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什么是机械排烟系统?

齐力消防2018-06-17 14:48:50

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一、机械排烟系统的组成

在不具备自然排烟条件时,机械排烟系统能将火灾中建筑房间、走道中的烟气和热量排出建筑,为人员安全疏散和灭火救援行动创造有利条件。

机械排烟系统是由挡烟壁(活动式或固定式挡烟垂壁,或挡烟隔墙、挡烟梁)、排烟口(或带有排烟阀的排烟口)、排烟防火阀、排烟道、排烟风机和排烟出口组成。

二、机械排烟系统的工作原理

当建筑物内发生火灾时,采用机械排烟系统,将房间、走道等空间的烟气排至建筑物外。通常是由火场人员手动控制或由感烟探测将火灾信号传递给防排烟控制器,开启活动的挡烟垂壁将烟气控制在发生火灾的防烟分区内,并打开排烟口以及和排烟口联动的排烟防火阀,同时关闭空调系统和送风管道内的防火调节阀防止烟气从空调、通风系统蔓延到其他非着火房间,最后由设置在屋顶的排烟机将烟气通过排烟管道排至室外。如图3-10-8所示。

 图3-10-8 机械排烟方式

(a)局部机械排烟方式                (b)集中机械排烟方式


目前常见的有机械排烟与自然补风组合、机械排烟与机械补风组合、机械排烟与排风合用、机械排烟与通风空调系统合用等形式,如图3-10-9,图3-10-10所示。一般要求如下:

1.排烟系统与通风、空气调节系统宜分开设置。当合用时,应符合下列条件:系统的风口、风道、风机等应满足排烟系统的要求;当火灾被确认后,应能开启排烟区域的排烟口和排烟风机,并在15s内自动关闭与排烟无关的通风、空调系统。


 图3-10-9  机械排烟和排风合用系统示意图

1-排风机;2-排烟防火阀及止回阀;3-排烟风机;4-止回阀或电动风阀;5、7-排烟口;6、8-排风口


 图3-10-10 利用通风空调系统的机械送风与机械排烟组合式排烟系统


2.走道的机械排烟系统宜竖向设置;房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置。


3.排烟风机的全压应按排烟系统最不利环管道进行计算,其排烟量应增加漏风系数。


4.人防工程机械排烟系统宜单独设置或与工程排风系统合并设置。当合并设置时,必须采取在火灾发生时能将排风系统自动转换为排烟系统的措施。


5.车库机械排烟系统可与人防、卫生等排气、通风系统合用。

三、机械排烟系统的选择

1.建筑内应设排烟设施,但不具备自然排烟条件的房间、走道及中庭等,均应采用机械排烟方式。高层建筑主要受自然条件(如室外风速、风压、风向等)的影响会较大,一般采用机械排烟方式较多。


2.人防工程下列部位应设置机械排烟设施:

(1)建筑面积大于50㎡,且经常有人停留或可燃物较多的房间、大厅;

(2)丙、丁类生产车间;

(3)总长度大于20m的疏散走道;

(4)电影放映间、舞台等。


3.除敞开式汽车库、建筑面积小于1000㎡ 的地下一层汽车库和修车库外,汽车库、修车库应设置排烟系统(可选机械排烟系统)。


4.机械排烟系统横向应按每个防火分区独立设置。


5.建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的住宅排烟系统应竖向分段独立设置,且每段高度,公共建筑不宜超过50m,住宅不宜超过100m。


需要注意的是,在同一个防烟分区内不应同时采用自然排烟方式和机械排烟方式,因为这两种方式相互之间对气流会造成干扰,影响排烟效果。尤其是在排烟时,自然排烟口还可能会在机械排烟系统动作后变成进风口,使其失去排烟作用。

四、机械排烟系统的组件与设置要求

(一)排烟风机

1.排烟风机可采用离心式或轴流排烟风机(满足280℃时连续工作30min的要求),排烟风机入口处应设置280℃能自动关闭的排烟防火阀,该阀应与排烟风机连锁,当该阀关闭时,排烟风机应能停止运转。


2.排烟风机宜设置在排烟系统的顶部,烟气出口宜朝上,并应高于加压送风机和补风机的进风口,两者垂直距离或水平距离应符合:竖向布置时,送风机的进风口应设置在排烟机出风口的下方,其两者边缘最小垂直距离不应小于3.00m;水平布置时,两者边缘最小水平距离不应小于10m。


