贛江明珠辦公樓防煙排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陶 端 佑

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，浙江 寧波 315010)

1 概述

2018年以前，國(guó)家頒布的GB 50016—2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范和GB 50045—95高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范曾經(jīng)過多次修訂，在吸取近年來重特大火災(zāi)事故教訓(xùn)、總結(jié)國(guó)內(nèi)外建筑防火設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和消防科技成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)整合修訂合并成GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)[2]，自2018年10月1日起執(zhí)行。同年還頒布了GB 51251—2017建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]，自2018年8月1日起執(zhí)行。新規(guī)范對(duì)防煙、排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為嚴(yán)格、科學(xué)，以確保防煙樓梯間、獨(dú)立前室、合用前室、消防電梯前室及避難層等場(chǎng)所無煙氣侵入和將火災(zāi)區(qū)域的有毒煙氣和熱及時(shí)地排出。同時(shí)，對(duì)防煙、排煙系統(tǒng)的設(shè)備、管道的安全保護(hù)及運(yùn)行提出了規(guī)定。

2 工程概況

本工程為辦公建筑，總面積為43 000 m2(不含地下室)，地上共27層，建筑總高度124.5 m，屬于建筑高度大于50 m的公共建筑。其中，在10層(建筑高度43.5 m)和16層(建筑高度69.3 m)設(shè)有2個(gè)避難層；地下共2層，設(shè)有汽車庫(kù)和設(shè)備用房。

3 防煙系統(tǒng)

建筑防煙部位有： 4個(gè)防煙樓梯間、3個(gè)獨(dú)立前室、1個(gè)合用前室、2個(gè)避難層(包括避難前室)，其中，防煙樓梯間3(ST3)和4(ST4)及其獨(dú)立前室在1層～3層平面中和主樓處在一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)，按GB 51251—2017建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]的規(guī)定和本建筑實(shí)際高度，對(duì)以上部位全部獨(dú)立設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，詳見平面圖(見圖1)。

由于建筑總高度大于100 m，因此，核心筒加壓送風(fēng)系統(tǒng)全部豎向分段獨(dú)立設(shè)置高、低區(qū)2個(gè)系統(tǒng)(如圖2所示)。

疏散樓梯間3和4加壓送風(fēng)系統(tǒng)見圖3。

GB 51251—2017[1]第3.3.4條對(duì)防煙樓梯間、前室的地上和地下合用加壓送風(fēng)系統(tǒng)有嚴(yán)格的規(guī)定，地上和地下前室不允許合用；防煙樓梯間當(dāng)受條件限制，且地下部分為汽車庫(kù)或設(shè)備用房時(shí)，同時(shí)應(yīng)采取有效措施分別滿足地上、地下部分的送風(fēng)量的要求時(shí)可以共用。依據(jù)上述規(guī)定，本工程的防煙樓梯間ST3和ST4可以同時(shí)滿足地上和地下合用送風(fēng)系統(tǒng)要求，所以，樓梯間ST3和ST4地上和地下合用送風(fēng)系統(tǒng)；但是，核心筒的防煙樓梯間ST1和ST2無法保證地上、地下部分的送風(fēng)量的要求，因此，防煙樓梯間ST1和ST2地上、地下部分分別獨(dú)立設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

3.1 核心筒地上防煙樓梯間(ST1，ST2)送風(fēng)

由于豎向分段送風(fēng)的特殊性，依據(jù)GB 51251—2017[1]第3.4.5條規(guī)定，防煙樓梯間的機(jī)械加壓送風(fēng)量計(jì)算過程如下：

核心筒體地上防煙樓梯間(ST1，ST2)的加壓送風(fēng)(門洞1.2 m×2.1 m)，豎向分1F～16F(共16層、低區(qū))、17F～27F(共11層、高區(qū))兩個(gè)系統(tǒng)，加壓風(fēng)機(jī)分別設(shè)在10F(避難層)和16F(避難層)，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度分別為74.1 m,46.2 m。

1)低區(qū)(1F～16F、共16層)送風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度為74.1 m，送風(fēng)量計(jì)算公式：

Lj=L1+L2[1]。

其中，Lj為樓梯間的機(jī)械加壓送風(fēng)量；L1為門開啟時(shí)，達(dá)到規(guī)定風(fēng)速值所需的送風(fēng)量，m3/s；L2為門開啟時(shí)，規(guī)定風(fēng)速值下，其他門縫漏風(fēng)總量,m3/s。

