高层民用建筑防烟排烟设计
浅谈高层建筑防烟楼梯间防排烟设计_孙瑜
・建筑水暖・浅谈高层建筑防烟楼梯间防排烟设计孙 瑜1，姜杰文2（青岛沿海建筑设计有限公司，山东 青岛 266000）摘要：高层建筑防烟楼梯间的防排烟设计，宜采用自然排烟或加压送风的方式。
本文介绍了各方式的特点及适用场合，并就地上与地下分别为防烟楼梯间时加压送风系统设计及注意的问题做简单总结，以期使防排烟设计更为合理有效，保证火灾时人员的安全疏散。
关键词：高层建筑；防烟楼梯间；自然排烟；加压送风中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）12-0079-01引言在各类火灾事故中，大部分人员并非被火烧伤，而是由于烟气窒息、中毒，不能安全疏散才导致伤亡，而高层建筑中的防烟楼梯间及前室、消防电梯间前室或合用前室都是建筑着火时最重要的疏散通道，对这些部位进行合理有效的防排烟设计对保证人员安全疏散具有极为重要的意义。
本文主要就高层建筑防烟楼梯间的防排烟设计进行讨论。
1 防烟楼梯间防排烟采用方式及适用场合高层建筑中防烟楼梯间的防排烟设计宜采用以下方式：1.1 自然排烟防烟楼梯间可利用可开启的外窗或阳台、凹廊等自然排烟。
这种方式的排烟效果会受风向等多种因素的影响，但是其构造简单、经济，火灾时不受电源中断的影响，平时还可兼做换气用。
结合我国目前的经济、技术条件及管理水平，宜优先采用。
此方式不适用于建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑。
1.2 加压送风对防烟楼梯间加压送风使其保持正压，阻止烟气侵入。
这种方式防烟效果好，能够保证人员疏散和扑救的需要，不受环境条件限制。
建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m 的居住建筑及不具备自然排烟条件的高层建筑防烟楼梯间，应采用加压送风的方式。
2 防烟楼梯间加压送风风量确定及系统设计根据《高规》第6.2.8条规定，所有高层建筑的疏散楼梯间均分成上下两段，形成两个独立的楼梯间。
2.1 加压送风量的确定地下部分满足封闭楼梯间要求时，只需考虑地上部分防烟楼梯间加压送风。
高层建筑防火排烟设计规范
高层建筑防火排烟设计规范第一节一般规定1.1 高层建筑的防烟设施应分为机械加压送风的防烟设施和可开启外窗的自然排烟设施。
1.2 高层建筑的排烟设施应分为机械排烟设施和可开启外窗的自然排烟设施。
1.3 一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的下列部位应设排烟设施：(1)长度超过20m的内走道。
(2)面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的房间。
(3)高层建筑中的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室。
1.4 通风、空气调节系统应采取防火、防烟措施。
1.5 机械加压送风和机械排烟的风速，应符合下列规定：(1)采用金属风道时，不应大于20m / s。
(2)采用内表面光滑的混泥土等非金属材料风道时，不应大于15m / s。
(3)送风口的风速不应大于7m / s；排烟口的风速不应大于10m / s。
第二节自然排烟2．1 除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，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。
2．2 采用自然排烟的开窗面积应符合下列规定：(1) 防烟楼梯间闪室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于 2.00m2，合用前室不应小于3.00m2(2)靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于2.00m2(3)长度不超过60m的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的2％(4)需要排烟的房间可开启外窗面积不应小于该房间面积的2％。
