建筑共享空间防排烟设计的浅析
建筑共享空间是指具有一个或者多个在竖直方向上连续贯通多层的封顶大空间。这种结构形式增加了建筑的魅力，但却增大了火灾危险性。建筑共享空间内部一旦发生火灾，高温有毒烟气将迅速充满整个空间，并蔓延到与建筑共享空间相通的各个楼层，对人员生命安全和建筑物安全形成巨大威胁。因此，设计合理可行的烟气控制系统，对大空间建筑的防火安全设计、减少火灾中的人员伤亡和财产损失具有重要的意义。
一、建筑共享空间火灾烟气流动特性
（一）建筑共享空间火灾烟气的流动特性。建筑共享空间的烟气流动不同于普通建筑，有其自身的运动规律和特性。
烟气在上升过程中会卷吸大量周围冷空气，一方面，火灾产生的高温气体上升到火焰上方形成烟羽流，烟羽流受热浮力驱动上升，在上升过程中，不断卷吸周围的空气，在浮力、膨胀力和“烟囱效应”等作用下，烟气上升到顶棚，进而沿顶棚四周向下扩散填充，形成烟气层。随着火灾的发展，烟气层厚度不断增加，当烟气层下降到其它层顶棚以下时，热烟气就会逐渐蔓延到着火层以上各层。另一方面，由于层高较高，随着高度的增加，烟气通过上部墙壁开口、缝隙、建筑导热构件等散热，温度逐渐降低，其上浮力越来越小，上升到一定高度后可能会出现“层化”现象，即在火灾初期火场温度较低，同时烟气在上升过程中被不断卷入的低温空气冷却，部分下落，在未达到顶部空间时就横向扩展，逐步停止上升，从而在建筑共享空间的中间或稍底位置，在热对流的作用下形成混合气流，致使烟流方向倒转。
（二）带建筑共享空间高层建筑防排烟设计难点。建筑共享空间是上下左右贯通的大空间，采用普通建筑物的防火对策难以奏效，在进行这类建筑的消防设计时，存在以下两个方面的难点：(1)由于带共享空间建筑的用途、结构差别大，如何很好地结合其特点，掌握好空间内烟气流动规律及其影响因素，是进行消防设计的难点；(2)国际上很多研究表明，仅仅按照传统的处方式设计方法来处理有共享空间的建筑的消防设计，往往不能满足此类建筑物的安全消防需要。
二、建筑共享空间的防排烟设计
（一）建筑共享空间烟气控制系统的设计方法。目前，建筑共享空间烟气控制系统的设计方法有两种：(1)“处方式”建筑防火设计。“处方式”建筑防火设计是设计人员按照传统规范条文所规定的设计参数和指标，结合设计者本人的实践经验，从而制定出符合规范要求的防火设计方案。（2）性能化建筑防火设计。该方法是根据建筑物及其消防设施必须达到预期安全目标，根据建筑物结构、用途和内部可燃物分布等情况，运用工程分析的方法，提出科学合理、实际可行的最优化设计方案。
（二）建筑共享空间排烟量的确定。由于高层建筑的建筑共享空间类型多种多样、烟控设计复杂，难以做到完善，也不能用模拟试验或实际工程得到正确答案。国内外有几种关于建筑共享空间排烟量的计算方法：（1）按建筑共享空间占地板面积计算其排烟量。面积小于500m2也应以负担两个或两个以上防烟分区处理，按每平方米排烟不少于120m3/h计算。（2）按建筑共享空间容积换气次数来计算排烟量。根据我国《高规》第8.4.2.3条规定：中庭体积小于或等于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m3/h。
