高层建筑机械排烟系统及划分方案

（一）机械排烟系统的设置及方式

超过一定长度的走道、超过一定面积的房间、舞台等需要设置排烟设施的场所，当不具备自然排烟条件时，应采用机械排烟系统。

需要设置排烟的场所，当不具备自然排烟条件时，应设机械排烟。

高层建筑净空高度超过12m 的中庭，应采用机械排烟系统。

除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外，总建筑面积大于200m²或一个房间建筑面积大于50m²，且经常有人停留或可燃物较多的地下或半地下建筑（室）、地上建筑内的无窗房间应设置机械排烟系统。

机械排烟可分为局部排烟和集中排烟两种方式。局部排烟是在每个需要排烟的部位设置独立的排烟风机直接进行排烟；集中排烟是将建筑物划分为若干个区，在每个区内设置排烟风机，通过排烟风道排烟。

（二）机械排烟系统的设计

1.排烟系统的布置

（1）排烟气流应与机械加压送风的气流合理组织，并尽量考虑与疏散人流方向相反。

（2）机械排烟系统横向应按每个防火分区独立设置。

（3）建筑高度超过100m 的高层建筑，排烟系统应竖向分段独立设置，且每段高度不应超过1OOm。

（4）为防止风机超负荷运转，排烟系统竖直方向可分成数个系统，不过不能采用将上层烟气引向下层的风道布置方式。

（5）每个排烟系统设置排烟口的数量不宜过多，以减少漏风量对排烟效果的影响。

（6）独立设置的机械排烟系统可兼作平时通风排气用。

2.组成系统

机械排烟系统大小与布置应考虑排烟效果、可靠性与经济性。系统服务的房间过多（即系统大），则排烟口多、管路长、漏风量大、最远点的排烟效果差；水平管路太多时，布置困难，但优点是风机少、占用房间面积少。若系统小，则恰好相反。下面介绍在高层建筑常见部位的机械排风系统划分方案。

（1）内走道的机械排烟系统

内走道每层的位置相同，因此宜采用垂直布置的系统，如图3-9所示。当任何一层着火后，烟气将从排烟风口吸入，经管道、风机、百叶风口排到室外。每层的支管上都应装有排烟防火阀，在280℃时自动关闭，复位必须手动。它的作用是当烟温达到280℃时，人已基本疏散完毕，排烟已无实际意义；而烟气中此时已带火，阀门自动关闭，以避免火势蔓延。排烟风口的作用距离不得超过30m，如走道太长，需设两个或两个以上排烟风口时，可以设两个或两个以上与图3-10 相同的垂直系统；也可以只用一个系统，但每层设水平支管，支管上设两个或两个以上排烟风口。

图3-9　内走道机械排烟系统

1—风机；2—排烟风口；3—排烟防火阀；4—百叶风口

（2）多个房间（或防烟分区）的机械排烟系统

地下室或无自然排烟的地面房间设置机械排烟时，每层宜采用水平连接的管路系统，然后用竖风道将若干层的子系统合为一个系统，如图3-10所示。排烟风口布置原则是，其作用距离不得超过30m。当每层房间很多，水平排烟风管布置困难时，可以分设几个系统。每层的水平风管不得跨越防火分区。

图3-10　多个房间的机械排烟系统

1—风机；2—排烟风口；3—排烟防火阀；4—金属百叶风口

3.机械排烟量的确定

当火灾发生时，产生大量的烟气及受热膨胀的空气量，导致着火区域的压力增大，一般平均高出其他区域10～15Pa，短时间内可达35～40Pa。机械排烟系统必须有比烟气生成量大的排风量，才有可能使着火区产生一定负压。国外曾对4 座高层建筑进行机械排烟试验，试验表明，当着火层或着火区有6 次／h 的排烟量时，就能形成一定负压。目前许多国家为了确保机械排烟效果，其排烟风量的标准大于6 次／h，机械排烟系统最小排烟量见表3-1。

表3-1　机械排烟系统的最小排烟量

机械排烟系统通常担负多个房间或防烟分区的排烟任务。它的总风量不像其他排风系统那样将所有房间风量叠加起来得到。这是因为系统虽然担负很多房间的排烟，但实际着火区可能只有一个房间，最多再波及邻近房间。一个排烟系统可以担负若干个防烟分区，其最大排烟量为60000m3／h，最小排烟量为7200m3／h。

【例3-1】如图3-11所示的机械排烟系统为6 个房间服务，每个房间的面积标于图中，试确定系统总风量和每个管路的风量。

图3-11　机械排烟系统

解：该系统的总风量应按其中面积最大的房间进行确定，即

V=120×420m3／h=50400m3／h(www.xing528.com)

