朱俊亮

中铁第六勘察设计院集团有限公司

0 引言

近年，中国城镇化速度越来越快，大量建筑的出现在满足人们居住、娱乐的同时，也带来了一定的消防安全问题。据统计，我国每年因火灾伤亡的人数达几千人，其中有90%以上是被烟气窒息死亡的[1]。因此为保证火灾发生后人们能够顺利地向室外安全区域进行疏散，必须做好防排烟系统的设计。现行《建筑设计防火规范》GB50016-2014（简称“新建规”）仅明确了防排烟系统的设置场所[2]，但是与之相适应的《建筑防排烟系统技术规范》却迟迟未有发布。新旧规范的不同步导致各设计院设计标准不尽相同。

本文针对新、旧建筑设计防火规范对民用建筑中需划分多个防烟分区的机械排烟系统进行详细解读，通过实例剖析，帮助设计者更加深刻地理解规范，便于统一标准，达成规范要求。

1 现行规范对排烟量的计算规定

中华人民共和国公安部公消 [2015]98号规定三，鉴于新制订的《建筑防烟排烟系统技术规范》尚未批准发布，防烟排烟系统的设计与审核按照以下规定执行：防烟与排烟系统设置场所执行新版《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）；其他具体系统设计仍执行《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）及《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005版）的有关规定[3]。

其中《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）（简称“旧建规”）对机械排烟系统的排烟量计算要求为表1[4]。

表1 旧建规对机械排烟量的计算规定

高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）（简称“高规”）对机械排烟量的计算规定如下：担负1个防烟分区排烟或净空高度大于6.0 m的不划防烟分区的房间时，应按每平方米面积不小于60 m3/h计算（单台风机最小排烟量不应小于7200 m3/h）。担负2个或2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120 m3/h计算[5]。

旧建规和高规对机械排烟量计算的规定都是摘抄的日本规范，源自日本规定：担负2个或2个以上防烟分区的排烟风机排烟量每分钟能排出2 m3/min（120 m3/h）以上，且满足防烟分区每平方米地板面积排出1 m3/min（60 m3/h）排烟量[5]。通过对旧建规和高规条文及解释的比较可以看出二者对于防烟分区内排烟量的计算和设备选型的规定完全一致。

2 工程实例排烟系统方案对比

通过调研发现，国内各设计院对规范的理解深度有差异，机械排烟系统的设计方案也不尽相同。本文设置一个工程实例，首先选取常规设计方案的机械排烟系统，并对其进行定性分析，根据其不足进行相应的方案优化。方案对比重点剖析系统的风管、风口设置原则、防烟分区的划分原则及其排烟量计算。

2.1 工程概况和设计要求

工程为一层公共建筑，房间功能为办公室，建筑面积共1230 m2，建筑层高为4.8 m，梁底标高4.2 m。按照新建规条文8.5.3要求，单个房间建筑面积大于100m2，经常有人停留且可燃物较多。每个房间可开启外窗面积都不满足自然排烟条件，因此设置机械排烟系统，自然补风。

2.2 常规设计方案及分析

每个房间单独划分为1防烟分区，共3个。其排烟量的计算按照旧建规。排烟风机采用耐高温轴流风机，设置于屋面，排烟风管材质为镀锌钢板，每个防烟分区根据排烟量计算值设置不同数量和规格尺寸的常闭排烟口。具体系统设计详见图1。

图1 常规设计方案剖面示意图

按照旧建规规定，担负2个或2个以上防烟分区排烟时，排烟风机设备选型应按最大防烟分区面积每平方米不小于120 m3/h排烟量计算。该排烟系统最终计算排烟量为480×120 m3/h=57600 m3/h。设备选型排烟量为57600×1.2=69120 m3/h，因此排烟系统在同时担负防烟分区一和防烟分区二时排烟风管变径加大，尺寸为2000 mm×500 mm以保证风速满足要求。计算各防烟分区的排烟量见表2。

表2 各防烟分区排烟量计算表

表3 常规设计风管、风口风速对比表

因为着火时只开启着火防烟分区的排烟口，但是常规设计每个防烟分区的排烟口和排烟风管的配置都是按照每平方米60 m3/h的排烟量设计，而且为节省设备和管材，排烟风管、风口的设计风速基本都是按照规范的上限值选取。这样排烟系统启动时，系统风量远远大于单个防烟分区所需要的设计风量值，不可避免地会出现风口和风管风速超标的现象。3个防烟分区风管、风口的风速设计值和实际值如表3。

