排煙口個(gè)數(shù)與擋煙垂壁高度的關(guān)系探討

吳兆武 張 兵

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

0 引言

隨著《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱新規(guī)范[1])的正式實(shí)施，新規(guī)范對排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了完全不同的設(shè)計(jì)理念。根據(jù)新規(guī)范正文[1]：當(dāng)建筑空間凈高不大于6 m時(shí)，每個(gè)防煙分區(qū)的排煙量應(yīng)按不小于60 m3/(h·m2)計(jì)算且不小于15 000 m3/h(走道不小于13 000 m3/h)，且每個(gè)排煙口的最大允許排煙量不應(yīng)超過其計(jì)算值；當(dāng)采用機(jī)械排煙時(shí)，儲煙倉的厚度不應(yīng)小于凈高的10%，且不應(yīng)小于500 mm，同時(shí)儲煙倉底部距地面的高度應(yīng)大于安全疏散所需要的最小清晰高度。因此，對需要劃分防煙分區(qū)的場所進(jìn)行機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要合理設(shè)置一定高度的擋煙垂壁來滿足儲煙倉及安全疏散所需要的最小清晰高度的要求，還需要計(jì)算在所設(shè)置的擋煙垂壁的條件下單個(gè)排煙口的最大允許排煙量，以此來確定每個(gè)防煙分區(qū)需要設(shè)置的排煙口數(shù)量。本文對此進(jìn)行了研究探討，計(jì)算了幾種典型建筑在不同的凈高要求及不同的儲煙倉厚度的條件下，單個(gè)排煙口的最大允許排煙量，并進(jìn)行了分析與總結(jié)，希望能給同行的設(shè)計(jì)師以參考。

1 計(jì)算理論

單個(gè)排煙口的最大允許排煙量Vmax按下式計(jì)算[1]:

(1)

其中，Vmax為排煙口最大允許排煙量，m3/s；γ為排煙位置系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離不小于2倍的排煙口當(dāng)量直徑時(shí)取γ=1.0，反之取γ=0.5；當(dāng)排煙口位于側(cè)墻上時(shí)，取γ=0.5；db為排煙口中心距離儲煙倉底部的煙氣層厚度，m；T為煙層的平均絕對溫度，K；T0為環(huán)境的絕對溫度，一般取293.15 K。

式(1)中T-T0按下式計(jì)算[2]：

T-T0=KQC/MρCρ

(2)

其中，K為煙氣中對流放熱量因子，當(dāng)采用機(jī)械排煙時(shí)，取K=1.0；Cρ為空氣的定壓比熱，一般取Cρ=1.01 kJ/(kg·K)；QC為熱釋放速率的對流部分，一般取值為QC=0.7QkW,熱釋放速率Q按新規(guī)范表4.6.7進(jìn)行選取；Mρ為煙羽流質(zhì)量流量，kg/s。

式(2)中煙羽流分為軸對稱型、煙臺溢出型及窗口型三種，根據(jù)新規(guī)范條文解釋，一般情況下房間的煙羽流可以按照軸對稱型煙羽流考慮，因此本文僅研究探討了軸對稱型煙羽流。軸對稱型煙羽流質(zhì)量流量Mp按下式計(jì)算[1]：

(3)

(4)

(5)

其中，Z為燃料面到煙層底部的高度，m(取值應(yīng)不小于最小清晰高度與燃料面高度之差)；本文為了便于計(jì)算，直接取Z=最小清晰高度(走道、室內(nèi)凈高不大于3 m的區(qū)域，最小清晰高度不小于凈高的1/2)；Z1為火焰極限高度，m。

當(dāng)走道、室內(nèi)空間的凈高大于3 m時(shí)，最小清晰高度Hq按式(6)計(jì)算：

Hq=1.6+0.1H′

(6)

其中，H′為對于單層空間，取排煙空間的建筑凈高度，m；對于多層空間，取最高樓層疏散樓層的層高，m。

通過分析上述計(jì)算公式不難發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際工程中擋煙垂壁的設(shè)置高度直接決定了煙氣層的厚度(即儲煙倉的高度)和最小清晰高度，進(jìn)而影響了單個(gè)排煙口的最大允許排煙量。因此本文采用上述計(jì)算理論對辦公、商場及酒店建筑進(jìn)行了計(jì)算研究探討。

2 計(jì)算結(jié)果

本文針對典型辦公、商場、酒店建筑在不同凈高(考慮室內(nèi)空間及走道一般做封閉式吊頂，排煙口設(shè)置在頂棚)的條件下進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)現(xiàn)有的工程實(shí)踐，本文僅列舉了幾種常見凈高下的計(jì)算結(jié)果(計(jì)算結(jié)果基于排煙風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離不小于2倍排煙口的當(dāng)量直徑)，計(jì)算結(jié)果見表1，表2。