(5)净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5％。
2．3 防烟楼梯间前室或合用前室，利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟措施。
2．4 排烟窗宜设置在上方，并应有方便开启的装置。
第三节机械防烟3．1 下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施：(1)不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室。
(2)采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室。
高层民用建筑防烟排烟设计(一)
高层民用建筑防烟排烟设计(一)火灾发生时如何及时排除烟气，保障高层民用建筑内部人员的安全疏散和有利于扑救火灾，正确合理地设计防烟、排烟设施起着重要作用。
一、防烟分区的合理划分防烟分区主要用挡烟垂壁或挡烟梁等设施来划分，目的在于防止烟气扩散，满足火灾时人员的安全疏散及扑救需要。
（一）防烟分区不得跨越防火分区且面积不宜过大。
如果防烟分区跨越了防火分区，则形成防火分区的防火门、防火卷帘、防火阀必须具有隔烟性能，而且要与感烟报警系统联锁，而实际上这些设备难以达到此要求。
从实际排烟效果看，防烟分区面积划分得越小则排烟效果越好。
然而，在某些建筑中常常会有大空间，往往不易实现，因此《高层民用建筑设计防火规范》中规定防烟分区面积不宜大于500m︿2，并考虑到大空间房间在发生火灾时，一般情况下烟气不会在很短的时间内充满整个空间，故又规定了净空大于6m的房间可不考虑划分防烟分区。
（二）排烟口应设在顶棚或靠近顶棚的墙面上，且距该防烟分区最远点水平距离不应超过30m。
这主要是因房间着火时，烟气因受热作用而产生浮力向上升起，升到吊顶后转变方向，向水平方向扩散。
排烟口设在上部，就能及时将烟气排除，而且考虑到一个防烟分区面积不能太大。
（三）当顶棚为非燃烧材料或难燃烧材料时，挡烟垂壁或挡烟梁紧贴顶棚平面即可，不必完全隔断；而当顶棚为可燃材料时，则挡烟垂壁或挡烟梁要穿过顶棚平面，并紧贴非燃烧楼板或楼顶。
二、排烟风机的设置为了保障排烟风机不受火灾威胁，并且便于操作维护，在设置时应满足如下要求：（一）应设在专用房间内，且房间应位于排烟系统最高排烟口上部；（二）排烟风机与排烟口之间应有联锁装置；（三）排烟风机的入口处，必须设有当烟气超过280℃时能自动关闭的装置。
高层民用建筑防烟排烟设计
高层民用建筑防烟排烟设计在城市的天际线上，高层民用建筑如同一座座挺拔的巨人。
然而，在这些宏伟建筑的背后，防烟排烟设计是保障人们生命安全的重要环节。
高层民用建筑的特点决定了其在火灾发生时面临着独特的挑战。
高度的增加使得烟雾和热气的扩散更加复杂，人员疏散也变得更加困难。
因此，科学合理的防烟排烟设计至关重要。
首先，我们来了解一下防烟系统的设计。
防烟系统的主要目的是防止烟雾侵入疏散通道和避难区域，为人员的安全疏散创造有利条件。
常见的防烟方式包括机械加压送风系统和自然通风系统。
机械加压送风系统通常用于不具备自然通风条件的楼梯间、前室等部位。
在设计时，需要根据建筑的高度、面积、人员数量等因素，精确计算送风量和送风压力，以确保烟雾不会进入这些区域。
同时，要合理设置送风口的位置和数量，保证送风的均匀性。
自然通风系统则利用建筑的自然开口，如窗户、阳台等实现通风防烟。
在设计中，要考虑开口的面积、位置和朝向，以及建筑物周围的环境因素，如风压等，以确保自然通风的效果。
接下来是排烟系统的设计。
排烟系统的作用是将火灾产生的烟雾及时排出建筑物，降低烟雾浓度，提高能见度，为人员疏散和消防救援争取时间。
