4.3 机械排烟设施


4.3.1 建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的住宅建筑,其排烟系统应竖向分段独立设置,且公共建筑每段服务高度不应超过50m,住宅建筑每段服务高度不应超过100m。
4.3.2 当建筑的机械排烟系统沿水平方向布置时,每个防火分区的机械排烟系统应独立设置。同一防火分区中的不同防烟分区共用一个排烟系统时,各防烟分区的排烟风管应分别设置。同一防火分区中的不同防火单元共用一个排烟系统时,该系统负担的防火单元不应超过2个。
4.3.3 建筑走道排烟设计应满足下列要求:
    1 建筑高度小于等于50m的公共建筑,其走道排烟系统可以与同一防火分区中的其他防烟分区合用一个排烟系统;
    2 建筑高度大于50m,小于等于100m的公共建筑,其走道机械排烟系统宜独立设置;
    3 建筑高度大于100m的公共建筑,其走道机械排烟系统应独立设置。
4.3.4 排烟系统与通风、空气调节系统应分开设置;当确有困难时,可以合用,但应符合排烟系统的要求,且当排烟口打开时,每个排烟合用系统的管道上需联动关闭的通风和空气调节系统的控制阀门不应超过10个。
4.3.5 排烟风机宜设置在排烟系统的最高处,烟气出口应高于加压送风机和补风机的进风口以及自然通风防烟方式楼梯间、前室的外窗或开口,二者垂直距离或水平距离应符合本标准第3.3.5条第3款的规定。
4.3.6 排烟风机应设置在专用机房内,除应符合本标准第3.3.5条第4款的规定外,还应符合下列规定:
    1 机房内不得设置用于机械加压送风和排烟补风系统的风机与管道。
    2 排烟风机与排烟管道的连接部件应满足280℃时连续工作30min的要求。
    3 当排烟系统风机与通风风机、空调机组合用机房时,机房内应设置自动喷水灭火系统,排烟管道耐火极限应不小于1.0h。
4.3.7 排烟风机入口处应设置排烟防火阀,当该阀关闭时应联锁关闭排烟风机。
4.3.8 除用于建筑物地下部分的室外排风竖井外,机械排烟系统应采用管道排烟,且不应采用土建风道。排烟管道应采用不燃材料制作且内壁应光滑。当排烟管道内壁为金属材料时,管道设计风速不应大于20m/s;当排烟管道内壁为非金属材料时,管道设计风速不应大于15m/s;排烟管道的厚度及制作应符合现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243高压风管系列的规定。
4.3.9 排烟管道的设置和耐火极限应符合下列要求:
    1 排烟管道及连接部件应采用不燃材料制作,并应能在280℃时连续运行30min,并保证其结构完整性。
    2 竖向设置的排烟管道应设置在独立的管道井内;当多个排烟管道共井时,这些排烟管道耐火极限应不低于0.5h。
    3 排烟管道不应与其他类型风管道设置在同一管道井内。
    4 水平设置的排烟管道不得穿越避难间、疏散楼梯间及前室;当穿越其他防烟分区和其他防火分区时,其耐火极限不应低于1.0h;服务于本防烟分区或设置在设备用房、汽车库的排烟管道,其耐火极限不应低于0.5h。
4.3.10 当吊顶内有可燃物时,吊顶内的排烟管道的绝热层厚度应不小于35mm,并应与可燃物保持不小于150mm的距离。
4.3.11 排烟管道的下列部位应设置排烟防火阀:
    1 垂直管道与每层水平管道交接处的水平管段上;
    2 一个排烟系统负担多个防烟分区时,每个防烟分区的排烟支管上;
    3 排烟风机入口处;
    4 穿越防火隔墙处。
4.3.12 设置排烟管道的管道井应采用耐火极限不小于1.0h的隔墙与相邻区域分隔;当墙上必须设置检修门时,应采用乙级防火门。
4.3.13 防烟分区内任一点与最近的排烟口之间的水平距离不应大于30m。除本标准第
4.3.14 条规定的情况外,排烟口的设置尚应符合下列要求:
    1 排烟口应设在储烟仓内,且应设置在储烟仓的高位。
    2 净高不大于3m的区域(走道、室内空间),其排烟口可设置在其净空高度的1/2以上;当设置在侧墙时,顶棚与排烟口上边缘的距离不应大于0.2m。
    3 对于需要设置机械排烟系统的房间,当其建筑面积小于50m2时,可通过走道排烟,排烟口可设置在疏散走道上,排烟量应按本标准第5.2.2条第3款计算。
