民用建筑排煙系統(tǒng)設計的一些探討

張少梅

（上海聯(lián)創(chuàng)建筑設計有限公司，上海 200120）

0 引言

在工程設計中，由于地方和國家規(guī)范、標準中部分條文規(guī)定有所出入，加之各工程技術人員對于條文的理解不同，造成了類似情況的排煙系統(tǒng)在設計上出現(xiàn)了很大不同。而有些排煙系統(tǒng)的設計在消防驗收中難以達標，甚至還有些設計方案存在著不小的隱患。本文中，筆者對一些排煙設計中的常見問題加以討論。

1 多個防煙分區(qū)共享排煙系統(tǒng)時須注意的問題

1.1 防煙分區(qū)面積相差不宜懸殊

消防設計中，由于建筑條件和經(jīng)濟性考慮，經(jīng)常出現(xiàn)多個防煙分區(qū)共享排煙系統(tǒng)的情況。但共享排煙系統(tǒng)的各防煙分區(qū)的面積相差不宜懸殊。如圖1所示。

如此，當最小的防煙分區(qū)排煙時就出現(xiàn)了60000m3/h額定排煙量的風機與按照6000m3/h排煙量設計的分支管路和風口之間如何聯(lián)合工作的問題。無論如何最終的結果肯定是：管路系統(tǒng)的實際風量介于6000m3/h與60000m3/h之間。此時，上述的風機和管路之間聯(lián)合工作時可能會出現(xiàn)如下的問題：1）局部管路內(nèi)風速過高，劇烈抖動，影響支吊架穩(wěn)固性，表面隔熱材料可能發(fā)生脫離、剝落現(xiàn)象；2）局部管路內(nèi)負壓過高、風管被吸變形；3）最嚴重的情形是風機進入不穩(wěn)定工作區(qū)，發(fā)生喘振。甚至損壞設備和管路。

因此，排煙設計時，應避免面積大小懸殊的防煙分區(qū)在同一排煙系統(tǒng)內(nèi)；否則應設計時應合理布置系統(tǒng)和組織氣流，使排煙風管和風口的速度均滿足本規(guī)范的要求[2]。

1.2 走道防煙分區(qū)的面積計算

在走道的排煙設計中，走道的防煙分區(qū)面積計算是個重要參數(shù)。在走道設有排煙設施，而與走道相通的小房間沒有排煙設施時，走道面積如何計算在工程設計中往往存有爭議。關于上述情況下的走道排煙面積有兩種計算觀點，第一種認為走道排煙面積應為走道的地面積與連通走道的無防煙設施的小房間面積之和[1]。第二種計算觀點則認為走道排煙面積是否包括無排煙設施的小房間面積需考慮房間和走道之間是否為防火門[2]。

事實上，小房間的建筑圍護結構已經(jīng)將其劃分為一個獨立的防煙分區(qū)。由于火災只考慮單點著火，如果走道著火，排煙量根據(jù)《高規(guī)》[1]或《建規(guī)》[2]的規(guī)定只需要計算著火點所在的防煙分區(qū)即可，可不包含小房間的面積；如果小房間著火，雖沒有排煙設施，但由于房間自成防煙分區(qū)，煙氣在火災初期將主要匯聚在儲煙倉內(nèi)，而小房間內(nèi)發(fā)生火災相對而言又比較容易被室內(nèi)人員察覺，且疏散撤離距離短，撤離時間也較短，在人員撤離的過程中，即使發(fā)生煙氣溢出到走道的現(xiàn)象，現(xiàn)象也不會過于嚴重，此時走道內(nèi)的排煙設施是完全可以將煙氣排除的。如果將小房間和走道劃分在同一防煙分區(qū)內(nèi)，則小房間發(fā)生火災時，走道的排煙系統(tǒng)開啟，反而會將小房間內(nèi)的煙氣加速抽到走道內(nèi)，從而不利于控制煙、火蔓延。

故此，筆者認為，走道設置機械排煙設施，而小房間根據(jù)規(guī)定可不設置排煙設施的情況，走道排煙的計算面積均不計入小房間的面積。若要限制火災發(fā)展，可以從嚴考慮，將小房間的門設置為防火門。

1.3 漏風量附加系數(shù)

1.3.1 防煙分區(qū)獨立設置排煙系統(tǒng)

排煙風機的漏風量不僅要看管材以及風道施工質量的優(yōu)劣，還要看管路系統(tǒng)的復雜程度。管路越長、系統(tǒng)越復雜，其漏風量也相應的越大。對于金屬風道，排煙漏風量可選擇10%或更大；對于混凝土等風道，最小不宜小于20%，排煙系統(tǒng)長或施工質量差，則宜取30%[2]。