机械排烟系统是高层民用建筑中常用的排烟方式之一。
其设计要点包括确定排烟量、排烟口的位置和尺寸、排烟风机的选型等。
排烟量的计算需要综合考虑建筑物的面积、高度、火灾类型等因素。
排烟口应设置在烟雾聚集的区域，并且要与防烟分区相配合，避免烟雾的无序扩散。
自然排烟系统则是通过可开启的外窗、阳台等实现排烟。
在设计时，同样要考虑窗户的面积、开启方式和位置等因素。
在防烟排烟设计中，还需要注意系统的控制和联动。
例如，当火灾探测器报警时，防烟排烟系统应能自动启动，并且要与消防报警系统、消防电梯、疏散指示系统等协同工作，形成一个完整的消防安全体系。
此外，风道的设计也是不可忽视的环节。
风道应具备良好的密封性和耐火性能，以防止烟雾泄漏和火势蔓延。
同时，风道的布局要简洁合理，减少阻力，提高系统的运行效率。
高层建筑防火排烟设计规
高层建筑防火排烟设计规
范根据国家相关标准和规范进行要求，具体包括以下方面：
1. 建筑结构的防火要求：选用符合耐火性能要求的建筑材料和构件，确保建筑结构的耐火性能。
2. 防火分区要求：根据建筑的用途和火灾危险性，将建筑分割为不同的防火分区，要求每个分区具备独立的防火墙和防火门。
3. 防火间距要求：建筑物之间的防火间距要满足规范要求，以保证火势不会轻易蔓延到相邻建筑。
4. 火灾报警系统：高层建筑必须安装火灾报警系统，可以及时发现火灾，并采取相应的措施。
5. 防烟措施：高层建筑需要设置防烟分区，确保火灾发生时，能够控制烟气蔓延。
防烟分区内的排烟设备需要满足规范要求，保证排烟效果。
6. 疏散通道和楼梯间：高层建筑必须设置足够数量和宽度的疏散通道和楼梯间，保证人员的疏散安全。
7. 消防设施：高层建筑需要按照规范要求安装消防设施，包括消防水源、消防栓、灭火器等，以及相应的消防管道和喷头系统。
8. 安全疏散标识：高层建筑需要设置明显的安全疏散标识，指引人员正确疏散。
9. 电气设备和配电系统：高层建筑的电气设备和配电系统要满足防火要求，防止电气设备成为火灾发生和蔓延的源头。
需要根据具体的国家和地区规范进行设计，确保高层建筑在火灾发生时能够提供有效的防火和排烟保护，确保人员的生命安全。
民用建筑消防排烟与风管设计
压力损失计算
根据风速和风量计算风管内的压力损 失，以确定风机的功率和风压。
风管尺寸选择
根据通过的风量和风速选择合适的风 管尺寸，以减少阻力和噪音。
风管系统布局与气流组织
布局原则
遵循合理、简洁、经济的原则，尽量 减少分支和弯头，避免不必要的转折 。
气流组织
合理布置送风口和回风口的位置，确 保室内空气流通且均匀，避免涡流和 死角。
结合建筑特点
根据建筑物的特点，如高度、跨度、 结构等，进行排烟系统的个性化设计 ，以满足特定需求。
03
风管设计基础
风管材料选择
01
02
03
镀锌钢板
具有优良的防腐蚀性能和 强度，广泛用于通风空调 系统。
不锈钢板
耐腐蚀，适用于有特殊清 洁要求的场合。
玻璃钢板
质轻且强度高，适用于特 殊空间和吊顶内。
风管尺寸与压力损失
安全防护与控制措施
在排烟口和排烟风机周围应设置高温防护措施，防止对人员和设备造成伤害。
应设置自动控制系统，在火灾时自动启动排烟系统，并可远程控制和监视系统运 行状态。
05
设计案例分析
案例一：某高层住宅楼的消防排烟与风管设计
设计特点
风管布局
该高层住宅楼消防排烟与风管设计主要考 虑自然排烟与机械排烟相结合的方式，以 满足高层建筑火灾时的
安全性考虑
经济性
技术性
环境适应性
在设计中，首要考虑的是建筑 内人员的安全。排烟和风管系 统的设计应能在火灾发生时迅 速排除烟雾，保证建筑内部空 间的能见度，并为人员提供逃 生的时间。
设计时需考虑到经济性，选择 合适的风机和材料，在满足消 防要求的前提下，尽量减少初 投资和运行费用。
高层民用建筑排烟消防安全技术措施
高层民用建筑排烟与消防安全技术措施科学合理地设计机械排烟系统对于高层建筑来说十分重要，它意味着起火时，能及时排除有害烟气，以使人员安全疏散。
