大型商業(yè)綜合體防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

褚衍勛 馮江發(fā)

摘要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，投資于大型綜合商場(chǎng)的投資者也日益增多。在火災(zāi)安全上，防排煙系統(tǒng)能有效保護(hù)大型商廈及購(gòu)物中心內(nèi)人員安全。本文通過(guò)對(duì)一個(gè)大型商業(yè)綜合體防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，總結(jié)出設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并給出了實(shí)踐中的應(yīng)用結(jié)果，希望能為今后大型商業(yè)綜合體建筑防煙設(shè)計(jì)提供一定參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大型商業(yè)綜合體；防排煙系統(tǒng)；設(shè)計(jì)探討

引言

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代的商業(yè)綜合體也越來(lái)越趨向于多功能化，這也是城市規(guī)劃的一個(gè)亮點(diǎn)。由于大型商業(yè)綜合體中人員密度大，設(shè)備用電量大，再加上目前防火設(shè)計(jì)方面的缺陷，為了保證建筑物使用安全性，需要根據(jù)火災(zāi)發(fā)生特點(diǎn)，對(duì)高效的火災(zāi)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，以促進(jìn)建筑行業(yè)健康發(fā)展。

一、火災(zāi)煙氣特性

因?yàn)榇笮蜕虡I(yè)綜合體的天花板高，通常超過(guò)20米，而且空間容積很大，因此它的儲(chǔ)煙和納熱能力也比較強(qiáng)?；馂?zāi)發(fā)生后，建筑物內(nèi)會(huì)有大量熱量和煙氣存在，而且一些有害氣體會(huì)滯留在高處，再加上建筑物的平面形狀，在浮力作用下，高溫?zé)煔鈺?huì)在天花板上形成射流。由于煙霧層持續(xù)吸收冷空氣，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)低，短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生較大火災(zāi)。在發(fā)生火情的早期，消防隊(duì)員進(jìn)行施救，可以有效減少火災(zāi)造成的損失，保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。一旦煙霧蔓延到其他樓層，火勢(shì)便會(huì)沿著走廊蔓延，后果不堪設(shè)想。對(duì)火災(zāi)煙氣的特性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析和介紹，了解其特性才能夠更好設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)更加的科學(xué)有效。

二、防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

大型商業(yè)綜合體在進(jìn)行防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范進(jìn)行排煙和通風(fēng)量計(jì)算。同時(shí)，當(dāng)煙排出建筑物后，要及時(shí)補(bǔ)充一定數(shù)量的新風(fēng)，以確保室內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。為此，本項(xiàng)目提出了一種新型、具有良好透光性能的幕墻，在確保煙霧具有一定流通距離的同時(shí)，減少流動(dòng)煙霧擴(kuò)散概率，從而保障建筑使用安全，同時(shí)也能夠很好促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

三、大型商業(yè)綜合體防排煙設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）合理選擇防排煙方式

首先，自然排煙是指在普通情況下，利用室內(nèi)外空氣之間的對(duì)流作用來(lái)實(shí)現(xiàn)排煙。一般情況下，進(jìn)行自然排煙時(shí)會(huì)開啟外窗或者排煙窗[1]。其次，機(jī)械排煙是指在外部環(huán)境的影響下，將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的煙、熱通過(guò)電力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能排放到空氣中。最后，機(jī)械防煙，也被稱為機(jī)械增壓通風(fēng)，是一種通過(guò)將電力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的強(qiáng)制通風(fēng)方式，以保證火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員疏散通道內(nèi)的氣壓水平，并防止有煙區(qū)的煙霧流入無(wú)煙區(qū)。對(duì)于大型商業(yè)建筑而言，可以采用兩種不同的排煙模式。當(dāng)建筑物的凈高小于12米且有自然排煙的情況下，應(yīng)該采用自然通風(fēng)方法。當(dāng)建筑物的凈高小于12米且自然通風(fēng)受限時(shí)，可采用機(jī)械排煙方法。當(dāng)凈高大于12米時(shí)，不論有沒(méi)有自然排煙，均應(yīng)采用機(jī)械排煙模式。總之，要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)防排煙方式進(jìn)行合理選擇，這樣才能夠保證整個(gè)工作科學(xué)有效。

