中华人民共和国国家标准建筑设计防火规范GB 50016—2006 10
表27 海拔高度与最大吸水高度的关系海拔高度(m) 0 200 300 500 700 1000 1500 2000 3000 4000
大气压(m水柱) 10.3 10.1 10.0 9.7 9.5 9.2 8.6 8.4 7.3 6.3
最大吸水高度(m) 6.0 6.0 6.O 5.7 5.5 5.2 4.6 4.4 3.3 2.3
8.6.3 本条规定了不同场所的设计火灾延续时间。
火灾延续时间为消防车到达火场开始出水时起,至火灾被基本扑灭止的一段时间。
火灾延续时间是根据火灾统计资料、国民经济水平以及消防力量等情况综合权衡确定的。根据火灾统计,城市、居住区、工厂、丁戊类仓库的火灾延续时间较短,绝大部分在2.Oh之内(如在统计数据中,北京市占95.1%;上海市占92.9%;沈阳市占97.2%)。因此,民用建筑、丁戊类厂房、仓库的火灾连续时间,本规范采用2.0h。
甲、乙、丙类仓库内大多储存着易燃易爆物品或大量可燃物品,其火灾燃烧时间一般均较长,消防用水量较大,且扑救也较困难。因此,甲、乙、丙类仓库、可燃气体储罐的火灾延续时间采用3h;可燃材料的露天堆场起火,有的可延续灭火数天之久。经综甘考虑,规定其火灾延续时间为6.0h。
据统计,液体储罐发生火灾燃烧时间均较长,长者达数昼夜。显然,按这样长的时间设计消防用水量是不经济的。规范所确定的火灾延续时间主要考虑在灭火组织过程中需要立即投入灭火和冷却的用水量。一般浮顶罐、掩蔽室和半地下固定顶立式罐,其冷却水延续时间按4.Oh计算;直径超过20m的地上固定顶立式罐冷却水延续时间按6.Oh计算。液化石油气火灾,一般按6.Oh计算。设计时,应以这一基本要求为基础,根据各种因素综合考虑确定。相关专项标准也宜在此基础上进一步明确。
8.6.4 本条规定了消防水泵房的建筑防火设计要求。
1 设计应保证消防水泵在火灾情况下仍能坚持工作,不受到火灾的威胁。因此,消防水泵房宜独立建造,并采用耐火等级不低于二级的建筑物。当附设在其他建筑物内时,应采用耐火极限不低于2.OOh的不燃烧体隔墙和1.50h的不燃烧体楼板与其他部位隔开。
2 为了便于在火灾情况下,操作人员能坚持工作或方便人员进入泵房及安全疏散,规定设在首层的消防水泵房应设置直通室外的安全出口;设在地上、地下其他楼层内的泵房,应紧靠建筑物的安全出口,有条件的应设置直通室外的出口。
8.6.5.本条主要为提高消防水泵取水的可靠性,确保火灾时能及时向供水管道供水。
本条规定至少要有2条出水管与环状管网连接,当其中1条出水管在检修时,其余的进出水管应仍能供应全部消防用水量。泵房的出水管与环状管网连接时,应与环状管网的不同管段连接确保供水的可靠性,参见图13。
图13 消防水泵房出水管与环状管道连接示意图
1、2-两条消防泵房的出水管;P-消防泵站;
A、B泵房的出水管与环状管道的连接点;
K-环状管网上的阀门布置
为便于试验和检查消防水泵,应在其出水管上安装压力表和公称直径为65mm的放水阀。应定期检查消防水泵是否能正常运转,并测试消防水泵的流量和压力。当试验用水取自消防水池时,可将试验水通过放水管回流水池。对于高层工业建筑,消防用水量大、水压力高,选定的消防水泵流量均大于实际消防用水量。由于试验时的水泵出水量小,容易超过管网允许压力而造成事故,因此需要设防超压设施,一般可采取选用流量-扬程曲线平的水泵、出水管上设置安全阀或泄压阀、设回流泄压管等方法。
8.6.6 本条规定要求提供在水源可靠的情况下能保证消防水泵不间断供水的措施,本规定不排斥其他与此等效的技术措施。
高压或临时高压消防水泵,每台工作消防泵(如一个系统,一台工作泵,一台备用泵,可共用一条吸水管)均应有独立的吸水管从消防水池(或市政管网)直接取水,保证不间断地供应火场用水。
一组(2台或2台以上,包括备用泵)消防水泵应有2条吸水管。当其中l条吸水管在检修或损坏时,其余的吸水管应仍能通过100%的用水总量。消防水泵应经常充满水,以保证及时启动供水,因此,应采用自灌式引水方式。若采用自灌式引水有困难时,应有可靠迅速的充水设备,如同步排吸式消防水泵等。
8.6.7 为充分利用市政设施和水资源,本条规定了采用市政水源的保证措施。
市政管网水源可靠,当市政给水管允许直接供消防水泵吸水时,应首选此消防增压系统。市政给水管网的供水压力会随城市用水量大小而变化,消防水泵扬程应按市政给水管网最低压力计算,以免火灾发生时消防给水压力不足。消防给水系统的承压能力,应按市政给水管网最高压力和消防水泵最高出水压力验算,校核消防水泵的效率、消防给水系统是否超出规定的工作压力等,确保消防给水系统安全运行。
