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建筑技术:建筑烟控技术发展

 百战归来 2016-01-20

PPT整理人:合肥消防阮晶晶




建筑防烟、排烟设计是建筑防火安全设计的重要组成部分。

国内外的多次火灾表明,火灾中产生的烟气,由于其遮光性,毒性和高温的影响,是造成火灾人员伤亡的最主要因素。

为确保人员的安全疏散、消防扑救的顺利进行,组织合理的烟气控制方式,建立有效的烟气控制设施是十分必要。

同其他规范相比,目前尚无建筑防排烟系统的专项技术规范,技术要求相对简单,科学性较差。

防排烟系统组件、产品,发展相对落后。



建筑物中存在着较多的可燃物,这些可燃物在燃烧过程中,会产生大量的热和有毒烟气,同时要消耗大量的氧气。

烟气中含有的一氧化碳、二氧化碳、氟化氢、氯化氢等多种有毒有害成分,对人体伤害极大,致死率高;高温缺氧也会对人体造成很大危害;烟气有遮光作用,使能见度下降,这对疏散和救援活动造成很大的障碍。

因此,为了及时排除烟气,保障建筑内人员的安全疏散和消防救援的展开,合理设置防烟、排烟系统十分必要的。

此外,排烟排热有助于降低结构倒塌风险。

并不是说所有系统都实现此目标,目标决定了系统选择。


近些年国内外大型(动辄建筑面积达十几万,几十万,设置上百万m2)、多功能,以及特殊建筑的发展,对建筑防排烟技术提出了更高要求。

国内外科研发展,为更好地认识和理解防排烟系统奠定了理论基础。

国内外相关防排烟技术的发展为建筑防排烟提供了更多的选择,和有效的措施。


自然通风是以热压和风压作用的不消耗机械动力的、经济的通风方式。

如果室内外存在空气温度差、或者窗户开口之间存在高度差,就会产生热压作用下的自然通风。

建筑物因室外风存在正压区、负压区,这种建筑物表面形成的空气静压变化即为风压。室外风的风向、风速不断变化,因此风压是并不稳定的因素。


为实现理想的防烟,自然通风要考虑的参数包括:

位置、有效面积,环境与室外温度,热压风压


排烟可采用可开启外窗的自然排烟方式或机械排烟方式。

原理:热压和风压

设计参数:防烟分区划分、排烟开口有效面积或风量确定,风口、风道风速

其他:系统选择与布局、管道敷设和组件材料、防火阻隔等


为提高排烟效果,正确认识和理解排烟基本原理非常重要:

防烟分区划分

系统选择

气流组织:补风设计

计算方法:火灾大小与清晰高度


当烟羽流的质量流量大于150kg/s,或储烟仓的烟层温度与周围空气温差小于15℃时,应…….等措施重新调整排烟设计。

4.1.4防烟分区内储烟仓的厚度不应小于500mm,且应符合以下要求:

1储烟仓厚度应保证疏散所需的清晰高度,最小清晰高度应由本规范第5.2.7条的规定计算确定;

2 当采用自然排烟方式时,储烟仓厚度不应小于空间净高的20%;

3当采用机械排烟方式时,储烟仓厚度不应小于空间净高的10%。


外部环境影响与抽漏现象

抽漏现象——合理排烟口布局,合理确定风速,合理烟层厚度(挡烟设施)


自然排烟设备应由耐大气腐蚀和日光的材料制成,并在选择上应防止与相邻部件之间产生电腐蚀的可能性。

所用弹簧均应为不锈钢或与其相当的材料制成。其他类型的部件,诸如油门弹簧也可以用来代替拉伸弹簧或压缩弹簧。

自动排烟窗的设计应确保在使用时,如果自动排烟窗因受火的影响而解体或坍塌,都不会缩小排烟开口的面积。

自动排烟窗应设计成在火灾情况下发生故障时处于全开位置。

排烟窗、挡烟设施

驱动方式:电动、气动

控制方式:自动、远程控制、手动控制

排烟开口有效面积与补风口有效面积有一定关联性


手动可开启外窗当采用开窗角度大于或等于70o的平开窗时,其有效面积可按其可开启窗净面积计算;当采用开窗角度小于70o的旋开窗时,其有效面积应按其投影面积计算;当采用侧拉窗时,其有效面积应按开启的最大窗口净面积计算。

3 设置于外墙上的固定百页通风窗和自动排烟窗的有效排烟面积可按公式3.3.2-2计算:

(公式3.3.2-2)

上式中:

A0 —— 自然排烟开口有效面积(m2)

A —— 自然排烟开口过流面积(m2)

