基于新規(guī)范地下走道排煙系統(tǒng)設(shè)計的幾點思考

賈祥欽 劉乃玲 魯錦川 李文娟

1 河南博維建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司

2 山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院

3 河南省城鄉(xiāng)建筑設(shè)計院有限公司

4 河南甲元建筑設(shè)計有限公司

《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準》GB51251-2017（以下簡稱《標準》）于2018 年08 月01 日實施，之前地下走道（本文只考慮住宅地下儲藏間）的排煙系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)主要有《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95（2005）版，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》以下簡稱《建規(guī)》），《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》等。在《標準》實施之前，走道排煙系統(tǒng)設(shè)計基本參考上述規(guī)范，其排煙系統(tǒng)上大同小異。《標準》是目前國內(nèi)第一部建筑防排煙專用標準（除地方標準外），《標準》內(nèi)容豐富，從術(shù)語、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)施工、系統(tǒng)調(diào)試等方面做了規(guī)定。由于個人對規(guī)范相關(guān)條文理解不同，工程實踐走道排煙系統(tǒng)的設(shè)計存在較大的差異。通過對目前幾個常見的走道排煙系統(tǒng)分析，從系統(tǒng)的幾個方面及對規(guī)范條文的疑問展開討論，提出若干不成熟的看法或建議。

1 常見的排煙系統(tǒng)

地下走道排煙系統(tǒng)設(shè)計時，首先了解其相關(guān)設(shè)計依據(jù)，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2018 版）條文8.5.3 要求建筑內(nèi)長度大于20 m 的疏散走道應(yīng)設(shè)排煙設(shè)施[1]。走道是火災(zāi)發(fā)生時聯(lián)系著火房間與豎向疏散通道的重要通道。另外，地下室相對于地上通風(fēng)、采光條件差，疏散困難，其排煙設(shè)計至關(guān)重要。《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8.5.4 條規(guī)定地下室建筑面積大于200 m2或一個房間建筑面積大于50 m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多時，應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。工程設(shè)計中常見的地下走道長度都超過了20 m，同時地下建筑面積大于200 m2，但大多數(shù)每個儲藏間面積小于50 m2，所以地下走道或者地下室需要設(shè)計排煙設(shè)施。

走道內(nèi)一般無可燃物，其煙氣主要來自于發(fā)生火災(zāi)的房間，規(guī)范要求對走道設(shè)計排煙設(shè)施，是為了給人員疏散提供一個安全的疏散通道。既然火災(zāi)煙氣主要在儲藏室，那么排煙設(shè)施應(yīng)考慮房間排煙。對于需要設(shè)置機械排煙的房間，當其面積小于50 m2時，可以通過疏散走道進行排煙[2]，其原因《標準》條文說明也作了詳細的闡述。

基于以上分析了地下走道及房間的火災(zāi)機理，走道排煙設(shè)計系統(tǒng)目前出現(xiàn)了幾種常見的做法（詳見圖1～4 所示），現(xiàn)對這些排煙系統(tǒng)分析要點，找到不足之處，加以改善，使走道排煙系統(tǒng)更近合理、安全、經(jīng)濟。

圖1 走道排煙系統(tǒng)1

圖2 走道排煙系統(tǒng)2

需要說明的是：圖1～4 排煙系統(tǒng)，本文對系統(tǒng)的表示做了簡要處理，但未改變原設(shè)計意圖，閥門編號對應(yīng)的名稱是原設(shè)計系統(tǒng)的命名，部分風(fēng)口、風(fēng)管規(guī)格沒有表示。

圖3 走道排煙系統(tǒng)3

圖4 走道排煙系統(tǒng)4

2 排風(fēng)、煙系統(tǒng)合用

圖1～4 排煙系統(tǒng)，都采用了平時排風(fēng)、排煙系統(tǒng)合用，不僅能節(jié)省投資，還可以避免排煙風(fēng)機如單獨設(shè)置造成的長期閑置，存在故障而不能及時發(fā)現(xiàn)。然而對于排風(fēng)、煙合用系統(tǒng)，有些設(shè)計人員提出，排風(fēng)、煙合用系統(tǒng)符合《標準》第4.4.5 條，即排煙風(fēng)機及排風(fēng)風(fēng)機合用風(fēng)機房，機房內(nèi)需增設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。