如表3所示：当火灾发生时，单独开启着火防烟分区排烟口工况下，风管风速会超过规范的规定值（20 m/s），而排烟口的风速更是远远超过规范值（10 m/s）。这样不但造成整个系统的排烟阻力和噪声超标，更严重地影响了排烟效果。当排烟口风速超过规范值时，排烟口会过多地吸入周围的空气，使排出的烟气中空气所占的比例增大[4]。即便是开启2个防烟分区，因为系统是按照最大防烟分区的面积计算的排烟量，着火时系统启动，防烟分区的风量、风速依然可能超标。

由此可见，国内各大设计院的常规设计方案表面上每个防烟分区的排烟量满足了要求，排烟系统担负2个及以上防烟分区的设备选型也是满足规范要求的，但是设计者没有考虑发生火灾时整个排烟系统的控制模式和排烟效果，造成了排烟系统失效，并且违反了设计规范。

2.3 优化设计方案

针对目前排烟系统违反规范的现象，笔者对常规的设计方案进行了优化。既然规范要求每平方米排烟量不小于60 m3/h，担负2个及以上防烟分区时，排烟风机选型需按照最大防烟分区每平方米排烟量不小于120 m3/h。那么当排烟系统担负2个及以上防烟分区时，令每个防烟分区的排烟风管和风口均按照每平方米排烟量不小于120 m3/h去设计就能满足单个防烟分区着火时排烟风管、风口不超速的要求。这样的话，每个防烟分区的排烟管尺寸和排烟口尺寸和个数都是相同的，相比于常规设计方案，优化的设计方案在风管和风口用量上会有一定的增加。具体系统方案见图2。

图2 优化设计方案剖面示意图

优化的机械排烟系统按最大防烟分区面积每平方米不小于120 m3/h的排烟量进行计算，但是排烟风机的设备选型仍然可以与常规设计方案保持一致。风管和风口风速的设计值和实际值见表4。

表4 优化设计风管、风口风速对比表

通过表4可以看出，控制模式同样考虑只开启着火防烟分区的排烟口，无论是哪个防烟分区着火，排烟风管、排烟口风速的设计值和实际值都是一致的，符合规范要求，而且可以保证良好的排烟效果。

2.4 方案对比分析

按照优化的排烟系统设计，只考虑同一时间仅有一处着火点，火灾时仅开启着火防烟分区的排烟口，无论从排烟风管、排烟口风速控制还是火灾时消防联动控制都是有利的，而且可以充分保证排烟效果，满足规范要求，避免目前常规设计中出现联动控制乱象和风口、风管超速等现象。

当然优化的设计方案是按照规范要求进行设计，相比于各设计院的常规设计方案，在风管和风口材料上会有少量增加，但是设备选型并不会发生变化，因此从本专业排烟效果和规范要求的角度来分析，优化的设计方案才是符合规范要求的，也是必须执行的。另外，明显的可以看出，同一个机械排烟系统服务的防烟分区，面积应该尽量缩小差距，从而降低排烟设备的排烟量，划分为相同面积时对减少设备投资最为有利。

3 对现行规范的建议

目前我国的建筑设计防火规范和高层建筑设计防火规范，很多条文及其条文解释不够明确，而且只是照搬国外的设计标准，不一定就是符合我国国情。因此，即将发布的《建筑防烟排烟系统技术规范》应该明确规定同一个防火分区内防烟分区设置原则、每个防烟分区排烟量计算方法以及发生火灾时排烟系统的控制模式。另外，还建议对既有建筑进行消防设施系统可靠性进行调查，根据现行规范下的设计缺陷，尽快地更新出适应于我国国情的建筑设计防火规范。

4 结论

因旧建规和高规对排烟量的计算要求一致，本文的结论对执行高规的案例同样适用。通过对民用建筑中担负多个防烟分区的机械排烟系统进行详细的举例比较、剖析，得出结论如下：

1）在现行规范条文下，国内各设计院对排烟系统中排烟量的计算理解过浅，导致实际工程中设计的排烟系统达不到预期的排烟效果，排烟风管、风口风速超标严重，不能够满足现行规范要求。

2）按照提出的优化设计方案，能够满足现行规范要求，但也存在成本提高的问题。

3）同一个机械排烟系统服务的防烟分区，分区之间的面积应该尽量缩小差距，划分为相同面积时对减少设备投资最为有利。

4）建议《建筑防烟排烟系统技术规范》明确防烟分区的划分原则，每个防烟分区排烟量及排烟口、排烟管、排烟阀的设置原则、每个防火分区内排烟系统的控制模式。更重要的是明确暖通空调专业需要提供给电气专业的控制原则，使建筑防排烟系统在火灾时真正地发挥作用。