淺談鋰電池廠房及配套建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：防排煙設(shè)計(jì)是鋰電池廠房及配套建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分。本文介紹了鋰電池廠房及配套建筑中防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并以實(shí)際項(xiàng)目為例，對(duì)其中的部分要點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案或建議。

關(guān)鍵詞：防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)；鋰電池廠房

引言

近年來(lái)，隨著新能源行業(yè)的崛起，對(duì)動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池產(chǎn)能需求的增加，諸多新能源企業(yè)新建廠房，擴(kuò)大產(chǎn)能，與新能源項(xiàng)目生產(chǎn)廠房的配套建筑，如倉(cāng)庫(kù)、能源站、電解液庫(kù)等，一起形成一個(gè)工業(yè)園區(qū)。園區(qū)中的大部分建筑需要設(shè)置消防系統(tǒng)，其中防排煙系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的一部分。本文將結(jié)合實(shí)例對(duì)鋰電池廠房及配套建筑的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，并對(duì)其中的要點(diǎn)進(jìn)行分析論述。

一、鋰電池廠房及配套建筑概況介紹

鋰電池生產(chǎn)廠房建筑性質(zhì)為耐火等級(jí)1級(jí)的丙類單層廠房，多為大跨度長(zhǎng)條形建筑，兩側(cè)為配電房、設(shè)備機(jī)房等輔助用房（二層），內(nèi)部是生產(chǎn)廠區(qū)（一層），與兩側(cè)輔房用一圈走道連接；輔房部分除個(gè)別房間外，層高統(tǒng)一且小于6m；生產(chǎn)區(qū)根據(jù)工藝劃分為多個(gè)區(qū)域，吊頂下凈高從3m、4m到7m、8m甚至更高。整個(gè)廠房屬于一個(gè)防火分區(qū)；生產(chǎn)區(qū)多為潔凈生產(chǎn)車間，有潔凈度及密封性要求。具體布局及各區(qū)域?qū)痈呖蓞⒖寄稠?xiàng)目實(shí)際圖紙，詳見圖1、圖2。

配套建筑多為各種倉(cāng)庫(kù)，其中個(gè)別倉(cāng)庫(kù)的層高可能會(huì)超過(guò)10m，有的甚至能達(dá)到20m，屬于高大空間。

二、建筑暖通防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

建筑防排煙系統(tǒng)分為防煙系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)兩個(gè)部分。防煙系統(tǒng)采取措施控制火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，防止其進(jìn)入前室、樓梯間、避難間等安全區(qū)域；排煙系統(tǒng)采取措施將火災(zāi)區(qū)域的煙氣通過(guò)管道或外窗排出室外，改善火災(zāi)區(qū)域的空氣質(zhì)量。[1]

現(xiàn)階段防煙系統(tǒng)主要采用機(jī)械加壓送風(fēng)方式，源源不斷向樓梯間、前室等安全區(qū)域送風(fēng)，保證安全區(qū)域正壓，防止煙氣進(jìn)入。排煙系統(tǒng)分為自然排煙和機(jī)械排煙。自然排煙是通過(guò)火災(zāi)產(chǎn)生的熱壓和室外的風(fēng)壓使煙氣通過(guò)排煙窗排出室外；機(jī)械排煙是利用風(fēng)機(jī)對(duì)火災(zāi)區(qū)域的煙氣進(jìn)行抽取，通過(guò)管道排出室外。防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到火災(zāi)時(shí)人員的生存逃生概率，必須予以足夠重視。

三、鋰電池廠房及配套建筑防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋰電池廠房多為單層建筑，僅在四周輔房區(qū)域設(shè)置樓梯間。樓梯間均靠外墻設(shè)計(jì)，根據(jù)規(guī)范《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251—2017）（以下簡(jiǎn)稱《煙規(guī)》），廠房建筑高度大于10m時(shí)，需在外墻上設(shè)置總面積不小于2m2的可開啟外窗或開口。其中，需要在頂部設(shè)置不小于1m2的可開啟外窗或開口。當(dāng)廠房設(shè)置有避難走道及前室時(shí)，應(yīng)依據(jù)《煙規(guī)》3.1.9條以及實(shí)際平面布置，設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

