江门市江海规划建筑设计院有限公司 广东江门市 529000
摘要：随着社会经济以及城市化进程的步伐的加快，各行各业对于厂房的设计与建设频率也随之增高。根据相关统计部门的数据分析发现，在很多火灾现场中，造成人员生命安全隐患最大的问题就是火灾产生的烟气，其不仅会降低这个逃生过程的能见度，而且很多火灾现场中产生的烟气有强烈的毒气作用，在等待救援、逃生的过程中吸入过量烟气会迅速加快死亡，因此就非常有必要对厂房建筑的排烟系统进行有效的探讨设计。
关键词：单多层厂房建设；排烟系统设计；机械排烟；自然排烟；消防安全
概述
随着社会经济的飞速发展，厂房的需求量猛增，同时厂房的消防问题也逐渐突出并得到重视，如2015年天津市大爆炸事故直接造成经济损失68.66亿元。2017年建筑防排烟新规GB51251 于2018年正式实施，对于厂房提出了严格的要求，同时江门地区的工业区面积大，范围广，在此对新规范中厂房的防排烟设计进行探讨。
一，单层厂房
工程概况：
某单层厂房，结构类型为钢架结构，耐火等级为二级建筑面积为8940m2（矩形建筑，长149m,宽60m）, 建筑高度为10m，为新建丙类厂房。
排烟设计
针对单层厂房，综合考虑安全技术与经济，优先采用自然排烟，因此该类型项目应在方案阶段与建筑专业密切配合，满足自然排烟的条件。自然排烟窗（口）的面积，数量，应根据建筑防排烟新规计算确定，具体计算如下：
1防烟分区划分：
1.1 H>6.0m，防烟分区最大允许面积为2000m2，采用自然排烟，具有自然对流条件，长边最大允许长度不大于75m，且不大于建筑内空间净高的8倍（10*8=80m），取小值为75m。
1.2,由于厂房空间高度大于9m,防烟分区之间不设置挡烟设施。
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1.3,储烟仓最小厚度为：10*20%=2m（大于500mm）
1.4,选取储烟仓厚度为：3m
1）计算参数：
Q = 8.000 Mw； H = 10.000 m； Z = 6.000 m； Cp = 1.020 kJ/kg*K； T0 = 293.000 K； ρ0 = 1.200 kg/m^3； Ao = 73.6 m^2； Cv = 0.600； Co = 0.600； db = 2.000 m；按有喷淋考虑；
2)计算公式
1.火灾热释放量的对流部分(无喷头) Qc = 0.7*Q = 5600.000 kw
2.最小清晰高度 Hq= H*0.1+1.6 = 2.600 m
3.火焰的极限高度 Z1= 0.166* Qc^(2/5) = 5.241 m
4.烟缕的质量流量(Z>Z1) Mρ= 0.071* Qc^(1/3) * Z^(5/3)
+0.0018*Qc = 35.059 kg/s
5.烟气层平均温度与环境温度的差 ΔT = Qc / (Mρ*Cp) = 79.07 ℃
6.烟气的绝对温度 T= T0+ΔT = 372.22 K
7.排烟口的截面积(试算1000次) Av =Mρ/ρ0[(T^2 +
[Av*Cv/Ao*Co]^2*T*T0)/(2*g*db*ΔT*T0)]^(1/2)/Cv = 16.592 m^2
3)计算结果
排烟口的截面积 Av = 16.592 m^2
4）查表数值（根据《建筑防排烟系统技术标准》 GB51251-2017 表 4.6.3条查取）：
1.建筑净高度 H = 10.000 m
2.有无喷淋： 有
3.选取排烟量：11.1X10 m^3/h(建筑空间净高大于9.0m ,按9.0m取值)
4.设计排烟量：选取排烟量X1.2=13.32X10 m^3/h
5.自然排烟窗（口）风速取：0.74m/s
6.自然排烟窗（口）面积：设计排烟量/自然排烟窗（口）风速=50m^2
5）排烟窗口面积根据计算值与查表值选取最大值：
自然排烟窗（口）面积：MAX(16.550m^2, 50m^2)=50m^2
排烟窗口的设计