8.6.8 本条对火场用水不间断供应提出了保证措施。
设计选用的消防备用泵的流量和扬程不应小于消防水泵房内的最大一台工作泵的流量和扬程。符合下列条件之一的,可不设消防备用泵:
1 建筑物体积较小或厂房、仓库内可燃物较少,且需用消防用水量不大的,可不设消防备用泵,由消防队在灭火预案中制定的供水方案解决。本规范规定室外消防用水量不超过25L/s的工厂、仓库或居住区,可不设消防备用泵。
2 对于室内消防给水较小的建筑物,通常火灾危险性较小或建筑体量较小、高度较低,可充分利用外部救援力量,因此也可不设消防备用泵。
8.6.9 本条要求设计应采取措施保证消防水泵启动和持续工作的动力。
1 生产、生活用水和消防用水合用一个消防水泵房时,可能有数台水泵共用2条或2条以上吸水管(与消防合用时不应少于2条吸水管)。发生火灾后,生产、生活用水转为消防用水时,可能要启闭整个阀门。当消防水泵采用内燃机带动时(内燃机的储油量一般应按火灾延续时间确定),启动内燃机需要时间;当采用发电机带动时,也需要一段时间。为保证消防水泵及时启动,应采取必要的技术措施,保证消防水箱内水用完之前,消防水泵能及时启动供水。
另外,实际火场可能在较低楼层内起火,水枪的出水量远远大于计算流量,加之消防水箱的容量较小,一般只能供应5~1Omin的消防用水。根据实际使用情况,更短时间内启动消防水泵也容易实现,因此,本条要求消防水泵能在火警后30s内开始工作。
2 为保证消防水泵能发挥负荷运转,保证火场有必要的消防用水量和水压,消防水泵与动力机械应直接耦合。由于平皮带易打滑,影响消防水泵的供水能力,设计应避免采用平皮带;如采用三角皮带,不应少于4条。
9 防烟与排烟
火灾事故说明,烟气是造成建筑火灾人员伤亡的主要因素。烟气中携带有较高温度的有毒气体和微粒,对人的生命构成极大威胁。有关实验表明,人在浓烟中停留1~2min就会晕倒,接触4~5min就有死亡的危险。美国曾对1979~1990年的火灾死亡人数做过较详细的分类统计,结果显示烟气致死人数约占总死亡人数的70%。2000年12月洛阳某特大火灾,导致309人死亡,几乎全部为火灾中的有毒烟气所致。
火灾中的烟气蔓延速度很快,在较短时间内,即可从起火点迅速扩散到建筑物内的其他地方,有的还使楼梯间等疏散通道被烟气封堵,严重影响人员的疏散与消防救援,导致伤亡。据研究,烟气的蔓延速度,水平方向扩散约为0.3~O.8m/s,垂直向上扩散约为3~4m/s。在同一楼层中,层高为4~5m的商场,火灾持续燃烧数分钟后,烟气就可充满整个空间。另外,烟气在扩散初期,常使建筑内远离着火点的人员不易察觉。这些是火灾中烟气导致人员伤亡的重要原因。
十多年来,随着城市土地资源日趋紧缺,城市规模不断扩大。城市建设不得不向高空和地下延伸。另外,受城市规划和投资与功能的限制,使得地下空间的开发利用已成为城市立体发展的重要补充手段。地下空间相对封闭、与地上联系通道有限等特点,导致火灾时烟气排除困难,加快了烟气在地下空间内的积聚与蔓延,也对人员疏散与灭火救援十分不利。
此外,目前大空间或超大规模的工业与民用建筑日益增多,中庭在公共建筑中被广泛采用。在这些规模大、人员密集或可燃物质较集中的建筑或场所中,如何保证火灾时的人员安全疏散和消防人员救援工作安全、顺利,也是建筑防火设计与监督人员应认真考虑的内容。
防烟、排烟的目的是要及时排除火灾产生的大量烟气,阻止烟气向防烟分区外扩散,确保建筑物内人员的顺利疏散和安全避难,并为消防救援创造有利条件。建筑内的防烟、排烟是保证建筑内人员安全疏散的必要条件。
本章的规定是以近几年有关科研成果、现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045和《人民防空工程设计防火规范》GB 50098的执行情况以及英、美、日等国家有关规范和研究文献为基础确定的,是关于建筑内防烟与排烟的一般性设计原则。建筑防烟与排烟的理论较多,至今尚无一种被广泛接受的权威理论,且实际工程中建筑的类别、使用功能和结构布局、建筑内的火灾荷载大小与分布、形态等均存在着多样化的可变因素,设计人员在设计时还应积极探索和利用一些较成熟的消防安全工程技术辅助进行设计。有关专项设计规范在制、修订时宜根据本规范的原则适时增补更具体的要求。
9.1 一般规定
9.1.1 本条规定了建筑中防烟与排烟的基本方式。
机械防烟或排烟与自然排烟方式,是目前各国均认可和采用的方式,在国内外有关规范中也有明确规定,在实际工程中应用普遍。
9.1.2 本条规定了应设置防烟设施的场所。
