暖通工程師關(guān)于高層建筑中庭防排煙方式分析

1 常見(jiàn)中庭的分類

隨著，各類建筑形式的不斷變化和使用功能的需要，建筑中庭的形式也呈現(xiàn)多種多樣的態(tài)勢(shì)，常見(jiàn)的中庭結(jié)構(gòu)有購(gòu)物中心、高級(jí)賓館大堂等。按不同構(gòu)成形式分為通透式中庭、內(nèi)嵌式中庭、局部中庭等。

2 高層建筑中庭的防火排煙要求

由于中庭是上下左右貫通的封閉大空間，防火分區(qū)難于劃分，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣蔓延迅速。中庭聯(lián)通的各部分功能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成火災(zāi)隱患多，人員疏散困難。由于中庭是建筑重要的組成部分，其防排煙措施要依托主體建筑防排煙方案。我國(guó)有關(guān)高層建筑中庭防排煙設(shè)計(jì)的基本原則是：

(1)中庭周圍不同功能房間應(yīng)該作為獨(dú)立的防火分區(qū)，各房間之間的隔墻為耐火極限不小于3h，而且各功能對(duì)外開(kāi)的門(mén)為乙級(jí)防火門(mén)。

(2)中庭的疏散樓梯不應(yīng)少于2部，至少有一個(gè)直通室外。

(3)中庭的每層回廊要求安裝快速響應(yīng)噴頭。

(4)中庭與其他開(kāi)敞房間之間應(yīng)設(shè)置防火卷簾。

(5)凈空高度小于12m的中庭，一般在2-5層之間。當(dāng)其可開(kāi)啟的天窗或高側(cè)窗的面積不小于中庭地面面積的5%時(shí)，可自然排煙。

(6)不具備自然排煙條件或凈空高度大于12m的中庭，應(yīng)采用機(jī)械排煙。

3 中庭的防排煙方式選擇

不同類型的中庭式建筑在防火排煙設(shè)計(jì)方式的選擇上差異較大。概況來(lái)看，中庭的煙氣控制方法分為以下幾類：

(1)用玻璃或卷簾將中庭與周圍建筑隔開(kāi),以防止火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣和熱流通過(guò)中庭擴(kuò)散。

(2)中庭設(shè)置集中排煙系統(tǒng),使煙層界面保持在安全疏散要求的高度。

(3)在中庭四周各層房間設(shè)置排煙系統(tǒng),排除著火層產(chǎn)生的煙氣,阻止煙氣進(jìn)入中庭。

(4)以上方法結(jié)合使用。

3.1 分散式排煙

分散式排煙可用起火間排煙法、陽(yáng)臺(tái)排煙法。這種方式排煙量小，可把煙氣有效控制在著火區(qū)域而不擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)。適用于購(gòu)物中心類的中庭，且中庭四周布置的許多小單元間為連同狀態(tài)時(shí)，可按500m2劃分防煙分區(qū)。但其排煙系統(tǒng)復(fù)雜，日常維護(hù)工作量大，系統(tǒng)可靠性較差。而且一旦中庭發(fā)生火災(zāi)則無(wú)法有效排煙。煙氣控制方法的選取在于建筑物的用途、消防設(shè)施的特點(diǎn)以及疏散通道的形式和布局。不經(jīng)中庭的分散式排煙需要注意一下方面：為使煙氣不進(jìn)入中庭，在中庭邊緣設(shè)置擋煙垂壁、隔板或鋼化玻璃，構(gòu)成存煙空間。向中庭敞開(kāi)部分應(yīng)設(shè)置固定擋煙垂壁或由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的活動(dòng)式擋煙垂壁，擋煙垂壁的設(shè)置應(yīng)使煙層的底部不低于垂壁的底部;對(duì)非著火層加壓送風(fēng)排煙，以免煙氣散入無(wú)火樓層。

3.2 集中式中庭排煙

集中式排煙有多種方法,如直流(置換)排煙法、置換-稀釋排煙法、負(fù)壓排煙法以及混合排煙法等。由于煙氣進(jìn)入中庭，會(huì)自由膨脹上升，上升的煙氣也會(huì)自由地進(jìn)入到側(cè)面開(kāi)孔的樓層。這種方式具有統(tǒng)一管理、運(yùn)行可靠、日常維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)中庭周圍的建筑層起火，且火災(zāi)規(guī)模較小時(shí)，其排煙效果較差。經(jīng)中庭排煙有一下特點(diǎn)：

(1) 著火點(diǎn)由自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)控制。

(2) 設(shè)置的邊緣隔板不會(huì)阻止排煙，只是防止煙氣從下層侵入。

(3) 在非著火層送風(fēng)防煙。

3.3 中庭通過(guò)裙房排煙

對(duì)于裙房為中庭，塔樓下面幾層向中庭開(kāi)敞的建筑來(lái)說(shuō)。由于層壓的作用，煙氣從裙房進(jìn)入塔樓，危險(xiǎn)性較高。解決辦法是，對(duì)塔樓的走道和樓梯間加壓，使空氣氣流由電梯井和樓梯間進(jìn)入中庭排煙。中庭內(nèi)的煙氣可通過(guò)側(cè)墻排出。