该项目自然排烟窗设置在排烟区域的外墙，采用开窗角大于70度高位中悬排烟窗，窗口底标高为H+7.0米（清晰高度2.6米以上可为储烟仓，此处取储烟仓厚度为3米），保证排烟窗在储烟仓内，并应沿建筑物的两条对边分散均匀设置，且每组的长度不宜大于3.0m；自然排烟窗（口）应沿火灾烟气的气流方向开启，并设置距离地面高度1.3米的手动开启装置。
排烟窗口岩厂房宽度（60米）布置，因此其防烟分区内任一点与最近排烟窗之间的水平距离等于30米，满足规范要求，新规中提到“当工业建筑采用自然排烟方式时，其水平距离尚不应大于建筑内空间净高的2.8倍”的排烟窗口的距离要求，根据条文解释“当层高较高且具有对流条件的场所给予适当放宽”以及建筑防排烟新规主要起草人王钊的宣贯培训课件，此处的厂房不在适用条件内，对该条文的正确理解应为：火灾危险性程度由大到小为 公建建筑→厂房→住宅的递减关系，防烟分区内任一点与最近的自然排烟窗（口）之间的水平距离不应大于30米为泛指，对于工业建筑的采用自然排烟时的水平距离不应大于建筑内空间净高的2.8倍是针对高大的厂房而言的，简而言之，厂房采用自然排烟时，防烟分区内任一点与最近自然排烟窗（口）的水平距离小于等于30米即满足规范要求（与旧规要求相同），当层高净高与2.8的乘积大于30米时，按计算的乘积确定。
二，多层厂房
工程概况：
某多层丙类厂房，耐火等级为二级，底层面积为2324.8 m2，建筑面积为5087m2（长68.5m,宽43.7m）, 建筑高度为13.6m。
防烟设计
楼梯间均采用封闭楼梯间，每层楼梯间开窗面积2m2，三层总的开启面积为6m2，并于楼梯间最高部位设置1m2的可开启外窗。
排烟设计
1防烟分区划分：
1.1 3m<H=4.2m<6.0m，防烟分区最大允许面积为1000m2，长边最大允许长度不大于36m。由于该项目无法满足自然排烟窗（口）的面积要求，因此采用机械排烟。
1.2,挡烟设施采用不燃材料制作的电动式挡烟垂壁。
1.3,最小清晰高度 ： 2.02m
1.4,选取储烟仓厚度为： 1.5m
排烟系统设计：
每层设一个排烟风机房，排除当层发生火灾时的烟，补风方式采用自然补风的方式，补风量不小于计算的排烟量的50%。由于厂房任一层的建筑面积小于2500 m2，不需在外墙或屋顶设置固定窗。排烟口与防烟分区内任一点的最近距离不大于30m布置，排烟口个数根据计算确定，排烟风机满足280℃时连续工作30min，风机与风机入口处设排烟防火阀连锁，风管采用镀锌铁皮风管，管道设计风速不大于20m/s，排烟口大小按排烟口风速不大于10m/s确定，穿越防烟分区处的支管设置280℃常开排烟防火阀。
排烟量计算：
1、最小清晰高度： Hq = 2.02 m
2、火灾热释放速率： Q = 8 MW
3、烟羽流质量流量： Mp = 15.32 kg/s
4、烟层平均温度与环境温度的差： ΔT = 361.78 K
5、防烟分区计算排烟量：V=52380 m3/h
6、防烟分区设计排烟量： Vs = 1.2 × V = 62856 m3/h
7、每个排烟口最大允许排烟量： Vmax = 45800 m3/h
8、防烟分区最少排烟口数量： n = 1 个
结束语
采用自然排烟对建筑外形，外立面影响很大，需与建筑专业密切配合满足自然排烟条件，当不能满足时，采用机械排烟，但机械排烟对建筑层高，格局影响比较大，当厂房有大型机器行走时，排烟风管需避开，同时避开时应满足排烟口与防烟分区内任一点的水平距离不大于30m，具体设计中需综合考虑实际情况，结合经济利益，优化防排烟的设计，提升厂房的消防安全性与实用性，使建筑方案越加合理，达到安全与经济利益的共赢。
参考文献：
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[4]谢月光, 谢庭雅. 工厂防排烟系统与通风空调系统的兼用设计[J]. 四川建材, 2006, 32(3):256-257.
论文作者:钟健维
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/30
标签：排烟论文; 厂房论文; 建筑论文; 自然论文; 净高论文; 分区论文; 烟气论文; 《防护工程》2019年第4期论文;