建築防煙排煙系統設計計算及示例

建築 設計 消防 暖通南社 2019-04-14

本文源於:15K606《建築防煙排煙系統技術標準圖示(最新修訂版)》

3.4 機械加壓送風系統風量計算:

3.4.1 機械加壓送風系統的設計風量不應小於計算風量的1.2倍。

3.4.2 防煙樓梯間、獨立前室、共用前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風的計算風量應由本標準第3.4.5條〜第3.4.8條的規定計算確定。當系統負擔建築高度大於24m時,防煙樓梯間、獨立前室、合用前室和消防電梯前室應按計算值與表3.4.2-1〜表3.4.2-4的值中的較大值確定。

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注:

注:1 表3.4.2-1〜表3.4.2-4的風量按開啟1個2.0m×1.6m的雙扇門確定。當採用單扇門時,其風量可乘以係數0.75計算。

2 表中風量按開啟著火層及其上下層,共開啟三層的風量計算。

3 表中風量的選取應按建築高度或層數、風道材料、防火門漏風量等因素綜合確定。

第3.4.2條〖註釋〗

表3.4.2-1~表3.4.2-4中的風量是根據常見建設項目各個疏散門的設置條件確定的。對於剪刀樓梯間和共用前室的情況,應採用計算方法進行。

3.4.3 封閉避難層(間)、避難走道的機械加壓送風量應按避難層(間)、避難走道的淨面積每平方米不少於30m³/h計算。避難走道前室的送風量應按直接開向前室的疏散門的總斷面積乘以1.0m/s門洞斷面風速計算【圖示】。

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〖註釋〗

以本圖為例,封閉避難層(間)的機械加壓送風量L應按避難層(間)的淨面積30m³/(m²・h)計算,即:L=Fm×30(m³/h)

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〖註釋〗

1.以上圖為例,避難走道的機械加壓送風量按避難層(間)的淨面積30m³/(m²・h)計算,即:L=Fm×30(m³/h)

2.避難走道前室的機械加壓送風量按直接開向避難走道前室的門洞風速取1.0m/s計算,即:L1=Fd1×1.0(m³/h)

L2=Fd2×1.0(m³/h)

3.4.4 機械加壓送風量應滿足走廊至前室至樓梯間的壓力呈遞增分佈,餘壓值應符合下列規定:

1 前室、封閉避難層(間)與走道之間的壓差應為25Pa〜30Pa【圖示1】;

2 樓梯間與走道之間的壓差應為40Pa〜50Pa【圖示1】;

3 當系統餘壓值超過最大允許壓力差時應採取洩壓措施【圖示2】。最大允許壓力差應由本標準第3.4.9條計算確定。

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〖註釋〗

1.機械加壓送風應滿足走道P3<前室P2<樓梯間P1的壓力遞增分佈。

2.各部位餘壓要求如下:

前室、合用前室、消防電梯前室:△P=P2-P3=25Pa~30Pa

防煙樓梯間、封閉樓梯間:△P=P1-P3=40Pa~50Pa

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〖註釋〗

1.封閉避難層(間)的機械加壓送風餘壓值應滿足:

△P=P4-P3=25Pa~30Pa

2.即使避難層(間)具有一面可開啟外窗,也應設機械加壓送風系統。

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〖註釋〗

機械加壓送風應滿足走廊一前室一樓梯間的壓力呈遞增分佈,餘壓值應符合下列要求:

前室、合用前室、消防電梯前室、封閉避難層(間)與走道之間的壓差應為25Pa~30Pa;

防煙樓梯間、封閉樓梯間與走道之間的壓差應為40Pa~50Pa。

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〖註釋〗

1. 設計要點

1.1 前室應每層設一個常閉式加壓送風口,火災時由消防控制中心聯動開啟著火層及其上下兩層的加壓送風口。

1.2 前室、合用前室、消防電梯前室與走道之間的壓差應為25Pa~30Pa。

3.4.5 樓梯間或前室的機械加壓送風量應按下列公式計算:

Lj = L1 + L2 (3.4.5-1)

Ls = L1 + L3 (3.4.5-2)

式中:Lj—樓梯間的機械加壓送風量;

Ls—前室的機械加壓送風量;

L1—門開啟時,達到規定風速值所需的送風量 (m3/s);

L2—門開啟時,規定風速值下,其他門縫漏風總量(m3/s);

L3—未開啟的常閉送風閥的漏風總量(m3/s)。

3.4.6 門開啟時,達到規定風速值所需的送風量應按下式計算:

L1= AkvN1 (3.4.6)