（三）建筑共享空间烟气控制的方法。一般的建筑物，对烟气所采取的控制措施一般是机械加压送风防烟和机械排烟。减少烟气产生的方法主要有：安装自动喷水灭火系统，限制建筑结构以及堆放在建筑共享空间地面的可燃材料数量。限制烟气流动则主要采取设置挡烟垂壁或防烟卷帘，阻止烟气侵入相邻空间和疏散通道的方法。另外，作为一种被动的方法是允许烟气在人员疏散时充满建筑共享空间上部空间。根据疏散通道的形式和布局、消防设施的特点以及建筑物的用途，决定了采取主动还是被动烟气控制方式。概括起来，建筑共享空间烟气控制方法分为如下几种形式：a.用防烟分隔构件将建筑共享空间与周围建筑隔开，以防止火灾产生的烟气和热流通过建筑共享空间扩散；b.建筑共享空间设置集中排烟系统，使烟层界面保持在安全疏散高度的要求；c.在建筑共享空间四周各层房间设置排烟系统；d.以上方法结合使用。
三、防排烟设施的设置
（一）防烟分区的划分。《高规》规定：“每个防烟分区的面积不宜超过500m2，且防烟分区不应跨越防火分区。”又规定“净空高度超过6m的房间可不考虑防烟分区的划分。”而对于建筑共享空间来说在防烟分区方面已大大超过规范的规定，使规范对建筑共享空间防烟分区的要求，已失去强制约束作用。在建筑共享空间内部可不划分防烟分区，只需将建筑共享空间与建筑其他部位很好的分隔开，就能够阻止烟气的蔓延、扩散。
（二）系统的选择。根据建筑共享空间的建筑结构特点及火灾时烟气流动规律，可判定建筑共享空间只设置简单的自然排烟是不够的，净空高度超过12m的室内建筑共享空间不应采取自然排烟措施，采取自然排烟措施应满足净空高度小于12m，可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该建筑共享空间地面积5%的同时考虑机械排烟。因此在建筑共享空间防排烟系统的设计时应先考虑自然排烟和机械排烟相结合的合用系统。即在大空间的烟气停滞区设置窗口，利用“烟囱效应”、依靠机械排烟系统有组织地将烟气从侧窗或屋顶排气窗排出。
（三）机械排烟系统的设置。建筑共享空间的空间大且发生火灾时烟气流动会形成烟气层或出现“层化”现象等特点决定了只在建筑共享空间顶部设置排烟口或只设单个排烟口是远不能满足要求的。因此，在考虑建筑共享空间顶部设置排烟口的同时还应考虑在四周墙面上设置排烟口。一般的建筑高度超过12m的室内建筑共享空间，竖向的排烟口按2至3层设一排烟口或分段设置为宜。
（四）自动探测报警系统的设置。建筑共享空间的防排烟系统固然十分重要，但只有及早发现火情，防排烟系统才能起到作用，所以火灾自动探测报警系统的设置对于防排烟设计很重要。根据火灾中发生的现象，人们已研制出许多种火灾探测器，不同的火灾探测器适用的火灾类型也有所不同。对于有建筑共享空间的大空间建筑，只设置一种探测器是无法满足要求的，必须对火灾中出现的多种物理现象进行多参量复合监测，以降低误报警。实行多参量复合监测要依据所在建筑共享空间结构特点及其火灾特点(或火灾数据)，在降低火灾误报警同时，保证经济和技术上合理。因此，有共享空间的大空间建筑可以在与其相连的各个楼层顶棚上设置感烟探测器;在建筑共享空间墙壁的适当位置布置线型红外光束感烟探测器；在建筑共享空间高度1/ 2的墙上和顶棚布置烟雾图象探测器和火焰图象探测器。
四、结束语
建筑
共享空间的防排烟问题一直是消防界研究的热点。本文在参考相关资料的基础上对建筑共享空间防排烟系统设计存在的问题、建筑共享空间烟气控制方法等方面进行了总结比较，分析了建筑共享空间自然排烟方式及特有的机械防排烟方式。在进行防排烟设计时应首先充分考虑机械排烟量，在相关的设计规范前提下根据具体的情况进行防排烟和火灾自动探测报警系统的设计，以求达到最好的防排烟效果和及时地探测火灾报警，为人员的疏散、火灾的扑救提供更多的时间。篇2：酒店防排烟工程基础知识
