基于新規(guī)范地下走道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

賈祥欽 劉乃玲 魯錦川 李文娟

1 河南博維建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司

2 山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院

3 河南省城鄉(xiāng)建筑設(shè)計(jì)院有限公司

4 河南甲元建筑設(shè)計(jì)有限公司

《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）于2018 年08 月01 日實(shí)施，之前地下走道（本文只考慮住宅地下儲(chǔ)藏間）的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)主要有《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95（2005）版，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》），《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等。在《標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施之前，走道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本參考上述規(guī)范，其排煙系統(tǒng)上大同小異。《標(biāo)準(zhǔn)》是目前國(guó)內(nèi)第一部建筑防排煙專用標(biāo)準(zhǔn)（除地方標(biāo)準(zhǔn)外），《標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容豐富，從術(shù)語(yǔ)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)施工、系統(tǒng)調(diào)試等方面做了規(guī)定。由于個(gè)人對(duì)規(guī)范相關(guān)條文理解不同，工程實(shí)踐走道排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在較大的差異。通過(guò)對(duì)目前幾個(gè)常見的走道排煙系統(tǒng)分析，從系統(tǒng)的幾個(gè)方面及對(duì)規(guī)范條文的疑問(wèn)展開討論，提出若干不成熟的看法或建議。

1 常見的排煙系統(tǒng)

地下走道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先了解其相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018 版）條文8.5.3 要求建筑內(nèi)長(zhǎng)度大于20 m 的疏散走道應(yīng)設(shè)排煙設(shè)施[1]。走道是火災(zāi)發(fā)生時(shí)聯(lián)系著火房間與豎向疏散通道的重要通道。另外，地下室相對(duì)于地上通風(fēng)、采光條件差，疏散困難，其排煙設(shè)計(jì)至關(guān)重要。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第8.5.4 條規(guī)定地下室建筑面積大于200 m2或一個(gè)房間建筑面積大于50 m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多時(shí)，應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。工程設(shè)計(jì)中常見的地下走道長(zhǎng)度都超過(guò)了20 m，同時(shí)地下建筑面積大于200 m2，但大多數(shù)每個(gè)儲(chǔ)藏間面積小于50 m2，所以地下走道或者地下室需要設(shè)計(jì)排煙設(shè)施。

走道內(nèi)一般無(wú)可燃物，其煙氣主要來(lái)自于發(fā)生火災(zāi)的房間，規(guī)范要求對(duì)走道設(shè)計(jì)排煙設(shè)施，是為了給人員疏散提供一個(gè)安全的疏散通道。既然火災(zāi)煙氣主要在儲(chǔ)藏室，那么排煙設(shè)施應(yīng)考慮房間排煙。對(duì)于需要設(shè)置機(jī)械排煙的房間，當(dāng)其面積小于50 m2時(shí)，可以通過(guò)疏散走道進(jìn)行排煙[2]，其原因《標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明也作了詳細(xì)的闡述。

基于以上分析了地下走道及房間的火災(zāi)機(jī)理，走道排煙設(shè)計(jì)系統(tǒng)目前出現(xiàn)了幾種常見的做法（詳見圖1～4 所示），現(xiàn)對(duì)這些排煙系統(tǒng)分析要點(diǎn)，找到不足之處，加以改善，使走道排煙系統(tǒng)更近合理、安全、經(jīng)濟(jì)。

圖1 走道排煙系統(tǒng)1

圖2 走道排煙系統(tǒng)2

需要說(shuō)明的是：圖1～4 排煙系統(tǒng)，本文對(duì)系統(tǒng)的表示做了簡(jiǎn)要處理，但未改變?cè)O(shè)計(jì)意圖，閥門編號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱是原設(shè)計(jì)系統(tǒng)的命名，部分風(fēng)口、風(fēng)管規(guī)格沒(méi)有表示。