四、鋰電池廠房及配套建筑排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）排煙系統(tǒng)劃分

鋰電池廠房生產(chǎn)區(qū)通常面積很大，屬于一個(gè)防火分區(qū)，《煙規(guī)》中僅要求了水平方向每個(gè)防火分區(qū)的排煙系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，并未限制大面積防火分區(qū)中的排煙系統(tǒng)最少應(yīng)設(shè)置幾個(gè)。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可能會(huì)設(shè)置很少甚至一個(gè)排煙系統(tǒng)來(lái)負(fù)擔(dān)整個(gè)生產(chǎn)區(qū)的排煙。這樣做會(huì)導(dǎo)致以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.管道過(guò)長(zhǎng)，需要克服的阻力過(guò)大，很難選到壓頭滿足要求的排煙風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)壓頭不足，會(huì)導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)時(shí)排煙口無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的排煙量，導(dǎo)致濃煙聚集在火災(zāi)區(qū)域。

2.生產(chǎn)區(qū)內(nèi)各區(qū)域的層高根據(jù)工藝要求，從3m、4m到7m、8m甚至更高，各個(gè)區(qū)域的排煙量均不相同，小于等于6m的區(qū)域與大于6m的區(qū)域排煙量差距很大。共用一套排煙系統(tǒng)時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需要按照《煙規(guī)》中要求的最大排煙量設(shè)置，當(dāng)層高較低的防煙分區(qū)著火時(shí)，排煙量遠(yuǎn)超防煙分區(qū)所需，會(huì)導(dǎo)致末端風(fēng)管風(fēng)速遠(yuǎn)超20m/s的規(guī)范要求。圖3為某項(xiàng)目局部防煙分區(qū)劃分圖，左側(cè)防煙分區(qū)1-1-5所需排煙量為96000m3/h，右側(cè)防煙分區(qū)1-1-19排煙量為25500m3/h，末端風(fēng)管尺寸1250mm×400mm，排煙風(fēng)機(jī)計(jì)算排煙量為96000m3/h。當(dāng)防煙分區(qū)1-1-19著火時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)開啟，末端風(fēng)管風(fēng)速53.33m/s，遠(yuǎn)超規(guī)范要求，需要采取措施使風(fēng)速滿足規(guī)范要求。

鋰電池廠房排煙系統(tǒng)建議根據(jù)工藝流程，同時(shí)結(jié)合預(yù)計(jì)負(fù)擔(dān)區(qū)域的跨度進(jìn)行劃分。同一個(gè)工藝流程的工藝設(shè)備相同或相似，該區(qū)域的層高也就相差不大，使得各防煙分區(qū)的排煙量相近，從而選出的排煙風(fēng)機(jī)排煙量以及設(shè)計(jì)的風(fēng)管尺寸與各區(qū)域的排煙量也更加匹配；結(jié)合預(yù)計(jì)負(fù)擔(dān)區(qū)域的跨度是為了控制排煙系統(tǒng)的長(zhǎng)度，減小需要克服的管段阻力。

（二）排煙風(fēng)管設(shè)計(jì)

鋰電池廠房?jī)?nèi)各種管線繁多，錯(cuò)綜復(fù)雜，排煙風(fēng)管的設(shè)計(jì)需要結(jié)合層高及各專業(yè)管線實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面對(duì)某項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行分析。由圖2可知廠房各區(qū)域?qū)嶋H層高，其中生產(chǎn)區(qū)層高均超過(guò)13m，吊頂上的空間在布置了設(shè)備平臺(tái)以外的區(qū)域均較為充足，管線排布較為容易；生產(chǎn)區(qū)四周的走道一層層高僅6.5m，同時(shí)還設(shè)置了吊頂，梁下至吊頂?shù)淖吖芸臻g僅有1.25m。其中，需要布置排煙風(fēng)管、噴淋管、工藝?yán)鋮s水管、蒸汽冷凝水管等眾多管線，布管極為困難。經(jīng)過(guò)與各專業(yè)的協(xié)調(diào)配合之后，在管線多的區(qū)域?qū)⑴艧熤鞲晒芤浦磷吖芸臻g相對(duì)充足的主廠區(qū)內(nèi)，僅在局部區(qū)域設(shè)置支管穿至走道設(shè)置排煙口，解決了走道區(qū)域走管空間不足的問(wèn)題。部分區(qū)域修改后排煙風(fēng)管布置詳見圖4。

排煙風(fēng)管的設(shè)計(jì)還需滿足《煙規(guī)》4.4.7條，風(fēng)管風(fēng)速不應(yīng)大于20m/s。當(dāng)設(shè)計(jì)的排煙系統(tǒng)必須同時(shí)負(fù)擔(dān)風(fēng)量差距很大的防煙分區(qū)時(shí)，應(yīng)在機(jī)房?jī)?nèi)的排煙干管上設(shè)置旁通支管及電動(dòng)風(fēng)閥。當(dāng)排煙量小的防煙分區(qū)著火時(shí)，應(yīng)聯(lián)動(dòng)旁通支管上的電動(dòng)風(fēng)閥開啟，從機(jī)房里旁通多余的風(fēng)量，使末端排煙風(fēng)管僅負(fù)擔(dān)該防煙分區(qū)所需的設(shè)計(jì)排煙量，確保風(fēng)管風(fēng)速滿足規(guī)范要求，保障排煙系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（三）排煙口及補(bǔ)風(fēng)口設(shè)計(jì)

