大型商業綜合體防排煙系統設計研究

褚衍勛 馮江發

摘要：伴隨著我國經濟的快速發展，投資于大型綜合商場的投資者也日益增多。在火災安全上，防排煙系統能有效保護大型商廈及購物中心內人員安全。本文通過對一個大型商業綜合體防排煙系統的設計，總結出設計要點，并給出了實踐中的應用結果，希望能為今后大型商業綜合體建筑防煙設計提供一定參考和借鑒。

關鍵詞：大型商業綜合體；防排煙系統；設計探討

引言

隨著社會、經濟和建設技術的不斷發展和進步，現代的商業綜合體也越來越趨向于多功能化，這也是城市規劃的一個亮點。由于大型商業綜合體中人員密度大，設備用電量大，再加上目前防火設計方面的缺陷，為了保證建筑物使用安全性，需要根據火災發生特點，對高效的火災控制系統進行研究，以促進建筑行業健康發展。

一、火災煙氣特性

因為大型商業綜合體的天花板高，通常超過20米，而且空間容積很大，因此它的儲煙和納熱能力也比較強。火災發生后，建筑物內會有大量熱量和煙氣存在，而且一些有害氣體會滯留在高處，再加上建筑物的平面形狀，在浮力作用下，高溫煙氣會在天花板上形成射流。由于煙霧層持續吸收冷空氣，火災風險低，短期內不會發生較大火災。在發生火情的早期，消防隊員進行施救，可以有效減少火災造成的損失，保障人民生命和財產安全。一旦煙霧蔓延到其他樓層，火勢便會沿著走廊蔓延，后果不堪設想。對火災煙氣的特性進行簡要分析和介紹，了解其特性才能夠更好設計防排煙系統，使整個系統更加的科學有效。

二、防排煙系統設計面臨的問題

大型商業綜合體在進行防煙系統設計時，應按照國家有關規范進行排煙和通風量計算。同時，當煙排出建筑物后，要及時補充一定數量的新風，以確保室內不會產生負壓。為此，本項目提出了一種新型、具有良好透光性能的幕墻，在確保煙霧具有一定流通距離的同時，減少流動煙霧擴散概率，從而保障建筑使用安全，同時也能夠很好促進相關行業的發展和進步。

三、大型商業綜合體防排煙設計要點

（一）合理選擇防排煙方式

首先，自然排煙是指在普通情況下，利用室內外空氣之間的對流作用來實現排煙。一般情況下，進行自然排煙時會開啟外窗或者排煙窗[1]。其次，機械排煙是指在外部環境的影響下，將火災現場產生的煙、熱通過電力轉換為機械能排放到空氣中。最后，機械防煙，也被稱為機械增壓通風，是一種通過將電力轉換為機械能的強制通風方式，以保證火災現場人員疏散通道內的氣壓水平，并防止有煙區的煙霧流入無煙區。對于大型商業建筑而言，可以采用兩種不同的排煙模式。當建筑物的凈高小于12米且有自然排煙的情況下，應該采用自然通風方法。當建筑物的凈高小于12米且自然通風受限時，可采用機械排煙方法。當凈高大于12米時，不論有沒有自然排煙，均應采用機械排煙模式。總之，要根據實際情況對防排煙方式進行合理選擇，這樣才能夠保證整個工作科學有效。

（二）合理布置防排煙系統風口

在大型綜合式建筑中，通風口的布置方式直接影響到建筑內部的空氣流動。進風口與出風口構成一個氣環，使新風持續被送到室內，而出風口則將被污染的空氣排出室外。如何科學、合理設置風口對確保送、排效果起著至關重要的作用[2]。首先，當一個大型商場發生火災時，可燃物燃燒會釋放出大量煙霧和熱量，這些煙霧會在倉庫里積聚。考慮到這一點，應該在儲煙箱中安裝一個抽氣口，以保證有效排出煙氣和熱量。其次，為防止煙氣“死點”的產生，考慮到排煙風機風壓，一般要求將其間距控制在30米之內。再次，如果把煙從房間里抽走，就會產生一個負壓。為防止這種情況發生，可在排煙區加補風。如果補風口和排煙口都在一個防煙區域內，在設置補風口時，要嚴格控制補風口和排煙口的間距，以防止干擾。最后，用于大型綜合大樓的樓梯井，在無自然通風條件的情況下，可采取機械排煙方法。若將增壓送風裝置設在樓梯井內，則每2至3層可設一處常開式百葉窗。

