gb 51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》( 以下簡(jiǎn)稱新規(guī)范) 已經(jīng)正式實(shí)施兩年多，新規(guī)范對(duì)排煙系統(tǒng)的要求提出了完全不同的設(shè)計(jì)理念。
其中，對(duì)于凈高大于6m的空間，排煙量以及排煙量的計(jì)算方法發(fā)生巨大變化，不能再延用以前的傳統(tǒng)思維進(jìn)行該部分的排煙設(shè)計(jì)。
文章進(jìn)行了不同排煙方式下排煙量影響因素的討論，對(duì)比分析機(jī)械排煙和自然排煙的設(shè)置條件，供凈高大于6 m的場(chǎng)所排煙設(shè)計(jì)時(shí)參考。
近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平的提高，城市建筑逐年增加，使得火災(zāi)隱患及事故逐漸增。大堂、中庭、餐廳、展廳等內(nèi)部空間高大、火災(zāi)荷載大、人員密度大的建筑內(nèi)場(chǎng)所大量出現(xiàn)，極大增加了火災(zāi)救援及人員安全疏散的難度。
在火災(zāi)事故中，對(duì)人員造成危害最大的往往是煙氣，建筑火災(zāi)排煙方式分為自然排煙和機(jī)械排煙兩種，國(guó)內(nèi)外已多位研究人員、工程師基于不同類型的建筑對(duì)這兩種方式的排煙效果做出討論。
然而，由于規(guī)范的更新，新規(guī)范針對(duì)高于6m的空間給出了單獨(dú)的定義，該類場(chǎng)所的排煙量計(jì)算不再像gb 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范( 2018 版) 》排煙量?jī)H按最大防煙分區(qū)的面積來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)乘法，而是與火災(zāi)熱釋放速率、煙羽流的類型等參數(shù)相關(guān)。因此，合理設(shè)計(jì)建筑中該類高大空間的排煙方式，有效控制煙氣擴(kuò)散和蔓延，具有重要的工程意義。
一、排煙量計(jì)算
根據(jù)新規(guī)范，公共建筑、工業(yè)建筑中空間凈高大于6m的場(chǎng)所，其每個(gè)防煙分區(qū)排煙量應(yīng)根據(jù)場(chǎng)所內(nèi)的熱釋放速率以及式（1)~式（6)計(jì)算，且不應(yīng)小于表1中的數(shù)值。
對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析可以得出，不同凈高下的最小排煙量為不同火災(zāi)功率儲(chǔ)煙倉(cāng)高度為10 % 凈高時(shí)的計(jì)算值。本文主要對(duì)廠房、其他公共建筑( 有噴淋) 進(jìn)行舉例分析，表2 為廠房、其他公共建筑有噴淋時(shí)不同凈高下mρ、δt、av·min的取值，方便下文選用。
二、排煙影響因素
根據(jù)新規(guī)范條文解釋，火災(zāi)中所涉及的煙羽流分為軸對(duì)稱型、窗口型及陽(yáng)臺(tái)溢出型三種，見(jiàn)圖1。一般情況下房間的煙羽流可以按照軸對(duì)稱型煙羽流考慮，因此本文僅研究探討了軸對(duì)稱型煙羽流。
2.1-機(jī)械排煙
針對(duì)空間凈高大于6 m 的場(chǎng)所，表1 中已經(jīng)明確了各個(gè)凈高下排煙量的最小值，該排煙量是各火災(zāi)功率下儲(chǔ)煙倉(cāng)高度為10 %凈高時(shí)的計(jì)算值。
而新規(guī)范要求設(shè)置機(jī)械排煙時(shí)儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度不能小于10 % 空間凈高，由式( 1) ～ 式( 6) 中z 值與mp的關(guān)系可知，z 值越大mp越大，排煙量v 越大。
也就是說(shuō)表1 中所給出的最小排煙量實(shí)際上是各種類型的場(chǎng)所中采用機(jī)械排煙時(shí)的最大排煙量。
因此，當(dāng)采用機(jī)械排煙方式時(shí)，無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)最小清晰高度、儲(chǔ)煙倉(cāng)高度等設(shè)計(jì)因素來(lái)減小排煙量，只要風(fēng)機(jī)選型正確，影響排煙量的僅為安裝質(zhì)量、風(fēng)管漏風(fēng)量、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥可靠性等非設(shè)計(jì)因素。
2.2-自然排煙
與機(jī)械排煙不同，在排煙量與自然排煙窗( 口) 的面積之間的關(guān)系，可按式( 7) 計(jì)算。式中可以看出，當(dāng)排煙量mρ確定時(shí)，自然排煙窗( 口) 的面積主要受db、avcv /a0c0的影響。
表1 僅給出最小開(kāi)窗( 口) 面積，在不同的db、avcv /a0c0組合下并不一定滿足公式的平衡關(guān)系，也就是說(shuō)自然排煙窗( 口) 在不同的條件下所排出的煙氣量是不一定的。
因此需要進(jìn)一步討論開(kāi)窗面積隨db、avcv /a0c0的變化情況。
以9 m 凈高有噴淋的其他公共場(chǎng)所為例進(jìn)行計(jì)算，將式( 7) 中的db、avcv /a0c0定義為兩個(gè)變量，其余參數(shù)取值見(jiàn)表2。