3.4 中庭通過(guò)回廊排煙

這類中庭四周布置許多單元商店，每個(gè)店的面積較小，如果每個(gè)商店均要設(shè)置排煙設(shè)備是非常困難的，而且絕對(duì)是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)榕艧熛到y(tǒng)要運(yùn)用于每一個(gè)店，甚至是小店鋪，才能保護(hù)整個(gè)建筑，況且排煙系統(tǒng)的控制又很復(fù)雜。如果火災(zāi)在著火間形成，煙氣將經(jīng)過(guò)房間開(kāi)口流入回廊，再向中庭擴(kuò)散。為了防止煙氣涌入中庭，應(yīng)該在回廊將煙氣排除，因此回廊邊緣設(shè)置擋煙垂壁，利用回廊作為“貯煙倉(cāng)”，回廊內(nèi)的排煙設(shè)備將煙氣排除。

3.5 混合排煙

對(duì)于高度較高，或?qū)訑?shù)較多的中庭，下面幾層采用中庭排煙，使煙層的高度符合這幾層的疏散要求，上面幾層中庭采用擋煙垂壁，使煙氣不侵入上面幾層的中庭，稱之為混合排煙法。采用混合排煙法，即下部采用中庭集中式排煙法，使煙層底部的高度維持在人員的居住面之上，而其它的樓層則與中庭封閉起來(lái)，封閉的方式可以采用設(shè)置卷簾等防火分隔方法。

4 中庭排煙常見(jiàn)的問(wèn)題

4.1 要有效地進(jìn)行中庭的排煙，必須考慮補(bǔ)風(fēng)，以替換被排放出去的煙氣，補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)不小于排煙量的70%，補(bǔ)充的空氣可以采用自然的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，如果可利用的進(jìn)風(fēng)口面積有限，可以考慮設(shè)置機(jī)械的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)中庭采用防火分隔，中庭周邊防火卷簾防火門(mén)全部關(guān)閉時(shí)，中庭排煙風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，將使中庭內(nèi)產(chǎn)生巨大負(fù)壓，越底層負(fù)壓越大，可能導(dǎo)致防火卷簾無(wú)法下落到底。

4.2 中庭上空采用輕型透光屋面時(shí)，上部無(wú)法承載雨淋系統(tǒng)，負(fù)壓過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致屋面坍塌?？紤]頂棚的消防安全，采光玻璃宜采用防火玻璃。玻璃和鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限要達(dá)到1.5h，必要時(shí)可采用噴淋保護(hù)。

4.3 《高規(guī)》并未對(duì)自然排煙口的開(kāi)啟方式做規(guī)定，國(guó)外規(guī)范要求自然排煙口面積至少一半為自動(dòng)操作，為保證排煙口自動(dòng)開(kāi)啟，排煙口必須與中庭頂部的感煙探測(cè)器聯(lián)動(dòng)。對(duì)于凈空高度小于12m的中庭，采用自然排煙時(shí)，可開(kāi)啟外窗應(yīng)設(shè)在方便開(kāi)啟的地方，如中庭回廊。感煙探測(cè)器應(yīng)與排煙天窗及自動(dòng)噴水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

4.4 當(dāng)熱煙氣流到與其密度相等的空氣高度時(shí)便轉(zhuǎn)由水平方向擴(kuò)展并隨著溫度的降低還會(huì)下降，使得煙氣無(wú)法從頂部高窗排到室外。因此，對(duì)于使用性質(zhì)極為重要的建筑在投資條件許可的情況下，雖然具有開(kāi)啟外窗的自然排煙條件，仍應(yīng)采用可靠的機(jī)械防煙裝置。

4.5 中庭的鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)。對(duì)于中庭上部就是主體高層建筑的，其鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限應(yīng)不小于1.5小時(shí)(參照樓板的耐火極限要求)，采光玻璃也應(yīng)為1小時(shí)以上的防火玻璃，對(duì)于展覽館、商場(chǎng)等火災(zāi)荷載較大的建筑物的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限應(yīng)更高些，而辦公樓、賓館等建筑的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的要求可適當(dāng)降低，封閉式中庭，其鋼結(jié)構(gòu)可不予保護(hù)。

本文概述了近年來(lái)有關(guān)中庭煙氣控制方面的幾種常見(jiàn)方式,其目的是使建筑防火科研人員、工程設(shè)計(jì)人員了解中庭煙氣控制研究現(xiàn)狀,以及最新研究方向。中庭煙氣流動(dòng)與煙氣控制研究可在借鑒國(guó)外先進(jìn)的研究成果與方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行,但應(yīng)注意結(jié)合我國(guó)中庭建筑自身的特點(diǎn)。

中庭建筑的煙氣控制系統(tǒng)與其它火災(zāi)防護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)整體,防護(hù)系統(tǒng)與火災(zāi)的相互作用使得火災(zāi)過(guò)程和環(huán)境變得極為復(fù)雜,為此開(kāi)展中庭火災(zāi)研究并評(píng)價(jià)相關(guān)火災(zāi)防護(hù)系統(tǒng)的性能,了解火災(zāi)發(fā)展過(guò)程和煙氣擴(kuò)散機(jī)理,提出中庭煙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,完善現(xiàn)有的消防技術(shù)法規(guī),已是我國(guó)消防工作的當(dāng)務(wù)之急。

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