高層民用建筑自然防排煙方式選擇

高層民用建筑自然防排煙方式選擇

1自然防煙機主要采用自然煙預(yù)防火災(zāi)的方法是利用自然條件，防止人們從避風(fēng)和避風(fēng)三個方面受到影響。該方式具有構(gòu)造簡單,不需要專門的排煙設(shè)備,火災(zāi)時不受電源中斷的影響,平時還可兼做換氣用,管理方便等等的優(yōu)點。特別是GB50045-1995(2005年版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)第8.2.3條規(guī)定:“防煙樓梯間前室或合用前室,利用敞開的陽臺、凹廊或前室內(nèi)有不同朝向的可開啟外窗自然排煙時,該樓梯間可不設(shè)防煙設(shè)施?！睂τ谡紨?shù)量較多的普通高層住宅,室內(nèi)裝修比較簡單,房間小,圍護結(jié)構(gòu)耐火等級較高的建筑物,采用自然防排煙方式基本上能夠達到保障安全、節(jié)省投資的目的,也符合我國目前高層建筑的實際情況。常用的自然防排煙方式主要有以下幾種:①靠建筑物外墻建造的全敞開的室外防煙樓梯;②利用陽臺或凹廊作為敞開前室的防煙樓梯間;③利用前室開窗排煙的防煙樓梯間;④不靠外墻的防煙樓梯間或雖靠外墻但不能開窗的前室的自然排煙,一般是設(shè)排煙豎井和過風(fēng)豎井;⑤有外窗且長度不超過60m的內(nèi)走道;⑥高度不超過12m的中庭。但第四種方式中的自然排煙豎井與進風(fēng)豎井需要占有很大的有效空間,布置起來也不方便,又降低了建筑的使用面積,所以不易被設(shè)計人員所接受。雖則如此,自然排煙方式?jīng)]有被廣泛應(yīng)用,是由于它也有其自身缺點:①樓梯間前室必須靠外墻設(shè)計,否則難以實現(xiàn),因此,設(shè)計時進行防排煙方式能否選擇自然排煙方式就必須基于建筑設(shè)計的藍本。②受風(fēng)向等多種因素的影響較大,自然排煙的排煙效果不穩(wěn)定,特別是低層區(qū),火災(zāi)時如果開窗方向與風(fēng)向相反,會造成向樓梯間或前室灌煙現(xiàn)象,嚴(yán)重影響人員的疏散。③排煙窗的開啟比較困難,火災(zāi)時如果考慮由人員手動開啟每層的排煙窗是不現(xiàn)實的,理論上必須設(shè)置遠距離開窗裝置,而這由于現(xiàn)實原因往往難以實現(xiàn)。④在排煙口的實際施工中,除去窗戶的圍框及其它影響,排煙口的面積會大打折扣;并且有時考慮裝修的需要,很多窗戶并不做成平開窗,而是推拉窗,這樣排煙口的有效面積又會減半,從而大大影響了自然排煙的效果。⑤《高規(guī)》第8.2.1條:“除建筑高度超過50m的一類公共建筑和建筑高度超過100m的居住建筑外,靠外墻的防煙樓梯間及其前室,消防電梯間前室和合用前室,宜采用自然排煙方式。”即此方式不適用于建筑高度超過50m的公共建筑和建筑高度超過100m的居住建筑。2地面無窗樓樓機械排煙是利用排煙風(fēng)機將煙氣抽走,從而降低被保護區(qū)的煙氣濃度。這種排煙方式在防煙樓梯間及其前室和合用前室一般不單獨使用,而是作為一種特殊情況下的輔助措施,但其對于排出疏散走道、起火房間的煙氣有著顯著的效果,而且一般應(yīng)用于火災(zāi)初期。機械排煙的設(shè)置部位:①無直接自然通風(fēng),且長度超過20m的內(nèi)走道或雖有直接通風(fēng),但長度超過60m的內(nèi)走道,在疏散的時候走道作為疏散的主要通道應(yīng)在火災(zāi)時迅速排除有毒煙氣。②面積超過100m2,且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地上無窗房間或設(shè)固定窗的房間。③不具備自然排煙條件或凈空高度超過12m的中庭。