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第三节  防烟分区

  烟气在建筑物内的蔓延规律

烟气燃烧产生热分解,生成大量含有气态、液体和固体的混合物。烟气中有毒气体易引起人的窒息、对人体器官引起刺激及高温作用。对人体造成的危害。

1、烟气在着火房间内的流动:

烟气在着火房间内的流动趋势:烟气上升顶棚水平扩散达到周围被墙体阻挡向下沿墙流动当烟气上升达到一定厚度时→即到达窗或门口时开始向下扩散。一部分通过门窗洞口向室外扩散,另一部分当门窗关闭时烟层继续增厚→温度达到t=200~300℃玻璃破裂向室外扩散。

烟气向室外扩散有烟气从单个竖窗向上扩散(倾角方向),火势向上蔓延,它的危险性不大。另一种烟气从横排窗户喷出时,火焰附在墙面上火势向上蔓延的危险性大。

2、 烟气在走廊内流动:

首先烟气在走廊的天棚下流动变厚(20~30米)沿墙烟气下行延长与周围空气混合加剧,烟气温度下降、浮动→最后走廊中心剩下一个圆形空间。

3、 烟气沿楼梯间、电梯、管道井竖直流动:

 

一般在建筑物内存在以下的关系①当建筑物下部的室外空气压力各层的压力>竖井内的压力时,室外空气流向室内 见图4—8 ②当建筑物上部竖井内的压力>各层压力>建筑物室外压力时,空气由室内流向室外。③各层存在压力差:下层空气流向上层。烟气向上流动,一旦发生火灾,最顶层比着火的上一层还危险。烟气上升速度3~4m/s,水平速度0.5~0.8m/s

 

  

 

沿

4图4-9  建筑物内的压力分布情况示意图                     图4-8 建筑物内烟气沿竖井方向的气流分布图    温度:①室内温度>室外温度时,空气的容重不同,产生的浮力不同,建筑内上部压力>室外压力,空气从室内向室外流动;建筑内下部压力<室外压力时,空气从室外向室内流动。所以形成图4—9中。由示:从室外下部室内下部室内上部室外。这种现象就是建筑物的烟囱效应。着火时,建筑物的烟囱效应更加显着,使火势的蔓延更加迅速。

  防烟设计的基本原则和具体的防烟措施

1、防烟设计的基本原则:就是阻止烟气进入疏散的通道,保证疏散安全。多层建筑一般不设防烟设施,高层建筑、重要的公共建筑、地下室建筑或无窗建筑在其重要部位设防烟设计。

2、具体防烟措施:要在建筑物内的防火分隔区范围内,①先假定火灾时的空气压力分布,②然后布置进风口和排烟口位置③进行各种形式的组合④采用自然或机械排烟等方式,经过分析比较选最优方案。设计中封闭所有房间烟气可能流通的通道,如风道,孔洞等,目的是为了让烟气从排烟口排除,为了使烟气不能进入楼梯间,维持楼梯间内的压力,常在楼梯间外设置前室,并把进风口放在楼梯间内。见图4-13

  防烟分区的设备及相应的设置要求

防烟分区是指以屋顶挡烟隔板,挡烟垂壁或从顶棚向下突出500mm的梁为界,从地板到屋顶或吊顶之间的空间。为控制烟气在建筑物内任意流动,需要利用一些设备把防火分区划分为若干个防烟空间,在利用区内的排烟口把烟排除。常用的防排烟设备有挡烟垂壁和排烟口和机械排烟系统。

1、  烟垂壁:

挡烟垂壁指用不燃烧材料制成,从顶棚下垂不小于500mm固定或活动挡烟设施。活动挡烟垂壁是指火灾时因为感温、感烟或其它控制设备的作用,自动下垂的挡烟垂壁。设计时有采用吊顶下表面的突出物或钢筋土梁做挡烟垂壁,也有采用吊顶内排烟口的盖板与火灾探测器连锁的形式。活动挡烟垂壁在火灾发生时控制器的驱动下动作,自动打开排烟口的盖板,形成悬垂的挡烟板,直接把烟排除。挡烟垂壁的下垂长度根据排烟口的效果确定。通常建筑物内的烟层和侧窗的排烟效果,该长度不应小于50cm。考虑到人员的活动需要,其下檐距地面高度不应小于1.8m,以利于人员疏散和火灾的扑救工作。

活动式挡烟垂壁又分为防烟卷帘、活动式挡烟板和固定式挡烟板。

1)、卷帘:气密性好,卷帘宽度≯5米,与感烟探测器联动。

2)、活动式挡烟板,火灾时因感烟、感温探测器或其它控制设备联动而自动下垂。

4-10   挡烟垂壁                      4-11    活动式挡烟板

3)、式挡烟板,吊顶内排烟口的盖板与火灾探测器连锁的形式。

4)、梁(>500mm)

2、 基本方法:在区域边界上形成围挡,使烟气不能越过阻碍物而继续流动。对初期火灾的水平扩散起非常重要的作用。若及时启动扑烟装置,将烟气有效地控制在本区域内,若没能及时启动扑烟装置,烟将越过挡烟设施下端沿水平方向扩散。

3、 排烟口(自然排烟)

①材料:建筑物的门窗可作为自然排烟口,但作排烟口的门窗、扇应采用不燃烧材料制作。排烟口可在排烟垂壁或防烟分隔墙分隔的各防烟分区的顶棚上或墙壁上开设,每个排烟口的控制半径为30米。