（二）合理布置防排煙系統(tǒng)風(fēng)口

在大型綜合式建筑中，通風(fēng)口的布置方式直接影響到建筑內(nèi)部的空氣流動(dòng)。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口構(gòu)成一個(gè)氣環(huán)，使新風(fēng)持續(xù)被送到室內(nèi)，而出風(fēng)口則將被污染的空氣排出室外。如何科學(xué)、合理設(shè)置風(fēng)口對(duì)確保送、排效果起著至關(guān)重要的作用[2]。首先，當(dāng)一個(gè)大型商場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可燃物燃燒會(huì)釋放出大量煙霧和熱量，這些煙霧會(huì)在倉(cāng)庫(kù)里積聚?？紤]到這一點(diǎn)，應(yīng)該在儲(chǔ)煙箱中安裝一個(gè)抽氣口，以保證有效排出煙氣和熱量。其次，為防止煙氣“死點(diǎn)”的產(chǎn)生，考慮到排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，一般要求將其間距控制在30米之內(nèi)。再次，如果把煙從房間里抽走，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。為防止這種情況發(fā)生，可在排煙區(qū)加補(bǔ)風(fēng)。如果補(bǔ)風(fēng)口和排煙口都在一個(gè)防煙區(qū)域內(nèi)，在設(shè)置補(bǔ)風(fēng)口時(shí)，要嚴(yán)格控制補(bǔ)風(fēng)口和排煙口的間距，以防止干擾。最后，用于大型綜合大樓的樓梯井，在無(wú)自然通風(fēng)條件的情況下，可采取機(jī)械排煙方法。若將增壓送風(fēng)裝置設(shè)在樓梯井內(nèi)，則每2至3層可設(shè)一處常開式百葉窗。

（三）合理選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)

在大型商業(yè)綜合體中，通風(fēng)設(shè)備是一個(gè)不可缺少的組成部分。因此，在選擇時(shí)應(yīng)給予足夠重視。首先，風(fēng)扇的特性曲線能夠有效反映出風(fēng)扇的穩(wěn)定運(yùn)行范圍。因此，在選用風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分考慮大型商業(yè)綜合體是高層還是地下建筑，并結(jié)合具體條件，選用適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)。其次，如果是高層建筑，屬于大型商業(yè)綜合體，那么可以適當(dāng)提高風(fēng)機(jī)的排煙量，這樣才能夠保證排煙效果。在此期間，要優(yōu)選7200m3/h左右的排煙風(fēng)機(jī)[3]。

（四）合理布置管道

管道在大型商業(yè)綜合體的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了非常重要的作用[4]。合理設(shè)置管路，對(duì)于確保防煙、排煙效果起到了至關(guān)重要的作用。首先，大型商業(yè)綜合體的室內(nèi)空間大于100平方米，并且有很多工作人員滯留于此，通道長(zhǎng)度大于20米，有些房間還充當(dāng)倉(cāng)庫(kù)，因此需要對(duì)管路進(jìn)行合理布局。其次，在管線布局上，要安裝干管，然后是支管，再由下往上分層進(jìn)行，保證接口的密封性和牢固性。最后，若為長(zhǎng)方形，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)亩ㄎ患懊芊獯胧蝗魹榄h(huán)形管路，則需安裝支架；如果管線是在一個(gè)大商業(yè)綜合體的外面，必須安裝一個(gè)遮雨棚。總之，要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)管道進(jìn)行科學(xué)合理布置，這樣才能夠保證整體的排煙系統(tǒng)符合要求，同時(shí)也能夠提高設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和水平。