3.排烟风机应设置在专用机房内,该房间应采用耐火极限不低于2.00h的隔墙和1.50h的楼板及甲级防火门与其它部位隔开。风机两侧应有600mm以上的空间。当必须与其他风机合用机房时,应符合下列条件:

(1)机房内应设有自动喷水灭火系统;

(2)机房内不得设有用于机械加压送风的风机与管道;


4.排烟风机与排烟管道上不宜设有软接管。当排烟风机及系统中设置有软接头时,该软接头应能在280℃的环境条件下连续工作不少于30min。


(二)排烟防火阀

排烟系统竖向穿越防火分区时垂直风管应设置在管井内,且与垂直风管连接的水平风管应设置280℃排烟防火阀。排烟防火阀安装在排烟系统管道上,平时呈关闭状态,火灾时由电讯号或手动开启,同时排烟风机启动开始排烟;当管内烟气温度达到280℃时自动关闭,同时排烟风机停机。


(三)排烟阀(口)

1.排烟阀(口)的设置应符合下列要求:

(1)排烟口应设在防烟分区所形成的储烟仓内。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,排烟口应尽量设置在防烟分区的中心部位,排烟口至该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m,如图3-10-17所示。

 

3-10-17  房间、走道排烟口至防烟区最远水平距离示意图


(2)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0.50m,如图3-10-18所示。

图3-10-18  排烟口设置的有效高度


2.火灾时由火灾自动报警系统联动开启排烟区域的排烟阀(口),应在现场设置手动开启装置;


3.排烟口的设置宜使烟流方向与人员疏散方向相反,排烟口与附近安全出口相邻边缘之间的水平距离不应小于1.50m,如图3-10-19所示。

图3-10-19 疏散方向与排烟口的布置


4.每个排烟口的排烟量不应大于最大允许排烟量。


5.当排烟阀(口)设在吊顶内,通过吊顶上部空间进行排烟时,应符合下列规定:

(1)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1.50m/s,且吊顶应采用不燃烧材料;

(2)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。


6.单独设置的排烟口,平时应处于关闭状态,其控制方式可采用自动或手动开启方式;手动开启装置的位置应便于操作;排风口和排烟口合并设置时,应在排风口或排风口所在支管设置自动阀门,该阀门必须具有防火功能,并应与火灾自动报警系统联动;火灾时,着火防烟分区内的阀门仍应处于开启状态,其他防烟分区内的阀门应全部关闭。


7.排烟口的尺寸可根据烟气通过排烟口有效截面时的速度不大于10m/s进行计算。排烟速度越高,排出气体中空气所占比率越大,因此排烟口的最小截面积一般不应小于0.04㎡。


8.当同一分区内设置数个排烟口时,要求做到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。


(四)排烟管道

1.排烟管道必须采用不燃材料制作,且不应采用土建风道。当采用非金属材料风道时,管道风速不应大于20m/s;当采用非金属材料风道时,不应大于15m/s。

排烟管道的厚度应按现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50243)的有关规定执行。


2.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。


3.排烟管道井应采用耐火极限不小于1.00h的隔墙与相邻区域分隔;当墙上必须设置检修门时,应采用乙级防火门;排烟管道的耐火极限不应低于0.50h,当水平穿越两个及两个以上防火分区或排烟管道在走道的吊顶内时,其管道的耐火极限不应小于1.50h;排烟管道不应穿越前室或楼梯间,如果确有困难必须穿越时,其耐火极限不应小于2.00h,且不得影响人员疏散。


4.当排烟管道竖向穿越防火分区时,垂直风道应设在管井内,且排烟井道必须要有1.00h的耐火极限。当排烟管道水平穿越两个及两个以上防火分区时,或者布置在走道的吊顶内时,为了防止火焰烧坏排烟风管而蔓延到其他防火分区,要求排烟管道应采用耐火极限1.50h的防火风道,其主要原因是耐火极限1.50h防火管道与280℃排烟防火阀的耐火极限相当,可以看作防火阀的延伸,另外,可以精简防火阀的设置,减少误动作,提高排烟的可靠性。


