灾沿竖向通道向上一层延烧2、防火分区和防烟分区每个防火分区允许最大建筑面积注意：1、若防火分区内设有自动灭火设备，防火分区面积可增加一倍2、高层建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000m2；地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000m2。3、当高层建筑与其裙房之间设有防火墙等防火分隔设施时，其裙房的防火分区允许最大建筑面积不应大于2500m2，当设有自动喷水灭火系统时，防火分区允许最大建筑面积可增加1.00倍。概念：为了将烟气控制在一定的范围内，利用防烟隔断将一个防火分区划分成若干个小区（2）防烟分区作用：防烟分区是烟气控制的基础手段，防烟分区内不能防止火灾的扩大，只能有效地控制火灾产生的烟气流动，是为有利于建筑物内人员安全疏散和有组织排烟而采取的技术措施。主要依靠采用挡烟垂壁（帘），挡烟梁（墙）、隔墙等形式来实现。不可燃不设排烟设施的房间（包括地下室）和走道，不划分防烟分区设置排烟设施的走道和高度不超过6m的房间，要求划分每个防烟分区建筑面积不应超过500m2，且防烟分区不得跨越防火分区。（注：若防火分区内设有自动灭火设备，防烟分区面积可增加一倍）防烟分区的划分规则：分隔区内的排烟量，在人员疏散的短时间内，必须大于或等于该区内产生烟的数量。根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，下列部位需设置：1、防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室以及封闭的避难层。2、一类建筑和建筑高度超过32米的二类建筑的下列走道或房间：1)长度超度20米的内走道；2）面积超过100㎡，且经常有人停留或可燃物较多的房间3）高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室。（二）需设置防烟排烟的部位一般每个防烟分区采用独立的排烟系统或垂直排烟道（竖井）进行排烟，且不能跨越防火分区二建筑排烟自然排烟简单、经济，宜优先采用机械排烟对性质重要、功能复杂的高层建筑或无条件自然排烟的其他建筑应采用分类：作用力不同：排烟部位不同：着火区排烟降低着火区的压力，不使烟气流向非着火区，同时排走燃烧产生的热量，控制火灾蔓延疏散通道排烟排除可能侵入的烟气，以保证疏散通道无烟或少烟，利于人员安全疏散及救火人员通行（一）自然排烟：利用火灾产生的烟气流的浮力和外部风力作用，通过建筑物的对外开口，把烟气排至室外的排烟方式．实质是热烟气和冷空气的对流运动。在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。烟气排出口可以是建筑物的外窗，也可以是专门设置在侧墙上部的排烟口。对高层的建筑来说，可采用专用的通风排烟竖井一）宜采用自然排烟的高层民用建筑物1、建筑高度低于50m以下一类公共建筑2、建筑高度低于100m的居住建筑部位：靠外墙防烟楼梯间及其前室；消防电梯间前室和合用前室；净空高度小于12米的中庭；长度在20～60米之内内走道地面上和地下室的房间；防烟楼梯间：能够防止烟气侵入的楼梯间在楼梯间入口处设有防烟前室或设专供排烟用的阳台、凹廊等，且通向前室和阳台、凹廊等的门均为乙级防火门的楼梯间。封闭楼梯间是指用耐火建筑构件分隔，能防止烟和热气进入的楼梯间。（1）利用靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或合用前室直接对外开启的外窗进行排烟。（图）（2）利用建筑物的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗或排烟窗排烟。（图）（3）设竖井排烟对于无窗房间、内走道或外墙无法开窗的前室可设排烟竖井进行排烟。二）、高层建筑的自然排烟方式三）自然排烟窗的开窗面积：防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2。靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于2.00m2。长度不超过60m的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的2%。需要排烟的房间可开启外窗面积不应小于该房间面积的2%。