（五）合理控制安全疏散時(shí)間

對(duì)于大型商業(yè)綜合體，在進(jìn)行防煙設(shè)計(jì)時(shí)，也應(yīng)充分考慮到“可供疏散的時(shí)間”。安全撤離容許時(shí)間是指在發(fā)生火情時(shí)，被困人員從火場(chǎng)撤離到安全區(qū)的時(shí)間。一般情況下，在對(duì)公共建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要是二級(jí)及其以上的耐火等級(jí)。因此，安全撤離的時(shí)間必須控制在5-7分鐘以內(nèi)；對(duì)于具有三、四度防火設(shè)計(jì)的居民住宅，其防火許可時(shí)間應(yīng)控制在2-4分鐘以內(nèi)。如果發(fā)生火災(zāi)，煙霧會(huì)迅速蔓延。當(dāng)煙氣排出效果不佳時(shí)，會(huì)減少人員的安全撤離時(shí)間。因此，設(shè)計(jì)者一定要做好防護(hù)措施。

（六）合理設(shè)計(jì)防煙樓梯間

在對(duì)大型商業(yè)綜合體防排煙系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到房檐樓梯間的設(shè)計(jì)。首先，有必要在進(jìn)戶處設(shè)置前室，公用建筑的前室應(yīng)大于或等于6平方米，而住宅前室的面積應(yīng)大于4.5平方米。其次，為將前室和樓梯井隔開，應(yīng)設(shè)置乙級(jí)防火門[5]。防火門應(yīng)朝向人員撤離方向。最后，根據(jù)建筑物的使用功能，科學(xué)合理設(shè)計(jì)疏散距離。

四、工程案例

一座大型商場(chǎng)坐落在市中心的繁華地段，周圍是各種商業(yè)、娛樂(lè)設(shè)施。大型商業(yè)綜合體總用地面積為5.18萬(wàn)平方米，建筑面積26.54萬(wàn)平方米；3、4棟是綜合商務(wù)樓，樓高114.3平方米，供日常休閑娛樂(lè)使用，里面設(shè)置商場(chǎng)、健身館等。

（一）風(fēng)機(jī)選型

在煙氣控制系統(tǒng)中，風(fēng)扇是一個(gè)非常關(guān)鍵的部件。因此，如何選擇合適的風(fēng)扇顯得尤為重要。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)各風(fēng)扇特性曲線的分析，得出了風(fēng)扇的穩(wěn)定運(yùn)行范圍。在選用風(fēng)機(jī)時(shí)，充分考慮了商業(yè)綜合體內(nèi)高層、地下兩種不同類型的建筑設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行選型。在多層建筑物中，具有良好防煙作用的氣壓是25Pa，而在高層建筑中，要想取得較好的排煙效果，就必須把氣壓提高到50Pa。這樣的需求對(duì)風(fēng)扇的排風(fēng)量是有要求的，它的排風(fēng)量是7200m3/h或更大。因此，要計(jì)算出各個(gè)位置的排煙量。根據(jù)排煙量的差異，來(lái)計(jì)算風(fēng)機(jī)穩(wěn)定的工作區(qū)域，在此過(guò)程中要保證每平方米地板面積最少排除120m3的煙氣，然后再對(duì)風(fēng)機(jī)的類型進(jìn)行有效選擇。

（二）管道布置

在防排煙系統(tǒng)中，管路布局對(duì)煙氣的控制起著重要的作用。管路布置對(duì)控制排煙的效果有很大影響。在大商場(chǎng)里，大部分都是100平方米以上的房間，而且里面人也很多，大部分走廊都是20米長(zhǎng)，有些房間用來(lái)做倉(cāng)庫(kù)，有些是用來(lái)做停車場(chǎng)。因此，必須進(jìn)行管線的合理布局。在管線布設(shè)上，按主管、支管、分層次、由下而上的順序進(jìn)行，并在管線布局中，接口部位要緊實(shí)、牢固，矩形管線要有定位、密封措施，環(huán)狀管線要有托架，商場(chǎng)大樓外面的管線上要安裝一個(gè)遮雨裝置。

（三）管道設(shè)計(jì)參數(shù)

