公共娱乐场所防排烟技术应用研究
日期:2014-05-22

随着我国经济建设的快速发展和人民生活水平的不断提高,人们的物质文化生活日益丰富,歌舞厅、卡拉ok厅、酒吧、夜总会、音乐茶座、网吧等公共娱乐场所日益增多,给人们带来舒心愉悦的同时,也带来了一定的火灾危险。这些场所人员集中,一旦发生火灾,火势迅速蔓延,人员疏散困难,产生大量的有毒气体,而大家都知道,火灾造成的人员伤亡,大部分不是由于火的直接作用而是火灾中产生的浓烟和有毒气体造成的。

一、烟气公共娱乐场所内的蔓延规律

烟气在着火房间内向上升腾过程中,遇到顶棚后向四周水平扩散并受到周围建筑围护体的阻挡和冷却,有沿墙向下流动的趋势,烟气不断产生,上部烟层逐渐增厚,到达门窗开口以下时,通过开启的门窗洞口向室外和走廊扩散。如此时门窗关闭,烟层将继续增厚,至室内温度升高到一定值(一般为200~300℃)时,门窗上的玻璃破裂,烟气从门窗的缺口处向室外和走廊扩散。烟气在走廊内流动时是呈层流流动状态的,这个流动过程有两个特点:一是烟气在上层流动,空气在下层流动。从房间内流向走廊内的烟气,开始附贴在天棚下流动,流动的速度一般为每秒0.5~0.8米,烟层如受到梁和其他突出物的阻碍,以及受到室外空气进入或通风空调系统气流的干扰,其层流的距离将会缩短而形成紊流状态。二是烟层的厚度在一定的流程内能维持不变,从着火房间排向走廊的烟气出口起算,通常可达20米至30米距离左右当烟气流过比较长的路程时,一方面总有冷空气混合,另一方面由于受到走廊顶棚面及两侧墙面等建筑构件的冷却,烟温逐渐下降,两侧的烟气沿墙壁面开始下降,最后只在走廊断面的中部保留一个接近圆形的空气流股。

烟气沿楼梯间、电梯井、管道井等竖井流动时,当室内空气温度高于室外时,气流将通过建筑物中和面以下的各层外墙进入,由于室内外空气容量的不同而产生浮力。建筑物内上部压力大于室外压力,室内空气就会流向室外,下部的压力小于室外压力新鲜的空气就会流向室内。在高层建筑的楼梯间,电梯间以及各种管道竖井中还会出现烟囱效应的现象,这一现象平时对建筑物内空气的流动起着重要的作用。在火灾时,由于燃烧放出的大量热量,室内温度快速升高,建筑物的烟囱效应更加显著,使火灾的蔓延更加迅速,垂直向上的速度约3~4米/秒。

二、自然排烟方式的运用

自然排烟是在自然力的作用下,使室内外空气对流进行排烟,主要利用可开启的外窗或利用阳台、凹廊进行排烟的方式。这种方式经济、简单、易操作,不使用动力以及专用设备,平时兼作换气使用,火灾时不受断电影响。在规范非强制性要求某种排烟方式下可以优先考虑,如以下情况:(1)设在地下建筑疏散走道或四层及四层以上多层民用建筑建筑内公共娱乐场所疏散长度在40 m以内的走道或其他需要排烟的房间。(2)设在一类建筑和建筑高度超过32 m的二类建筑内的公共娱乐场所疏散长度在60 m以内的走道或其他需要排烟的房间。(3)建筑高度32m以下的二类建筑内公共娱乐场所疏散走道或其他需要排烟的房间。(4)人防工程中面积小于50㎡的房间;总长度小于20 m的疏散走道。但是,在设计时必须充分考虑有效开口部位面积,保证多层和高层建筑内公共娱乐场所走道、房间有可开启外窗面积不小于该房间、走道地面面积的2%,人防工程内公共娱乐场所自然排烟口的总面积大于该防烟分区面积的2%。同时,自然排烟方式排烟口受风向等多种因素的影响较大,一旦受到风压作用,烟气很难排出,特别是建筑低层区,火灾时如果排烟口方向与风向相反,引起烟气在建筑物内扩散,出现房间、疏散走道、楼梯间或前室聚集烟气现象,严重影响人员的疏散,设计时要加以考虑。