門開啟時(shí)，達(dá)到規(guī)定風(fēng)速值所需的送風(fēng)量計(jì)算公式：L1=AkυN1。

其中，Ak為1層內(nèi)開啟門的截面積，m2；υ為門洞斷面風(fēng)速，m/s；N1為疏散門開啟的樓層數(shù)量。

送風(fēng)量計(jì)算過程如下：

L1=AkυN1=(1.2×2.1)×0.7×3=5.29 m3/s。

1.25×(16-3)=1.15 m3/s。

Lj=L1+L2=5.29+1.15=6.44 m3/s=23 184 m3/h。

GB 51251—2017要求送風(fēng)量為：27 800 m3/h～32 200 m3/h，送風(fēng)量取值為27 800 m3/h；送風(fēng)機(jī)選用風(fēng)量：1.2×27 800 m3/h=33 360 m3/h。

2)高區(qū)(17F～27F、共11層)送風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度為46.2 m。

Lj=L1+L2。

L1=AkυN1=(1.2×2.1)×0.7×3=5.29 m3/s。

0.827×[(1.2×2+2.1×2+2.1)×0.004]×

Lj=L1+L2=5.29+0.7=5.99 m3/s=21 564 m3/h。

GB 51251—2017要求送風(fēng)量為：25 300 m3/h～27 500 m3/h，送風(fēng)量取值為25 300 m3/h；送風(fēng)機(jī)選用風(fēng)量：1.2×25 300 m3/h=30 360 m3/h。

3.2 核心筒體地上前室、合用前室的加壓送風(fēng)

核心筒體地上前室、合用前室的加壓送風(fēng)(通向走道門洞1.2 m×2.1 m)，豎向分1F～16F(共16層、低區(qū))、17F～27F(共11層、高區(qū))兩個(gè)系統(tǒng)，加壓風(fēng)機(jī)分別設(shè)在10F(避難層)和16F(避難層)，服務(wù)高度分別為74.1 m,46.2 m。

1)低區(qū)(1F～16F)送風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度為74.1 m，送風(fēng)量計(jì)算公式：

LS=L1+L3[1]。

其中，LS為前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量；L1為門開啟時(shí)，達(dá)到規(guī)定風(fēng)速值所需的送風(fēng)量，m3/s；L3為未開啟的常閉送風(fēng)閥的漏風(fēng)總量，m3/s。

未開啟的常閉送風(fēng)閥的漏風(fēng)總量計(jì)算公式：L3=0.083×AfN3[1]。

其中，0.083為閥門單位面積的漏風(fēng)量，m3/(s·m2)；Af為單個(gè)送風(fēng)閥門的面積，m2；N3為漏風(fēng)閥門的數(shù)量。

送風(fēng)量計(jì)算過程如下：

L1=AkυN1=(1.2×2.1)×0.7×3=5.29 m3/s。

L3=0.083×AfN3=0.083×0.4×(16-3)=0.43 m3/s。

LS=L1+L3=5.29+0.43=5.72 m3/s=20 592 m3/h。

GB 51251—2017要求送風(fēng)量為：26 000 m3/h～28 100 m3/h，送風(fēng)量取值為26 000 m3/h；送風(fēng)機(jī)選用風(fēng)量：1.2×26 000 m3/h= 31 200 m3/h。

2)高區(qū)(17F～27F)送風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度為46.2 m，送風(fēng)量為：LS=L1+L3。

L1=AkυN1=(1.2×2.1)×0.7×3=5.29 m3/s。

L3=0.083×AfN3=0.083×0.4×(11-3)=0.27 m3/s。

LS=L1+L3=5.29+0.27=5.56 m3/s=20 016 m3/h。

GB 51251—2017要求送風(fēng)量為：24 800 m3/h～25 800 m3/h，送風(fēng)量取值為24 800 m3/h；送風(fēng)機(jī)選用風(fēng)量：1.2×24 800 m3/h=29 760 m3/h。

3.3 其他防煙樓梯間、前室及合用前室送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量及組成

其他防煙樓梯間、前室及合用前室送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量及組成見表1。

表1 其他防煙樓梯間、前室及合用前室送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量及組成

3.4 避難層

1)避難間滿足自然通風(fēng)條件。2)避難走道滿足不送風(fēng)條件。3)避難走道前室送風(fēng)量(均為1.3 m×2.1 m)：L1=AkυN1=(1.3×2.1)×1×1=2.73 m3/s=9 828 m3/h。送風(fēng)機(jī)選用風(fēng)量：1.2×9 828 m3/h=11 794 m3/h。