在管線設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮管線壓力、阻力，將管線阻力劃分為沿程阻力和局部阻力兩部分。沿程阻力是由氣體本身粘滯力和氣體與壁面間摩擦力共同引起，局部阻力指的是氣流速度和流向的改變，在一定范圍內(nèi)形成漩渦，這種漩渦會(huì)導(dǎo)致管路氣壓下降，進(jìn)而影響煙氣的控制。某大型商場(chǎng)的排煙能力為28800m3/h，單層百葉窗（900毫米×900毫米）。因此，動(dòng)壓力=1/2×當(dāng)?shù)氐淖枇ο禂?shù)×ρ×V2，以此得出動(dòng)壓為5.7Pa，確定了當(dāng)?shù)氐淖枇χ?，合理的管路設(shè)計(jì)配合風(fēng)機(jī)，保證風(fēng)量在50Pa以內(nèi)。

五、防排煙系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

（一）設(shè)計(jì)效果

在選用風(fēng)機(jī)時(shí)，必須要符合商用樓的氣壓標(biāo)準(zhǔn)，并且要保證風(fēng)扇的排風(fēng)量不能超過(guò)7200m3/h，這樣才能使商業(yè)綜合體內(nèi)的氣壓保持在一定范圍內(nèi)，才能有效防止煙氣產(chǎn)生。在管線布局上，詳細(xì)對(duì)管線的安放位置進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，在管線布設(shè)過(guò)程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，確保工程完成后能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。然后，根據(jù)管道設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)管道的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。為保證防排煙效果，必須加強(qiáng)管道設(shè)計(jì)的合理性，根據(jù)規(guī)范及數(shù)值要求，選擇合適風(fēng)機(jī)。

（二）節(jié)能環(huán)保

在設(shè)計(jì)工作開展過(guò)程中，要考慮防排煙系統(tǒng)所使用的設(shè)備是否符合節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。工程在施工過(guò)程中，可以適當(dāng)增加減震措施，這樣才能夠保證電氣設(shè)備在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)較多噪音，并且不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生干擾。在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口處設(shè)置柔性連接件，如果電廠有柴油，則通知各大商業(yè)綜合體進(jìn)行降噪處理并設(shè)置煙氣凈化裝置。

（三）應(yīng)用情況

防排煙系統(tǒng)能夠很好對(duì)不同區(qū)域的空氣壓力進(jìn)行改變。在防排煙系統(tǒng)安裝完畢后，要對(duì)其實(shí)際使用狀況進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其送風(fēng)和排煙能力都符合預(yù)期效果。在管路設(shè)計(jì)上，減小管路轉(zhuǎn)角，減少管路壓力損耗，保證氣路穩(wěn)定性，并將閥門的啟閉和故障信息及時(shí)反饋給監(jiān)控中心，及時(shí)了解閥門的運(yùn)行狀態(tài)。管路和通風(fēng)井布置應(yīng)能保證火災(zāi)時(shí)不影響人員逃生。在對(duì)管道漏光現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況保證測(cè)試工作符合標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)還可以開展漏氣測(cè)試。依據(jù)公式Q=F×a×P×ρ，開展相應(yīng)的計(jì)算工作，其中a為流量系數(shù)，取0.97-0.98，即用斜度計(jì)所表示的負(fù)壓來(lái)計(jì)算試驗(yàn)區(qū)段的漏風(fēng)量，然后以試驗(yàn)管段面積為依據(jù)，求出單位面積的漏風(fēng)量，得到的結(jié)果在規(guī)定的合理范圍之內(nèi)。結(jié)果表明，該防排煙系統(tǒng)在工程實(shí)踐中取得了較好效果，能夠滿足大型商業(yè)建筑的防火要求。

結(jié)語(yǔ)

總之，根據(jù)該工程的結(jié)構(gòu)特征，按照規(guī)范規(guī)定，對(duì)其進(jìn)行了一系列抗震計(jì)算和驗(yàn)算，并進(jìn)行了加固，能夠滿足建設(shè)單位和業(yè)主對(duì)其功能的需求，同時(shí)也能夠滿足所有抗震設(shè)計(jì)規(guī)范以及抗震性能指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上還要做到經(jīng)濟(jì)美觀，這樣才能夠使整體的設(shè)計(jì)符合要求，同時(shí)也能夠促進(jìn)工程質(zhì)量提高，對(duì)于社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

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