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建筑防烟排烟系统在建筑设计的影响

2021/01/15 阅读:

:新规《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017中对于建筑防烟排烟系统的设计方法,与旧规范有着巨大变化。这些变化不仅影响暖通专业的系统设计,同时对于建筑专业的设计也有着很大的影响。通过对新旧规范的仔细研读,笔者将GB51251-2017中对于建筑设计有影响的若干条文进行归纳总结,同时提出了一些设计过程中需要注意的问题和建议。

关键词:防排烟系统;建筑设计;自然通风;固定窗;楼梯间

《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017(以下简称《防排烟标准》)发布实施后,在暖通行业引起剧烈反响,防排烟系统的设计发生巨大变化的同时,对建筑专业的设计也产生了连锁反应。楼梯间、走道、自然通风、固定窗等都影响着建筑的内部布置和立面效果。为了让建筑专业的设计人员在设计过程中少走弯路,同时避免一些不必要的问题,笔者归纳了若干对民用建筑设计有影响的条文,并进行分析,提出建议。

1防烟系统设计对建筑的影响

1.1自然通风设施

《防排烟标准》第3.1.6条:“当地下、半地下建筑(室)的封闭楼梯间不与地上楼梯间共用且地下仅为一层时,可不设置机械加压送风系统,但首层应设置有效面积不小于1.2m2的可开启外窗或直通室外的疏散门[1]。”此条文要求对建筑的要求相对以往的做法是稍稍降低了。以往地下室直通室外的封闭楼梯间除了设置直通室外的疏散门外,还需设置2m2的可开启外窗来自然通风。《防排烟标准》针对地下仅为一层时,只用设置直通室外的疏散门即可,且开窗面积也降低了要求,缓解了建筑专业首层楼梯间难开窗的问题。《防排烟标准》第3.2.1条:“采用自然通风方式的封闭楼梯间、防烟楼梯间,应在最高部位设置面积不小于1.0m2的可开启外窗或开口[1]。”此条规范对建筑的要求稍有提高,做法有两种,一种是在楼梯间侧墙最高处开窗,另一种是在楼梯间的顶部楼板处开窗,如图1所示。前者对外立面稍有影响,后者对外立面虽无影响,但是对窗户施工防水要求很高。建议优先考虑第一种做法,后期施工方便且使用效果也较好。握储烟仓、清晰高度的定义,对建筑设计人员更好的理解并执行相关条文很重要。储烟仓(Smokereservoir):位于建筑空间顶部,由挡烟垂壁、梁或隔墙等形成的用于蓄积火灾烟气的空间。储烟仓高度即设计烟层厚度[1]。清晰高度(Clearheight):烟层下缘至室内地面的高度[1]。

1.2机械加压送风设施

《防排烟标准》第3.3.7条:“机械加压送风系统应采用管道送风,且不应采用土建风道[1]。”此条文要求对于建筑专业来说无疑是个大问题。根据《建筑防烟排烟系统技术标准》图示15K606可知,针对此条要求的做法是在土建风井中再设置金属(非金属)风管。风管的法兰、抗震支吊架等所需的安装空间,使建筑内部的土建风井面积比以往要大,特别是民用住宅项目的核心筒的设计,需要建筑专业设计人员预留更多的面积给风井,设计时建议优先考虑自然通风。《防排烟标准》第3.3.11条:“设置机械加压送风系统的封闭楼梯间、防烟楼梯间,尚应在其顶部设置不小于1m2的固定窗。靠外墙的防烟楼梯间,尚应在其外墙上每五层内设置总面积不小于2m2的固定窗[1]。”此条文对建筑设计的影响很大,基本上建筑内的所有楼梯间,都必须有自然采光。杜绝了建筑内的“黑楼梯间”,即使设置了机械加压送风系统也要在楼梯间顶部设置固定窗。这种做法是为了给灭火救援提供一个较好的条件,保障救援人员生命安全、不延误灭火救援时机。

2排烟系统设计对建筑的影响

排烟系统的设计主要围绕着“储烟仓”展开,掌握储烟仓、清晰高度的定义,对建筑设计人员更好的理解并执行相关条文很重要。储烟仓(Smokereservoir):位于建筑空间顶部,由挡烟垂壁、梁或隔墙等形成的用于蓄积火灾烟气的空间。储烟仓高度即设计烟层厚度[1]。清晰高度(Clearheight):烟层下缘至室内地面的高度[1]。