式中:Ak—一層內開啟門的截面面積(m2),對於住宅樓梯前室,可按一個門的面積取值;

v—門洞斷面風速(m/s);當樓梯間和獨立前室、共用前室、合用前室均機械加壓送風時,通向樓梯間和獨立前室、共用前室、合用前室疏散門的門洞斷面風速均不應小於0.7m/s;當樓梯間機械加壓送風、只有一個開啟門的獨立前室不送風時,通向樓梯間疏散門的門洞斷面風速不應小於1.0m/s;當消防電梯前室機械加壓送風時,通向消防電梯前室門的門洞斷面風速不應小於1.0m/s;當獨立前室、共用前室或合用前室機械加壓送風而樓梯間採用可開啟外窗的自然通風系統時,通向獨立前室、共用前室或合用前室疏散門的門洞風速不應小於0.6 ( Al/ Ag+1)(m/s);Al為樓梯間疏散門的總面積(m2);Ag為前室疏散門的總面積(m2)。

N1—設計疏散門開啟的樓層數量;樓梯間:採用常開風口,當地上樓梯間為24m以下時,設計2層內的疏散門開啟,取N1=2;當地上樓梯間為24m及以上時,設計3層內的疏散門開啟,取N1 =3;當為地下樓梯間時,設計1層內的疏散門開啟,取N1=1。前室:採用常閉風口,計算風量時取N1=3。

3.4.7 門開啟時,規定風速值下的其他門漏風總量應按下式計算:

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式中:A—每個疏散門的有效漏風面積(m2);疏散門的門縫寬度取0.002m〜0.004m。

△P—計算漏風量的平均壓力差(Pa);當開啟門洞處風速為 0.7m/s時,取△P =6.0Pa;

當開啟門洞處風速為1.0m/s時,取△P =12.0Pa;當開啟門洞處風速為1.2m/s時,取△P=17.0Pa。

n—指數(一般取n=2);

1.25—不嚴密處附加係數;

N2—漏風疏散門的數量,樓梯間採用常開風口,取N2=加壓樓梯間的總門數- N1樓層數上的總門數。

3.4.8 未開啟的常閉送風閥的漏風總量應按下式計算:

L3 =0.083×Af N3 (3.4.8)

式中:0.083—閥門單位面積的漏風量 [m3/(s·m2)];

Af—單個送風閥門的面積(m2);

N3—漏風閥門的數量:前室採用常閉風口取N3=樓層數—3。

3.4.9 疏散門的最大允許壓力差應按下列公式計算:

P =2( F′-Fdc )( Wm - dm )/( Wm×Am ) (3.4.9-1)

Fdc = M /( Wm - dm ) (3.4.9-2)

式中:P—疏散門的最大允許壓力差(Pa);

F′—門的總推力(N),一般取110N;

Fdc—門把手處克服閉門器所需的力 (N);

Wm—單扇門的寬度(m);

Am—門的面積(m2);

dm—門的把手到門閂的距離(m);

M—閉門器的開啟力矩(N•m)。

4.6 排煙系統設計計算

4.6.1 排煙系統的設計風量不應小於該系統計算風量的1.2倍。

4.6.2 當採用自然排煙方式時,儲煙倉的厚度不應小於空間淨高的20%【圖示1】,且不應小於500mm;當採用機械排煙方式時,不應小於空間淨高的10%,且不應小於500mm【圖示2】。同時儲煙倉底部距地面的高度應大於安全疏散所需的最小清晰高度,最小清晰高度應按本標準第4.6.9條的規定計算確定。

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4.6.3 除中庭外下列場所一個防煙分區的排煙量計算應符合下列規定:

1 建築空間淨高小於或等於6m的場所,其排煙量應按不小於60m3/ (h·m2)計算,且取值不小於15000m3 /h,或設置有效面積不小於該房間建築面積2%的自然排煙窗(口)。

2 公共建築、工業建築中空間淨高大於6m的場所,其每個防煙分區排煙量應根據場所內的熱釋放速率以及本標準第4.6.6條~第4.6.13條的規定計算確定,且不應小於表4.6.3中的數值,或設置自然排煙窗(口),其所需有效排煙面積應根據表4.6.3及自然排煙窗(口)處風速計算。

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注:1.建築空間淨高大於9.0m的,按9.0m取值;建築空間淨高位於表中兩個高度之間的,按線性插值法取值;表中建築空間淨高為6m處的各排煙量值為線性插值法的計算基準值。

2.當採用自然排煙方式時,儲煙倉厚度應大於房間淨高的20%;自然排煙窗(口)面積=計算排煙量/自然排煙窗(口)處風速;當採用頂開窗排煙時,其自然排煙窗(口)的風速可按側窗口部風速的1.4倍計。

3 當公共建築僅需在走道或迴廊設置排煙時,其機械排煙量不應小於13000m3/h,或在走道兩端(側)均設置面積不小於2m2的自然排煙窗(口)且兩側自然排煙窗(口)的距離不應小於走道長度的2/3。

4 當公共建築房間內與走道或迴廊均需設置排煙時,其走道或迴廊的機械排煙量可按60 m3/(h·m2)計算且不小於13000m3/h,或設置有效面積不小於走道、迴廊建築面積2%的自然排煙窗(口)。