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1.3.2 多個防煙分區(qū)共享排煙系統(tǒng)

《高規(guī)》[1]和《建規(guī)》[2]均規(guī)定，當排煙系統(tǒng)負擔2個及以上的防煙分區(qū)時，排煙量按照最大防煙分區(qū)的面積取120m3／（m2·h）（也就是為最大防煙分區(qū)排煙量的2倍）的指標計算。注意此時已無需再考慮漏風量系數(shù)。因為典型火災均為單點火災，即排煙風機的排煙量滿足最大防煙分區(qū)的排煙量每平米不小于60m3／（m2·h）即可。之所以規(guī)定共享排煙系統(tǒng)的排煙風機的排煙量按照“最大防煙分區(qū)的面積不小于120m3／（m2·h）”這一要求，實際上就是考慮到了系統(tǒng)復雜、管路較長時的漏風量大的緣故。這在《人防設計防火規(guī)范》（GB 50098-2009）[3]中的6.3.1條的條文解釋中已經(jīng)對此做出了明確的闡述。

1.3.3 對地方標準的誤讀

在上海的地方標準中規(guī)定：排煙風機的排煙量按防煙分區(qū)中最大一個分區(qū)的排煙量、風管（管道）的漏風量及其他防煙分區(qū)的排煙口和排煙閥的漏風量之和計算[4]。

其實這一規(guī)定是很嚴謹?shù)模@里是希望由設計來計算確定排煙風機的排煙量，而不再以一刀切的方式規(guī)定漏風量系數(shù)。但這點經(jīng)常被誤讀，有觀點認為：上海地區(qū)的排煙風機只按照最大的防煙分區(qū)的排煙量在考慮附加一個10%（金屬排煙管道）的漏風系數(shù)即可了。

按照這種計算方式選型，在較為復雜的排煙系統(tǒng)中，如走道的豎向排煙系統(tǒng)，往往在實際消防驗收的風量檢測過程中，會出現(xiàn)近端防煙分區(qū)的排煙量和設計的量偏差不多（有時候也會發(fā)生不足），但越是遠程的防煙分區(qū)的風量與設計值相差的越大。這是因為遠程的防煙分區(qū)的受管路系統(tǒng)阻力和漏風量的影響較大的緣故。如圖2所示。

在圖2中的走道豎向排煙系統(tǒng)中，假定各個防煙分區(qū)的管路特性相同。顯然，防煙分區(qū)A的排煙管段阻力要小于防煙分區(qū)D，對于同一臺排煙風機而言，防煙分區(qū)A的排煙量要比防煙分區(qū)D的要大，而排煙時風機的壓頭防煙分區(qū)A要比防煙分區(qū)D低，這從風機的工作特性曲線上容易得出結論。另外無論開啟那個防煙分區(qū)，管路的總漏風縫隙面積也是相同的，因而漏風量就取決于管路內(nèi)的表壓力。防煙分區(qū)A進行排煙時，管網(wǎng)內(nèi)的負壓數(shù)值要小于防煙分區(qū)D排煙，故而防煙分區(qū)D的漏風量要大于防煙分區(qū)A。

因此，防煙分區(qū)D的排煙口的實際排煙量要小于防煙分區(qū)A的排煙量。負擔的防煙分區(qū)數(shù)量越多，這種近端和遠程的差距就越大。管路系統(tǒng)越是復雜，排煙漏風量也就越大（管網(wǎng)內(nèi)的表壓力升高，管道的總漏風面積增大）。

故在復雜的排煙系統(tǒng)中，不僅僅需要按照最大防煙分區(qū)來計算排煙量、最不利環(huán)路計算排煙風機的壓頭，還應該認真分析考慮漏風量，并將漏風量對風機的風量和壓頭的影響作為選擇風機的考慮因素。在數(shù)據(jù)不足和缺乏依據(jù)時，應按照國家標準規(guī)定的按照最大防煙分區(qū)2倍排煙量來選擇風機。

2 排煙系統(tǒng)的補風系統(tǒng)設計

2.1 自然補風

當設置有可開啟外窗時可以利用其做為機械排煙的自然補風口。但自然補風的場所必須具備直接開向室外的門、窗等通風口。當場所不具備直接的自然補風

設施時，其機械排煙系統(tǒng)必須設置機械補風。地下場所的機械排煙系統(tǒng)一般設計上均不會遺漏機械補風系統(tǒng)，但是對于地上的密閉空間卻有可能被忽略。從空氣流動的原理上來講地上的封閉空間也應該設置機械補風系統(tǒng)。