    4 需由火灾自动报警系统联动开启排烟区域的排烟阀或排烟口,应在现场设置手动开启装置。
    5 排烟口的设置宜使烟流方向与人员疏散方向相反,排烟口与本区域疏散出口相邻边缘之间的水平距离不应小于1.5m。
    6 汽车库空间净高大于3.8m、办公空间净高大于3.2m和其他需排烟的空间净高大于3m时,每个排烟口的排烟量不应大于最大允许排烟量。最大允许排烟量应按本标准第5.2.14条计算确定。
    7 排烟口的风速不宜大于10m/s。
    8 同一防烟分区中两个排烟口边缘间的最小距离S min应满足本标准第5.2.15条的要求。
4.3.14 当排烟口设在吊顶内且通过吊顶上部空间进行排烟时,应符合下列规定:
    1 吊顶应采用不燃材料,且吊顶内不应有可燃物。
    2 封闭式吊顶上设置的烟气流入口的颈部烟气速度不宜大于1.5m/s。
    3 非封闭式吊顶的开孔率不应小于吊顶净面积的25%,且吊顶开孔应均匀布置。

条文说明

4.3.1 建筑高度超过100m的建筑排烟系统一旦出现故障,容易造成大面积的失控,对建筑整体安全构成威胁。本条规定的目的是为了提高系统的可靠性,及时排出烟气,防止排烟系统因担负楼层数太多或竖向高度过高而失效,且竖向分段最好结合设备层科学布置。这里,每段建筑的服务高度是指该排烟系统服务楼层的最下一层地面到最上一层顶板的高度。
4.3.2 本条规定机械排烟系统横向按每个防火分区设置独立系统,是指风机、风口、风管都独立设置。该规定是为了防止火灾在不同防火分区蔓延,且有利于不同防火分区烟气的排出。
    同一防火分区中的不同防烟分区可以共用一个排烟系统,每一防烟分区的排烟管道都应独立设置。也就是说,本防烟分区的排烟管道在接入系统排烟总管前,不能有其他防烟分区的排烟口接入。该排烟系统的排烟量按系统中最大的防烟分区排烟量确定。同一防火分区中的不同防火单元共用一个排烟系统时,该系统负担的防火单元不应超过2个;每一防火单元的排烟管道均应独立设置。
4.3.3 本条为新增条文。疏散走道是保证人员安全疏散的通道,尤其是高层建筑与超高层建筑,独立设置排烟系统可以保证火灾时走道的排烟效果。高度小于50m建筑中的走道,其排烟系统如与其他排烟系统合用一个排烟系统时,为了保证走道的排烟量,其排烟量必须叠加到合用排烟系统上。对于建筑高度大于50m小于等于100m的公共建筑,其走道的排烟系统一般情况下宜独立设置,但有时管道井太多,设置困难情况下可与该走道所属防火分区的其他排烟系统合用。目前有些办公建筑采用大空间无走道设计,没有考虑走道设置独立排烟系统和预留排烟量,到装修阶段再设置走道,造成排烟系统设置十分困难。因此,此类大空间设计时应注意需要预留走道的排烟量;同时,对于高层建筑与超高层建筑需要依据本条要求考虑走道设置独立排烟系统。
4.3.4 通风空调系统的风口一般都是常开风口,为了确保排烟量,当按防烟分区进行排烟时,只有着火处防烟分区的排烟口才开启排烟,其它都要关闭,这就要求通风空调系统每个风口(管)上都要安装自动控制阀才能满足排烟要求。另外,通风空调系统与消防排烟系统合用,系统的漏风量大,风阀的控制复杂。因此,排烟系统与通风空气调节系统应分开设置。当排烟系统与通风、空调系统合用同一风管系统时,在控制方面应采取必要的措施,避免系统的误动作。系统中的风口、阀门、风道、风机都应符合防火要求,风管的保温材料应采用不燃材料。
4.3.5 烟气容重比空气小,烟气会上浮,故排烟风机设置在排烟系统的上部有利于排烟;尤其是竖直的排烟管道有几十米高时,该浮升作用更大,这时系统中的排烟风机就不宜倒吊设置;同时烟气排出口设置在大楼高处对整个楼来说也比较安全。特殊情况下,排烟风机无法设置在“黄金楼层”(如首层),也可以设置在该楼层的下面一层或二层,即倒吊设置;此时烟气在排烟管道中会向下流动一层或二层,垂直高度不大,产生浮升力也不大,应该也是允许的;但此时的系统排烟出口仍需要设置在室外地面高处。
4.3.6 为保证排烟风机在排烟工作条件(烟气温度达280C)下,能正常连续运行30min,防止风机直接被高温或火焰威胁,就必须有一个安全的空间放置排烟风机。当条件受到限制时,也应有防火保护;但由于很多型式的排烟风机的电机是依靠所放置的空间进行散热,因此该空间的体积不能太小,以便于散热和维修。