圖3 走道排煙系統(tǒng)3

圖4 走道排煙系統(tǒng)4

2 排風(fēng)、煙系統(tǒng)合用

圖1～4 排煙系統(tǒng)，都采用了平時(shí)排風(fēng)、排煙系統(tǒng)合用，不僅能節(jié)省投資，還可以避免排煙風(fēng)機(jī)如單獨(dú)設(shè)置造成的長(zhǎng)期閑置，存在故障而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。然而對(duì)于排風(fēng)、煙合用系統(tǒng)，有些設(shè)計(jì)人員提出，排風(fēng)、煙合用系統(tǒng)符合《標(biāo)準(zhǔn)》第4.4.5 條，即排煙風(fēng)機(jī)及排風(fēng)風(fēng)機(jī)合用風(fēng)機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)需增設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

其實(shí)，從《標(biāo)準(zhǔn)》第4.4.5 條文解釋中，不難發(fā)現(xiàn)規(guī)范要求宜設(shè)置專用排煙機(jī)房，主要是為排煙風(fēng)機(jī)的電機(jī)散熱提供較大的空間，避免因?yàn)楹嫌蔑L(fēng)機(jī)房其他通風(fēng)空調(diào)風(fēng)機(jī)占用太多空間，不便于電機(jī)散熱。圖1～4排風(fēng)、煙合用系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)只有一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，也可以看做專用排煙風(fēng)機(jī)房，故無(wú)需再增設(shè)噴淋系統(tǒng)。

3 防煙分區(qū)劃分

《建規(guī)》表5.3.1 規(guī)定地下或半地下室防火分區(qū)最大允許面積為500 m2，當(dāng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，其面積可增大1.0 倍。防煙分區(qū)是在防火分區(qū)的基礎(chǔ)劃分的，設(shè)置防煙分區(qū)的目的是將煙氣控制在著火區(qū)所在空間范圍內(nèi)，并限制煙氣向其他防煙分區(qū)蔓延?！稑?biāo)準(zhǔn)》第4.2.4 條對(duì)防煙分區(qū)也作了闡述，防煙分區(qū)過(guò)大或過(guò)小都不利于煙氣的控制，面積過(guò)大（或長(zhǎng)邊過(guò)長(zhǎng)）煙氣水平射流過(guò)程中會(huì)誘導(dǎo)卷吸周圍大量冷空氣，使得煙氣過(guò)早下沉，不利于對(duì)煙氣的控制，也會(huì)影響機(jī)械排煙效果。如果防煙分區(qū)面積劃分過(guò)小，會(huì)使發(fā)生著火區(qū)域儲(chǔ)煙倉(cāng)儲(chǔ)煙能力變?nèi)?，使煙氣過(guò)早蔓延至相鄰防煙分區(qū)，結(jié)果同樣對(duì)人員安全疏散造成不好的影響。

《標(biāo)準(zhǔn)》第4.2 章節(jié)對(duì)防煙分區(qū)的劃分作了較詳細(xì)的規(guī)定，要求劃分防煙分區(qū)不僅僅像《標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施以前一樣，主要考慮面積指標(biāo)不超過(guò)規(guī)范要求即可。如今《標(biāo)準(zhǔn)》要求防煙分區(qū)劃分要同時(shí)考慮空間凈高，長(zhǎng)邊最大允許長(zhǎng)度，及儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度等，這些參數(shù)一定程度上大大提高了設(shè)計(jì)人員的能動(dòng)性。

大部分地下儲(chǔ)藏室空間凈高H≤3.0 m，根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》表4.2.4，當(dāng)走道寬度大于2.5 m 時(shí)，防煙分區(qū)長(zhǎng)邊最大長(zhǎng)度為24 m，這點(diǎn)特別需要設(shè)計(jì)人員注意。地下儲(chǔ)藏室走道寬度大于2.5 m 并不多見，但有時(shí)建筑專業(yè)在布置時(shí)會(huì)遇見走道與入口大堂的合并，造成走道局部寬度大于2.5 m。針對(duì)上述情況，目前浙江省發(fā)布了《＜浙江省消防技術(shù)規(guī)范難點(diǎn)問(wèn)題操作技術(shù)指南＞建筑防煙排煙系統(tǒng)補(bǔ)充技術(shù)要求》文件，文件第20 條對(duì)防煙分區(qū)長(zhǎng)度做了更細(xì)的規(guī)定?？紤]到文件適用區(qū)域，目前在其它區(qū)域的工程設(shè)計(jì)中，建議在走道防煙分區(qū)長(zhǎng)邊最大長(zhǎng)度還是執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》表4.2.4 的要求。