2.1自然排烟设施

《防排烟标准》第4.3.3.1条:“当设置在外墙时,自然排烟窗(口)应在储烟仓以内,但走道、室内空间净高不大于3m的区域的自然排烟窗(口)可设置在室内净高度1/2以上[1]。”如图2所示。此条文对建筑外立面的窗户布置影响很大。被废止的《高层民用建筑设计防火规范》[2]GB50045-95和《建筑设计防火规范》[3]GB50016-2006中,对自然排烟口只有面积的要求,《防排烟标准》首次提出了对自然排烟口的高度要求。建筑设计中一般窗户距地900mm,窗户的有效面积也是从900mm起计算的。而根据《防排烟标准》的要求,室内净高不大于3m的区域,自然排烟口距地不小于室内净高的1/2,即距地不大于1.5m。室内净高大于3m的区域,自然排烟口设置在储烟仓以内,储烟仓底部距地面的高度应大于最小清晰高度,最小清晰高度按下式计算:Hq=1.6+0.1H’(1)式中:Hq为最小清晰高度,m;H’为排烟空间的建筑净高度,m。因此自然排烟口的计算距地高度至少在1.9m以上。按照条文要求设计时,大多数建筑内的房间难以设置足够面积的自然排烟窗(口),以致无法自然排烟。若考虑自然排烟,同时保证立面效果,建筑专业需要设置比以往更多更密集的高窗,对建筑的节能设计要求也相应提高。此条文还有一个有争议的地方,走道的自然排烟口是否有3m净高的限制。根据云南省有关《建筑防烟排烟系统技术标准》部分技术问题释疑中的解释,“室内净高不大于3m”是针对其他室内区域而言,对走道高度没有限制。而很多暖通专业设计人员认为根据《防排烟标准》条文的字面意思,走道也需要考虑3m的高度限制。在此,笔者建议消防设计尽量从严,在官方释疑出来之前,非云南省的项目,走道宜考虑3m的高度限制,避免后期审查验收出现问题。《防排烟标准》第4.6.3.3条:“当公共建筑仅需在走道或回廊设置排烟时,其机械排烟量不应小于13000m3/h,或在走道两端(侧)均设置面积不小于2m2的自然排烟窗(口)且两侧自然排烟窗(口)的距离不应小于走道长度的2/3[1]。”如图3所示。规范对自然排烟窗(口)的间距要求也是首次提出。走道的宽度较窄,自然排烟窗(口)的面积,高度和间距要求,使走道较难满足自然排烟要求,然而,设置机械排烟系统,又需要设置风机房和排烟井,占用建筑面积。需要设计人员详细对比两种做法的优劣来采取相应措施。

2.2机械排烟设施

《防排烟标准》第4.4.7条:“机械排烟系统应采用管道排烟,且不应采用土建风道[1]。”此条文与第3.3.11条类似,会导致建筑内部的土建排烟风井面积比以往更大,对于公共建筑和地下车库等需要设置机械排烟系统的场所有较大影响。《防排烟标准》第4.1.4条:“下列地上建筑或部位,当设置机械排烟系统时,尚应按本标准第4.4.14条~第4.4.16条的要求在外墙或屋顶设置固定窗[1]:...”此条文对大型公共建筑(商业,展览、娱乐、歌舞、放映、游艺等)、工业厂房(仓库)的建筑设计影响很大。由于近几年的多起火灾案例中,仅靠机械排烟系统无法满足火灾的排烟排热需求,为了更好地及时排出烟和热,为消防队员扑救提供较好的内攻条件,符合《防排烟标准》要求的大型公共建筑和工业厂房(仓库)均要设置足够面积的固定窗。此条文基本消灭了为满足建筑的使用功能需求而存在的大量无窗房间。对于建筑方案的设计有着相当程度的限制,无论是建筑立面效果,还是建筑内部的功能房间布置,对于建筑专业设计人员来说都是一个极大的挑战。

3结语

《建筑防烟排烟系统技术标准》的发布与实施对于全专业都是一个里程碑。建筑防烟排烟系统的设计,不仅仅只关系到暖通专业设计的调整,对于建筑专业设计的影响也是深远的。本文笔者通过分析《防排烟标准》中对自然排烟窗(口)、固定窗、防排烟风井等若干要求,提出了自己的见解和建议,希望建筑、暖通专业的设计人员能从此文中有所收获,在实际的项目设计中更好的满足规范要求。火灾事故是现代社会危害较大,发生较频繁的灾害,作为设计人员,应该严格的遵守国家规范的要求,从源头降低火灾对人民的人生安全的危害,为人民提供一个安全、舒适、放心的生活空间。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部.GB51251-2017建筑防烟排烟系统技术标准[S].北京:中国计划出版社,2017

[2]中华人民共和国公安部.GB50045-95高层民用建筑设计防火规范(2005版.)[S].北京:中国计划出版社,2005

[3]中华人民共和国公安部.GB50016-2006建筑设计防火规范[S].

作者:谌伟 单位:中国市政工程中南设计研究总院有限公司

建筑防烟排烟系统在建筑设计的影响

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