（三）合理選擇風機型號

在大型商業綜合體中，通風設備是一個不可缺少的組成部分。因此，在選擇時應給予足夠重視。首先，風扇的特性曲線能夠有效反映出風扇的穩定運行范圍。因此，在選用風機時，應充分考慮大型商業綜合體是高層還是地下建筑，并結合具體條件，選用適當的風機。其次，如果是高層建筑，屬于大型商業綜合體，那么可以適當提高風機的排煙量，這樣才能夠保證排煙效果。在此期間，要優選7200m3/h左右的排煙風機[3]。

（四）合理布置管道

管道在大型商業綜合體的防排煙系統設計中發揮了非常重要的作用[4]。合理設置管路，對于確保防煙、排煙效果起到了至關重要的作用。首先，大型商業綜合體的室內空間大于100平方米，并且有很多工作人員滯留于此，通道長度大于20米，有些房間還充當倉庫，因此需要對管路進行合理布局。其次，在管線布局上，要安裝干管，然后是支管，再由下往上分層進行，保證接口的密封性和牢固性。最后，若為長方形，應采取適當的定位及密封措施；若為環形管路，則需安裝支架；如果管線是在一個大商業綜合體的外面，必須安裝一個遮雨棚。總之，要根據實際情況對管道進行科學合理布置，這樣才能夠保證整體的排煙系統符合要求，同時也能夠提高設計工作的質量和水平。

（五）合理控制安全疏散時間

對于大型商業綜合體，在進行防煙設計時，也應充分考慮到“可供疏散的時間”。安全撤離容許時間是指在發生火情時，被困人員從火場撤離到安全區的時間。一般情況下，在對公共建筑進行設計時，主要是二級及其以上的耐火等級。因此，安全撤離的時間必須控制在5-7分鐘以內；對于具有三、四度防火設計的居民住宅，其防火許可時間應控制在2-4分鐘以內。如果發生火災，煙霧會迅速蔓延。當煙氣排出效果不佳時，會減少人員的安全撤離時間。因此，設計者一定要做好防護措施。

（六）合理設計防煙樓梯間

在對大型商業綜合體防排煙系統進行設計時，要考慮到房檐樓梯間的設計。首先，有必要在進戶處設置前室，公用建筑的前室應大于或等于6平方米，而住宅前室的面積應大于4.5平方米。其次，為將前室和樓梯井隔開，應設置乙級防火門[5]。防火門應朝向人員撤離方向。最后，根據建筑物的使用功能，科學合理設計疏散距離。

四、工程案例

一座大型商場坐落在市中心的繁華地段，周圍是各種商業、娛樂設施。大型商業綜合體總用地面積為5.18萬平方米，建筑面積26.54萬平方米；3、4棟是綜合商務樓，樓高114.3平方米，供日常休閑娛樂使用，里面設置商場、健身館等。

（一）風機選型

在煙氣控制系統中，風扇是一個非常關鍵的部件。因此，如何選擇合適的風扇顯得尤為重要。在此基礎上，通過對各風扇特性曲線的分析，得出了風扇的穩定運行范圍。在選用風機時，充分考慮了商業綜合體內高層、地下兩種不同類型的建筑設備，對其進行選型。在多層建筑物中，具有良好防煙作用的氣壓是25Pa，而在高層建筑中，要想取得較好的排煙效果，就必須把氣壓提高到50Pa。這樣的需求對風扇的排風量是有要求的，它的排風量是7200m3/h或更大。因此，要計算出各個位置的排煙量。根據排煙量的差異，來計算風機穩定的工作區域，在此過程中要保證每平方米地板面積最少排除120m3的煙氣，然后再對風機的類型進行有效選擇。