生產(chǎn)區(qū)各區(qū)域的層高、面積多根據(jù)工藝設(shè)備的尺寸、高度來(lái)確定，生產(chǎn)區(qū)多為潔凈室，為保證房間潔凈度的需求需設(shè)置吊頂，排煙口設(shè)置在吊頂上，補(bǔ)風(fēng)口則是通過(guò)設(shè)置風(fēng)道接至儲(chǔ)煙倉(cāng)以下位置（多為靠近地面的位置）。潔凈區(qū)排煙口需設(shè)置板式排煙口、補(bǔ)風(fēng)口設(shè)置常閉風(fēng)口以保證潔凈度，非潔凈區(qū)采用普通的百葉風(fēng)口排煙。潔凈等級(jí)較高的區(qū)域，可在空調(diào)送風(fēng)管上設(shè)置支管，旁通少量風(fēng)量至排煙及補(bǔ)風(fēng)管道，使平時(shí)生產(chǎn)時(shí)消防管道內(nèi)處于正壓狀態(tài)，能更好保障室內(nèi)的潔凈度。排煙及補(bǔ)風(fēng)口需結(jié)合建筑平面及工藝設(shè)備布局布置，避免風(fēng)口被工藝設(shè)備遮擋，火災(zāi)時(shí)無(wú)法正常發(fā)揮作用。

（四）自然排煙系統(tǒng)及固定窗設(shè)計(jì)

配套用房如倉(cāng)庫(kù)等，多采用自然排煙系統(tǒng)。根據(jù)《煙規(guī)》4.3.2條，防煙分區(qū)內(nèi)任意一點(diǎn)與最近的自然排煙窗（口）之間的水平距離不應(yīng)大于30m；工業(yè)建筑采用自然排煙時(shí)，其水平距離尚不應(yīng)大于建筑內(nèi)空間凈高的2.8倍；廠房及倉(cāng)庫(kù)還應(yīng)滿足4.3.4條，設(shè)置在外墻的自然排煙窗（口）應(yīng)沿建筑物的兩條對(duì)邊均勻設(shè)置，設(shè)置在屋頂時(shí)應(yīng)均勻布置并采用自動(dòng)控制方式開啟，同時(shí)根據(jù)屋面斜度是否大于12°確定每200m2還是每400m2設(shè)置相應(yīng)的自然排煙窗（口）。其中，規(guī)范雖并未規(guī)定設(shè)置在外墻的自然排煙窗是否需要屬于同一個(gè)防火分區(qū)，但兩側(cè)均勻設(shè)置自然排煙窗的目的是形成對(duì)流，而分屬于兩個(gè)防火分區(qū)的外窗一定會(huì)被防火墻隔開，無(wú)法形成對(duì)流，因此建議當(dāng)兩長(zhǎng)邊外墻分屬于兩個(gè)防火分區(qū)時(shí)，采用天窗自然排煙或設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。圖5為不建議設(shè)置外墻自然排煙窗的倉(cāng)庫(kù)，圖6為可采用外墻自然排煙窗的倉(cāng)庫(kù)。

鋰電池廠房屬于面積大于2500m2的丙類廠房，機(jī)械排煙區(qū)域應(yīng)按照《煙規(guī)》4.4.14-17條設(shè)置固定窗；自然排煙區(qū)域宜按4.3.7條設(shè)置可熔性采光帶（窗）。

結(jié)語(yǔ)

防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，切實(shí)關(guān)系到發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員的生命安全。因此，在進(jìn)行防排煙設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展腳步，結(jié)合建筑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分析在設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的疑難雜癥并避免或解決，在嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范的前提下，設(shè)計(jì)出合理的防排煙系統(tǒng)，確保防排煙系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能發(fā)揮作用，保障人員生命安全。[2]

參考文獻(xiàn)

[1]陳翔.暖通空調(diào)系統(tǒng)的防排煙設(shè)計(jì)常見問(wèn)題分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（07）：73-74.

[2]韓銀洲.暖通空調(diào)系統(tǒng)的防排煙設(shè)計(jì)常見問(wèn)題分析[J].山西建筑，2019（09）：107-108.