〖註釋〗

本條文規定了每個防煙分區排煙量的計算方法。為便於工程應用,根據計算結果及工程實際,給出了常見場所的排煙量數值。表中給出的是計算值,設計值還應乘以係數1.2。

4.6.4 當一個排煙系統擔負多個防煙分區排煙時,其系統排煙量的計算應符合下列規定:

1 當系統負擔具有相同淨高場所時,對於建築空間淨高大於6m的場所,應按排煙量最大的一個防煙分區的排煙量計算;對於建築空間淨高為6m及以下的場所,應按同一防火分區中任意兩個相鄰防煙分區的排煙量之和的最大值計算。

2 當系統負擔具有不同淨高場所時,應採用上述方法對系統中每個場所所需的排煙量進行計算,並取其中的最大值作為系統排煙量【圖示】。

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以4.6.4圖示為例,建築共3層,每層建築面積2000m²,均設有自動噴水滅火系統,各房間功能及淨高如圖示。假設一層的儲煙倉厚度為1.5m,即燃料面到煙層底部的高度為6m。計算機械排煙系統的排煙量。

計算:

1. 計算一層展覽廳A1與報告廳B1的排煙量

已知展覽廳A1與報告廳B1空間淨高7.5m,即大於6m。儲煙倉厚度為1.5m,即燃料面到煙層底部的高度為6m。

1.1 計算展覽廳A1的排煙量V(A1)

1.1.1 確定熱釋放速率的對流部分Qc:

Qc=0.7Q=0.7×3000=2100kW

1.1.2 確定火焰極限高度Z1:

Z1=0.166Qc2/5=3.54m

1.1.3 確定燃料面到煙層底部的高度Z:Z=6m

1.1.4 確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=21.91kg/s

1.1.5 計算煙氣平均溫度與環境溫度的差△T:

△T=KQc/MρCρ=1.0x2100/21.91×1.01=94.90K

1.1.6 確定煙層的平均絕對溫度T:

T=T0+△T=293.15+94.90=388.05K

1.1.7 計算排煙量V(A1):

V(A1)=MρT/ρ0T0=21.91×388.05/1.2×293.15=24.17m³/s=87008m³/h

∵V(A1)的計算值小於標準中表4.6.3的數值99000m³/h

∴一層展覽廳A1的排煙量V(A1)取99000m³/h。

1.2 計算報告廳B1的排煙量V(B1)

1.2.1 確定熱釋放速率的對流部分Qc:Qc=0.7Q=0.7×2500=1750kW

1.2.2 確定火焰極限高度Z1:Z1=0.166Qc2/5=3.29m

1.2.3 確定燃料面到煙層底部的高度Z:Z=6m

1.2.4 確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=20.20kg/s

1.2.5 計算煙氣平均溫度與環境溫度的差△T:

△T=KQc/MρCρ=1.0x1750/20.20×1.01=85.78K

1.2.6 確定煙層的平均絕對溫度T:

T=T0+△T=293.15+85.78=378.93K

1.2.7 計算排煙量V(B1):

V(B1)=MρT/ρ0T0=20.20×378.93/1.2×293.15=21.76m³/s=78332m³/h

∵V(B1)<89500<99000

∴一層取值99000m³/h

2. 計算二層的系統排煙量

已知二層室內空間淨高5.0m,即小於6m,則每個防煙分區的排煙量按60m³/(h・m²)計算。

2.1 計算二層走道C2的排煙量V(C2)

V(C2)=120×60=7200m³/h<13000m³/h,取13000m³/h

2.2 計算二層任意兩個相鄰防煙分區的排煙量之和:

V(B2+C2)=13000+880×60=65800m³/h

V(A2+B2)=(1000+880)×60=112800m³/h

∵V(B2+C2)<V(A2+B2)

∴二層的系統排煙量取112800m³/h

3. 計算三層的系統排煙量

已知三層室內空間淨高4.5m,即小於6m,則每個防煙分區的排煙量按60m³/(h・m²)計算。三層任意兩個相鄰防煙分區的排煙量之和如下:

V(C3+D3)=(500+200)×60=42000m³/h

V(B3+C3)=(700+500)×60=72000m³/h

V(A3+B3)=(600+700)×60=78000m³/h

∵ V(C3+D3)<V(B3+C3)<V(A3+B3)

∴三層的系統排煙量取78000m³/h

比較1~3層各層的系統排煙量,以二層的V(A2+B2)為最大,即V(A2+B2)=112800m³/h,因此取112800m³/h(計算結果見表4.6.4)。

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4.6.5 中庭排煙量的設計計算應符合下列規定:

1 中庭周圍場所設有排煙系統時,中庭採用機械排煙系統的,中庭排煙量應按周圍場所防煙分區中最大排煙量的2倍數值計算,且不應小於107000m3/h;中庭採用自然排煙系統時,應按上述排煙量和自然排煙窗(口)的風速不大於0.5m/s計算有效開窗面積。

