吳兆武 張 兵

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

0 引言

隨著《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱新規(guī)范[1])的正式實(shí)施，新規(guī)范對(duì)排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了完全不同的設(shè)計(jì)理念。根據(jù)新規(guī)范正文[1]：當(dāng)建筑空間凈高不大于6 m時(shí)，每個(gè)防煙分區(qū)的排煙量應(yīng)按不小于60 m3/(h·m2)計(jì)算且不小于15 000 m3/h(走道不小于13 000 m3/h)，且每個(gè)排煙口的最大允許排煙量不應(yīng)超過(guò)其計(jì)算值；當(dāng)采用機(jī)械排煙時(shí)，儲(chǔ)煙倉(cāng)的厚度不應(yīng)小于凈高的10%，且不應(yīng)小于500 mm，同時(shí)儲(chǔ)煙倉(cāng)底部距地面的高度應(yīng)大于安全疏散所需要的最小清晰高度。因此，對(duì)需要?jiǎng)澐址罒煼謪^(qū)的場(chǎng)所進(jìn)行機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要合理設(shè)置一定高度的擋煙垂壁來(lái)滿足儲(chǔ)煙倉(cāng)及安全疏散所需要的最小清晰高度的要求，還需要計(jì)算在所設(shè)置的擋煙垂壁的條件下單個(gè)排煙口的最大允許排煙量，以此來(lái)確定每個(gè)防煙分區(qū)需要設(shè)置的排煙口數(shù)量。本文對(duì)此進(jìn)行了研究探討，計(jì)算了幾種典型建筑在不同的凈高要求及不同的儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度的條件下，單個(gè)排煙口的最大允許排煙量，并進(jìn)行了分析與總結(jié)，希望能給同行的設(shè)計(jì)師以參考。

1 計(jì)算理論

單個(gè)排煙口的最大允許排煙量Vmax按下式計(jì)算[1]:

(1)

其中，Vmax為排煙口最大允許排煙量，m3/s；γ為排煙位置系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離不小于2倍的排煙口當(dāng)量直徑時(shí)取γ=1.0，反之取γ=0.5；當(dāng)排煙口位于側(cè)墻上時(shí)，取γ=0.5；db為排煙口中心距離儲(chǔ)煙倉(cāng)底部的煙氣層厚度，m；T為煙層的平均絕對(duì)溫度，K；T0為環(huán)境的絕對(duì)溫度，一般取293.15 K。

式(1)中T-T0按下式計(jì)算[2]：

T-T0=KQC/MρCρ

(2)

其中，K為煙氣中對(duì)流放熱量因子，當(dāng)采用機(jī)械排煙時(shí)，取K=1.0；Cρ為空氣的定壓比熱，一般取Cρ=1.01 kJ/(kg·K)；QC為熱釋放速率的對(duì)流部分，一般取值為QC=0.7QkW,熱釋放速率Q按新規(guī)范表4.6.7進(jìn)行選取；Mρ為煙羽流質(zhì)量流量，kg/s。

式(2)中煙羽流分為軸對(duì)稱型、煙臺(tái)溢出型及窗口型三種，根據(jù)新規(guī)范條文解釋，一般情況下房間的煙羽流可以按照軸對(duì)稱型煙羽流考慮，因此本文僅研究探討了軸對(duì)稱型煙羽流。軸對(duì)稱型煙羽流質(zhì)量流量Mp按下式計(jì)算[1]：

(3)

(4)

(5)

其中，Z為燃料面到煙層底部的高度，m(取值應(yīng)不小于最小清晰高度與燃料面高度之差)；本文為了便于計(jì)算，直接取Z=最小清晰高度(走道、室內(nèi)凈高不大于3 m的區(qū)域，最小清晰高度不小于凈高的1/2)；Z1為火焰極限高度，m。

當(dāng)走道、室內(nèi)空間的凈高大于3 m時(shí)，最小清晰高度Hq按式(6)計(jì)算：

Hq=1.6+0.1H′

(6)

其中，H′為對(duì)于單層空間，取排煙空間的建筑凈高度，m；對(duì)于多層空間，取最高樓層疏散樓層的層高，m。

通過(guò)分析上述計(jì)算公式不難發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際工程中擋煙垂壁的設(shè)置高度直接決定了煙氣層的厚度(即儲(chǔ)煙倉(cāng)的高度)和最小清晰高度，進(jìn)而影響了單個(gè)排煙口的最大允許排煙量。因此本文采用上述計(jì)算理論對(duì)辦公、商場(chǎng)及酒店建筑進(jìn)行了計(jì)算研究探討。

2 計(jì)算結(jié)果

本文針對(duì)典型辦公、商場(chǎng)、酒店建筑在不同凈高(考慮室內(nèi)空間及走道一般做封閉式吊頂，排煙口設(shè)置在頂棚)的條件下進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)現(xiàn)有的工程實(shí)踐，本文僅列舉了幾種常見凈高下的計(jì)算結(jié)果(計(jì)算結(jié)果基于排煙風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離不小于2倍排煙口的當(dāng)量直徑)，計(jì)算結(jié)果見表1，表2。