建筑物内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室都是建筑物着火时最重要的安全疏散通道。火灾时可通过开启外窗等自然排烟设施将烟气排出,亦可采用机械加压送风的防烟设施,使重要疏散通道内的空气压力高于其周围的空气压力,阻止烟气侵入。
9.1.3 本条规定了建筑防火设计中应设置排烟设施的范围。在这些建筑或场所内,应根据实际情况确定是采用自然排烟设施还是机械排烟设施进行排烟设计。
1 工业建筑中,因生产工艺的需要,房间面积超过300m2的地上丙类厂房比比皆是,有的无窗或设有固定窗,如洁净厂房等,有的则开有大面积外窗;有的平面面积达数万平方米,如电子、纺织、造纸厂房、钢铁与汽车制造厂房等。丙类厂房中人员较多,过去一直没有要求设置排烟的规定,发生火灾时给人员疏散和火灾扑救带来一定隐患。平面面积巨大的建筑物发生火灾后,依靠自然排烟,烟气往往排除困难。
2 仓库中的使用人员较少,故其面积有所调整,但考虑火灾扑救需要和防止发生轰燃,规定面积超过1000m2的丙类仓库应设排烟设施。
近期以来,汽车工业发展较快,多在屋面上设置了自然排烟天窗,厂房高度一般多在8~10m左右,国内类似建筑建成并投入使用的已有数百万平方米。因此,丁类厂房的排烟虽在本规范中无明确规定,但也需要根据具体情况认真研究是否采取排烟措施。
3 公共建筑如体育馆、礼(会)堂、展览馆、商场、超市、各类大型交易市场等大空间建筑,体量较大、功能复杂、使用人员密集,而且每层面积和火灾荷载都很大。本条规定了这些公共建筑中面积超过300m2、经常有人停留或可燃物较多的地上房间应设排烟设施,如体育馆的观众厅、展览馆的展览厅、商场的营业厅、礼(会)堂,还有多功能厅、餐饮等公共活动场所,可燃物较多的如书库、资料室、设备库等库房。
4 中庭在建筑中往往贯通数层,火灾时能使火势和烟气迅速蔓延,易在较短时间内充填或弥散到整个中庭,并通过中庭扩散到相邻空间。对此,设计者必须高度重视,结合中庭与相连通空间的特点和火灾荷载的大小与燃烧特性等采取有效的防烟、排烟设施。
中庭烟控是当前建筑防火研究的重点问题,但其基本方法包括减少烟气产生和控制烟气运动两方面。研究表明:要有效地进行中庭烟控,首先应限制中庭及相连空间内可燃物的存放数量,减少发生火灾的可能性。其次是安装自动喷水灭火系统,有效地降低火灾产生的热量和烟量,设置防烟隔断,限制烟气的扩散。设置机械排烟设施,能使烟气有序运动和排出建筑物、各楼层的烟层维持在一定的高度,为人员赢得足够的逃生时间。
中庭排烟设计需注意的问题:
1)现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045中规定:净高小于12m的中庭可开启的天窗或侧高窗的面积不小于该中庭地面积的5%时,可采用自然排烟的方式。该标准将自然排烟设置条件限制在12m高度的原因是因为烟气在上升过程中会因烟气温度降低而出现"层化"现象。
2)根据烟气控制理论,烟气在空间内蔓延很快,一般只需3~4s就可蔓延至12m高度。从实际火灾可证明这点,如某商业城是一幢耐火等级为一级的钢筋混凝土结构,整个中庭贯穿6层(中庭长45m、宽26m),顶部为半圆形玻璃罩。1996年4月该建筑一层西北角起火,烧至中庭后热气流很快到达六层,并将顶部的玻璃外罩烤裂烧穿,使中庭变成了一个巨大的烟火羽流柱。中庭火灾时,的热气流很快升至12m以上,这样的实例在实际火场是常见现象。《中庭内火灾烟气流动规律的研究》(1999年8月,《消防科学与技术》)一文也指出:中庭内部一旦发生火灾,烟气在十几秒内就能升到27m的顶板处,并进一步形成烟气层。
根据所发生的中庭火灾实例和我国现在的经济状况及管理水平,结合自然排烟的特点,本次规范对中庭应设置机械排烟的高度未限制在12m。但因自然排烟受热压和密闭性等因素的影响,有条件时,虽具备自然排烟条件也宜采用机械排烟设施。
3)设计中要考虑会影响烟控系统效果的一些不利因素,如对烟气浮升羽流的阻碍或在中庭中形成预分层。前一种情况下,烟气有可能窜入相邻区域或其他需要保持一定安全时间的区域。后一种情况下,烟气可能不能上升到中庭的顶部,不但无法排出,而且还可能使烟气扩散到与之相通的空间。此外,在某些条件下,当排烟系统排除上部烟层中的烟气时,下部的冷空气会上升与之混合。这种现象也可能影响烟控系统的效果,导致中庭中的烟层高度下降。
5 根据中华人民共和国公安部第39号令《公共娱乐场所消防安全管理规定》中第十三条规定:"在地下室建筑内设置公共娱乐场所除符合本规定其他条款的要求外,应当设机械防烟排烟设施"。
此外,根据近几年的火灾教训,为切实保障人员生命安全,本条规定了建筑中的歌舞娱乐放映游艺场所应当设置防烟排烟设施。由于这类场所因功能要求而通常较密闭,故一般宜采用机械方式。