設(shè)計(jì)人員往往考慮到風(fēng)管規(guī)格較大，如果向外延伸較多，會(huì)出現(xiàn)各專業(yè)管線重疊，造成走道凈高不滿足要求。結(jié)果造成圖3 所示：排煙系統(tǒng)3 防煙分區(qū)面積的布置大小不均，防煙分區(qū)1 面積過(guò)小，防煙分區(qū)2 面積過(guò)大。然而，防煙分區(qū)1 區(qū)域發(fā)生火災(zāi)的幾率較小，而作為一個(gè)防煙分區(qū)面積又較小，儲(chǔ)煙能力弱，真正發(fā)生火災(zāi)時(shí)而不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。為避免發(fā)生上述情況，各專業(yè)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人可在初步設(shè)計(jì)階段，理清各專業(yè)管線路由，一定程度上可避免嚴(yán)重交叉，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中已得到印證。

4 排煙量計(jì)算

計(jì)算防煙分區(qū)排煙量，首先計(jì)算防煙分區(qū)面積，對(duì)于地下走道防煙分區(qū)面積的計(jì)算上，近些年一直爭(zhēng)議較大[3]，常有以下幾種處理方法：

1）按走道面積及與其連接的最大房間面積之和。

2）按走道面積及與其連接的最大未設(shè)防火門的房間面積之和。

3）按走道面積及與其連接的所有房間面積之和。

對(duì)于方法2，實(shí)際工程中曾見過(guò)地下儲(chǔ)藏室房間門均為防火門，此做法可能是為了使得走道面積減小，計(jì)算排煙量小，從而減小風(fēng)機(jī)，風(fēng)管和風(fēng)口規(guī)格。排煙設(shè)計(jì)時(shí)往往根據(jù)單點(diǎn)火災(zāi)機(jī)理，建議采用方法1 計(jì)算防煙分區(qū)面積。通過(guò)分析排煙系統(tǒng)1-4，計(jì)算排煙量時(shí)仍部分沿用以往的計(jì)算思路，用走道防煙分區(qū)面積乘以60 m3/h 所得數(shù)值與15000 m3/h（凈高≤6.0 m）比較取大值。

《標(biāo)準(zhǔn)》第4.4.12 及4.6.3 條已明確當(dāng)僅在走道設(shè)置排煙口時(shí)，走道排煙量可按13000 m3/h 直接取值。對(duì)于排煙系統(tǒng)3 劃分了兩個(gè)防煙分區(qū)，系統(tǒng)計(jì)算排煙量可按兩個(gè)防煙分區(qū)排煙之和計(jì)算，取26000 m3/h。目前這種計(jì)算方法，可能考慮到消防設(shè)計(jì)要偏于安全可靠，在工程實(shí)踐中還不常見。

5 防火閥及排煙口

目前常用防火閥基本分類主要依據(jù)來(lái)自《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》（以下簡(jiǎn)稱《防火閥門》）及圖集《建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備附件選用與安裝》（以下簡(jiǎn)稱《附件選用與安裝》）?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》表18 對(duì)防火閥及排煙防火閥進(jìn)行了基本分類并詳細(xì)介紹了閥門的用途。

防火閥門從用途上可分為：防火類，防煙類，排煙類。從功能可劃分為：防火閥（具有溫度熔斷功能），防煙防火閥（具有靠感煙火災(zāi)探測(cè)器控制動(dòng)作及溫度熔斷功能），防火調(diào)節(jié)閥（具有溫度熔斷功能及無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)）。防煙類閥門常用于防煙樓梯間前室或合用前室內(nèi)的加壓送風(fēng)口。排煙類閥門根據(jù)使用位置劃分為：排煙閥（用于排煙系統(tǒng)風(fēng)管上），排煙防火閥（排煙風(fēng)機(jī)吸入口或排煙支管上），排煙口（用于排煙房間內(nèi)）。