④除利用窗井等開窗進行自然排煙的房間外,各房間總面積超過200m2或一個房間面積超過50m2,且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室。排煙效果的好壞,取決于排煙口設(shè)置的位置及排煙口的形式。這種排煙方式一般是利用排風(fēng)機進行強制排煙。利用這種方式進行排煙在設(shè)計和使用上應(yīng)劃分防煙分區(qū),合理有效地利用隔墻、擋煙垂壁等進行排煙。在近年高層民用建筑工程實例中,防煙樓梯間及其前室的防排煙方式除少數(shù)采用單一自然排煙或機械加壓防煙方式外,絕大多數(shù)均采用自然排煙和機械加壓防煙相結(jié)合的方式,機械排煙的方式已基本不被采用,僅作輔助措施。這是由于機械排煙適用范圍小、效果差。機械排煙方式用于防煙樓梯間僅適用于帶裙房的高層建筑,并且需當(dāng)裙房以上部分利用可開啟的外窗進行自然排煙,裙房部分不具備自然排煙條件時,應(yīng)在前室或合用前室局部設(shè)置。舊版《高規(guī)》中規(guī)定,防煙樓梯間前室、消防電梯前室和合用前室可以采用機械排煙方式。但從多年來的實踐證明,這種方式的排煙效果并不理想,這是因為機械排煙易給前室造成負(fù)壓,人員疏散時的疏散方向與煙流動方向一致,特別是疏散人員擁擠時會造成大量煙氣擁入前室,沒有從根本上達到疏散通道內(nèi)無煙的目的,給疏散人員造成不安全感。因此,《高規(guī)》中規(guī)定,僅把其作為特殊情況下的輔助措施,以彌補自然排煙方式的不足。其次,機械排煙方式所設(shè)置的排煙口需設(shè)手動和自動開啟裝置,這就要求其能與自動報警設(shè)備聯(lián)動,而且要求系統(tǒng)中,任一排煙口開啟時,排煙風(fēng)機能自行啟動,增加了設(shè)備的復(fù)雜性和工程造價。3對樓梯間或前室進行加壓檢驗機械加壓送風(fēng)防煙是通過風(fēng)機加壓送風(fēng),使樓梯間和前室或合用前室保持正壓,從而阻止煙氣的侵入。這樣,在火災(zāi)期間,送入樓梯間及前室一定量的空氣,就會將煙氣排斥在外。對于自然排煙方式受建筑結(jié)構(gòu)限制,排煙效果不穩(wěn)定的缺點,相比之下,機械加壓送風(fēng)防煙方式則具有防煙效果好,而且可靈活布置,不受環(huán)境條件的限制的優(yōu)點。由于多種原因,有些樓梯間的可開啟外窗面積達不到要求,或根本沒有外墻,這時,就應(yīng)當(dāng)考慮采用機械通風(fēng)的方法來防止煙氣進人樓梯間或前室。采用機械排風(fēng)是不可能達到要求的。因為排煙系統(tǒng)運行時,樓梯間或前室的壓力將降低,煙氣只有通過樓梯間或前室才能被排出,這就給疏散人員造成了不安全感。另外在人員疏散時,樓梯間或前室非常擁擠,理想的氣流組織受到破壞,使排煙效果受到影響。對樓梯間及前室進行加壓送風(fēng)是一種較好的方法,即通過機械的方法將室外的新鮮空氣送人樓梯間及其前室,使樓梯間及其前室的壓力高于建筑物中其它部分的壓力,這樣煙氣就不會進人樓梯間及其前室,達到防煙的目的。經(jīng)消防及有關(guān)部門實驗證明,機械防煙不僅防煙效果顯著,而且具有較大的可靠性和穩(wěn)定性。機械加壓送風(fēng)防煙方式控制系統(tǒng)簡單、安全、可靠,近年來已成為國內(nèi)外高層建筑廣泛采用的防煙方式。但在設(shè)計過程中,機械加壓送風(fēng)防煙方式的設(shè)計計算是比較復(fù)雜的。防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的加壓總風(fēng)量要通過計算確定,由于影響壓力送風(fēng)量計算的因素較復(fù)雜,目前對送風(fēng)量尚無統(tǒng)一的計算方法。