大型商業綜合體防排煙系統設計分析

王佳能

(北京市建筑設計研究院有限公司，北京 100045)

0 前言

在社會經濟與建筑技術不斷發展、進步的背景下，當代商業綜合體也逐漸向多功能化方向發展，成為城市規劃中的一大亮點。由于大型商業綜合體人流密集、設備用電量大，加之關于大型商業綜合體的消防設計存在一定不足，為保障建筑使用安全性，必須根據災害發展特性深入探討有效的防排煙系統設計，從而推動我國建筑事業的發展。

1 大型商業綜合體建筑特性

1.1 火災煙氣特性

由于大型商業綜合體頂棚高度較高，建筑高度一般在20m以上，具有空間體積量大的特點，所以綜合體的蓄煙納熱能力也相對較強。一旦建筑出現火災情況，熱量與煙氣會在建筑內部停留較長的時間，并且部分有害煙氣會停留在較高位置，加之建筑空間呈現扁平型，高溫煙氣會在浮力作用下在頂棚位置處形成射流，在短時間內不會形成較為嚴重的火災，同時煙氣層會不斷吸入冷空氣，所以火災危險性較小。救援人員在火災險情初期采取有效救援，能夠有效降低火災帶來的危害，從而保證人員生命財產安全。但是當煙氣擴散到其他樓層，火災順著通道開始蔓延，就會對火災撲救工作造成難度。

1.2 防排煙系統設計面臨的問題

在設計大型商業綜合體防排煙系統過程中，必須依照國家相關規定計算建筑排煙量與換氣量，并且將煙氣排除建筑之外后，還應在保證空間不形成負壓狀態的前提下，補充相應量的新鮮空氣。因此，大型商業綜合體的煙氣系統設計需結合當地情況，在保證煙氣擁有足夠的流動距離的情況下，選用透光性較好的玻璃來降低流動煙氣發生彌散現象的機率，以此保證建筑使用安全性[1]。

2 北京市某大型商業綜合體防排煙系統設計

2.1 工程案例概況

工程項目建設地點在北京市房山區拱辰街道，北至規劃匯商西路，南至規劃路，西至規劃卓秀南街，東至長于南大街。商業總建筑面積為67 828.13m2，地上建筑面積為45 811.00m2，地下建筑面積為22 017.13m2，包括零售商店、影院、超市、停車庫及其他配套設施，地上7層，地下2層，建筑總高度達42.15m，功能屬于商業綜合體，地上、地下建筑耐火等級均為一級。建筑首層防排煙系統設計如圖1所示。

2.2 設計方式的選擇

大型商業綜合體的排煙設計分為兩種，包括機械排煙與自然排煙兩種方式。根據《高層民用建筑設計防火規范》要求，大型商業綜合體防排煙系統設計應根據建筑實際高度選擇合適的排煙方式。凈高度在12m以下的建筑，應選擇自然排煙作為主要排煙口方式，若建筑不具備自然排煙條件，則應選擇機械排煙方式；當建筑凈高度大于12m，有無高側窗、天窗都應選擇機械排煙方式，以此降低后期排煙設備統一管理、維護檢修的難度。

2.3 系統的設計要求

在設計排煙口時，首先，采用隔墻將建筑防煙去分割開來，并在每一防煙區設置相應的排煙口[2]；其次，將排煙口設置在防煙區的中間位置，以此充分發揮出排煙口的作用，同時保證兩個排煙口間的距離應控制在30m之內；最后，通過計算，排煙口中煙氣流動速度應小于10m/s，并保證每個排煙口占據的面積在0.45m2左右，避免影響建筑其他部分的設計。此外，設計人員結合大型商業綜合體各場所允許的最大排煙量計算出單個排煙口的火災釋熱速率、煙層厚度與房間凈高度，以此保證大型商業綜合體的使用安全性。