根据管路风量确定的原则，系统中各管路风量分别为：

管A：60×90m3／h=5400m3／h 管B：120×180m3／h=21600m3／h

管C：120×240m3／h=28800m3／h 管D：120×210m3／h=25200m3／h 管E：60×420m3／h=14400m3／h 管F：120×300m3／h=36000m3／h 管G：120×420m3／h=50400m3／h

4.排烟口或排烟阀的设计要求

（1）当用隔墙或挡烟垂壁划分防烟分区时，每个防烟分区应分别设置排烟口。

（2）排烟口应设在防烟分区所形成的储烟仓内，应尽量设置在防烟分区的中心部位，排烟口到该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m，如图3-12所示；走道的排烟口与防烟楼梯的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布置在与人流疏散方向相反的位置，如图3-13所示。

图3-12　排烟口至防烟分区最远水平距离

图3-13　走道排烟口与疏散口的位置

（3）排烟口必须设置在距顶棚800mm 以内的高度上。对于顶棚高度超过3m 的建筑物，排烟口可设在距地面2.1m 的高度上，或者设置在与顶棚之间1／2 以上高度的墙面上，如图3-14所示。

图3-14　排烟口设置的有效高度

（4）为防止顶部排烟口处的烟气外溢逸，可在排烟口一侧的上部装设防烟幕墙，如图3-15所示。

图3-15　防烟幕墙与排烟口的位置

（5）排烟口的尺寸，可根据烟气通过排烟口有效断面时的速度不大于1Om／s进行计算。

（6）同一防烟分区内设置数个排烟口时，要保证所有排烟口能同时开启，排烟量应等于各排烟口排烟量的总和。

（7）火灾时由火灾自动报警系统联动开启排烟区域的排烟阀或排烟口，应在现场设置手动开启装置。除开启装置将其打开外，平时一般保持闭锁状态。手动开启装置宜设在墙面上，距地板面0.8～1.5m；或从顶棚下垂时距地板1.8m 处。

（8）走道内排烟口应设置在其净空高度的1／2以上，当设置在侧墙时，其最近的边缘与吊顶的距离不应大于0.5m。

（9）当排烟阀或排烟口设在吊顶内，通过吊顶上部空间进行排烟时，封闭式吊顶的吊平顶上设置的烟气流入口的颈部烟气速度不宜大于1.5m／s，吊顶应采用不燃烧材料，且吊顶内不应有可燃物；非封闭吊顶的吊顶开孔率不应小于吊顶净面积的25%，且应均匀布置。

5.排烟风道设计要求

（1）排烟风道不应穿越防火分区。竖直穿越各层的竖风道应用耐火材料制成，宜设在管道井内或采用混凝土风道，且与垂直风管连接的水平风管交接处应设置280℃排烟防火阀。

（2）排烟井（管）道应采用不燃材料制作。当采用金属风道时，管道设计风速不应大于20m／s；当采用非金属材料管道时，管道设计风速不应大于15m／s；当采用土建风道时，管道设计风速不应大于1Om／s。

（3）当吊顶内有可燃物时，吊顶内的排烟管道应采用不燃烧材料进行隔热，并应与可燃物保持不小于150mm 的距离。

（4）排烟风道外表面与木质等可燃构件的距离不应小于15cm，或在排烟道外表面包有厚度不小于1Ocm 的保温材料进行隔热；排烟风道穿过挡烟墙时，风道与挡烟墙之间的空隙应用水泥砂浆等不燃材料严密填塞；排烟风道与排烟风机宜采用法兰连接，或采用不燃烧的软性材料连接；需要隔热的金属排烟道，必须采用不燃保温材料，如矿棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝等材料。

（5）烟气排出口的材料，可采用1.5mm 厚钢板或用具有同等耐火性能的材料制作。烟气排出口的位置，应根据建筑物所处的条件（风向、风速、周围建筑物及道路等情况）考虑确定。既不能将排出的烟气直接吹在其他火灾危险性较大的建筑物上，也不能妨碍人员避难和灭火行动的进行，更不能让排出烟气再被通风或空调设备吸入；此外，必须避开有燃烧危险的部位。

（三）补风系统

除建筑地上部分设有机械排烟的走道或面积小于500m2的房间外，排烟系统应设置补风系统。

补风系统应直接从室外引入空气，补风量不应小于排烟量的50%。

补风系统可采用疏散外门、手动或自动可开启外窗等自然进风方式以及机械送风方式，风机应设置在专用机房内。

补风口与排烟口设置在同一空间内相邻的防烟分区时，补风口位置不限；补风口与排烟口设置在同一防烟分区时，补风口应设在储烟仓下沿以下。补风口与排烟口水平距离不应少于5m。

排烟区域所需的补风系统应与排烟系统联动关闭。

机械补风口的风速不宜大于1Om／s，人员密集场所补风口的风速不宜大于5m／s；自然补风口的风速不宜大于3m／s。

补风管道耐火极限不应低于0.5h；当补风管道跨越防火分区时，应采用耐火极限不小于1.5h 防火风管。