根據(jù)上述條件，在avcv /a0c0分別為1.5、2…3.5 五種情況下，db由0.4、0.7…3.1 變化，自然排煙窗( 口) 面積與db、avcv /a0c0的關(guān)系曲線如圖2 所示。
可以看出，對(duì)于空間凈高大于6 m 的場(chǎng)所，自然排煙設(shè)計(jì)并不是簡(jiǎn)單的通過(guò)表1 計(jì)算排煙窗面積。實(shí)際所需的自然排煙窗面積隨avcv /a0c0的增大而增大，隨db值的增大而減小。需要注意的是當(dāng)avcv /a0c0為3 和3.5 時(shí)，db即使為3.1 m 也難以滿足自然排煙要求。因此在自然排煙設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足上部排煙窗面積要求的同時(shí)，加大下部進(jìn)風(fēng)面積和降低清晰高度保證足夠的db都會(huì)對(duì)自然排煙效果產(chǎn)生重要影響。
三、排煙設(shè)計(jì)
圖3為機(jī)械排煙系統(tǒng)平面布置、機(jī)房布置示意圖。與以前不同的是，新規(guī)范要求不管的室內(nèi)還是室外的排煙風(fēng)機(jī)均需設(shè)置在專用機(jī)房?jī)?nèi)，而且風(fēng)機(jī)距墻和其他風(fēng)機(jī)的距離不得小于600mm以便于檢修維護(hù)。
這就使得新規(guī)范中機(jī)械排煙系統(tǒng)與土建專業(yè)的主要矛盾在于排煙風(fēng)機(jī)不管設(shè)置在何處都需要占用一定的建筑面積來(lái)布置排煙機(jī)房。
空間凈高大于6m的場(chǎng)所排煙量較大，風(fēng)機(jī)尺寸較大，甚至需要多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)的機(jī)械排煙系統(tǒng)就會(huì)給建筑面積本來(lái)就很緊張的項(xiàng)目增加一定的麻煩。但是根據(jù)一些工程實(shí)例，通過(guò)合理優(yōu)化使得排煙系統(tǒng)和其他通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)共用風(fēng)機(jī)房是可以有效減小其對(duì)建筑面積的影響。
然而對(duì)于自然排煙，新規(guī)范同樣要求排煙口必須設(shè)置于儲(chǔ)煙倉(cāng)內(nèi)，見(jiàn)圖4( a) 。不同形式的排煙窗有效開(kāi)窗面積需要按一定的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于建筑中最常采用的上懸窗，其有效開(kāi)窗面積的計(jì)算規(guī)則見(jiàn)圖4( b) 。
根據(jù)上文的討論，受db、avcv /a0c0值的影響，實(shí)際所需的自然排煙窗( 口) 會(huì)隨著db、avcv /a0c0值的變化而變化但不能小于表2 的中的值，因此并不是儲(chǔ)煙倉(cāng)內(nèi)的所有區(qū)域都可以用于開(kāi)設(shè)自然排煙窗( 口) 。
外墻的寬度l 對(duì)自然排煙方案的可行性至關(guān)重要。
3.1-實(shí)例一
假設(shè)某項(xiàng)目中凈高空間大于9 m 的場(chǎng)所( 有噴淋) ，下部a0為14.4 m2 ( 4 個(gè)1.5 m × 2.4 m 的雙扇門) ，開(kāi)窗形式為上懸窗，α = 45° ( 通常為30 °或45 °) 。以規(guī)范中最小自然排煙窗面積進(jìn)行自然排煙設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算可得該空間db ≥3.3m，l ≥19m。
3.2-算例二
假設(shè)某項(xiàng)目中凈高空間大于9 m 的場(chǎng)所( 有噴淋) ，開(kāi)窗形式為上懸窗，α = 45° ( 通常為30 °或45 °) ，l = 14.6m。
以規(guī)范中最小自然排煙窗面積進(jìn)行自然排煙設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算可得該空間db ≥2.5m，a0 ≥16.8 m2。
新舊規(guī)范中均有明確要求，建筑排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑的使用性質(zhì)、平面布局等因素，優(yōu)先采用自然排煙系統(tǒng)。
但是有文獻(xiàn)指出自然排煙的可靠性受氣候條件、熱壓、風(fēng)壓等外部條件影響較大。
對(duì)空間凈高大于6 m 的場(chǎng)所，由于新規(guī)范的排煙計(jì)算理論做出了較大的調(diào)整，經(jīng)過(guò)本文的討論，得出在新規(guī)范下自然排煙所比機(jī)械排煙對(duì)建筑設(shè)計(jì)造成的影響更大，需要通過(guò)前期與建筑專業(yè)配合留出自然排煙條件，幫助建筑專業(yè)了解其對(duì)立面的影響情況或準(zhǔn)確判斷已有建筑方案中該內(nèi)場(chǎng)所是否有自然排煙的可行性。
下面給出了不同凈高下的l、db、a0等參數(shù)間的等式關(guān)系供設(shè)計(jì)時(shí)快速選用( 表3) 。
四、結(jié)論
通過(guò)對(duì)比分析機(jī)械排煙和自然排煙的計(jì)算理論，得出自然排煙窗( 口) 隨影響因素db、avcv /a0c0的變化關(guān)系。
根據(jù)新規(guī)范對(duì)排煙口的設(shè)置要求，得出凈高大于6m的場(chǎng)所自然排煙的可行性與l、db、a0之間的關(guān)系，并給出計(jì)算表用于自然排煙可行性判斷。