6 无论是附建于建筑内的地下室还是独立建造的地下建筑,都不同于地上建筑。地下、半地下建筑(室)中自然采光和自然通风条件差。因地下空间对流条件差,火灾燃烧过程中缺乏充足的空气补充,可燃物燃烧慢、烟气多、温升快、能见度降低很快,大大增加人员恐慌心理,对安全疏散十分不利。烟气中所含CO、CO2、HF、HC1等多种有毒成分以及高温缺氧等都会对人体造成极大的危害。及时排除烟气,对保证人员安全疏散,控制火势蔓延,便于火灾扑救具有重要作用。
基于上述因素,地下空间的防排烟设置要求比地上空间严格。故本条规定地下室总建筑面积大于200m2或一个房间面积超过50m2,且经常有人停留或可燃物较多的房间等应设排烟设施。
7 根据试验观测,人在浓烟中低头掩鼻最大行走距离为20~30m。参考国外资料和我国国情,本条规定地下建筑、公共建筑及人员密集、可燃物较多的丙类厂房或高度大于32m的高层厂房及其长度超过20m的地上、地下疏散内走道,其他建筑如公寓和通廊式居住建筑中长度大于40m的疏散走道应设置排烟设施(自然排烟或机械排烟)。其他建筑中的疏散走道主要指地上走道。
9.1.4 机械排烟系统与通风、空气调节系统一般应分开设置。但某些工程中,因建筑条件限制,空间管道布置紧张,需将空调系统和排烟系统合用一套风管。这时,必须采取可靠的防火安全措施使之既满足排烟时着火部位所在防烟分区排烟量的要求,也满足平时空调的送风要求。电气控制必须安全可靠,保证切换功能准确无误。
需说明的是,需设机械排烟系统的部位平时有通风系统,常常设计成一套风管,风机可采用双速风机。平时排风用低速,火灾排烟时用高速;也可采用2套风机,排风机和排烟机并联,火灾时切换,这种形式在设置机械排烟系统与通风系统的地下室多有采用。
9.1.5 本条规定了防烟与排烟系统中的风管、风口及阀门的制作材料以及排烟管道的布置要求。
1 排烟管道所排除的烟气温度较高,为保证火灾时送风、排烟系统安全可靠地运行,本条规定防烟与排烟系统的风管、风口及阀门等必须采用不燃材料制作。为避免排烟管道引燃附近的可燃物,规定排烟管道应采用不燃材料隔热,或与可燃物保持不小于150mm的间隙。
2 排烟金属管道厚度应按现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243的有关要求进行设计,见表28。
表28 钢板风管板材厚度(mm)类别 风管直径D或长边尺寸b 圆形风管 矩形风管
中、低压系统 高压系统
D(b)≤320 0.50 0.50 0.75
320<D(b)≤450 0.60 0.60 0.75
450<D(b)≤630 0.5 0.60 0.75
630<D(b)≤1000 0.75 0.75 1.00
1000<(b)≤1250 1.00 1.00 1.00
1250<(b)≤2000 1.20 1.00 1.20
2000<(b)≤4000 按设计 1.20 按设计
注:1 螺旋风管的钢板厚度可适当减少10%~15%。
2 排烟系统风管钢板厚度可按高压系统矩形风管板材厚度确定。
地下建筑的环境通常较潮湿,易使常用的金属通风管道受到腐蚀。地上的有些建筑,特别是一些工业生产场所,空间内的空气相对湿度往往较大或具有较强的腐蚀性,也会发生类似情况。这些场所采用钢制管道时,钢板的厚度应适当加厚。
9.1.6 本条根据国外有关资料,规定了机械送风和机械排烟管道内的设计风速。
9.2 自然排烟
9.2.1 本条规定主要强调建筑物在有条件时应尽可能采用自然排烟方式进行烟控设计。
燃烧时的高温会使气体膨胀产生浮力,火焰上方的高温气体与环绕火的冷空气流之间的密度不同将产生压力不均匀分布,从而使建筑内的空气和烟气产生流动。
自然排烟是利用建筑内气体流动的上述特性,采用靠外墙上的可开启外窗或高侧窗、天窗、敞开阳台与凹廊或专用排烟口、竖井等将烟气排除。此种排烟方式结构简单、经济,不需要电源及专用设备,且烟气温度升高时排烟效果也不下降,具有可靠性高、投资少、管理维护简便等优点。
因此,本条规定按本规范第9.1.2、9.1.3条规定应设防排烟设施的部位,宜优先采用自然排烟设施进行排烟。自然排烟方式受火灾时的建筑环境和气象条件影响较大,设计时应予以关注。
我国现有多层民用建筑和工业厂房中成功采用自然排烟的实例很多,如北京工人体育馆的比赛大厅,最高处在中间,各面均设有排烟窗,平时用来排除大厅内的余热和废气,火灾时用来排烟。《火灾与建筑》(英国The Aqua Group著)一书就高大空间民用建筑在火灾时如何避免火势蔓延、阻止烟气扩散、保证人员安全疏散等提出的具体建议之一就是"采用永久性高位自然通风。"
9.2.2 本条规定了采用自然排烟方式进行排烟或防烟时,排烟口所需要的最小净面积。