表1 辦公建筑單個(gè)排煙口允許的最大排煙量 m3/h

表2 商店建筑單個(gè)排煙口允許的最大排煙量 m3/h

表3 酒店建筑單個(gè)排煙口允許的最大排煙量 m3/h

3 結(jié)果分析

1)分析表1～表3的計(jì)算結(jié)果，不管是什么類型的建筑，在走道或室內(nèi)空間凈高已定的情況下，吊頂下方的擋煙垂壁的高度越高，設(shè)置在頂棚的排煙口的單個(gè)排煙口允許的最大排煙量越大，每個(gè)防煙分區(qū)需設(shè)置的排煙口個(gè)數(shù)就越少。比如，對于凈高為2.6 m的辦公建筑的走道，其擋煙垂壁的高度H與Vmax及排煙口個(gè)數(shù)N(個(gè))的關(guān)系曲線如圖1所示。從圖1中不難看出，擋煙垂壁的高度每增加0.1 m，Vmax增長的速度越來越快，當(dāng)H=0.5 m時(shí)，N至少需要6個(gè)，當(dāng)H=0.6 m時(shí)，N至少需要4個(gè),當(dāng)H=0.7 m時(shí)，N至少需要3個(gè)。由于走道的安裝空間有限，因此按照以往設(shè)置擋煙垂壁的高度0.5 m來設(shè)計(jì)是行不通的，這時(shí)需要增加擋煙垂壁的高度來合理設(shè)置排煙口的個(gè)數(shù)。本人認(rèn)為擋煙垂壁的設(shè)置高度只要滿足最小清晰高度且不影響人員的正常疏散，就可以適當(dāng)加高擋煙垂壁來減少排煙口的設(shè)置個(gè)數(shù)。根據(jù)我國的國民平均身高，本人認(rèn)為擋煙垂壁底部凈高不小于1.9 m即可滿足人員的正常疏散要求及最小清晰高度的要求，此時(shí)排煙口的個(gè)數(shù)可以減少為3個(gè)。對于其他不同凈高的走道或室內(nèi)空間，可以按此進(jìn)行分析計(jì)算。2)當(dāng)走道或室內(nèi)空間凈高及其擋煙垂壁的設(shè)置高度相同時(shí)，熱釋放速率越大的場所，Vmax越大，因此在工程實(shí)踐中，排煙口的個(gè)數(shù)及擋煙垂壁的設(shè)置高度要根據(jù)建筑的類型來進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不能想當(dāng)然的照搬。3)對于同樣的場所，同樣的擋煙垂壁高度，走道或室內(nèi)空間凈高越高，Vmax越小，因此在工程實(shí)踐中，排煙口的個(gè)數(shù)及擋煙垂壁的設(shè)置高度要根據(jù)走道或室內(nèi)空間的凈高進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不能想當(dāng)然的照搬。4)當(dāng)走道或室內(nèi)空間凈高較低，比如凈高低于2.5 m時(shí)，此時(shí)應(yīng)該和建筑專業(yè)及業(yè)主方商討吊頂?shù)男褪?，可以考慮做開敞式吊頂，將排煙口設(shè)置在吊頂里面來合理設(shè)置排煙口的個(gè)數(shù)及擋煙垂壁的高度。5)當(dāng)機(jī)械排煙場所能天然形成一個(gè)防煙分區(qū)，無需另設(shè)擋煙垂壁時(shí)，排煙口的Vmax基本上能滿足規(guī)范要求，此時(shí)該場所設(shè)置一個(gè)排煙口即可。即使如此，當(dāng)排煙風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離小于2倍排煙口的當(dāng)量直徑時(shí)，需要根據(jù)房間凈高來核實(shí)單個(gè)排煙口的Vmax是否滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

1)在進(jìn)行實(shí)際的工程設(shè)計(jì)時(shí)，對不同的建筑類型，不同的機(jī)械排煙場所，不同的走道或室內(nèi)空間凈高，要進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，才能合理的設(shè)置排煙口個(gè)數(shù)及擋煙垂壁高度來滿足新規(guī)范及使用要求。2)當(dāng)由于建筑層高的原因，導(dǎo)致室內(nèi)做封閉式吊頂時(shí)凈高較低，此時(shí)為了滿足人員疏散要求，擋煙垂壁的設(shè)置高度有限，這樣會導(dǎo)致排煙口的個(gè)數(shù)較多，在空間上無法布置，這種情況下可以考慮做開敞式吊頂，將排煙口設(shè)置在吊頂里面來減少排煙口的個(gè)數(shù)。3)當(dāng)房間無需設(shè)置擋煙垂壁時(shí)，若排煙風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離不小于2倍排煙口的當(dāng)量直徑，一般情況下排煙口只需設(shè)置一個(gè)即可滿足規(guī)范要求。