表1 辦公建筑單個(gè)排煙口允許的最大排煙量 m3/h

表2 商店建筑單個(gè)排煙口允許的最大排煙量 m3/h

表3 酒店建筑單個(gè)排煙口允許的最大排煙量 m3/h

3 結(jié)果分析

1)分析表1～表3的計(jì)算結(jié)果，不管是什么類型的建筑，在走道或室內(nèi)空間凈高已定的情況下，吊頂下方的擋煙垂壁的高度越高，設(shè)置在頂棚的排煙口的單個(gè)排煙口允許的最大排煙量越大，每個(gè)防煙分區(qū)需設(shè)置的排煙口個(gè)數(shù)就越少。比如，對(duì)于凈高為2.6 m的辦公建筑的走道，其擋煙垂壁的高度H與Vmax及排煙口個(gè)數(shù)N(個(gè))的關(guān)系曲線如圖1所示。從圖1中不難看出，擋煙垂壁的高度每增加0.1 m，Vmax增長(zhǎng)的速度越來(lái)越快，當(dāng)H=0.5 m時(shí)，N至少需要6個(gè)，當(dāng)H=0.6 m時(shí)，N至少需要4個(gè),當(dāng)H=0.7 m時(shí)，N至少需要3個(gè)。由于走道的安裝空間有限，因此按照以往設(shè)置擋煙垂壁的高度0.5 m來(lái)設(shè)計(jì)是行不通的，這時(shí)需要增加擋煙垂壁的高度來(lái)合理設(shè)置排煙口的個(gè)數(shù)。本人認(rèn)為擋煙垂壁的設(shè)置高度只要滿足最小清晰高度且不影響人員的正常疏散，就可以適當(dāng)加高擋煙垂壁來(lái)減少排煙口的設(shè)置個(gè)數(shù)。根據(jù)我國(guó)的國(guó)民平均身高，本人認(rèn)為擋煙垂壁底部?jī)舾卟恍∮?.9 m即可滿足人員的正常疏散要求及最小清晰高度的要求，此時(shí)排煙口的個(gè)數(shù)可以減少為3個(gè)。對(duì)于其他不同凈高的走道或室內(nèi)空間，可以按此進(jìn)行分析計(jì)算。2)當(dāng)走道或室內(nèi)空間凈高及其擋煙垂壁的設(shè)置高度相同時(shí)，熱釋放速率越大的場(chǎng)所，Vmax越大，因此在工程實(shí)踐中，排煙口的個(gè)數(shù)及擋煙垂壁的設(shè)置高度要根據(jù)建筑的類型來(lái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不能想當(dāng)然的照搬。3)對(duì)于同樣的場(chǎng)所，同樣的擋煙垂壁高度，走道或室內(nèi)空間凈高越高，Vmax越小，因此在工程實(shí)踐中，排煙口的個(gè)數(shù)及擋煙垂壁的設(shè)置高度要根據(jù)走道或室內(nèi)空間的凈高進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不能想當(dāng)然的照搬。4)當(dāng)走道或室內(nèi)空間凈高較低，比如凈高低于2.5 m時(shí)，此時(shí)應(yīng)該和建筑專業(yè)及業(yè)主方商討吊頂?shù)男褪剑梢钥紤]做開敞式吊頂，將排煙口設(shè)置在吊頂里面來(lái)合理設(shè)置排煙口的個(gè)數(shù)及擋煙垂壁的高度。5)當(dāng)機(jī)械排煙場(chǎng)所能天然形成一個(gè)防煙分區(qū)，無(wú)需另設(shè)擋煙垂壁時(shí)，排煙口的Vmax基本上能滿足規(guī)范要求，此時(shí)該場(chǎng)所設(shè)置一個(gè)排煙口即可。即使如此，當(dāng)排煙風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離小于2倍排煙口的當(dāng)量直徑時(shí)，需要根據(jù)房間凈高來(lái)核實(shí)單個(gè)排煙口的Vmax是否滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

1)在進(jìn)行實(shí)際的工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同的建筑類型，不同的機(jī)械排煙場(chǎng)所，不同的走道或室內(nèi)空間凈高，要進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，才能合理的設(shè)置排煙口個(gè)數(shù)及擋煙垂壁高度來(lái)滿足新規(guī)范及使用要求。2)當(dāng)由于建筑層高的原因，導(dǎo)致室內(nèi)做封閉式吊頂時(shí)凈高較低，此時(shí)為了滿足人員疏散要求，擋煙垂壁的設(shè)置高度有限，這樣會(huì)導(dǎo)致排煙口的個(gè)數(shù)較多，在空間上無(wú)法布置，這種情況下可以考慮做開敞式吊頂，將排煙口設(shè)置在吊頂里面來(lái)減少排煙口的個(gè)數(shù)。3)當(dāng)房間無(wú)需設(shè)置擋煙垂壁時(shí)，若排煙風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離不小于2倍排煙口的當(dāng)量直徑，一般情況下排煙口只需設(shè)置一個(gè)即可滿足規(guī)范要求。