1 我国对防烟、排烟的试验研究尚不系统、深入,缺乏完整的相关技术资料。为了顺利并有效地排除烟气,本规范参考国外有关资料,规定了有条件采用自然排烟方式的部位应开启外窗的最小净面积。有条件时,应尽量加大相关开口面积。对于体育馆等高大空间建筑,应选用不小于该场所平面面积的5%。
2 两点说明:
1)采用自然排烟的防烟楼梯间前室可开启外窗的面积之和不应小于2m2。因火灾时产生的烟气和热气流向上浮升,顶层或上两层应有一定的开窗面积,除顶层外的各层之间可以灵活设置,例如,在一座5层的建筑中,1至3层可,不开窗或间隔开窗。
2)现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045规定:"靠外墙的防烟楼梯间每5层内可开启外窗总面积之和不应小于2m2"。本标准采用了上述规定,当建筑层数超过5层时,总开口面积宜适当增加。
9.2.3 本条规定了防烟楼梯间内可不设防烟设施的条件。
根据现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045有关条文的执行情况(参见图14)和自然排烟时的烟气流动特性,当防烟楼梯间前室或合用前室利用阳台、凹廊自然排烟时,火灾时烟气经走廊扩散至敞开的前室而被排出,故此防烟楼梯间可不没防烟设施。另外,防烟楼梯问的前室或合用前室如有不同朝向的可开启外窗,且可开启外窗的面积分别不小于2m2和3m2,前室或合用前室能顺利将烟气排出,因而该防烟楼梯间可不设置防烟设施。
(a)带阳台或凹廊的防烟楼梯间 (b)两个不同朝向有开启外窗的前室或合用前室
图14 带阳台或凹廊的防烟楼梯间及两个不同朝向有开启外窗的前室或合用前室
9.2.4 本条规定了自然排烟设施的具体设置要求。
1 为了便于排除烟气,排烟窗宜设置在屋顶上或靠近顶板的外墙上方。例如,一座需进行自然排烟的5层建筑,一至五层的排烟窗可设在各层的顶板下,其中五层也可设在屋顶上。
2 有些建筑中用于自然排烟的开口正常使用时需处于关闭状态,需自然排烟时这些开口要能够应急打开。因此,本条规定排烟窗口应有方便开启的装置,包括手动和自动装置。
3 烟气的自然流动受较多条件的限制,本条为能看效地排除烟气,排烟窗距房间最远点的水平距离不应超过30m。但在设计时,为减少室外风压对自然排烟的影响,提高排烟的效果,排烟口处宜尽量设置与建筑型体一致的挡风措施,并应根据空间高度与室内的火灾荷载情况尽量缩短该距离。内走道与房间应尽量设置2个或2个以上且朝向不同的排烟窗。
9.3 机械防烟
9.3.1 本条规定了建筑中应设置机械加压送风防烟设施的部位。
建筑物内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯问前室或合用前室在火灾时若无法采用自然排烟,应采用机械加压送风的防烟措施,使这些部位内的空气压力高于火灾区域的空气压力。目前国内对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室进行加压送风的做法有以下三种:
1 只对防烟楼梯间进行加压送风,其前室不送风;
2 防烟楼梯间及其前室分别设置两个独立的加压送风系统进行加压送风;
3 对防烟楼梯间加压送风,并在楼梯间通往前室的门上或墙上设置余压阀,将楼梯间超压的风量通过余压阀送至前室。
9.3.2 本条规定了机械加压送风防烟系统中主要设计参数的基本要求。
1 由于建筑条件不同,如开门数量、门的尺寸和门扇数量、缝隙大小及风速等的差异均可直接影响机械加压送风系统的通风量,故设计时首先应进行计算确定。有关资料表明,对垂直疏散通道加压送风量的计算方法很多,其理论依据提出的共同点都是使加压部位的门关闭时要保持一定的正压值,门开启时门洞处应具有一定的风速才能有效地阻挡烟气。此外,设计确定其风量时还应考虑疏散人员推开门所需力量不宜过大。
参考国外有关资料和总结我国10多年来的设计经验,下面推荐目前国内建筑防烟设计中被公认和常用的两个基本公式(取自《实用供热空调设计手册》):
1)压差法:当疏散通道门关闭时,加压部位保持一定的正压值。
式中 0.827--计算常数(漏风率系数);
Ly--加压送风量(m3/h);
A--门、窗缝隙的计算漏风量总面积(m2);
△P--门缝两侧的压差值(Pa)。对于防烟楼梯间,取40~50Pa;对于前室、消防电梯间前室、合用前室,取30~25Pa;
N--指数,门缝及其较大漏风面积,取2;对于窗口缝隙,取1.6;
1.25--不严密处附加系数。
2)风速法:开启着火层疏散门时,需要相对保持门洞处一定风速所需送风量。
式中 Ly--加压送风量(m3/h);
F--一樘门的开启面积(m2);