其實，從《標準》第4.4.5 條文解釋中，不難發(fā)現(xiàn)規(guī)范要求宜設(shè)置專用排煙機房，主要是為排煙風(fēng)機的電機散熱提供較大的空間，避免因為合用風(fēng)機房其他通風(fēng)空調(diào)風(fēng)機占用太多空間，不便于電機散熱。圖1～4排風(fēng)、煙合用系統(tǒng)，風(fēng)機房內(nèi)只有一臺排煙風(fēng)機，也可以看做專用排煙風(fēng)機房，故無需再增設(shè)噴淋系統(tǒng)。

3 防煙分區(qū)劃分

《建規(guī)》表5.3.1 規(guī)定地下或半地下室防火分區(qū)最大允許面積為500 m2，當設(shè)置自動滅火系統(tǒng)時，其面積可增大1.0 倍。防煙分區(qū)是在防火分區(qū)的基礎(chǔ)劃分的，設(shè)置防煙分區(qū)的目的是將煙氣控制在著火區(qū)所在空間范圍內(nèi)，并限制煙氣向其他防煙分區(qū)蔓延。《標準》第4.2.4 條對防煙分區(qū)也作了闡述，防煙分區(qū)過大或過小都不利于煙氣的控制，面積過大（或長邊過長）煙氣水平射流過程中會誘導(dǎo)卷吸周圍大量冷空氣，使得煙氣過早下沉，不利于對煙氣的控制，也會影響機械排煙效果。如果防煙分區(qū)面積劃分過小，會使發(fā)生著火區(qū)域儲煙倉儲煙能力變?nèi)酰篃煔膺^早蔓延至相鄰防煙分區(qū)，結(jié)果同樣對人員安全疏散造成不好的影響。

《標準》第4.2 章節(jié)對防煙分區(qū)的劃分作了較詳細的規(guī)定，要求劃分防煙分區(qū)不僅僅像《標準》實施以前一樣，主要考慮面積指標不超過規(guī)范要求即可。如今《標準》要求防煙分區(qū)劃分要同時考慮空間凈高，長邊最大允許長度，及儲煙倉厚度等，這些參數(shù)一定程度上大大提高了設(shè)計人員的能動性。

大部分地下儲藏室空間凈高H≤3.0 m，根據(jù)《標準》表4.2.4，當走道寬度大于2.5 m 時，防煙分區(qū)長邊最大長度為24 m，這點特別需要設(shè)計人員注意。地下儲藏室走道寬度大于2.5 m 并不多見，但有時建筑專業(yè)在布置時會遇見走道與入口大堂的合并，造成走道局部寬度大于2.5 m。針對上述情況，目前浙江省發(fā)布了《＜浙江省消防技術(shù)規(guī)范難點問題操作技術(shù)指南＞建筑防煙排煙系統(tǒng)補充技術(shù)要求》文件，文件第20 條對防煙分區(qū)長度做了更細的規(guī)定。考慮到文件適用區(qū)域，目前在其它區(qū)域的工程設(shè)計中，建議在走道防煙分區(qū)長邊最大長度還是執(zhí)行《標準》表4.2.4 的要求。

設(shè)計人員往往考慮到風(fēng)管規(guī)格較大，如果向外延伸較多，會出現(xiàn)各專業(yè)管線重疊，造成走道凈高不滿足要求。結(jié)果造成圖3 所示：排煙系統(tǒng)3 防煙分區(qū)面積的布置大小不均，防煙分區(qū)1 面積過小，防煙分區(qū)2 面積過大。然而，防煙分區(qū)1 區(qū)域發(fā)生火災(zāi)的幾率較小，而作為一個防煙分區(qū)面積又較小，儲煙能力弱，真正發(fā)生火災(zāi)時而不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。為避免發(fā)生上述情況，各專業(yè)設(shè)計負責(zé)人可在初步設(shè)計階段，理清各專業(yè)管線路由，一定程度上可避免嚴重交叉，在實際工程設(shè)計中已得到印證。

4 排煙量計算

計算防煙分區(qū)排煙量，首先計算防煙分區(qū)面積，對于地下走道防煙分區(qū)面積的計算上，近些年一直爭議較大[3]，常有以下幾種處理方法：

1）按走道面積及與其連接的最大房間面積之和。

2）按走道面積及與其連接的最大未設(shè)防火門的房間面積之和。

3）按走道面積及與其連接的所有房間面積之和。

對于方法2，實際工程中曾見過地下儲藏室房間門均為防火門，此做法可能是為了使得走道面積減小，計算排煙量小，從而減小風(fēng)機，風(fēng)管和風(fēng)口規(guī)格。排煙設(shè)計時往往根據(jù)單點火災(zāi)機理，建議采用方法1 計算防煙分區(qū)面積。通過分析排煙系統(tǒng)1-4，計算排煙量時仍部分沿用以往的計算思路，用走道防煙分區(qū)面積乘以60 m3/h 所得數(shù)值與15000 m3/h（凈高≤6.0 m）比較取大值。