    工业建筑中,满足国家相关标准要求的室外耐候性(耐晒、耐腐蚀、抗强风、抗暴雨等性能)屋顶式排烟风机可以直接设在室外。其控制柜应设于附近室内公共部位,并采用防碰撞、防误操作等措施。民用建筑中的屋顶设备往往比较多,因此当风机设于具有耐火极限1.0h及以上的保护箱体内,而且该箱体具有防风、防雨、防腐性能,并保证风机具有良好的通风与检修条件时,可以采用室外安装方式。
    当排烟风机与其他风机(包括空调处理机组等)合用机房时,应满足本条要求。另外,由于平时与排烟兼用的风机与管道之间常需要做软连接,软连接处的耐火性能往往较差,为了保证在高温环境下排烟系统的正常运行,特对连接部件提出要求。
4.3.7 当排烟风道内烟气温度达到280℃时,烟气中已带有火星,此时应停止排烟,否则烟火扩散到其他空间会造成新的危害。仅关闭排烟风机不能阻止烟火通过管道蔓延,故本条规定了排烟风机入口处应设置能自动关闭的排烟防火阀并联锁关闭排烟风机。该排烟防火阀设置的位置应能保证防火分隔的连续性,通常应设置在排烟管道进入排烟风机房的隔墙处。
4.3.8 排烟管道是高温气流通过的管道,为了防止引发管道的燃烧,必须使用不燃管材。通常可采用镀锌钢板作为基础材料制作,外面包封硅酸盐防火板,实践证明它的密闭性和耐久性都较好;如果采用非金属材料时,一定要注意其耐久性,通常应能使用15年以上。
    在工程实践中,风道的光滑度对系统阻力损失起到关键作用,故对不同材质管道的风速作出相应规定。地下连通大气排风竖井的设置可参见本标准第3.3.7条,仅把此条文说明的进风竖井(图4)改为排风竖井(图10)。
图10 连通大气排风竖井示意图
4.3.9 为避免火灾中火和烟气通过排烟管道蔓延,规定此条。当排烟管道竖向穿越防火分区时,为了防止火焰烧坏排烟风管而蔓延到其他防火分区,本标准规定竖向排烟管道应设在管井内;由于土建管道井本身具有1小时耐火极限的性能,能避免井内风管受火灾影响而失去正常排烟功能;同时,本标准规定水平排烟风管接入竖直管时都要安装排烟防火阀,见图11;这样进入竖直排烟管道的烟气温度被控制在280℃以下。由于280℃时钢板的许用应力仍能达到70MPa以上,因此该温度条件下钢板风管仍能具有良好的完整性和密闭性,能保证正常使用;为了保证管道井内排烟管道的正常运行、较长的使用寿命和较高的空间利用率,管道井内排烟风管可以采用镀锌钢板管材与法兰螺栓连接。
图11 排烟风管耐火要求和 排烟防火阀设置
    条文中所述的独立管道井是指井内设置的都是同样性质的排烟管道的管道井。通常排烟风机是设置在排烟系统的最末端,风机排出口直接接至室外,运行时排烟管道都是在负压工况下工作,而且运行时的最高烟气温度不会超过280℃,因此能保证这些排烟管道的正常安全使用。为保险起见,多个排烟管共井时,排烟管道有0.5h的耐火极限要求。排烟管道井内不能有其他管道,是为了避免各种不利情况的发生。
    避难间、疏散楼梯间及其前室是用于人员安全疏散或者安全避难的地方,故水平排烟管道一般情况下不得穿越;必须穿越时,应采用土建防火夹层分隔布置。水平排烟管道位于火灾发生空间,易受到火灾影响,要求具有一定时间的耐火性能,以保证正常的排烟功能。当水平排烟管道穿越其他防火分区和其他防烟分区时,为保证火灾蔓延后还能继续排烟,该排烟风管要求不低于1h的耐火时间要求。当排烟管道用于本防烟分区时,由于人员疏散距离短,疏散花费时间也短,水平排烟风管耐火极限要求不低于0.5h。当排烟风管布置在人员很少的汽车库和设备房时,耐火时间要求不低于0.5h。对于送风管道、排烟管道的耐火极限的判定应按照国家标准《通风管道耐火试验方法》GB/T17428的测试方法;当耐火完整性和隔热性同时满足时,方能视作符合要求。
    在超高层(建筑高度大于250米)建筑中,排烟管道及管道井的耐火极限应按《关于印发<建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求(试行)》的通知》(公安部公消[2018]57号)执行。
    根据工程的应用情况,常用具有耐火极限的风管制作材料的厚度可按表2的规定确定。