v--开启门洞处的平均风速,取0.6~1.Om/s;
a--背压系数,根据加压间的密封程度,取值范围为O.6~1.0;
b--漏风附加率,取0.1~0.2;
n--同时开启门的计算数量,对于多层建筑和高层工业建筑,取2。
按风速法计算出的送风量一般比按压差法计算出的送风量大。从安全考虑,按以上压差法和风速法分别算出的风量,取其中较大值作为系统计算加压送风量;再将计算加压送风量与本规范第9.3.2条表9.3.2作比较,再取其中较大值作为加压送风系统的送风量。
当地上和地下部分在同一位置的防烟楼梯间需设置机械加压送风时,均要满足加压送风量的要求。
2 关于本规范表9.3.2的几点说明:
1)在加压送风防烟系统的设计中,多数设计对防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室分别加压送风,其防烟效果较好。但国内也有只对防烟楼梯间加压送风而前室不送风的实例,这种系统设置较为简单。
理论上,对防烟楼梯间加压的空气气流将从防烟楼梯间与前室之间的门缝或疏散时开启的门洞向前室流动,再经前室与走道之间的门缝或开启的门洞流出。前室无疑是增加了空气的压力,受到一定程度的保护,因而只对防烟楼梯间加压送风,前室不送风的系统设置是合理的。实践中,国外曾对上述加压系统设置进行过试验,结果比较理想。
2)本条中的风量定值表取自现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045,个别数据作了调整。因建筑层数、风道材料、防火门漏风量差异,现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045中表8.3.2-1~8.3.2-4内的风量值有取值范围;而多层民用和工业建筑的层数较少,故只规定了下限数值;高层厂房(仓库)仍应按现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045的取值范围合理取值后计算。
9.3.3 本条规定了机械加压送风系统最不利环路阻力损失外的余压值要求。
机械加压送风系统最不利环路阻力损失外的余压值是加压送风系统设计中的一个重要技术指标。该数值是指在加压部位相通的门窗关闭时,足以阻止着火层的烟气在热压、风压、浮力、膨胀力等联合作用下进入加压部位,而同时又不致过高造成人们推不开通向疏散通道的门。
吸风管道和最不利环路的送风管道的摩擦阻力与局部阻力的总和为加压送风机的全压。美国、英国、加拿大的有关规范规定的正压值一般取25~50Pa。根据我国"高层建筑楼梯间正压送风机械排烟技术的研究"项目取得的成果,本规范规定防烟楼梯间正压值为40~50Pa;前室、合用前室为25~30Pa。
9.3.4 不同楼层的防烟楼梯间与合用前室之间的门、合用前室与走道之间的门同时开启或部分开启时,气流的走向和风量的分配十分复杂,而且防烟楼梯间与合用前室要维持的正压值不同。因此,本条规定防烟楼梯间和合用前室的机械加压送风系统宜分别独立设置。
9.3.5 规定防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2~3层设1个,既可方便整个防烟楼梯间压力值达到均衡,又可避免在需要(通过计算确定或从本规范表9.3.2中选用)一定正压送风量的前提下,不因正压送风口数量少而导致风口断面太大。
9.3.6 本条是根据现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045和《人民防空工程设计防火规范》GB 50098等的有关规定确定的。
9.4 机械排烟
9.4.1 本条规定了建筑中应设置机械排烟设施的部位。
9.4,2 本条规定了建筑中应划分防烟分区的原则与基本要求。
设置防烟分区能较好地保证在一定时间内,使火场上产生的高温烟气不致随意扩散,以便蓄积和迅速排除。防烟分区一般应结合建筑内部的功能分区和排烟系统的设计要求进行划分,不设排烟设施的部位(包括地下室)可不划分防烟分区。
1 防烟分区对于一个建筑面积较大空间的机械排烟是需要的。火灾中产生的烟气在遇到顶棚后将形成顶棚射流向周围扩散,没有防烟分区将导致烟气的横向迅速扩散,甚至引燃其他部位;如果烟气温度不是很高,则其在横向扩散过程中将马冷空气混合而变得较冷较薄并下降,从而降低排烟效果。设置防烟分区可使烟气比较集中、温度较高,烟层增厚,并形成一定压力差,有利于提高排烟效果。
国外对商店烟控系统的有关研究表明:必须用挡烟垂壁从天花板向下延伸,将天花板下的空间分隔成若干防烟分区。