2 當中庭周圍場所不需設置排煙系統,僅在迴廊設置排煙系統時,迴廊的排煙量不應小於本標準第4.6.3條第3款的規定,中庭的排煙量不應小於40000m3/h;中庭採用自然排煙系統時,應按上述排煙量和自然排煙窗(口)的風速不大於0.4m/s計算有效開窗面積。

〖註釋〗

1. 條文的制定:

本條文明確地規定了中庭的排煙量的計算方法。

由於中庭的煙氣積聚主要來自兩個方面,一是中庭內自身火災形成的煙羽流上升蔓延,另一個是中庭周圍場所產生的煙羽流向中庭蔓廷。因此,中庭的排煙量應基於以上兩種情況來確定。

2. 設計要點

2.1 中庭室內淨高大於12m時,其火災熱釋放量按無噴淋取值4MW;當保證清晰高度在6m時,中庭自身火災產生的煙氣量為107,000m³/h。

2.2 雖然公共建築中庭周圍場所設有機械排煙系統,但考慮中庭周圍場所的機械排煙系統存在機械或電氣故障的可能性,導致煙氣大量流向中庭,因此規定:當公共建築中庭周圍場所設有機械排煙時,中庭排煙量可按周圍場所中最大排煙量的2倍取值,且不應小於107,000m³/h。

2.3 當迴廊周圍場所的各個單間面積均小於100m²,僅需在迴廊設置排煙的,由於周邊場所面積較小,產生的煙氣量有限,所需的排煙量較小,一般不超過13,000m³/h,即使蔓延到中庭,也小於中庭自身火災的煙氣量;當公共建築中庭周圍場所均設置自然排煙時,可開啟窗的排煙較簡便,基本可保證正常需求,中庭排煙系統只需擔負自身火災的排煙量。

因此,針對上述兩種情況,中庭排煙量應根據工程條件和使用需求,對應表4.6.6中的熱釋放量按本標準第4.6.7條~第4.6.14條的規定計算確定。

4.6.6 除本標準第4.6.3條、第4.6.5條規定的場所外,其他場所的排煙量或自然排煙窗(口)面積應按照煙羽流類型,根據火災熱釋放速率、清晰高度、煙羽流質量流量及煙羽流溫度等參數計算確定。

4.6.7 各類場所的火災熱釋放速率可按本標準第4.6.10條的規定計算且不應小於表4.6.7規定的值。設置自動噴水滅火系統(簡稱噴淋)的場所,其室內淨高大於8m時,應按無噴淋場所對待。

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第4.6.5條〖註釋〗

一個防煙分區的排煙量或排煙窗的面積應按照火災場景中所形成的煙羽流類型,根據火災熱釋放速率、清晰高度、煙羽流質量流量及煙羽流溫度等參數計算確定,但為了簡化計算,標準在第4.6.3條、第4.6.5條明確給出了一些常見場所的計算值,設計人員可以直接選用。

第4.6.7條〖註釋〗

火災煙氣的聚集主要是由火源熱釋放速率、火源類型、空間大小形狀、環境溫度等因素決定的。標準中參照了國外的有關實驗數據,規定了建築場所火災熱釋放速率的確定方法和常用數據。

特別值得注意的是:一般情況下,對於室內淨高大於8m的高大空間,即使設置了自動噴水滅火系統,在計算防煙分區的排煙量時,火災熱釋放速率應按無噴淋場所的數值選取;如果房間按高大空間場所設計的溼式滅火系統,採用了符合《自動噴水滅火系統設計規範》GB50084的有效噴淋滅火措施時,該火災熱釋放速率可按表中的有噴淋條件取值。

4.6.8 當儲煙倉的煙層與周圍空氣溫差小於15℃時,應通過降低排煙口的位置等措施重新調整排煙設計。

4.6.9 走道、室內空間淨高不大於3m的區域,其最小清晰高度不宜小於其淨高的1/2,其他區域的最小清晰高度應按下式計算:

Hq =1.6 +0.1·H ′ (4.6.9)

式中:Hq—最小清晰高度(m);

H′—對於單層空間,取排煙空間的建築淨高度(m);對於多層空間,取最高疏散樓層的層高(m)。

4.6.10 火災熱釋放速率應按下式計算:

Q =α·t2 (4.6.10)

式中:Q—熱釋放速率(kW);

t—火災增長時間(s);

α—火災增長係數(按表4.6.10取值)(kW/s2)。

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第4.6.9條〖註釋〗

1.條文的制定:

火災時的最小清晰高度是為了保證室內人員安全疏散和方便消防人員撲救而提出的最低要求,也是排煙系統設計時必須達到的最低要求。

2.設計要點:

2.1 對於單個樓層空間的清晰高度,可參見本圖集第10頁2.1.12圖示a所示,公式(4.6.9)也是針對這種情況提出的。

2.2 對於多個樓層組成的高大空間,最小清晰高度同樣也是針對某一個單層空間提出的,往往也是連通空間中同一防煙分區中最上層計算得到的最小清晰高度,如本圖集第11頁~第13頁2.1.12圖示b~圖示f所示。在這種情況下的燃料面到煙層底部的高度是從著火的那一層算起的。