在建筑工程设计过程中，常发现一些设计人员在设计机械防排烟系统时，对机械排烟系统的工作原理和作用缺乏认识，对规范的理解很模糊，采用了与规范要求有较大出入的设计方法和控制方式，以致在火灾时机械排烟系统未能发挥它应有的作用。
其次，简要总结了机械排烟系统的相关消防安全技术措施，仅供参考。
一、应设置机械排烟系统的位置一类高层和建筑高度超过32m二级高层建筑以下四处设置机械排烟设施：1．无直接自然通风且长度超过20m内部走道可直接自然通风，但长度超过60m的内走道；对于有直接自然通风长度在20m～60m之间的内走道，若开窗面积大于走道面积的2%，则符合自然排烟规定不需设机械排烟，否则均应考虑设机械排烟设施。
2．面积超过100m2没有窗户的房间和地面上有固定窗户的房间，人们经常居住或有许多易燃物；面积小于100m2的房间之间和与走道之间的隔墙应满足规范要求，否则应按各房间累加的面积计算。
3．各房间总面积超过200m2或一个房间面积超过50m2，而且经常有人住在地下室，或者地下室里有很多易燃物，没有使用窗户和水井进行自然排烟。
4．没有自然排烟条件或间隙高度超过12m的中庭。
二、排烟风机排烟量的确定当排烟系统负责排烟控制区内的排烟或净高超过6m的未划分防烟分区的房间时,排烟风机排烟量应按每平方米面积不小于60m3/h计算。
担负两个或两个以上防烟分区排烟时,应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算。
中庭的排烟量应通过其体积乘以每小时换气次数来计算，当体积小于17000m3时,排烟量每小时按换气6次计算，当体积大于17000m3时，每小时按换气4次计算。
中庭排烟计算方法如下：若中庭体积为16000m3时,排烟风机排烟量应大于（16000m3×6次/h）96000m3/h；中庭体积为18000m3时,则排烟量应大于（18000m3×4次/h）72000m3/h。
(完整版)高层民用建筑设计防火规范条文说明.
高层民用建筑设计防火规范条文说明[4]8 防烟、排烟和通风、空气调节8.1 一般规定8.1.1、8.1.2 规定了高层建筑的防烟设施和排烟设施的组成部分。
一、设置防、排烟设施的理由：当高层建筑发生火灾时，防烟楼梯间是高层建筑内部人员唯一的垂直疏散通道，消防电梯是消防队员进行扑救的主要垂直运输工具(国外一般要求是当发生火灾后，普通客梯的轿厢全部迅速落到底层。
电梯厅一般用防火卷帘或防火门封隔起来。
为了疏散和扑救的需要，必须确保在疏散和扑救过程中防烟楼梯间和消防电梯井内无烟，首先在建筑布局上按本规范第 6.2.1条及第 6.3.3条的规定，对防烟楼梯间及消防电梯设置独立的前室或两者合用前室。
设置前室的作用：(1可作为着火时的临时避难场所；(2阻挡烟气直接进入防烟楼梯间或消防电梯井；(3作为消防队员到达着火层进行扑救工作的起始点和安全区；(4降低建筑本身由热压差产生的所谓“烟囱效应”。
特别是在冬天北方地区，室内温度高于室外温度，由于空气的容量不同而产生很大的热压差，在建筑比较密封的情况下，中和面在建筑高度1/2处，室外空气经低于中和面的门、窗缝渗入室内，室内热空气经过高于中和面的门、窗缝漏出，这就是“烟囱效应”。
由于设有前室，把楼梯间、电梯井与走道前室的两道门隔开，这样楼梯间及电梯的烟囱效应减弱，可以减缓火、烟垂直蔓延的速度；其次是按第8.1.1条、第8.1.2条的规定设置防、排烟设施，当发生火灾时，烟气水平方向流动速度为每秒0.3～ 0.8m，垂直方向扩散速度为每秒3～4m，即当烟气流动无阻挡时，只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼，烟气流动速度大大超过了人的疏散速度。
楼梯间、电梯井又是高层建筑火灾时垂直方向蔓延的重要途径。
因此，防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和两者合用前室设置防排烟设施，是阻止烟气进入该部位或把进入该部位的烟气排出高层建筑外，从而保证人员安全疏散和扑救。
二、设置防、排烟设施的方式。