2.2 機械補風

排煙補風的目的是為了使排煙順暢。補風量過小，則排煙困難，故而排煙補風量不宜小于排煙量的50%；另一方面排煙和補風之間存在著溫度差，如果排煙補風量與排煙量在體積流量相當，排煙補風進入室內(nèi)后溫度升高，體積膨脹，會在排煙地點形成正壓，從而使煙氣向周邊區(qū)域擴散，這是不妥的，故而排煙的補風量也不宜過大，補風量不應超過排煙量的80%[2]。

從空氣流動的原理上來講，地上和地下密閉空間的排煙系統(tǒng)均需要設置補風系統(tǒng)。過去不少工程設計中，地上區(qū)域密閉場所的排煙系統(tǒng)并沒有設置補風系統(tǒng)，這是不合理的。也有地方標準對于排煙補風系統(tǒng)的要求略寬松，如上海地方標準規(guī)定：設有機械排煙的走道或小于500m2的房間，可不設補風系統(tǒng)[4]。但消防系統(tǒng)設置畢竟關乎人民的生命和財產(chǎn)安全，筆者建議對消防條文從嚴執(zhí)行。

值得注意的是：同一防火分區(qū)內(nèi)多個防煙分區(qū)共享補風系統(tǒng)時，必須認真核對補風口位置，使每個防煙分區(qū)均有門、窗縫隙或百葉等孔洞與補風地點直接相通。同時，需認真校核，使得每個防煙分區(qū)的補風量均為排煙量的50%～80%。這在工程設計中經(jīng)常被忽略。以圖3為例，要使得圖中每個防煙分區(qū)的排煙量和補風量均滿足要求，筆者推薦的簡單可行的做法是：各個防煙分區(qū)的排煙支管和排煙口均按照最大的防煙分區(qū)的面積來計算；補風支管和補風口也相應地按照最大的防煙分區(qū)所需的補風量進行計算。

前面討論的共享排煙系統(tǒng)時，排煙風機的排煙量實際上相當于最大面積防煙分區(qū)設計排煙量的2倍，這是由于考慮到排煙系統(tǒng)管路復雜，漏風量多等因素。而補風系統(tǒng)的設置和管路等相對均比較簡單，補風風機的風量則不必考慮如此大的附加系數(shù)，僅需要放大30%即可。

3 特殊場所的排煙量

3.1 觀眾廳

影院、劇院的觀眾廳，報告廳等人員密集且有固定座椅的場所，其排煙量需要按照更高的標準計算。關于這些部位的排煙量，排煙量指標按照13次/h換氣標準計算，或90m3/（m2·h）換氣標準計算，兩者取其大者[5，6]。這是因為觀眾廳人員密集，且由于有座椅的障礙，火災時人員疏散較困難，故在計算排煙量時，既要比中庭的機械排煙換氣次數(shù)高，又要比普通場所的單位面積排煙量指標要高。

3.2 臺倉和舞臺

臺倉和舞臺等場所，其排煙量相應地應該參考中庭的排煙量計算方法。這是因為這些空間屬于高大空間，在疏散條件和人員密集程度上來講均與中庭相類似，故而在計算排煙量時套用中庭的排煙量計算標準。其排煙量按照6次/h換氣計算[6]。

4 結語

關于消防設計，我國目前還處于傳統(tǒng)的“處方式”設計階段。而由于有些“處方”（規(guī)范條文）之間有時存在出入或對“處方”理解不同，導致了消防設計人員在“照方抓藥”出現(xiàn)了偏差。消防設計關乎到人民生命財產(chǎn)的安全，在消防設計中，要正確理解和執(zhí)行消防技術標準的規(guī)定，以免給國家和社會帶來損失。

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[1]GB50016-2006，建筑設計防火規(guī)范[S].中華人民共和國公安部.

[2]GB50045-95，高層民用建筑防火規(guī)范2005年版.中華人民共和國公安部.

[3]GB 50098-2009，人防設計防火規(guī)范[S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部、國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.

[4]DGJ08-88-2006，建筑防排煙技術規(guī)程[S].公安部上海消防研究所、上海市消防局.

[5]JGJ58-2008，電影院建筑設計規(guī)范[S].中廣電廣播電影電視設計研究院.

[6]JGJ 57-2000，劇場建筑設計規(guī)范[S].中國建筑西南設計研究院.