Cd —— 流量系数应按厂家提供资料确定。如无资料时,可按表4.1.2确定。




3.3.2 建筑高度小于等于50m的建筑,当楼梯间设置加压送风井(管)道确有困难时,楼梯间可采用直灌式加压送风系统,并应符合下列规定:

1 建筑高度大于32m的高层建筑,应采用楼梯间两点部位送风的方式,送风口之间距离不宜小于建筑高度的1/2;

2 直灌式加压送风系统的送风量应按计算值或本规范第5.1.1条表中的送风量增加20%;

加压送风口不宜设在影响人员疏散的部位。

其主要特点:(1)减少了沿程阻力和通过阀门、百叶风口等的局部阻力; (2)减少了阀门和风口的设置数量,有利于节约成本; (3)节省建筑空间; (4)是现阶段解决我国大量既有建筑疏散能力不够问题的替代技术。

直灌式正压送风的主要问题:

风机直接向楼梯间送风,送风口风速通常很大,可能影响人员疏散,送风口宜设置在高处避免造成对人员的直吹,设置位置不应正对楼梯间的门;

直灌式正压送风形式通过较少的送风口直接加压,没有对不同位置的压力调节装置,楼梯间各楼层的压力分布不易均匀。


排烟窗布置方式:防止倒灌


GA 533—2012

5.1.1 外观

5.1.2 材料

5.1.2.1 挡烟垂壁应采用不燃材料制作。

5.1.2.2 制作挡烟垂壁的金属板材的厚度不应小于0.8 mm,其熔点不应低于750 ℃。

5.1.2.3 制作挡烟垂壁的不燃无机复合板的厚度不应小于10.0 mm

5.1.2.4 制作挡烟垂壁的无机纤维织物的拉伸断裂强力经向不应低于600 N,纬向不应低于300 N,其燃烧性能不应低于GB 8624 A级。

5.1.2.5 制作挡烟垂壁的玻璃材料应为防火玻璃,其性能应符合GB 15763.1 的规定。

5.1.4 漏烟量:在(200±15)℃的温度下,挡烟部件前后保持(25±5)Pa的气体静压差时,其单位面积漏烟量(标准状态)不应大于25 m3/(m2·h)

5.1.5 耐高温性能:挡烟垂壁在(620±20)℃的高温作用下,保持完整性的时间不应小于30 min。

5.2 活动式挡烟垂壁附加性能要求

5.2.1 运行控制装置

5.2.2 运行性能

5.2.3 运行控制方式

5.2.4 可靠性:活动式挡烟垂壁应能经受1000次循环启闭运行试验

5.2.5 抗风摆性能


4.1.9 建筑的中庭,应根据建筑的构造,烟羽流的质量流量等条件,选择设置自然排烟或机械排烟系统,并应符合下列要求:

1 无回廊的中庭,周围场所应设置排烟系统,中庭的每层周边应设置挡烟垂壁;

2 有回廊的中庭,当回廊周围场所的任一单间面积大于等于100m2时,周围场所应设排烟系统,回廊可不设置排烟,但回廊与中庭之间应设置挡烟垂壁;

3 有回廊的中庭,当回廊周围场所的各个单间面积均小于100m2时,周围场所可不设置排烟,回廊应按本规范第5.2.2条第4款要求设置排烟系统,且回廊与中庭之间应设置挡烟垂壁;

4 中庭排烟量计算应符合本规范第5.2.3条的规定。




地上二层会展厅防火分区面积为5595m2,地面标高为5.1m,吊顶高度约为15.0m。采用红外光束感烟探测器,大空间自动扫描定位灭火系统。采用自然排烟机械补风方式,补风量不应小于47m3/s。排烟口为高位自动排烟窗。

地上二层内廊休息厅防火分区面积为6425m2,地面标高为5.1m,吊顶高度为17.25m,净高15.0m。采用红外光束感烟探测器,大空间自动扫描定位灭火系统。采用自然排烟自然补风方式。

通过采用火源面积2 m2、火源功率约为1500 kW火源在会展厅内进行热烟试验,消防水炮动作后,相关区域的应急广播开启、自然排烟系统启动,符合《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2013)第4.5与第4.8条的相关规定。试验过程中,消防水炮(管路内水放空)能够及时、正常动作,并可以联动启动应急广播、自然排烟口开启。在试验时间内,烟气能够经屋顶排烟窗排至室外,会展厅无明显地烟气集聚情况,烟层高度始终位于顶棚高度之上,能见度满足人员疏散的需要。



GA/T 999-2012 《防排烟系统性能现场验证方法热烟试验法》






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