当确有困难需要穿越特殊场合(如:通过消防前室、楼梯间、疏散通道等处)时,排烟管道的耐火极限不应低于2.00h,主要考虑在极其特殊的情况下穿越上述区域时,应采用2.00h的耐火极限的加强措施,确保人员能安全疏散。排烟风道的耐火极限应符合国家相应试验标准的要求。图3-10-20为一些常用的、推荐的处理方法。 

图3-10-20  排烟管道布置示意图


(五)挡烟垂壁

挡烟垂壁是为了阻止烟气沿水平方向流动而垂直向下吊装在顶棚上的挡烟构件,其有效高度不小于500mm。挡烟垂壁可采用固定式或活动式,当建筑物净空较高时可采用固定式的,将挡烟垂壁长期固定在顶棚上;当建筑物净空较低时,宜采用活动式。挡烟垂壁应用不燃烧材料制作,如钢板、防火玻璃、无机纤维织物、不燃无机复合板等。活动式的挡烟垂壁应由感烟控测器控制,或与排烟口联动,或受消防控制中心控制,但同时应能就地手动控制。活动挡烟垂壁落下时,其下端距地面的高度应大于1.80m。

五、补风

(一)补风原理

根据空气流动的原理,在排出某一区域空气的同时,也需要有另一部分的空气与之补充。排烟系统排烟时,补风的主要目的是为了形成理想的气流组织,迅速排除烟气,有利于人员的安全疏散和消防救援。


(二)补风系统的选择

对于建筑地上部分的机械排烟的走道、小于500㎡的房间,由于这些场所的面积较小,排烟量也较小,可以利用建筑的各种缝隙,满足排烟系统所需的补风,为了简便系统管理和减少工程投入,可以不用专门为这些场所设置补风系统。除这些场所以外的排烟系统均应设置补风系统。


(三)补风的方式

补风系统应直接从室外引入空气,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。

1.自然补风

在同一个防火分区内补风系统可以采用疏散外门、手动或自动可开启外窗进行排烟补风,并保证补风气流不受阻隔,但是不应将防火门、防火窗作为补风途径。

2.机械补风

(1)机械排烟与机械补风组合方式。利用排烟机通过排烟口将着火房间的烟气排到室外,同时对走廊、楼梯间前室和楼梯间等利用送风机进行机械送风,使疏散通道的空气压力高于着火房间的压力,从而防止烟气从着火房间渗漏到走廊,确保疏散通道的安全。这种方式也称为全面通风排烟方式。该方式防烟、排烟效果好,不受室外气象条件影响,但系统较复杂、设备投资较高,耗电量较大。要维持着火房间的负压差,需要设置良好的调节装置,控制进风和排烟的平衡。如图3-10-21所示。

(2)自然排烟与机械补风组合方式。这种方式采用机械送风系统向走廊、前室和楼梯间送风,使这些区域的空气压力高于着火房间,防止烟气窜人疏散通道;着火房间的烟气通过外窗或专用排烟口以自然排烟的方式排至室外。这种方式需要控制加压区域的空气压力,避免与着火房间压力相差过大所导致渗入着火房间的新鲜空气过多,助长火灾的发展。

 
图3-10-18  机械排烟的方式

1,5-火源;2,6-排烟风机;3,7-排烟口;4,8-进(送)风口;9-通风机


(四)补风的主要设计参数

1.补风量

(1)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%。

(2)汽车库内无直接通向室外的汽车疏散出口的防火分区,当设置机械排烟系统时,应同时设置进风系统,且送风量不宜小于排烟量50%。

(3)在人防工程中,当补风通路的空气阻力不大于50Pa时,可自然补风;当补风通路的空气阻力大于50Pa时,应设置火灾时可转换成补风的机械送风系统或单独的机械补风系统,补风量不应小于排烟风量的50%。

2.补风风速

机械补风口的风速不宜大于10m/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。


(五)补风系统组件与设置

1.补风口

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;当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。机械送风口或自然补风口设于储烟仓以下,才能形成理想的气流组织。补风口如果设置位置不当的话,会造成对流动烟气的搅动,严重影响烟气导出的有效组织,或由于补风受阻,使排烟气流无法稳定导出,所以必须对补风口的设置有严格要求。

2.补风机

补风机的设置与机械加压送风机的要求系统。排烟区域所需的补风系统应与排烟系统联动开闭。

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