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高层民用建筑防烟排烟设计
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火灾发生时如何及时排除烟气，保障高层民用建筑内部人员的安全疏散和有利于扑救火灾，正确合理地设计防烟、排烟设施起着重要作用。
一、防烟分区的合理划分
防烟分区主要用挡烟垂壁或挡烟梁等设施来划分，目的在于防止烟气扩散，满足火灾时人员的安全疏散及扑救需要。
（一）防烟分区不得跨越防火分区且面积不宜过大。
如果防烟分区跨越了防火分区，则形成防火分区的防火门、防火卷帘、防火阀必须具有隔烟性能，而且要与感烟报警系统联锁，而实际上这些设备难以达
到此要求。
从实际排烟效果看，防烟分区面积划分得越小则排烟效果越好。
然而，在某些建筑中常常会有大空间，往往不易实现，因此《高层民用建筑设计防火规范》中规定防烟分区面积不宜大于500m＾2，并考虑到大空间房间在发生火灾时，一般情况下烟气不会在很短的时间内充满整个空间，故又规定了净空大于6m的房间可不考虑划分防烟分区。
（二）排烟口应设在顶棚或靠近顶棚的墙面上，且距该防烟分区最远点水平距离不应超过30m。
这主要是因房间着火时，烟气因受热作用而产生浮力向上升起，升到吊顶后转变方向，向水平方向扩散。
排烟口设在上部，就能及时将烟气排除，而且考虑到一个防烟分区面积不能太大。
（三）当顶棚为非燃烧材料或难燃烧材料时，挡烟垂壁或挡烟梁紧贴顶棚平面即可，不必完全隔断；
而当顶棚为可燃材料时，则挡烟垂壁或挡烟梁要穿过顶棚平面，并紧贴非燃烧楼板或楼顶。
二、排烟风机的设置
为了保障排烟风机不受火灾威胁，并且便于操作维护，在设置时应满足如下要求：
（一）应设在专用房间内，且房间应位于排烟系统最高排烟口上部；
（二）排烟风机与排烟口之间应有联锁装置；
（三）排烟风机的入口处，必须设有当烟气超过280℃时能自动关闭的装置。
三、排烟风道的设置
排烟风道在设置上应满足如下要求：
（一）排烟风道要排出温度高达280℃的烟气，因此要采用金属板、混凝土等非燃烧材料制作；
（二）金属排烟道的厚度，当排烟风速小于
15m／s时，一般宜为0．6～1．0mm；当排烟风速大于15m／s时，宜采用0．8～1．2mm；
（三）风道内通过的风量，应按排烟系统各分支风量所有排烟口中最大排烟口的两倍计算。
当采用镀锌金属管时，不应超过20m／s，当采用混凝土时，不应超过15m／s。
四、利用通风空调系统排烟的设计
有的建筑体量较小，单独设置排烟系统有一定困难或工程改建增设排烟系统难度较大，可利用原有建筑的通风空调系统进行排烟设计，但通风空调系统的设计应满足排烟系统要求，如排烟量、管道尺寸、风机、电源等必须满足排烟要求，烟气不能通过空调器、过滤器等，排烟口应设有防火阀和遥控自动切换的排烟阀。
且钢制风管的壁厚要符合排烟管道要求，风管的保温材料必须用非燃烧材料。
五、烟气的控制
为了控制烟气的流动，在设计中还应注意：
（一）防烟楼梯间及其前室，宜分别设置送风竖井（管）。
为了使楼梯间压力趋向均匀，减少超压现象，楼梯间的送风竖井（管）宜每隔2～3层设一个送风口，前室送风竖井应每层设一个送风口；
（二）送风机宜优先采用离心风机，如选用轴轮送风机，一般应装在顶层，但应装有防风罩，减少风对系统的影响；
（三）层数不多的高层建筑，送风机一般设置在顶层，也可设在建筑物的底层；对于层数较多的建筑，需设置多台送风机时，可分别设在顶层、中间层和底层；
（四）为了使机械加压送风系统在发生火灾时起到防烟作用，在设计中还应注意：
1、保持正压间建筑结构的气密性。
如房间或走道通往前室的门口以及由前室通往楼梯间的门应加密封条等。
2、在任何时候，保证机械加压送风系统的完整性和正常运转。
3、正压间的气流应通过门洞缝向其它开放部位流动、排出。
4、为了保持气流压力的稳定性，室外空气通过设在楼梯间底层或顶层的送风机和送风竖井全部高空多点输入。
请在该处输入组织/单位名称
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