4 排煙系統(tǒng)

依據(jù)GB 51251—2017[1]第4.1.1條規(guī)定，優(yōu)先采用自然排煙系統(tǒng)；GB 50016—2014(2018年版)[2]第8.5.3條規(guī)定，指出了應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施的場(chǎng)所。根據(jù)以上要求，對(duì)無法滿足自然排煙條件而設(shè)置機(jī)械排煙的部位有：南面中庭、北面中庭及3層大會(huì)議廳。大會(huì)議廳建筑面積為490 m2，屬于小于500 m2的房間，因此，不設(shè)置補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

1)南、北中庭機(jī)械排煙系統(tǒng)。

南、北中庭凈高都超過9 m，均設(shè)計(jì)機(jī)械排煙系統(tǒng)，根據(jù)GB 51251—2017[1]第4.6.5條規(guī)定確定南、北中庭排煙量均為107 000 m3/h；各設(shè)置1個(gè)排煙系統(tǒng)。

根據(jù)GB 51251—2017[1]表4.6.7選取熱釋放速率為8 MW，從GB 51251—2017[1]附錄B表查得排煙口允許排煙量為2.64×104m3/h。

每個(gè)系統(tǒng)排煙口數(shù)量：53 500/26 400=2.03個(gè)，排煙口數(shù)量取值為2個(gè)。

2)2層、3層服務(wù)大廳建筑面積都大于100 m2且有人停留的房間，層高均為6 m、外墻是幕墻結(jié)構(gòu)，在東、西、南三面外墻上設(shè)置電動(dòng)排煙窗，以上區(qū)域最小清晰高度計(jì)算公式：

Hq=1.6+0.1×H′[1]。

其中，Hq為最小清晰高度，m；H′為排煙空間的建筑凈高度，m。

Hq=1.6+0.1×H′=1.6+0.1×6=2.2 m。

電動(dòng)排煙窗底應(yīng)高出地面2.2 m以上，其中，2層電動(dòng)排煙窗總面積為11 m2，3層電動(dòng)排煙窗總面積為9 m2，并在上述部位設(shè)置距地面高度1.5 m的手動(dòng)開啟裝置，每層集中設(shè)置和消防控制中心聯(lián)動(dòng)的電動(dòng)控制裝置。

3)4層及4層以上主樓內(nèi)走道采用自然排煙方式，分別在三個(gè)朝向設(shè)置電動(dòng)排煙窗，并在上述部位設(shè)置距地面高度1.5 m的手動(dòng)開啟裝置，每層集中設(shè)置和消防控制中心聯(lián)動(dòng)的電動(dòng)控制裝置。

5 系統(tǒng)控制

5.1 防煙系統(tǒng)

1)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)必須與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，并由電氣專業(yè)來實(shí)施，加壓送風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)邏輯如圖4所示。

2)防火分區(qū)內(nèi)火災(zāi)確認(rèn)后，在15 s內(nèi)聯(lián)動(dòng)開啟常閉加壓送風(fēng)口和加壓送風(fēng)機(jī)，并由電氣專業(yè)來實(shí)施。啟動(dòng)的防煙系統(tǒng)(啟動(dòng)邏輯)如圖5所示。

5.2 排煙系統(tǒng)

機(jī)械排煙系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，并由電氣專業(yè)來實(shí)施，排煙風(fēng)機(jī)的控制邏輯如圖6所示。

6 結(jié)語(yǔ)

防煙樓梯間、獨(dú)立前室、合用前室、消防電梯前室、避難層均為火災(zāi)時(shí)人員疏散的安全通道，是防煙部位。防煙系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑實(shí)際高度采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)或自然通風(fēng)方式，同時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物高度來決定設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的部位。

建筑除了防煙部位以外的區(qū)域，在規(guī)范要求的場(chǎng)所設(shè)置排煙系統(tǒng)。采用自然排煙方式是個(gè)難點(diǎn)，目前，采用幕墻玻璃的建筑往往是二次設(shè)計(jì)，基本上不符合原設(shè)計(jì)的自然排煙要求，希望國(guó)家相關(guān)規(guī)范應(yīng)加入幕墻設(shè)計(jì)如何滿足原設(shè)計(jì)消防的要求。另外，設(shè)置電動(dòng)排煙外窗是一種趨勢(shì)，既保證建筑美觀又具備自然排煙功能。