三、机械排烟方式的运用

机械排烟是利用排烟机强行将烟气抽走,从而降低被保护区的烟气浓度,它由挡烟壁(活动或固定式挡烟壁)、排烟口(带有排烟阀的排烟口)、防火排烟阀门、排烟道、排烟机和排烟出口组成。这种排烟方式可以弥补自然排烟方式的不足,对于排出疏散走道、起火房间的烟气有着显著的效果。因此,相对于公共娱乐场所极其适用,同时,机械排烟方式分为局部排烟和集中排烟两种方式,局部排烟是在每个需要排烟的部位设置独立的排烟机直接进行排烟,这种方式由于投资高,排烟机分散,维护管理比较麻烦,费用高,只适用于不能设置竖烟道的场合或旧式建筑物的排烟改造中;集中排烟是将建筑物划分为若干个区,在每个区内设置排烟机,通过排烟风道排烟。而在公共娱乐场所设置机械排烟方式时就必须考虑高层和多层建筑的实际情况;就设在多层建筑和人防工程内的公共娱乐场所,为了确保场所内良好空气环境,平时都设有通风系统,设有排风管道设施,最好采用局部机械排烟方式,并与通风系统相结合,选择合理的排烟机、增加一些常开式电动排烟风口,并保证通风系统符合一定的防火要求,同时,把排烟自动装置与公共娱乐场所的自动报警设备联动,不必设置单独的消防电源等设备,降低了整体自动系统的工程造价。平时排烟机和排烟风口运转,作为空调系统的排风使用,有效地保证了消防设备的正常状态,火灾时,通过联动的消防控制中心切换为消防排烟状态。就设在高层建筑内的公共娱乐场所,在防排烟设施审核时,可以将公共娱乐场所划分为独立区域,采用集中排烟方式,通过高层建筑设置的排烟风道排烟。

四、通风系统与排烟系统的兼用

防排烟系统与通风空调系统兼用,不仅可以减少占用空间,节省建设费用,更可以提高防排烟系统的可靠性。当多层建筑或人防工程内公共娱乐场所设置机械排烟设施时,如果把消防排烟系统结合通风系统统一考虑,将通风排风风管和消防排烟风管合二为一,就必须确保风管的防火性能既符合排烟风道要求,又要具有承担排烟量的能力,这样一来设计时应将通风空调系统按照排烟系统的要求去设计。

第一,风机的兼用。从系统构成来看,风机兼用可分为部分兼用和全兼用两种形式,部分兼用形式的风道或主干风道是共用的,风机则分别设置。发生火灾时,通风空调自动切换到排烟风机。全兼用形式不仅风道兼用,风机也兼用,但需要解决风量不一致的问题,同时排风系统不应跨越防火分区。

第二,排烟工况下的风量与风压情况。兼用系统中,两种工况所对应的各段管路的风量是不同的,由于兼用风机的风压偏小,使得排烟时的风量下降,无法正常的排烟。当不同防烟分区排烟时,同一管段中的风量是变化的,理论上,应针对每个防烟分区来计算相应环路的阻力,以其中最大的环路阻力作为选定风机的依据。

同时,风机必须选择排风和排烟兼用,根据实际情况设计排烟竖井,并通过风管接入排烟(风)竖井。这个风管作为通风和排烟共同使用,平时排烟风机和排烟风口运转,作为通风系统的排风使用,火灾时,通过消防控制中心切换为消防排烟状态,及时将烟气排除。

综上所述在火灾中烟气对人员伤害是非常大的,结合公共娱乐场所自身存在的问题,防排烟是消除烟气的有效设施。防排烟主要是将火灾时产生的大量烟气及时予以排除,以及阻止烟气从着火区向非着火区蔓延扩散,特别是防止烟气侵入作为疏散通道的走廊,楼梯间及其前室,确保有一个安全可靠畅通无阻的疏散通道和安全疏散所需的时间。