機械排煙溫度對清晰高度的影響分析

蔣能飛

（深圳市建筑設計研究總院有限公司，深圳，518031）

0 引言

《建筑防排煙系統(tǒng)技術標準》［1］（GB51251-2017）（以下簡稱《煙規(guī)》）第4.4.10條規(guī)定，“排煙管道下列部位應設置排煙防火閥：1 垂直風管與每層水平風管交接處的水平管段上；2 一個排煙系統(tǒng)負擔多個防煙分區(qū)的排煙支管上；3 排煙風機入口處；4 穿越防火分區(qū)處”，對于排煙防火閥的定義，《煙規(guī)》第2.1.14條規(guī)定，“安裝在機械排煙系統(tǒng)的管道上，平時呈開啟狀態(tài)，火災時當排煙管道內煙氣溫度達到280 ℃時關閉，并在一定時間內能滿足漏煙量和耐火完整性要求，起隔煙阻火作用的閥門。一般由閥體、葉片、執(zhí)行機構和溫感器等部件組成”。機械排煙管道內煙氣平均溫度T≥280 ℃時，排煙防火閥熔斷關閉，該區(qū)域的排煙失效，因此，機械排煙時需要控制的煙氣平均溫度T＜280 ℃才能保證有效的排除煙氣，而《煙規(guī)》在計算排煙量時只是計算得出煙層平均溫度T與環(huán)境溫度T0（通常T0=293.15K）的差△T，并未對煙氣平均溫度T進行限制，要保證煙氣有效排除，則需T＜280 ℃（即△T＜260 ℃），這點希望引起重視。

1 煙氣溫度

煙層平均溫度與環(huán)境溫度的差△T可按下式計算［1］：

式中，△T為煙層平均溫度與環(huán)境溫度的差（K）；Mp為煙羽流質量流量（kg/s）；Qc為熱釋放速率的對流部分，一般取值為Qc=0.7 Q（kW），Q為熱釋放速率（kW）；Cp為空氣的定壓比熱，一般取Cp=1.01 kJ/（kg?K）；K為煙氣中對流放熱量因子。當采用機械排煙時，取K=1.0；當采用自然排煙時，取K=0.5。對于自然排煙，由于沒有了排煙防火閥的限制，煙層溫度也就沒有上限要求，不再本文討論范圍之內。煙羽流質量流量計算時，無特別限定時，對于民用建筑一般采用軸對稱型煙羽流公式計算，具體公式如下：

當Z＞Z1時，

當Z≤Z1時，

2 清晰高度

為了滿足排煙防火閥在排煙系統(tǒng)中的正常使用，△T應小于260 ℃。當△T=260 ℃時，求得清晰高度Hq，機械排煙設計時只要設計清晰度高度Hs大于Hq就能保證△T＜260 ℃，同時Hs應滿足《煙規(guī)》第4.6.2條要求，“當采用自然排煙方式時，儲煙倉的厚度不應小于空間凈高的20 %，且不應小于500 mm；當采用機械排煙方式時，不應小于空間凈高的10 %，且不應小于500 mm。同時儲煙倉底部距地面的高度應大于安全疏散所需的最小清晰高度，最小清晰高度應按本標準第4.6.9條的規(guī)定計算確定”，同時第4.6.9條規(guī)定，“走道、室內空間凈高不大于3 m的區(qū)域，其最小清晰高度不宜小于其凈高的1/2，其他區(qū)域的最小清晰高度應按下式計算：

式中：Hq為最小清晰高度（m）；H′對于單層空間，取排煙空間的建筑凈高度（m）；對于多層空間，取最高疏散樓層的層高（m）。為了分析簡單，以單層空間作為分析對象，則有Hq＜Hs≤H′-max（0.5，0.1H′）。

3 不同場所對清晰高度的限制

表1～3是在△T=260 ℃的條件下，根據不同的熱釋放速率Q反推出燃料面到煙層底部的高度Z（清晰高度Hq）及為了滿足排煙防火閥在排煙系統(tǒng)中的正常使用條件的吊頂高度范圍，反推時由于無法判斷Z與Z1大小關系，根據公式（2）（3）分別反推出Z來判斷公式（2）（3）的合理性，從表1計算結果可以知道，均為Z≤Z1，吊頂高度值（見表2～3）依據公式（3）求得。

表1 不同熱釋放速率下的清晰高度表

1）對于建筑類型為辦公室、客房、教室、走道、車庫，熱釋放速率Q=1.5 MW（有噴淋），儲煙倉下的最大凈高為1.92 m時，排煙口高度H1=1.92+0.5=2.42 m，也就是說當?shù)蹴斚聝舾咝∮?.42 m時，△T＞260 ℃，排煙管道內煙氣平均溫度T＞280 ℃，排煙防火閥熔斷關閉，該區(qū)域的排煙失效，這也限制了吊頂下的凈高不能小于2.42 m?！白叩馈⑹覂瓤臻g凈高不大于3 m的區(qū)域，其最小清晰高度不宜小于其凈高的1/2”，當對于走道、室內空間凈高不大于3 m的區(qū)域采用機械排煙系統(tǒng)時，吊頂下的最小凈高Hq=1.92 m＞1.5 m，即采用機械排煙系統(tǒng)不能以不宜小于其凈高的1/2作為最小清晰高度值。其他建筑類別不同熱釋放速率下的排煙口高度（或吊頂高度）見表2～3。

2）對于建筑類型為辦公室、客房、教室、走道、車庫，熱釋放速率Q=1.5 MW（有噴淋），儲煙倉下的最小凈高為1.92 m時，1.6+0.1·H′=1.92，求得H′=3.23 m。即當?shù)蹴斚赂叨却笥诘扔?.23 m時，采用機械排煙系統(tǒng)的儲煙倉的高度只需符合《煙規(guī)》第4.6.2條要求設置，均可以保證。其他建筑類別不同熱釋放速率下的排煙口高度（或吊頂高度）見表2～3。

表2 不同建筑類別下的吊頂高度表（有噴淋）

表3 不同建筑類別下的吊頂高度表（無噴淋）

3）對于建筑類型為辦公室、客房、教室、走道、車庫，當2.42 m＜吊頂高度＜3.23 m時，要特別注意燃料面到煙層底部的高度Z（設計清晰高度Hs），應保證HS取值滿足△T＜260 ℃。

4 結語

為了保證機械排煙系統(tǒng)的正常運行，即煙氣平均溫度應小于280 ℃，需要注意在不同建筑類型、不同熱釋放率條件下所需要的最小吊頂高度，此高度可能大于建筑設計規(guī)定中所需的凈高要求，因此設計時要與建筑專業(yè)提前溝通，以確保滿足機械排煙所需凈高要求，同時對于走道、室內空間凈高不大于3 m的區(qū)域，設計人員中不能一味的加大儲煙倉厚度（最小清晰高度值取凈高的1/2），具體儲煙倉的厚度應以煙氣平均溫度小于280 ℃為基準。對于自然排煙，由于沒有了排煙防火閥的限制，可不受上述限制。