陈钊
天水建筑设计院 甘肃天水 741000
摘要：本文通过对《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017的研究，结合实际工程，总结了关于防烟排烟系统性能化计算的一些认识。
关键词：暖通空调 ；防烟系统；排烟系统
前言
随着科技水平的不断进步、建设项目的规模越来越大，人们对消防安全也愈加的重视。本文以某项目中一栋地上17层地下1层、建筑高度51米的居住建筑为例，着重分析防烟、排烟系统性能化计算在工程中的应用。
一、防烟系统分析
地上标准层层高为3m，防烟系统采用地上防烟楼梯间自然通风（每五层可开启外窗面积≥2.0m2，并在最高位置设≥1.0m2 的可开启外窗）；地下1层封闭楼梯间（不与地上楼梯间共用）采用在首层设有效面积1.2m2的可开启外窗自然通风；前室机械加压送风的方式，为满足《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017的要求，前室防烟系统采用将风口设在前室顶部的解决办法，具体为将水平支管接竖管处的结构梁全部上翻至与楼板底部平齐，并将水平支管做扁以保证净高。综合排布后，局部吊顶下的净高约为2.4m。如图1所示：
图1 标准层交通核示意图
计算分析分为两部分：计算风量、查规范表风量
1.计算风量
前室机械加压送风量Ls=AkνN1+0.083AfN3
其中，前室及楼梯间疏散门尺寸均为1.2m（宽）*2.1m（高），一层内开启门的截面面积Ak取2.52m2；门洞断面风速ν取1.2m/s；设计疏散门开启的楼层数量N1取3；单个送风阀门的面积取0.77m2；漏风阀门的数量N3取18；
得出前室的计算机械加压送风量为36723m3/h。
2.查表风量
根据《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017）表3.4.2-2得出前室的计算加压送风量范围为45000～48600m3/h，与系统负担高度比较后取45500m3/h。
以上两种方法比较后取大值，最后确定本项目前室计算加压送风量为45500m3/h，设计加压送风量为54600m3/h.
门洞断面风速ν是根据防烟系统设置取值，在防烟系统确定的前提下，影响前室加压送风量最大的变量是一层内开启门的截面面积Ak。以上两种方法加压送风量相差较大的主要原因也是Ak不同引起的，本项目疏散门尺寸为1.2m（宽）*2.1m（高），而规范疏散门尺寸为1.6m（宽）*2.0m（高）。这就意味着当疏散门尺寸与规范举例的尺寸不一致时，只通过查表取值是不准确的。
此外，对于公共建筑中有多个疏散门的前室，其加压送风量必须进行计算修正，不应只按表格数据直接选取，否则可能出现设计加压送风量将会远小于实际加压送风量的情况，从而影响防烟系统的可靠性。
二、排烟系统分析
本项目地上采用自然通风方式，只有地下室设置了排烟系统。地下室由大于20m的内走道与小于50m2的丙（2）储藏间组成，层高为7m，结构梁高为0.6m，设有喷淋系统。
排烟系统计算分析分为两部分：实际工况（净高≤6m），假设工况（净高＞6m）；防烟分区的划分：将走道及丙（2）储藏间合起来划分防烟分区，最大防烟分区面积为133m2，任意相邻防烟分区面积之和为224m2。排烟管设置在走道上方吊顶内。如图2所示：
图2 地下室排烟系统局部平面图
1.实际工况：
地下室净高按6.0m取值。各防烟分区排烟量按60m3/m2.h计算，系统总排烟量按任意两个相邻防烟分区的排烟量之和的最大值*60m3/m2.h计算，并复核规范最小排烟量.确定系统计算总排烟量为13440m3/h，附加系数取1.2，设计排烟量为16128m3/h，补风量为8064m3/h。单个排烟口的最大允许排烟量（位置系数0.5）Vmax=6522m3/h。
2.假设工况：
地下室净高按6.1m取值。系统总排烟量按最大防烟分区的排烟量计算。最大防烟分区的排烟量计算按《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017表4.6.3与排烟性能化计算比较后取大值。
（1）查表计算得出系统计算总排烟量为53100m3/h；
（2）排烟性能化计算：
烟羽流质量流量Mp=0.071Qc1/3Z5/3+0.0018Qc=11.07kg/s
其中，热释放速率Qc=1.5MW、燃料面到烟层底部的高度Z=4.6m、
火焰极限高度Z1=2.7m；
烟层平均温度与环境温度的差：△T=KQc/MpCp=94.8K、
其中，烟气中对流放热量因子K=1.0、空气的定压比热Cp=1.01[kJ/(kg)]
每个防烟分区的排烟量为V=MpT/ρ0T0=47019m3/h；
其中，烟层的平均绝对温度T=388K、环境温度下的气体密度ρ0=1.2（kg/m3）、环境的绝对温度T0=388K
单个排烟口的最大允许排烟量Vmax=4.16··db5/2=6429m3/h。
其中，排烟位置系数=0.5、排烟系统吸入口最低点之下烟气层厚度db=1.5m；
综合比较后确定系统计算总排烟量为53100m3/h，附加系数取1.2，设计排烟量为63720m3/h，补风量为31860m3/h；
对以上两种工况计算分析可以看出，虽然净高相差只有0.1m，但由于计算方法的改变，系统排烟量却相差了很多。排烟场所净高≤6m时，排烟量计算与防烟分区划分及面积有关，与场所净高无关。设计时，我们可以采取大小防烟分区相隔布置的方法在满足规范要求前提下来尽量降低系统排烟量；排烟场所净高＞6m时，排烟量计算与防烟分区划分及面积无关，而与场所净高有关。设计时，我们可以按规范要求的上限划分防烟分区，尽量减少防烟分区的数量来减少排烟系统的支路，保证系统运行的可靠性。
三、结语
就防烟系统而言，根据不同的交通核形式选用合理的防烟系统，通过计算并与规范对比，确定准确的加压送风量，保证防烟系统的可靠性很重要；对于排烟系统，在临界工况时，权衡场所净高选择，以达到最优化设计，并在计算完单个排烟口的最大允许排烟量后，核算单个排烟口的风速。在消防工程越来越重要的今天，为了减少火灾危害、保护人员及财产安全，科学合理地设计建筑防烟、排烟系统是十分必要的。
参考文献
[1]《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017
[2]《建筑设计防火规范》GB50016-2014
[3]《建筑防烟排烟系统技术标准》图示 15K606
论文作者:陈钊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/16
标签：排烟论文; 系统论文; 净高论文; 分区论文; 量为论文; 工况论文; 风量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;