根據(jù)相關(guān)資料的指導(dǎo),一般對防煙加壓系統(tǒng)送風(fēng)量的計算方法有以下幾種[注意,送風(fēng)量計算時還必須考慮由于風(fēng)道等因素而造成的漏風(fēng)系數(shù)(1.15～1.2)及一定的安全系數(shù)(1.1～1.15)]。(1)流量系數(shù)a保持關(guān)門時正壓區(qū)間達到正壓水平的送風(fēng)量計算:L=aF(2ΔP/ρ)1/2(m3/h)L=aF(2ΔΡ/ρ)1/2(m3/h)式中:a——流量系數(shù)(門開啟時取0.65);F——開門的計算面積,m2;ΔP——兩側(cè)壓差,Pa;ρ——空氣密度,(取1.2kg/m3)。(2)fn400l維持開啟門洞最低氣流速度的送風(fēng)量計算:L=v?f?n?3600(m3/h)L=v?f?n?3600(m3/h)式中:v——門洞平均風(fēng)速,m/s;f——門洞面積,m2;n——門的數(shù)量。(3)下層平均裁量權(quán)法即規(guī)定每層的平均加壓送風(fēng)量值,而總的送風(fēng)量就是所有樓層之和。(4)綜合計算方法源自加拿大,適用于不設(shè)前室的樓梯間正壓送風(fēng)系統(tǒng)。(5)加壓風(fēng)機采用機械防煙方式的方法,在設(shè)計上的難點在于,與《高規(guī)》第8.3.2以上計算方法中,層均風(fēng)量法過于簡單,缺乏理論支持,在國內(nèi)也缺乏長期運行的實踐經(jīng)驗,所以一般不建議使用;加拿大的綜合計算法由于只適用于不設(shè)前室的樓梯間的正壓送風(fēng)系統(tǒng),許多專家不贊成使用。所以國內(nèi)現(xiàn)在廣泛使用的計算方法只有壓差計算法和門洞風(fēng)速法或者根據(jù)《高規(guī)》第8.3.2條的規(guī)定確定。因為前室和合用前室門窗縫的漏風(fēng)量比保證其前室門開啟時其門洞處風(fēng)速所需要的風(fēng)量小得多,故一般不需進行計算保證其前室或合用前室正壓值的風(fēng)量計算,只需計算維持開啟門洞最低氣流速度的送風(fēng)量,再與《高規(guī)》第8.3.2條的規(guī)定值進行比較,取其大者作為加壓送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量即可。從理論上講,每個公式的產(chǎn)生與其對應(yīng)的研究背景是各有自己的理由,而當(dāng)用某一公式去解決某一實際工程設(shè)計時,往往存在著一定的差別,這樣就造成了即使同一條件的工程,因選擇不同的計算公式,其結(jié)果差別也很大。另一方面,在加壓送風(fēng)量的設(shè)計計算中,由于某些計算公式缺乏系統(tǒng)的全面的介紹,特別是假設(shè)參數(shù)的選擇不當(dāng),也容易造成設(shè)計計算的錯誤。即使在同一條件下,因使用公式不同,其結(jié)果差別很大,上述原因使當(dāng)前在加壓送風(fēng)量的設(shè)計計算中存在著一定的盲目性,可變性,造成設(shè)計上的難度。而在工程成本上分析,機械防煙方式除風(fēng)機外,為保證送風(fēng)壓力的均衡不至于個別部位因壓力過大造成人員開門困難,還要設(shè)置許多送風(fēng)口?！陡咭?guī)》要求樓梯間每隔2～3層設(shè)一個加壓送風(fēng)口,前室的加壓送風(fēng)口每層一個,而且要求風(fēng)口有手動開啟和遠距離聯(lián)動控制的功能。因此增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,以及工程的投資,維護管理也不方便。因此,從控制工程成本考慮,近年高層民用建筑大多是因為建筑結(jié)構(gòu)關(guān)系無條件開設(shè)自然排煙外窗而采用單一機械防煙方式的。正是由