本规范综合国内外有关标准的要求,规定每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2,既考虑与有关规范一致,又方便某些面积要求较大的建筑设计。当然,如果防烟分区过大,会使烟气波及面积扩大,不利于安全疏散和火灾扑救;若面积过小,则会提高工程造价。因此,设计时应根据具体情况确定合适的防烟分区大小。
2 本条还规定了用作防烟分区分隔物的要求。在火灾时,建筑物中防火分区内有时需要采用机械排烟方式将热量和烟气排除到建筑物外。为保证在排烟时间内能有效地组织和蓄积烟气,用于防烟分区的分隔物十分关键。为此,参考我国有关规范和国外有关建筑规范的要求,作了相应规定。
防烟分隔物可采用墙体、结构梁或具有一定耐火能力的装饰梁,也可采用下垂的不燃烧材料制作的帘板、防火玻璃等具有挡烟功能的物体。
3 执行本条时应注意以下几点:
1)防烟分区一般不应跨越楼层。某些情况下,如楼层面积过小,允许将多个楼层划分为同一个防烟分区,但不宜超过3层。
2)对地下室、防烟楼梯间、消防电梯间等有特殊用途的场所,应单独划分防烟分区。
3)需设排烟设施的走道、净高不超过6m的房间应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚突出不小于O.5m的梁划分防烟分区,梁或垂壁至室内地面的高度不应小于2m;挡烟分隔体凸出顶棚的高度应尽可能大。
4)当走道按规定需设置排烟设施,而房间(包括半地下、地下房间)可不设,且房间与走道相通的门为防火门时,可只按走道划分防烟分区。若房间与走道相通的门不是防火门时,防烟分区的捌分应包括这些房间。
5)当房间(包括半地下、地下房间)按规定需设置排烟设施,而走道可不设置排烟设施,且房间与走道相通的门为防火门时,可只按房间划分防烟分区;如房间与走道相通的门不是防火门时,防烟分区的划分应包括该走道。
9.4.3 本条规定了机械排烟系统的布置要求。
1 防火分区是控制建筑物内火灾蔓延的基本空间单元。机械排烟系统按防火分区设置就是要避免管道穿越防火分区,从根本上保证防火分区的完整性。但实际情况往往十分复杂,受建筑的平面形状、使用功能、空间造型及人流、物流等情况的限制,排烟系统往往不得不穿越防火分区。
2 排烟系统管道上安装排烟防火阀,在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性的要求,可起隔烟阻火作用。通常房间发生火灾时,房间内的排烟口开启,同时联动排烟风机启动排烟,人员进行疏散。当排烟管道内的烟气温度达到或超过280℃时,烟气中有可能卷吸火焰或夹带火种。因此,当排烟系统必须穿越防火分区时,应设置烟气温度超过280℃时能自行关闭的防火阀。
3 穿越防火分区的排烟管道设置防火阀的情况有两种:机械排烟系统水平不是按防火分区设置,或排烟风机和排烟口不在一个防火分区,管道在穿越防火分区处设置防火阀;竖向管道穿越防火分区时,在各防火分区水平支管与垂直风管的连接处设置防火阀。
9.4.4 本条规定了地下、半地下空间及其他密闭场所设置机械排烟系统时,要求考虑补风。
当一个设置了机械排烟系统的场所,自然补风不能满足要求时,应同时设置补风系统(包括机械进风和自然进风),且进风量不小于排烟量的50%,以便系统组织气流,使烟气尽快并畅通地被排除。但补风量也不能过大,据有关资料介绍,一般不宜超过80%。
对于一般有可开启门窗的地上建筑或自然通风良好的地下建筑,在排烟过程中空气在压差的作用下可通过通风口或门窗缝隙补充进入排烟空间内时,可不设补风系统。
本条规定的地下空间包括独立的地下、半地下建筑和附建在建筑中的地下室、半地下室。地上密闭空间主要指外墙和屋顶均未开设可开启外窗,不能进行自然通风或排烟的建筑。
9.4.5 本条规定了排烟风机的排烟量计算原则及方法。
排烟风机的排烟量是采用日本规范规定的数据。日本规范规定:排烟风机每分钟应能排出120m3(7200m3/h)以上,且满足防烟区每平方米地板面积排出1m3/min(60m3/h)排烟量,当排烟风机担负2个及2个以上防烟区排烟时,应按面积最大的防烟区每平方米地板面积排出2m3/min(120m3/h)的排烟量确定。
中庭排烟系统的排烟量国内尚无实验数据,本条系参照国外资料、按中庭的体积计算确定的。
走道排烟面积即为走道的地面积与连通走道的无窗房间或设固定窗的房间面积之和,不包括有开启外窗的房间面积。同一防火分区内连接走道的门可以是一般门,也可以是防火门。
在排烟系统设计中划分防烟分区时,除特殊需要外,一般应避免面积差别太大,如1OOm2和500m2。若因特殊情况难以避免面积大小悬殊的防烟分区,设计时应合理布置系统和组织气流,使排烟风管和风口的速度均满足本规范的要求。
9.4.6 本条对机械排烟系统中排烟口和排烟阀的设置作了具体规定。