然而《防火閥門》把防火閥門僅分成了三類：1）防火閥；2）排煙防火閥；3）排煙閥；接著表1 和表2 從閥門控制方式及功能上對(duì)防火閥門進(jìn)行了較為詳細(xì)說(shuō)明，工程實(shí)踐中可根據(jù)這些功能及控制方式進(jìn)行組合，選擇合適的閥門使其滿足使用要求即可。《防火閥門》定義簡(jiǎn)單明了，從定義中可以看出只有防火閥和排煙防火閥具有溫感器，且平時(shí)呈開啟狀態(tài)。排煙閥常安裝在排煙系統(tǒng)端部（煙氣吸入口），并指出排煙閥經(jīng)過(guò)裝飾處理后就成為工程上常見的排煙口。《防火閥門》表1 特別注明排煙閥無(wú)溫感器控制裝置，規(guī)范第6.5條和第7.6 實(shí)驗(yàn)方法也證明了這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方法僅介紹了防火閥及排煙防火閥的溫感器。從而可知工程設(shè)計(jì)中常用的排煙口其實(shí)不具備280 ℃熔斷關(guān)閉功能，排煙口還應(yīng)具備手動(dòng)和電動(dòng)開啟功能?！陡郊x用與安裝》明示排煙口及板式排煙口無(wú)溫感器控制裝置，但同時(shí)又介紹了多葉排煙口及遠(yuǎn)控多葉排煙口，其具有溫感器控制裝置，讓人不得其解?！陡郊x用與安裝》中帶溫感器的多葉排煙口，可以用排煙口+排煙防火組合代替，既符合規(guī)范要求，工程實(shí)踐中也不難實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)分析圖中4 個(gè)排煙系統(tǒng)所用的防火閥門有：1）排煙防火閥；2）防煙防火調(diào)節(jié)閥；3）280 ℃防煙防火閥；4）防煙防火閥。

圖1 系統(tǒng)排煙支管上設(shè)置有常閉多葉排煙口（但設(shè)計(jì)人員同時(shí)備注其具有280 ℃熔斷功能），同時(shí)在支管上又設(shè)置排煙防火閥，應(yīng)屬于重復(fù)設(shè)置閥門。平時(shí)排風(fēng)支路設(shè)防煙防火調(diào)節(jié)閥，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)排風(fēng)口規(guī)格已符合風(fēng)機(jī)排風(fēng)量要求，其實(shí)無(wú)調(diào)節(jié)風(fēng)量需要，設(shè)置防煙防火閥即可。

圖2 為排風(fēng)、煙合用一個(gè)系統(tǒng)，排風(fēng)口兼并火災(zāi)時(shí)排煙口。該系統(tǒng)未滿足《標(biāo)準(zhǔn)》5.2.2 條及5.2.3 條要求?？紤]到使用實(shí)際情況，地下室排風(fēng)機(jī)日常很少開啟運(yùn)行，一旦發(fā)生火災(zāi)，該系統(tǒng)就喪失了排煙口應(yīng)具有的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)開啟及連鎖開啟排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)的功能。相關(guān)的條文說(shuō)明對(duì)此也有介紹：設(shè)置消防控制室的汽車庫(kù)排煙系統(tǒng)應(yīng)用聯(lián)動(dòng)控制的排煙口或排煙風(fēng)機(jī)[4]，該條文雖然是針對(duì)汽車庫(kù)防火排煙，但地下儲(chǔ)藏室排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也可借鑒。