《標準》第4.4.12 及4.6.3 條已明確當僅在走道設(shè)置排煙口時，走道排煙量可按13000 m3/h 直接取值。對于排煙系統(tǒng)3 劃分了兩個防煙分區(qū)，系統(tǒng)計算排煙量可按兩個防煙分區(qū)排煙之和計算，取26000 m3/h。目前這種計算方法，可能考慮到消防設(shè)計要偏于安全可靠，在工程實踐中還不常見。

5 防火閥及排煙口

目前常用防火閥基本分類主要依據(jù)來自《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》（以下簡稱《防火閥門》）及圖集《建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備附件選用與安裝》（以下簡稱《附件選用與安裝》）。《建筑設(shè)計防火規(guī)范》表18 對防火閥及排煙防火閥進行了基本分類并詳細介紹了閥門的用途。

防火閥門從用途上可分為：防火類，防煙類，排煙類。從功能可劃分為：防火閥（具有溫度熔斷功能），防煙防火閥（具有靠感煙火災(zāi)探測器控制動作及溫度熔斷功能），防火調(diào)節(jié)閥（具有溫度熔斷功能及無級調(diào)節(jié)）。防煙類閥門常用于防煙樓梯間前室或合用前室內(nèi)的加壓送風(fēng)口。排煙類閥門根據(jù)使用位置劃分為：排煙閥（用于排煙系統(tǒng)風(fēng)管上），排煙防火閥（排煙風(fēng)機吸入口或排煙支管上），排煙口（用于排煙房間內(nèi)）。

然而《防火閥門》把防火閥門僅分成了三類：1）防火閥；2）排煙防火閥；3）排煙閥；接著表1 和表2 從閥門控制方式及功能上對防火閥門進行了較為詳細說明，工程實踐中可根據(jù)這些功能及控制方式進行組合，選擇合適的閥門使其滿足使用要求即可。《防火閥門》定義簡單明了，從定義中可以看出只有防火閥和排煙防火閥具有溫感器，且平時呈開啟狀態(tài)。排煙閥常安裝在排煙系統(tǒng)端部（煙氣吸入口），并指出排煙閥經(jīng)過裝飾處理后就成為工程上常見的排煙口。《防火閥門》表1 特別注明排煙閥無溫感器控制裝置，規(guī)范第6.5條和第7.6 實驗方法也證明了這一點，實驗方法僅介紹了防火閥及排煙防火閥的溫感器。從而可知工程設(shè)計中常用的排煙口其實不具備280 ℃熔斷關(guān)閉功能，排煙口還應(yīng)具備手動和電動開啟功能。《附件選用與安裝》明示排煙口及板式排煙口無溫感器控制裝置，但同時又介紹了多葉排煙口及遠控多葉排煙口，其具有溫感器控制裝置，讓人不得其解。《附件選用與安裝》中帶溫感器的多葉排煙口，可以用排煙口+排煙防火組合代替，既符合規(guī)范要求，工程實踐中也不難實現(xiàn)。

現(xiàn)分析圖中4 個排煙系統(tǒng)所用的防火閥門有：1）排煙防火閥；2）防煙防火調(diào)節(jié)閥；3）280 ℃防煙防火閥；4）防煙防火閥。

圖1 系統(tǒng)排煙支管上設(shè)置有常閉多葉排煙口（但設(shè)計人員同時備注其具有280 ℃熔斷功能），同時在支管上又設(shè)置排煙防火閥，應(yīng)屬于重復(fù)設(shè)置閥門。平時排風(fēng)支路設(shè)防煙防火調(diào)節(jié)閥，設(shè)計計算時排風(fēng)口規(guī)格已符合風(fēng)機排風(fēng)量要求，其實無調(diào)節(jié)風(fēng)量需要，設(shè)置防煙防火閥即可。