（二）管道布置

在防排煙系統中，管路布局對煙氣的控制起著重要的作用。管路布置對控制排煙的效果有很大影響。在大商場里，大部分都是100平方米以上的房間，而且里面人也很多，大部分走廊都是20米長，有些房間用來做倉庫，有些是用來做停車場。因此，必須進行管線的合理布局。在管線布設上，按主管、支管、分層次、由下而上的順序進行，并在管線布局中，接口部位要緊實、牢固，矩形管線要有定位、密封措施，環狀管線要有托架，商場大樓外面的管線上要安裝一個遮雨裝置。

（三）管道設計參數

在管線設計時，要考慮管線壓力、阻力，將管線阻力劃分為沿程阻力和局部阻力兩部分。沿程阻力是由氣體本身粘滯力和氣體與壁面間摩擦力共同引起，局部阻力指的是氣流速度和流向的改變，在一定范圍內形成漩渦，這種漩渦會導致管路氣壓下降，進而影響煙氣的控制。某大型商場的排煙能力為28800m3/h，單層百葉窗（900毫米×900毫米）。因此，動壓力=1/2×當地的阻力系數×ρ×V2，以此得出動壓為5.7Pa，確定了當地的阻力值，合理的管路設計配合風機，保證風量在50Pa以內。

五、防排煙系統實際應用

（一）設計效果

在選用風機時，必須要符合商用樓的氣壓標準，并且要保證風扇的排風量不能超過7200m3/h，這樣才能使商業綜合體內的氣壓保持在一定范圍內，才能有效防止煙氣產生。在管線布局上，詳細對管線的安放位置進行布局設計，在管線布設過程中進行現場檢查，確保工程完成后能夠達到預期的設計效果。然后，根據管道設計參數，對管道的工作狀態進行分析。為保證防排煙效果，必須加強管道設計的合理性，根據規范及數值要求，選擇合適風機。

（二）節能環保

在設計工作開展過程中，要考慮防排煙系統所使用的設備是否符合節能環保標準。工程在施工過程中，可以適當增加減震措施，這樣才能夠保證電氣設備在使用過程中不會出現較多噪音，并且不會對周圍環境產生干擾。在風機進、出口處設置柔性連接件，如果電廠有柴油，則通知各大商業綜合體進行降噪處理并設置煙氣凈化裝置。

（三）應用情況

防排煙系統能夠很好對不同區域的空氣壓力進行改變。在防排煙系統安裝完畢后，要對其實際使用狀況進行檢驗，確保其送風和排煙能力都符合預期效果。在管路設計上，減小管路轉角，減少管路壓力損耗，保證氣路穩定性，并將閥門的啟閉和故障信息及時反饋給監控中心，及時了解閥門的運行狀態。管路和通風井布置應能保證火災時不影響人員逃生。在對管道漏光現象進行測試時，要根據實際情況保證測試工作符合標準，與此同時還可以開展漏氣測試。依據公式Q=F×a×P×ρ，開展相應的計算工作，其中a為流量系數，取0.97-0.98，即用斜度計所表示的負壓來計算試驗區段的漏風量，然后以試驗管段面積為依據，求出單位面積的漏風量，得到的結果在規定的合理范圍之內。結果表明，該防排煙系統在工程實踐中取得了較好效果，能夠滿足大型商業建筑的防火要求。

結語

總之，根據該工程的結構特征，按照規范規定，對其進行了一系列抗震計算和驗算，并進行了加固，能夠滿足建設單位和業主對其功能的需求，同時也能夠滿足所有抗震設計規范以及抗震性能指標。在此基礎上還要做到經濟美觀，這樣才能夠使整體的設計符合要求，同時也能夠促進工程質量提高，對于社會發展和進步來說至關重要。

參考文獻

[1]朱亞明，曹剛.某大型商業綜合體防排煙系統設計探討[J].消防科學與技術，2013，32（09）：3.

[2]周海艷.某大型商業綜合體防排煙系統設計探討[J].工程建設與設計，2017（24）：2.

[3]王劉兵.大型商業綜合體防排煙系統性能化設計[D].西安建筑科技大學，2015.

[4]王佳能.大型商業綜合體防排煙系統設計分析[J].居業，2021（11）：3.

[5]王沫.大型商業綜合體防排煙系統設計探思[J].魅力中國，2020（31）：469.