2.4 系統的設計計算

一方面，排煙量計算。根據大型商業綜合體防排煙系統設計要求與布置要求，每個排煙風道需要設置兩個及以上的防煙分區。在計算系統排煙量的過程中，針對建筑中庭以外，凈高度小于6m的場所，其排煙量按照60m3/(hm2)計算。對于大型商業綜合體中有中庭的場所，需要按照周圍場所排煙量的2倍來計算，主要采用機械排煙系統，排煙量應大于107 000m3/h。另一方面，管道參數計算。為保證建筑防排煙系統設計的合理性，還應考慮管道阻力、壓力對排煙情況的影響，其中，煙氣在管道沿程中的阻力來源于煙氣與管道摩擦產生的阻力與煙氣渦流在管道內部產生的阻力。因此，需要結合大型商業綜合體總排煙量，計算出管道的局部阻力系數與動壓，以此保證空氣壓力在50Pa左右，確保煙氣能夠順利排出。

2.5 補風系統的設計

首先，補氣系統應大于50%的排煙量，采用手動、自動、疏散外門等方式將空氣從外界引入到室內，此時自然排煙口與機械排煙口應設置在儲煙倉以下的位置處，以此避免建筑內部出現負壓現象；其次，機械補風口的風速應控制在10m/s左右，由于工程項目建筑面積為67 828.13m2，送風口的風速應小于5m/s，補風口的風速應控制在3m/s以下；最后，排煙區域內的補風系統應與排煙系統聯動開啟，并且補風口與排煙口應布置在相鄰的防煙分區內。在此過程中，二者之間的水平距離應控制在5m以上，補風口位置沒有限制。與此同時，根據國家相關標準，對走廊與室內的排煙風管進行合理布置，以此保證建筑使用安全性。

2.6 加壓送風系統設計

大型建筑商業綜合體屬于公共建筑的一種，根據國家相關標準，防排煙系統應設計在避難層、樓梯間、前室等隱蔽位置。當加壓送風系統加壓部分處于關閉狀態，需要增加門洞斷面的氣流，從而保障場所內人員能夠安全撤離。在設計加壓送風系統過程中，樓梯間壓力>前室壓力>走道壓力>房間壓力，從而避免壓力過大或過小影響煙氣的正常排出。加壓送風系統風量設計風量一般為計算風量的1.2倍，并根據建筑耐火等級、疏散門大小與數量等，根據國家相關標準計算出最大的加壓送風量，避免建筑內出現負壓現象。

2.7 自動排煙設施

2.7.1 排煙窗

單開式、百葉式、多功能式是現階段市面上常見的排煙窗，在建筑防排煙系統設計手段不斷進步的情況下，應結合實際要求選擇合適的排煙窗。其中，單開式排煙窗與建筑幕墻的玻璃裝配要求相似，可完全融入進玻璃幕墻系統中，有利于緊急排煙功能的發揮。百葉式排煙窗具有安裝簡單、操作靈活的特點，一般運用于自然排煙系統中。多功能式排煙窗與煙囪效應的框體設計具有較高的相似性，并且能夠防雨、防水，可進一步提高防排煙系統設計的有效性[3]。

2.7.2 控制機構

防排煙系統的控制機構分為氣動與電動兩種控制方式，其中，氣動控制方式主要由儲氣罐、排煙窗、壓縮機以及連接銅管構成；電動控制方式主要由控制柜、消防控制電源、排煙窗以及防火電纜構成。在設計大型商業綜合防排煙系統過程中，主要結合建筑具體使用類型以及消防要求，選擇合適的控制機構。

2.7.3 失效保護機構

失效保護機構是保證排煙系統運行可靠性的關鍵，一旦自動排煙窗出現故障，都會觸發系統的防失效保護功能，使得自動排煙窗在發生故障時，能夠處于全開狀態，對提高防排煙系統運行穩定性具有重要意義。當大型商業綜合體出現火災險情時，排煙窗會在沒有電源、氣源的情況下，依靠自身機械設計觸發失效保護機構，同時通過感溫來開啟天窗，在很大程度上提高了建筑的安全性能。

3 結 論

綜上所述，工程項目中的大型商業綜合體涉及到機動車庫、大型商場、餐飲娛樂、電影院等多種業態，因此，為盡最大可能降低商業業態規劃的不確定性，必須結合大型商業綜合體的煙氣特性，結合煙氣系統設計要求，對防排煙系統設計進行科學計算，并配置合理的自動排煙設施，以此保證商業綜合體的舒適性與使用安全性。