2.3 排煙空間淨高度按以下方法確定:

2.3.1 對於平頂和鋸齒形的頂棚,空間淨高度是從頂棚下沿到地面的距離;

2.3.2 對於斜坡式的頂棚,空間淨高度是從排煙開口中心到地面的距離;

2.3.3 對於有吊頂的場所,其空間淨高度應從吊頂算起;設置格柵吊頂的場所,其空間淨高度應從上層樓板下邊緣算起。

4.6.11 煙羽流質量流量計算宜符合下列規定:

1 軸對稱型煙羽流:

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式中:Qc—熱釋放速率的對流部分,一般取值為Qc =0.7 Q(kW);

Z—燃料面到煙層底部的高度(m)(取值應大於或等於最小清晰高度與燃料面高度之差);

Z1—火焰極限高度(m);

Mρ—煙羽流質量流量(kg/s)。

2 陽臺溢出型煙羽流:

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W = w + b (4.6.11-5)

式中:H1—燃料面至陽臺的高度(m);

Zb—從陽臺下緣至煙層底部的高度(m);

W—煙羽流擴散寬度(m);

w—火源區域的開口寬度(m);

b—從開口至陽臺邊沿的距離(m),b≠0;

3 窗口型煙羽流:

建築防煙排煙系統設計計算及示例

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式中:Aw—窗口開口的面積(m2);

Hw—窗口開口的高度(m);

Zw—窗口開口的頂部到煙層底部的高度(m);

αw—窗口型煙羽流的修正係數(m)。

第4.6.11條[算例1]一軸對稱型煙羽流質量流量

某多功能廳,平面尺寸為22m×15m,淨高為9m,內設有自動噴水滅火系統,排煙口設於多功能廳的頂部,且其最近的邊離牆大於0.5m,最大火災熱釋放速率2.5MW。計算軸對稱型煙羽流質量流量。

1.確定熱釋放速率的對流部分Qc:Qc=0.7Q=0.7x2500=1750kW

2.確定火焰極限高度Z1:Z1=0.166Qc2/5=0.166×17502/5=3.29m;

3.確定清晰高度Hq:Hq=1.6+0.1H´=1.6+0.1×9=2.50m;

取燃料面到煙層底部的高度Z=4.0m;

4.確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:因為Z>Z1,

則Mρ=0.071Qc1/3·Z5/3+0.0018Qc=11.78kg/s

第4.6.11條[算例2]一陽臺溢出型煙羽流質量流量

某一帶連廊的兩層展廳,室內設有自動噴水滅火系統,每層層高為6.0m,陽臺開口w=3m,燃料面至陽臺下緣H1=5.80m,從開口至陽臺邊沿的距離為b=2m。最大火災熱釋放速率3.0MW,排煙口設於側牆且其最近的邊離吊頂小於0.5m。計算陽臺溢出型煙羽流質量流量。

1.確定煙羽流擴散寬度W:W=w+b=3+2=5m

建築防煙排煙系統設計計算及示例

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2. 確定從陽臺下緣至煙層底部的高度Zb:Zb=1.6+0.1×(6+0.20)=2.22m;

3. 確定陽臺溢出型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.36(QW²)1/3(Zb+0.25H1)=0.36(3000×5²)1/3(2.22+0.25×5.8)=55.72kg/s

4.6.12 煙層平均溫度與環境溫度的差應按下式計算或按本標準附錄A中表A選取:

△T = KQc /MρCρ (4.6.12)

式中:△T—煙層平均溫度與環境溫度的差(K);

Cρ—空氣的定壓比熱,一般取Cρ=1.01 [kJ/ (kg•K ) ];

K—煙氣中對流放熱量因子。當採用機械排煙時,取K =1.0;當採用自然排煙時,取K =0.5。

4.6.13 每個防煙分區排煙量應按下列公式計算或按本標準附錄A查表選取:

V = MρT / ρ0T0 (4.6.13-1)

T =T0 + △T (4.6.13-2)

式中:V—排煙量(m3/s);

ρ0—環境溫度下的氣體密度(kg/m3),通常T0=293.15K,ρ0=1.2(kg/ m3);

T0—環境的絕對溫度(K);

T—煙層的平均絕對溫度(K)。

第4.6.12條[算例1]一煙氣平均溫度與環境溫度差的計算

某劇院有一個四層共享前廳,前廳按無噴淋系統考慮,前廳高21m,一層高為4m,二、三層均為6m,四層淨高5m,排煙口設於前廳頂部(其最近邊離牆大於0.5m)。火災場景為前廳中央地面附近的可燃物燃燒,煙縷流型為軸對稱型煙羽流。最大火災熱釋放速率8.0MW,火災時應確保最上層的最小清晰高度,火源燃料面為前廳地面。計算煙氣平均溫度與環境溫度的差。