1 本条规定的排烟口或排烟阀应按防烟分区设置,较大的防烟分区常需设置数个排烟口。排烟时,需同时开启所有排烟口,其排烟量等于各排烟口排烟量的总和,故排烟口应尽量设在防烟分区的中央部位。排烟口至该防烟分区最远点的水平距离如超过30m,将可能使烟气过于冷却而与烟气层下的空气混合在一起,影响排烟效果。此时,应调整排烟口的布置。
本条规定的30m距离值是一个限值,设计时还应考虑实际排烟需要设置排烟口的位置。
2 本条还要求排烟阀应与排烟风机联锁,当任一排烟阀开启时,排烟风机均应能自行启动。即一经报警,确认发生火灾后,由消防控制中心开启或手动开启排烟阀,则排烟风机应立即投入运行,同时关闭着火区的通风空调系统。
执行本条文时应注意:
1)排烟阀要注意设置与感烟探测器联锁的自动开启装置,或由消防控制中心远距离控制的开启装置以及手动开启装置,除火灾时将其打开外,平时需一直保持闭锁状态。
2)手动开启装置设置在墙面上时,距地面宜为0.8~1.5m;设置在顶棚下时,距地面宜为1.8m。
3 根据前面的说明,排烟口应设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上。为了使在疏散人员的安全出口前1.5m附近区域没有烟气,排烟口与附近安全出口(沿疏散方向)的水平距离不应小于1.5m。烟气温度较高,排烟口距可燃物较近易使可燃物引燃,故设在顶棚上的排烟口与可燃物的距离不应小于1m。由于烟气本身的特点,排烟风机宜设置在最高排烟口的上部以利于排除烟气。
4 排烟口风速不宜大于1Om/s,过大会过多地吸入周围空气,使排出的烟气中空气所占的比例增大,影响实际排烟效果。
5 设置机械排烟系统的地下、半地下场所,除建筑面积大于50m2的房间外,排烟口可设置在疏散走道。
1)此情况是指本规范第9.1.3条第6款中规定的总建筑面积大于200m2且经常有人停留或可燃物较多的地下空间。如房间内有人停留,发生的火灾可因房间较小而被人员及时发现,迅速采取施救措施。此时,烟气可经走道内的排烟口或排烟阀排除。如为可燃物较多的房间发生火灾,由于房间较小,每个房间均设置排烟口或排烟阀在实际安装时会有较大困难,而通过走道内的排烟口或排烟阀排除不会对该区域造成较大影响,但房间之间应做好防火分隔。
2)疏散走道按规定无论是否需要设置机械排烟设施,均应按本规范规定正确计算排烟量,设置排烟口或排烟阀以及排烟系统。
9.4.7 本条规定了进风口与烟气排出口若垂直布置时,进风口宜低于烟气排出口3m,距离太近会造成排出的烟气再次被吸人;水平布置时,其距离不宜小于1Om。
1 上述水平距离不宜小于10m、垂直距离不小于3m,是对新鲜空气的进风口和烟气排出口在同一层或在隔层中时的规定。实际工程设计中,进风口与烟气排出口因建筑立面和功能等条件的限制而可能出现多种组合。例如,地下室或首层排烟,排烟口设在距室外地面2m以上的高度,进风口却在屋顶,虽然水平距离不能满足要求,但可以通过进风口与烟气排出口的进、排风的方向合理设置而满足进风的质量要求。
2 进风口和烟气排出口设在室外时,应考虑防止雨水、虫鸟等异物侵入、堵塞的措施。
3 烟气排出口的布置位置应根据建筑物所处环境条件(如风向、风速、周围建筑物以及道路等情况)综合考虑确定,不应将排出的烟气直接通向其他火灾危险性较大的建筑物上,也不应设置在可能妨碍人员避难和灭火活动的部位。
9.4.8 本条规定了排烟风机的选取和基本性能要求。
1 离心风机的耐热性能与防变形等均较好,排烟风机280℃环境条件下连续工作不少于30min是可行的。排烟风机可采用离心风机、轴流排烟风机或其他排烟专用风机。
在选择风机时,除满足排烟系统最不利环路的风压要求外,还必须在系统设计中考虑足够的漏风量。对于金属风道,其漏风量可选择10%或更大;对于混凝土等风道,则应向建筑专业提出风道的密封、平滑性能等要求,其漏风量要根据排烟系统管路的长短和施工质量等选取,最小不宜小于20%,排烟系统长或施工质量差,则宜取30%。
2 本条规定在排烟风机人口总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀,且应与排烟风机联锁,使排烟管道中烟气温度超过280℃时能自行关闭,防止烟火扩散到其他部位。否则,仅关闭排烟风机,不能阻止烟火通过管道的蔓延。
9.4.9 本条规定了排烟风机和用于排烟补风的送风风机的布置要求。
排烟风道设置的软接头要能够耐高温且在280℃温度下可连续运转30min以上。
排烟风机和用于排烟补风的送风风机一般应设置在独立的机房内。当设在通风机房内时,该机房应采用耐火极限不小于2.OOh的隔墙和耐火极限不小于1.50h的楼板与其他部位隔开。