Z值及防烟分区对高大空间排烟系统的影响分析.docx

? ? Z值及防烟分区对高大空间排烟系统的影响分析 ? ? 张 兵 胡 勇 (中信建筑设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430014) 0 引言 GB 51251—2017建筑防烟排烟系统技术标准(以下简称标准)已于2018年8月1日实施。《标准》与原《建筑设计防火规范》(以下简称建规)中排烟系统设计的区别比较大。如排烟量的计算和防烟分区的划分。新的《标准》排烟量计算不再像原《建规》排烟量仅按最大防烟分区的面积来进行简单的数学乘法，而是与火灾热释放速率、烟羽流的类型有关；防烟分区最大允许面积根据净高分类由原来的2类改为4类。因此按新规设计的排烟系统与原《建规》差异非常大。本文以最近设计的奥体中心游泳馆和体育馆为例来阐述新规在上述两方面带来的差异，并对《标准》第4.2.4条注2提出建议。 1 Z值对排烟量的影响 笔者最近设计的奥体中心内有一个1 500座的游泳馆及一个4 500座的体育馆，均为多层建筑。游泳馆及体育馆内的比赛大厅空间防火分区面积均控制在5 000 m2内。游泳馆椭圆型屋顶最高点净高30 m，最高处座椅高度为6.6 m。体育馆椭圆型屋顶最高点净高30 m，最高处座椅高度为14 m。简易剖面图如图1,图2所示。 游泳馆和体育馆烟羽流类型均为轴对称型。根据《标准》第4.6.11.1条轴对称型烟羽流质量流量的计算式可以看出烟羽流质量流量Mρ值与Qc和Z值等因素有关，特别是Z值(燃料面到烟层底部的高度)对烟羽流质量流量的影响非常大。 (1) (2) 从式(1)可以看出，对于净高、火灾时的热释放速率一定，Mρ与Z成抛物线(类似于y=axb+c，b=5/3，c=0.001 8Qc)的关系，详见图3。从图中可以看出Z值与Mρ呈指数增长,Z值越大，Mρ越大。即烟羽流质量流量越大，排烟量越大，储烟仓厚度越小。 从式(2)可以看出，对于净高、火灾时的热释放速率一定，Mρ与Z成正比关系线(类似于y=axb+c，b=1，c=0)的关系，详见图3。从图中可以看出Z值与Mρ呈线型增长,Z值越大，Mρ也越大，但增长速度明显没有式(1)增长的快。 假设游泳馆和体育馆均在0.000发生火灾，有喷淋，轴对称型烟羽流，火灾热释放速率Q=2.5 MW。根据《标准》第4.6.11条～4.6.13条及图1和图2分别计算出游泳馆和体育馆一个防烟分区的各项值，列入表1。 从上述计算及表1中可以看出：对于面积、净高均相等的游泳馆和体育馆，由于Z值的不同，Mρ值相差1倍有余。而按原《建规》游泳馆和体育馆的排烟量均为300 000 m3/h。人数少的游泳馆排烟量减少了，人数多的体育馆基本持平。人员多的体育馆，因其Z值更大，导致所需的排烟量也更大。 表1 游泳馆和体育馆一个防烟分区内的各项排烟数值 名称QcZ1ZHqMρΔTVT游泳馆1 7503.2910.53.946.2237.4943.44(156 384)330.64体育馆1 7503.2917.23.2101.1517.1389.22(321 192)310.28注:Qc为热释放速率的对流部分,kW;Z1为火焰极限高度,m;Z为燃料面到烟层底部的高度,m;Hq为最小清晰高度,m;Mρ为烟雨流质量流量,kg/s;ΔT为烟层平均温度与环境温度的差,K;V为排烟量,m3/s(括号内为m3/h);T为烟层的平均绝对温度,K 2 防烟分区的划分对排烟系统的影响 如前所述，按原《建规》游泳馆和体育馆空间净高大于6 m，可不划分防烟分区。每个馆的排烟量均为30万m3/h。每个馆可对称设置4个风机房，每个风机房内设置1台75 000 m3/h排烟风机。失火时4台排烟风机同时启动排烟。 根据《标准》第4.2.4条规定，对于空间净高大于6 m的空间，其最大允许的防烟分区面积为2 000 m2。《标准》特别注明当空间净高大于9 m时，防烟分区之间可不设置挡烟设施。此注释“可不设置挡烟设施”目前有两种理解，前期宣贯的专家学者、审图机构及消防部门都没有一个明确的意见，而两种观点排烟系统的做法及所产生的结果相差甚大。第一种观点认为当空间净高大于9 m时，不划分防烟分区。类似于原《建规》中对于净高大于6 m的空间不划分防烟分区，按一个防烟分区考虑，计算一个防烟分区的排烟量；第二种观点认为当空间净高大于9 m时，按每个防烟分区面积不大于2 000 m2划分防烟分区，但是不设置物理挡烟垂壁。以下以体育馆为例来说明上述两种观点排烟系统的差别及其影响。 首选按第1种观点，即将整个比赛大厅按一个防烟分区考虑，不划分防烟分区，总设计计算排烟风量为321 192 m3/h。因此，在四个角共设4处风机房，每处风机房设1台风机，每台排烟风机的风量为80 298 m3/h。为便于比较，排烟风机风量暂均不考虑附加系数。按防烟分区内任一点与最近的排烟口之间