1.確定熱釋放速率的對流部分Qc:Qc=0.7Q=0.7×2500=1750kW

2.確定火焰極限高度Z1:Z1=0.166Qc2/5=3.29m

3. 確定燃料面到煙層底部的高度Z:

Z=(4+2x6)+Hq=16+(1.6+0.1H´)=16+(1.6+0.1x5)=18.1m

4.確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=110.01kg/s

5. 計算煙氣平均溫度與環境溫度的差△T:

△T=KQc/MρCρ=1.0×1750/110.01×1.01=15.75K

第4.6.13條[算例2]一排煙量的計算

以第4.6.12條[算例1]為例,煙羽流質量流量Mρ=110.01kg/s,煙氣平均溫度與環境溫度的差△T=15.75K,環境溫度293.15K,氣體密度ρ0=1.2kg/m³,計算排煙量。

1. 確定煙層的平均絕對溫度T:

T=T0+△T=293.15+15.75=308.90K

2. 計算排煙量V:

V=MρT/ρ0T0=110.01×308.90/1.2×293.15=96.60m³/s

=347760m³/h>111000m³/h,取347760m³/h

4.6.14 機械排煙系統中,單個排煙口的最大允許排煙量Vmax宜按下式計算,或按本標準附錄B選取。

建築防煙排煙系統設計計算及示例

式中:Vmax—排煙口最大允許排煙量 (m3/s);

γ—排煙位置係數;當風口中心點到最近牆體的距離≥2倍的排煙口當量直徑時:γ取1.0;當風口中心點到最近牆體的距離< 2倍的排煙口當量直徑時:γ取0.5;當吸入口位於牆體上時,γ取0.5。

db—排煙系統吸入口最低點之下煙氣層厚度(m);

T—煙層的平均絕對溫度(K);

T0—環境的絕對溫度(K)。

〖註釋〗

1. 條文的制定:

當一個排煙口排出的煙氣量超過一定數量時,就會在煙層底部撕開一個“洞”,使該防煙分區中的無煙空氣被卷吸進去,隨煙氣被排出,從而導致有效排煙量的減少(見本圖集第113頁4.4.12圖示6b),因此標準的條文規定了每個排煙口的最高臨界排煙量。

2. 設計要點

2.1 對於機械排煙系統,通過本圖集第143頁的公式(4.6.13-1)和公式(4.6.13-2)計算出系統排煙量,確定排煙口尺寸後,再利用本頁的公式(4.6.14)對排煙口進行最高臨界排煙量的校核計算。

2.2 本圖集第145頁的圖(4.6.14)是不同空間中排煙口設置位置的參考圖,其中(a)、(b)圖表示的是單個樓層空間中排煙口設置位置;(c)、(d)圖則表示的是多個樓層組成的高大空間中排煙口設置位置。

建築防煙排煙系統設計計算及示例

4.6.15 採用自然排煙方式所需自然排煙窗(口)截面積宜按下式計算:

建築防煙排煙系統設計計算及示例

式中:Av——自然排煙窗(口)截面積(m2);

A0—所有進氣口總面積(m2);

Cv—自然排煙窗(口)流量係數(通常選定在0.5〜0.7之間);

C0—進氣口流量係數(通常約為0.6);

g—重力加速度(m/s2)。

注:公式中AvCv在計算時應採用試算法。

〖註釋〗

1. 條文的制定:

自然排煙系統的優點在於筒單易行,是利用火災熱煙氣的浮力作為排煙動力,其排煙口的排放率在很大程度上取決於煙氣的厚度和溫度,本條推薦的是較成熟的英國防火設計規範的計算公式。

2.[算例]一自然排煙方式所需通風面積的計算

某多功能廳,平面尺寸50mx20m,淨高7.0m,內設有自動噴水滅火系統,按自然排煙方式進行設計,排煙窗設於頂部,自然補風。煙縷流型為軸對稱型煙羽流,最大火災熱釋放速率2500kW。計算自然通風方式所需的通風面積。

2.1 確定熱釋放速率的對流部分Qc:Qc=0.7Q=0.7x2500=1750kW

2.2 確定清晰高度Hq和火焰極限高度Z1:

Hq=1.6+0.1×7=2.3m

Z1=0.166Qc2/5=3.29m

2.3 確定燃料面到煙層底部的高度Z:取Z=3.5m,即Z>Z1

4. 確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=10.05kg/s

5. 計算煙氣平均溫度與環境溫度的差△T和煙層的平均絕對溫度T:

△T=KQc/MρCρ=0.5×1750/10.05×1.01=86.20K

T=T0+△T=293.15+86.20=379.35K

6. 計算自然通風方式所需的通風面積Av:

假設A0/Av=0.6,C0取0.6;

煙層厚度db=7-3.5=3.5m,Cv取0.6;

則通過試算,所需排煙口最小有效面積Av=7.14m²

示例1 辦公場所的排煙設計計算:

1. 某企業辦公大廈,其標準層由若干個辦公區、走道、核心筒等組成,本示例僅為一個防火分區,見第165頁的建築平面示意圖。該防火分區的建築面積為1623m²,內含2個大辦公區和9個辦公室。辦公區1與辦公區2的建築面積分別為263.50m²和202.10m²;9個辦公室的建築面積均小於100.0m²,詳見平面示意圖。辦公場所淨高3.0m,走道寬度不大於2.5m,淨高2.7m;辦公場所與走道均設置排煙系統。分別計算辦公場所以及走道的排煙量以及自然排煙窗面積。

2. 計算

2.1 根據現行國家標準《建築設計防火規範》GB 5016的相關規定,9個辦公室均不需設排煙設施。

2.2 2個辦公區的計算排煙量V1、V2根據國家現行標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017第4.6.3條第1款的規定,房間排煙量按60m³/(h・m²)計算且不小於15000m³/h,則2個辦公區的計算排煙量為:

V1=263.5×60=15810m³/h>15000m³/h,取15810m³/h

V2=202.1×60=12126m³/h<15000m³/h,取15000m³/h

2.3 由於辦公場所與走道均設置排煙系統,且走道、電梯廳和前廳是一個連通的空間,其計算排煙量V3為:

V3=(58.65+254.7+76.55)×60=23394m³/h>15000m³/h

即計算排煙量取V3=23394m³/h

2.4 若辦公區1、走道、電梯廳和前廳採用自然排煙方式,則所需自然排煙窗(口)的有效面積分別為:

辦公區1:Fc1=263.5x2%=5.27m²

走道、電梯廳和前廳:Fc2=(58.65+254.7+76.55)×2%=7.80m²

從第165頁所附建築平面圖中可見,辦公區2為內房間,不具備自然排煙條件。

3. 設計要點:

3.1 當採用自然排煙方式時,防煙分區內的自然排煙窗(口)的面積、數量、位置應按國家現行標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017第4.6.3條的規定經計算確定,且防煙分區內任一點與最近的自然排煙窗(口)之間的水平距離不應大於30m。

3.2 當採用機械排煙系統,且由一個系統擔負多個防煙分區時,則:

V1+V3=15810+23394=39204m³/h

V2+V3=15000+23394=38394m³/h

∵V1+V3>V2+V3

∴系統計算排煙量V=39204m³/h

排煙風機風量Vj:Vj=1.2x39204=47045m³/h

建築防煙排煙系統設計計算及示例

示例2 大空間等的排煙設計計算

1. 某銀行辦公樓中一防火分區,共計1709.46m²,其中一層約1133.31m²,二層約576.15m²。大堂共享兩層空間,建築面積553.94m²,淨高9.4m;一層小門廳、電梯廳以及走道合計195.08m²(見本頁平面圖),淨高4.0m,走道淨寬2.1m;二層僅對走道和電梯廳排煙(見本圖集第167頁平面圖),走道淨高4.0m。大堂無自動噴淋系統。計算系統的排煙量。

2. 計算:

2.1 一層計算排煙量V1:

2.1.1 大堂計算排煙量V1-1:

①確定熱釋放速率的對流部分Qc:

Qc=0.7Q=0.7×8000=5600kW

②確定火焰極限高度Z1:Z1=0.166Qc2/5=5.24m

③最小清晰高度Hq的計算:Hq=5.4+(1.6+0.1x4.0)=7.4m;

取燃料面到煙層底部的高度Z=7.4m

④確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=45.53kg/s

⑤計算煙氣平均溫度與環境溫度的差△T:

△T=KQc/MρCρ=1.0×5600/45.53×1.01=121.78K

⑥確定煙層的平均絕對溫度T:

T=T0+△T=293.15+121.78=414.93K

⑦大堂的計算排煙量V1-1:

V1-1=MρT/ρ0T0=45.53×414.93/1.2×293.15=53.70m³/s=193332m³/h

建築防煙排煙系統設計計算及示例

《建築防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017第4.6.3條第2款表4.6.3的表注1,建築空間淨高大於9.0m的,按9.0m取值,則大堂的排煙量不應小於V1-1=211000m³/h。

2.1.2 一層小門廳、電梯廳和走道的計算排煙量V1-2

根據國家現行標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017第4.6.3條第2款的規定,室內空間淨高小於或等於6m的場所,其排煙量按60m³/(h・m²)計算且不小於15000m³/h,則小門廳、電梯廳和走道的計算排煙量V1-2:

V1-2=195.08×60=11705m³/h<15000m³/h

∴小門廳、電梯廳和走道的計算排煙量V1-2取15000m³/h。

如由一個系統擔負一層2個防煙分區的排煙時,則系統的計算排煙量V1取211000m³/h。

2.2 二層計算排煙量V2:

由於二層僅對走道排煙,因此根據國家現行標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017第4.6.3條第3款的規定,走道的機械排煙量不應小於13000m³/h,則走道機械排煙系統的計算排煙量V2:V2=13000m³/h

2.3 若大堂、一層小門廳、電梯廳和走道採用自然排煙方式,則所需自然排煙窗(口)的有效面積分別為:

大堂:Fc1=211000/(3600×1.01)=58.03m²

一層小門廳、電梯廳和走道:

Fc1=(115.54+29.8+49.74)x2%=3.90m²

由於二層走道最遠點到自然排煙窗(口)的水平距離大於30m,因而不具備自然排煙條件。

示例3 多功能廳的排煙設計計算

1. 某大劇院二層的多功能廳建築面積330m²,房間尺寸長×寬為22x15m,淨高9.2m。多功能廳不靠外牆,設置機械排煙系統,排煙口設在吊頂上(排煙口最近的邊距牆大於0.5m),設有自動噴淋系統。計算多功能廳的排煙量。

2. 計算:

①確定熱釋放速率的對流部分Qc:Qc=0.7Q=0.7×2500=1750kW

②確定火焰極限高度Z1:Z1=0.166Qc2/5=3.29m

③最小清晰高度Hq的計算:Hq=1.6+0.1x9.2=2.52m;

取燃料面到煙層底部的高度Z=6.00m

④確定軸對稱型煙羽流質量流量Mρ:

Mρ=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=20.11kg/s

⑤計算煙氣平均溫度與環境溫度的差△T:

△T=KQc/MρCρ=1.0×1750/20.11×1.01=86.16K

⑥確定煙層的平均絕對溫度T:

T=T0+△T=293.15+86.16=379.31K

⑦多功能廳排煙量V的計算:

V=MρT/ρ0T0=20.11×379.31/1.2×293.15=21.68m³/s=78062m³/h

《建築防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017第4.6.3條第2款表4.6.3的表注1,建築空間淨高大於9.0m的,按9.0m取值,則多功能廳的排煙量不應小於V=111000m³/h。

建築防煙排煙系統設計計算及示例

示例4 酒店標準層的排煙設計計算

1. 某酒店標準層的建築面積1231.85m²,客房淨高3.6m(局部2.5m);走道與電梯廳的建築面積之和約為159m²,走道長55m,寬2.0m,淨高2.5m。客房沿外牆佈置,可利用外窗自然通風;走道只有一面外窗,不滿足自然排煙的條件,設置機械排煙系統,排煙口設在吊頂上(排煙口最近的邊距牆大於0.5m),有自動噴淋系統。計算酒店標準層的排煙量。

2. 計算

2.1 酒店客房均有可開啟外窗,且每間客房的建築面積小於100m²,無需設置排煙設施。

2.2 根據國家現行標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017第4.6.3條第3款的規定,僅在走道設置排煙時,其機械排煙量不小於13000m³/h,即走道機械排煙系統的計算排煙量V:V=13000m³/h

建築防煙排煙系統設計計算及示例

示例5 中庭的排煙設計計算

1. 某一高層建築,其與裙房之間設有防火分割設施,且裙房一防火分區跨越樓層,最大建築面積小於5000m²,裙樓設有自動噴水滅火系統。此防火分區分為9個防煙分區,各防煙分區面積見圖中附表。一層層高7.0m,淨高控制在5.5m;二層層高6.0m,淨高控制在4.5m;中庭建築高度18.0m。計算各防煙分區以及中庭的排煙量。

2. 計算

2.1 計算一層大堂、全日餐廳、大堂吧、日本料理、龍蝦排吧特色餐廳以及走道的排煙量:

由於一層淨高控制在5.5m,所以根據現行國家標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017第4.6.3條第2款的規定,室內空間淨高小於或等於6m的場所,其排煙量按60m³/(h・m²)計算且不小於15000m³/h,則一層大堂、全日餐廳、大堂吧、日本料理、龍蝦排吧特色餐廳的排煙量計算如下:

①大堂:V1-1=826x60=49560m³/h>15000m³/h

②全日餐廳:V1-2=558×60=33480m³/h>15000m³/h

③大堂吧:V1-3=509×60=30540m³/h>15000m³/h

④日本料理:V1-4=174×60=10440m³/h<15000m³/h,取15000m³/h

⑤龍蝦排吧特色餐斤:V1-5=185×60=11100m³/h<15000m³/h,取15000m³/h

⑥走道長邊小於36m,最小淨寬5.6m。根據現行國家標準《建築防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017第4.6.3條第4款的規定,走道的排煙量:

V1-6=316x60=18960m³/h>13000m³/h

2.2 計算二層各防煙分區的排煙量

⑦休息廳:V2-1=713×60=42780m³/h>15000m³/h

⑧會議室:V2-2=231x60=13860m³/h<15000m³/h,取15000m³/h

⑨中庭:V2-3=2×49560=99120m³/h<107000m³/h,取107000m³/h

將上述計算結果彙總於下表。

各防煙分區排煙量計算結果彙總表:

建築防煙排煙系統設計計算及示例

建築防煙排煙系統設計計算及示例

建築防煙排煙系統設計計算及示例

建築防煙排煙系統設計計算及示例

本文來源於互聯網,暖通南社整理編輯。

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