②排烟口的位置:排烟口越高排烟效果越好,所以开设外窗高度要尽可能靠近顶棚设置。

a、层高小于3米的建筑物,侧墙的排烟口位置应设在房间的上半部分。

b、层高大于3米的建筑物,房间起火时,用侧窗进行自然排烟,室内外对流形成的中性面位置,是靠近天棚表面80cm处。排烟口的有效高度a=80-b(cm)其中b表示窗口下檐至吊顶下表面的距离。

当采用50cm的挡烟垂壁时,a=50-b(cm);

当采用80cm的挡烟垂壁时,a=80-b(cm);

  防排烟方式

1、防烟方式:

防烟方式有不燃化防烟、密闭防烟、机械加压防烟

①不燃化防烟:尽可能采用不燃烧的室内装修材料。家具、各种管道及其保温绝热材料。尤其是对大空间建筑。如:商业楼、展览楼、综合楼地下室的场所应严格执行。高度大于100米的超高建筑、地下建筑应优先采用不燃化防烟措施。

②密闭防烟方式:即当发生火灾时,将着火房间密闭起来,房间小、容积小当其内氧气不足时熄灭。亦可达到防烟扩散的目的。

4-12 自然排烟方式

③机械加压防烟方式:即当发生火灾时,将着火区以外的有关区域进行送风加压,使其保持一定的压力,以防止烟气侵入的防烟方式,在一定加压区与外加压区之间用一些构件分隔。如:墙壁、楼梯及门窗等两侧压差有效地防止烟气通过缝隙渗漏进去。

2、 排烟方式:

1)、自然排烟:利用火灾时产生的热烟气流的浮力和外部风力作用,通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式。在自然排烟设计中,必须有冷空气进口和热烟气的排烟口,排烟口可以是建筑物的窗,亦可以是专门设在侧墙上的排烟口。

适用范围:

①建筑高度小于50米的一类公共建筑和建筑高度小于100米的居住建筑靠外墙的防烟楼梯间及其前室。消防电梯间前室和合用前室,宜采用自然排烟方式。

②一类高层建筑物和建筑高度大于32米的二类建筑下列部位。可采用自然排烟方式:

L<30米,有单面外窗的内走廊;L<6米,双面外窗的内走道。面积F>100m2,且经常有人停留或可燃物较多的房间。净高小于12米的中庭。

④当排烟口设在地下室时,并有垂直风道直接向室外地面排烟时,排烟风道的断面宜大于地下室防烟分区面积的1/50,即小于10m2

⑤采用防③火墙分隔防烟分区室,室内应设自然排烟口和可开启门以便形成空气对流,但不能采用防火墙上的防火门。

4-13 自然排烟方式

⑥特别排烟口:当防烟楼梯间前室和合用前室的自然排烟是采用敞开的阳台,凹廊或者前室内设置不同朝向的外窗完成时其扑烟效果受风力、风向、热压的因素影响较小,排烟效果较好。

2)、机械排烟:用机械设备强制送风或排烟的手段来排除烟气的方式。

①组成:由排烟管道、排烟风机和开关设备组成。排烟时,启动排烟风机应与开启某一区域烟口同时进行。为保证火灾发生时排烟机仍在工作,设计时要考虑双电源及耐高温排烟风机。

②材料:排烟管道一般采用铁皮、防火板、石棉制作,设于阁楼,门顶内用非金属不燃烧材料敷面。

③集中控制:排烟设备启停,应由消防控制室集中控制和显示。

                                             

4-14 全面通风排烟方式

④机械排烟方式:全面排烟方式、机械送风正压排烟方式、机械负压排烟方式。

a全面排烟方式:对着火房间进行机械排烟,同时对走廊、楼梯(电梯)前室和楼梯间等进行机械送风,控制送风量略小排烟量,让房间保持负压,以防止烟气从着火房间漏出。

b机械送风正压排烟方式:用送风机给走廊、楼梯间前室和楼梯间等送新鲜空气,使这些部位的压力比着火房间略大些,烟气经过专门设计的排烟口或外窗以自然排烟的方式排出。注意送风量不可过大,否则氧气的含量上升有助于火势的增加。

 

 

4-15  机械送风正压排烟系统                   

 

 4-16  机械负压排烟系统

c机械负压排烟方式:用排烟机把着火房间内的烟气通过排烟口排至室外的排烟方式称为机械负压排烟方式(实用于家用抽油烟机)。火势初期能使着火房间内的压力下降,造成负压,烟气不会向其它区域扩散。在火灾旺盛阶段,排烟温度可达280℃后,排烟防火阀自动关闭,排烟系统停止工作。

  防烟分区的设置原则和划分方法

1、防烟分区的作用

火灾烟气对人体的危害很大,其扩散流动性强,所以应将烟气控制在一定的范围内,需要对建筑空间进行适当的划分,采取一定的隔烟措施,阻止烟气越过边界蔓延,从而形成一个防烟分区。

2、防烟分区的划分方法:有三种

按用途:如按建筑物的各个部位进行划分,厨房、楼梯、办公用房,但此种方法划分防烟分区时,应注意对通风空调管道、电器配管、给排水及采暖管道等穿墙和楼板处,采用不燃烧材料填实密闭。

按面积划分:在建筑物内按面积将其划分为若干个基准防烟分区,这些防烟分区在各个楼层,大小,形状各不相同。每个楼层的防排烟分区可采用同一套防烟设施。排烟风机的窗量应按最大防烟分区的面积计算。

按楼层划分:高层建筑底层多用于厨房、餐厅、多功能厅、接待室等。上层多用于客房,上下用途不同。而且底部发生火灾的几率大,易着火,上层相对较小;所以应尽可能根据房间的不同用途垂直方向按楼层划分防烟分区。

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