圖3 系統(tǒng)排煙機(jī)房隔墻處設(shè)置有防煙防火閥，風(fēng)機(jī)入口立風(fēng)管上設(shè)排煙防火閥（具有與排煙風(fēng)機(jī)連鎖功能）。此排煙系統(tǒng)首先機(jī)房隔墻處的防煙防火閥設(shè)置不妥，因?yàn)榉罒煼阑痖y動(dòng)作溫度為70 ℃，如系統(tǒng)正在排煙，火災(zāi)前期煙氣溫度常常會(huì)高于70 ℃，煙氣溫度還未至280 ℃防煙防火閥已關(guān)閉，排煙系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，從而影響疏散。對(duì)于圖3 系統(tǒng)建議排煙機(jī)房隔墻處設(shè)排煙防火閥（與排煙風(fēng)機(jī)連鎖），取消風(fēng)機(jī)入口立風(fēng)管上的排煙防火閥。另外，工程設(shè)計(jì)制圖中應(yīng)注明排煙閥或排煙口手動(dòng)開啟裝置的位置。

對(duì)于排煙口《標(biāo)準(zhǔn)》第4.6.14 規(guī)定了單個(gè)排煙口最大允許排煙量，其出發(fā)點(diǎn)與《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定的排煙口最大風(fēng)速為10 m/s 一樣，都是為了避免排煙口排煙時(shí)由于吸入煙量過(guò)大出現(xiàn)空洞，造成煙氣底部的新鮮冷空氣被吸入，降低實(shí)際排煙量。為減少工程設(shè)計(jì)計(jì)算工作量，《標(biāo)準(zhǔn)》附錄B 列舉了常規(guī)的單個(gè)排煙口最大允許排煙量，可根據(jù)實(shí)際工程需要，直接查表即可。應(yīng)用附錄B 表格時(shí)需注意，表格中“-”的意思是對(duì)于凈高≤3.0 m 的場(chǎng)合，最小清晰高度不宜小于2.0 m。凈高≥6.0 m 的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)煙層厚度不應(yīng)小于凈高的10%。

地下儲(chǔ)藏室走道一個(gè)防煙分區(qū)排煙量如按13000 m3/h，凈高按H=2.9 m，查附錄B，單個(gè)排煙口最大排煙量約為2400 m3/h，需6 個(gè)排煙口。但規(guī)范并未對(duì)每個(gè)排煙口的距離做出要求，以至于出現(xiàn)圖4 排煙系統(tǒng)，四個(gè)排煙口邊緣間距較小。假設(shè)極端條件下，四個(gè)排煙口之間間距為0，該情況下可把四個(gè)排煙口看作一個(gè)整體，這樣又回到了一個(gè)排煙口最大允許排煙量的問(wèn)題。針對(duì)此種情況，有些地方部門出臺(tái)了相關(guān)的解釋及規(guī)定。排煙口之間的間距可參考2019 年04月浙江省消防救援總隊(duì)與浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳聯(lián)合下發(fā)的應(yīng)急浙消[2019]72 號(hào)文件，其相關(guān)條文要求：一個(gè)防煙分區(qū)內(nèi)機(jī)械排煙口邊緣最小距離Smin應(yīng)滿足：

式中：Smin為排煙口邊緣最小距離，m；Ve為一個(gè)排煙口的排煙量，m3/s。

6 結(jié)論

地下儲(chǔ)藏室走道排煙與排風(fēng)合用系統(tǒng)，如果排風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)僅有一臺(tái)風(fēng)機(jī)，不應(yīng)算作合用風(fēng)機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)無(wú)需因此增設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。劃分防煙分區(qū)應(yīng)根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》表4.2.4 的要求，合理均勻劃分防煙分區(qū)，不應(yīng)使得防煙分區(qū)過(guò)小或過(guò)大。計(jì)算排煙量可根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》第4.4.12 及4.6.3.4 條直接選取。常用的排煙閥及排煙口沒(méi)有溫感器控制裝置，如需要求具有防火功能時(shí)，可使用排煙閥（排煙口）和排煙防火閥進(jìn)行組合。選取排煙口規(guī)格及數(shù)量時(shí)，應(yīng)計(jì)算或者根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》附錄B 得出單個(gè)排煙口最大允許排煙量，同時(shí)應(yīng)考慮排煙口邊緣之間的距離。