圖2 為排風(fēng)、煙合用一個系統(tǒng)，排風(fēng)口兼并火災(zāi)時排煙口。該系統(tǒng)未滿足《標準》5.2.2 條及5.2.3 條要求。考慮到使用實際情況，地下室排風(fēng)機日常很少開啟運行，一旦發(fā)生火災(zāi)，該系統(tǒng)就喪失了排煙口應(yīng)具有的火災(zāi)報警系統(tǒng)自動開啟及連鎖開啟排煙風(fēng)機和補風(fēng)機的功能。相關(guān)的條文說明對此也有介紹：設(shè)置消防控制室的汽車庫排煙系統(tǒng)應(yīng)用聯(lián)動控制的排煙口或排煙風(fēng)機[4]，該條文雖然是針對汽車庫防火排煙，但地下儲藏室排煙系統(tǒng)設(shè)計時也可借鑒。

圖3 系統(tǒng)排煙機房隔墻處設(shè)置有防煙防火閥，風(fēng)機入口立風(fēng)管上設(shè)排煙防火閥（具有與排煙風(fēng)機連鎖功能）。此排煙系統(tǒng)首先機房隔墻處的防煙防火閥設(shè)置不妥，因為防煙防火閥動作溫度為70 ℃，如系統(tǒng)正在排煙，火災(zāi)前期煙氣溫度常常會高于70 ℃，煙氣溫度還未至280 ℃防煙防火閥已關(guān)閉，排煙系統(tǒng)無法運行，從而影響疏散。對于圖3 系統(tǒng)建議排煙機房隔墻處設(shè)排煙防火閥（與排煙風(fēng)機連鎖），取消風(fēng)機入口立風(fēng)管上的排煙防火閥。另外，工程設(shè)計制圖中應(yīng)注明排煙閥或排煙口手動開啟裝置的位置。

對于排煙口《標準》第4.6.14 規(guī)定了單個排煙口最大允許排煙量，其出發(fā)點與《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定的排煙口最大風(fēng)速為10 m/s 一樣，都是為了避免排煙口排煙時由于吸入煙量過大出現(xiàn)空洞，造成煙氣底部的新鮮冷空氣被吸入，降低實際排煙量。為減少工程設(shè)計計算工作量，《標準》附錄B 列舉了常規(guī)的單個排煙口最大允許排煙量，可根據(jù)實際工程需要，直接查表即可。應(yīng)用附錄B 表格時需注意，表格中“-”的意思是對于凈高≤3.0 m 的場合，最小清晰高度不宜小于2.0 m。凈高≥6.0 m 的場合，設(shè)計煙層厚度不應(yīng)小于凈高的10%。

地下儲藏室走道一個防煙分區(qū)排煙量如按13000 m3/h，凈高按H=2.9 m，查附錄B，單個排煙口最大排煙量約為2400 m3/h，需6 個排煙口。但規(guī)范并未對每個排煙口的距離做出要求，以至于出現(xiàn)圖4 排煙系統(tǒng)，四個排煙口邊緣間距較小。假設(shè)極端條件下，四個排煙口之間間距為0，該情況下可把四個排煙口看作一個整體，這樣又回到了一個排煙口最大允許排煙量的問題。針對此種情況，有些地方部門出臺了相關(guān)的解釋及規(guī)定。排煙口之間的間距可參考2019 年04月浙江省消防救援總隊與浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳聯(lián)合下發(fā)的應(yīng)急浙消[2019]72 號文件，其相關(guān)條文要求：一個防煙分區(qū)內(nèi)機械排煙口邊緣最小距離Smin應(yīng)滿足：

式中：Smin為排煙口邊緣最小距離，m；Ve為一個排煙口的排煙量，m3/s。

6 結(jié)論

地下儲藏室走道排煙與排風(fēng)合用系統(tǒng)，如果排風(fēng)機房內(nèi)僅有一臺風(fēng)機，不應(yīng)算作合用風(fēng)機房，機房內(nèi)無需因此增設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。劃分防煙分區(qū)應(yīng)根據(jù)《標準》表4.2.4 的要求，合理均勻劃分防煙分區(qū)，不應(yīng)使得防煙分區(qū)過小或過大。計算排煙量可根據(jù)《標準》第4.4.12 及4.6.3.4 條直接選取。常用的排煙閥及排煙口沒有溫感器控制裝置，如需要求具有防火功能時，可使用排煙閥（排煙口）和排煙防火閥進行組合。選取排煙口規(guī)格及數(shù)量時，應(yīng)計算或者根據(jù)《標準》附錄B 得出單個排煙口最大允許排煙量，同時應(yīng)考慮排煙口邊緣之間的距離。