表2 耐火极限风管主要材料厚度表
4.3.10 为了防止排烟管道本身的高温引燃吊顶中的可燃物,本条规定安装在吊顶内的排烟风管应具有隔热措施。根据本标准要求,吊顶内排烟管道耐火极限应不低于0.5h,并与可燃物保持不小于150mm的距离;这时需要校核该排烟管道的绝热厚度,通常要求不小于35mm,绝热材料应采用岩棉或其他能耐受800℃以上高温的绝热材料。
4.3.11 排烟系统在负担多个防烟分区时,系统的排烟主管道与连通到每个防烟分区的排烟支管处应设置280C时熔断关闭的排烟防火阀(见图12),以防止火灾通过排烟管道蔓延到其他区域。这根支管是排烟系统主排烟管道的支管,这里要求每个防烟分区可以有一根或多根排烟支管,但每根支管不能用于多个防烟分区的排烟。
图12 排烟防火阀设置示意图
4.3.13 本条规定了机械排烟系统排烟阀(口)的设置位置、设置高度和开启方式等要求:
    1.排烟口设置在储烟仓内高位,能将起火区域产生的烟气最有效、快速地排出,以利于安全疏散。
    2.排烟口设置的位置如果不合理的话,可能严重影响排烟功效,造成烟气组织混乱,故要求排烟口必须设置在储烟仓内。对于净高不大于3m的区域,排烟口也应尽可能布置在房间顶部,但也有例外,如:走道吊顶上方有大量风道、水管、电缆桥架等的存在,在吊顶上布置排烟口几乎无可能,这时只能将排烟口布置在紧贴走道吊顶的侧墙上,走道内排烟口应设置在其净空高度的1/2以上。这是无奈之举,并不是说挡烟垂壁要做到房间的净空高度的1/2。为了及时将积聚在吊顶下的烟气排除,防止排烟口吸入过多的冷空气,还要求排烟口最近的边缘与吊顶的距离不应大于0.2m。在实际工程中,对于有些低矮空间,如地下车库,排烟管道无法设置在由挡烟梁形成的储烟仓内,此时把排烟口设置在管道的顶部位置,能起到相对较好的排烟效果。
    3.面积小的房间疏散路径较短,人员易迅速逃离着火房间,可以把控制走道烟层高度作为重点。此外,如在每个小房间设置排烟,则将有较多排烟管道敷设于狭小的走道空间和房间吊顶内,无论在工程造价或施工难度上均不易实现。因此,除特殊情况明确要求以外,对于较小房间,可仅于走道设置排烟。
    5.为了确保人员的安全疏散,要求烟流方向与人员疏散方向宜相反布置,这是排烟口位置布置的基本原则。火灾时,烟气会不断从起火区涌向排烟口,所以在排烟口的周围始终聚集一团浓烟;如果排烟口的位置不避开本区域疏散口,这团浓烟正好堵住疏散口,影响疏散人员识别疏散口位置,不利于人员的安全疏散。本款规定排烟口与本区域疏散口相邻边缘之间的水平距离不应小于1.5m,是为了保证在火灾疏散时,疏散人员越过排烟口下面的烟团,在1.0m的极限能见度的条件下,也能看清疏散口,并安全逃生。
    6.最大允许排烟量是指每个排烟口允许排出的最大排烟量。当排烟口风量大于该值时,排烟口下的烟气层被破坏,造成室内空气与烟气一起排出,导致有效排烟量的减少。目前车库中通常要求挡烟垂壁底部高度为2.4m,为了保证车库中排烟口设于风管侧壁的位置,以方便维护与调整,就要保证车库净高有3.8m,因此对于3.8m净高以上的车库才对排烟口执行最大允许排烟量要求。同样,对于办公房间,高于3.2m净高时执行最大允许排烟量要求。
    7.排烟口风速不宜大于10m/s,过大会过多吸入周围空气,使排出的烟气中空气所占的比例增大,影响实际排烟量。且风管容易产生啸叫及振动等现象,从而影响风管的结构完整及稳定性。
4.3.14 利用吊顶空间进行间接排烟时,可以省去设置在吊顶内的排烟管道,提高室内净高。这种方法实际上是把吊顶空间作为排烟通道,因此必须对吊顶有一定的要求:
    首先,本条要求吊顶材料必须是不燃材料;根据规范要求,在一、二类建筑物中,吊顶的耐火极限都必须满足0.25h以上,在排放不高于280C的烟气时,可以满足0.5h的运行时间以上。其次,条文规定封闭式吊顶烟气流入口的颈部排烟风速不宜大于1.5m/s,以防止风速过高、抽吸力太大,造成吊顶内负压太大,破坏吊顶的完整性,影响排烟效果。经调查,常用的吊顶材料单位面积的重量应不低于4.5kg/m2,在1.5m/s的颈部风速的情况下,能保证吊顶的完整性和稳定性。

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