净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭面积的5%。优点：1）不用专门的排烟设备2）火灾时不受电源中断的影响3）构造简单、经济。4）平时可兼作换气之用。缺点：因受室外风向、风速和建筑物本身的密封性或热压作用的影响，排烟效果不稳定。四）、自然排烟的优点缺点（二）、机械排烟一）机械排烟设置排烟风机，将烟气通过风道强制排出各房间或走廊。二）特点排烟稳定，投资较大，操作管理比较复杂，需要有防排烟设备，要有事故备用电源。三）组成由挡烟壁、排烟口、防火排烟阀门、排烟风机和排烟出口组成。平时关闭，房间起火后打开，对起火房间排烟；火势过大时，火苗会通过排风口进入排烟管道，此时排烟防火阀上的280°易熔杆熔断，排烟防火阀关闭四）需要设置机械排烟的位置：根据《高层民用建筑设计防火规范〉的规定一类高层民用建筑和高度超过32米的二类高层民用建筑的下列部位应设机械排烟装置：1）无直接自然通风，且长度超过20m的内走道或虽有直接自然通风，但长度超过60m的内走道.2)面积超过100㎡，且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗房间或设固定窗的房间3）不具备自然排烟条件或净空超过12m的中庭4）除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外，各房间总面积超过200㎡或一个房间面积超过50㎡，且经常有人停留或可燃物较多的地下室。需要设置机械排烟的位置无直接自然通风，且长度超过20m的内走道面积超过100㎡，地上无窗房间或设固定窗的房间不具备自然排烟条件或净空超过12m的中庭除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外，各房间总面积超过200㎡或一个房间面积超过50㎡1、内走道的机械排烟系统五）系统布置内走道每层的位置相同，宜采用垂直布置的系统排烟风口的作用距离不得超过30m，如走道太长，需设2个或2个以上排烟风口时，可以设2个或2个以上的垂直系统也可以设水平系统，但每层设水平支管，支管上设2个或2个以上排烟风口房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置宜采用水平连接的管路系统，然后用竖风道将若干层的子系统合为一个系统每层的水平风管不得跨越防火分区2、多房间的机械排烟系统排烟风口是常闭型风口，火灾时自动或手动开启3、中庭机械排烟系统排烟口设置在中庭的顶棚上，或设在紧靠中庭顶棚的集烟区排烟口的最低标高应设在中庭最高部分门洞的上端在中庭上部设排烟机，使着火层保持负压排烟口宜设置在防烟分区的中心位置，距离该防烟分区最远点的水平距离应小于30m排烟口宜设置在顶棚上，或靠近顶棚的墙面上但距顶棚或楼板下800mm以内(图)排烟口和送风口应由非燃烧材料制作，宜设置手动或自动开启装置，手动开关应设在距地面0.8~1.5m的地方（图）六）、排烟口设置的位置排烟口屋顶风机间七）、排烟风机排烟风机应设置在排烟系统最高排烟口的上部风机外壳与墙壁或与其他设备间的距离不应小于600mm风机应安装在混凝土或型钢基础上风机入口总管或支管上安装280℃能自动关闭的排烟防火阀门风机应有备用电源，并能自动切换三、机械加压送风定义：通过机械送风的方式，使建筑的垂直疏散通道，如防烟楼梯间、前室、合用前室、封闭的避难层等部位形成正压状态，有效地阻止烟气进入。方法：向保护区域机械加压送风。组成：由加压送风机、风道、送风口以及风机控制柜等组成。该系统的风源必须吸自室外，且不应受到烟气的污染。一般情况该系统与排烟系统共同存在。使加压空间与相邻部分之间建立正常的压力差加压送风系统方式图示方案评价仅对防烟楼梯间加压送风时（前室不加压）防烟效果一般（有条件的选用方案）对防烟楼梯间及其前室分别加压防烟效果好（首选方案）对防烟楼梯间及有消防电梯的合用前室分别加压防烟效果好（首选方案）仅对消防电梯的前室加压防烟效果一般（若能维持正压为50Pa，则效果较好）当防烟楼梯间具有自然排烟条件，仅对前室及合用前室加压防烟效果不理想(不可取方案，酌情选用)一）加压送风系统方案A防烟楼梯间；B防烟楼梯间前室；C合用前室；D消防电梯前室建筑高度低于50m以下一类公共建筑和建筑高度低于100m的居住建筑二）加压送风口的设计防烟楼梯间的加压送风口每隔2-3层设一个风口，保持楼梯间在全高度内压力的均衡一致前室或合用前室的送风口应每层设置（常开型、常闭型：加压风机止回阀）加压空气排出可通过走廊或房间的外窗，或走廊的排烟机三）加压送量的设计原则：（