酒店防排烟工程的基础知识
烟气的基础知识
烟气是物质燃烧和热解的产物。火灾过程所产生的气体，剩余空气和悬浮在气体中的微粒的总和称为烟气。
影响烟气的成分和性质的因素。
烟气的成分和性质首先取决于发生热解和燃烧的物质本身的化学组成，其次还与燃烧条件有关。
对于正常的燃烧工况，燃烧条件得到良好的保证，燃烧进行得比较完全，所生成的气体都不能再燃烧，这种燃烧称为完全燃烧，其燃烧产物称为完全燃烧产物。
对于非正常的燃烧工况，没有良好的燃烧条件，燃烧进行的很不完全，称为不完全燃烧，相应的燃烧产物称为不完全燃烧产物。建筑物发生火灾时就属于这种情况。由于火灾时参与燃烧的物质比较复杂，尤其是发生火灾的环境千差万别，所以火灾烟气的组成相当复杂。
火灾烟气的危害性
火灾烟气会造成严重危害，其危害性主要有毒害性，减光性和恐怖性。火灾烟气的危害性可概括为对人们生理上的危害和心理上的危害两方面，烟气的毒害性和减光性是生理上的危害，而恐怖性则是心理上的危害。
(一)火灾烟气的毒害性
首先，烟气中含氧量往往底于人们生理正常所需要的数值，当空气中含氧量降低到15%时，人的肌肉活动能力下降；降到10-14%时，人就四肢无力，智力混乱，辨不清方向；降到6-10%时，人就会晕倒。所以对处在着火房间内的人们来说，氧的短时致死浓度为6%。而实际的着火房间中氧的最低浓度可达到3%左右，可见在发生火灾时人们要是不及时逃离火场是很危险的。
其次，烟气中含有各种有毒气体，而且这些气体的含量已超过人们生理正常所允许的最高浓度，造成人们中毒死亡。
第三，烟气中悬浮微粒也是有害的。危害最大的颗粒直径小于10微米的飘尘，它们肉眼看不见，能长期漂浮在大气中，少则数小时，长则数年微粒小于5微米的瓢尘，由于气体扩散作用，能进入人体肺部粘附并聚集在肺泡壁上，引起呼吸道病和增大心脏病死亡率，对人造成直接危害。
第四，火灾烟气具有较高的温度，这对人们也是一个很大的危害，在着火房间内，烟气温度可高达数百度，在地下建筑中，火灾烟气温度可高达一千度以上。人们对高度烟气的忍耐性是有限的。在65摄氏度时，可短时忍受；在120摄氏度时15分钟内将产生不可恢复的损伤。
总之，火灾生成烟气的毒害性可归纳为八个字，即缺氧、毒害、尘害、高温。
(二)火灾的减光性
可见光波的波长为0.4-0.7微米，一般火灾烟气中烟粒子粒径为几微米到几十微米，即烟粒子的粒径大于可见光的波长，这些烟粒子对可见光是不透明的，即对可见光有完全的遮蔽作用，当弥蔓时，可见光因受到烟粒子的遮蔽而大大减弱，能见度大大降低，这就是烟气的减光性。
(三)火灾烟气的恐怖性
发生火灾时，特别是发生爆燃时，火焰和烟气冲出门窗空洞，浓烟滚滚，烈火熊熊，使人产生了恐怖感，常常给疏散造成混乱局面，使有的人失去活动能力，有的甚至失去理智，惊慌失措。所以，恐怖性的危害也是很大的。
防排烟的方式
一、防烟方式
防烟方式归纳起来有非燃化防烟、密闭防烟、阻碍防烟和加压送风防烟几种方式。
(一)非燃化防烟
防烟的基本作法首先是非燃化。非燃化防烟是从根本上杜绝烟源的一种防烟方式。关于非燃化的问题，各国都制定了专门的法规或规范，对包括建筑材料，室内家具材料以及各种管道及其保温绝热材料在内的各种材料的燃化都作了明确的规定，特别是对那些特殊建筑、大型建筑、地下建筑等许多场所，要求是非常严格的。非燃烧材料的特点是不容易发烟，即不燃烧且发烟量很少，所以非燃材料可使火灾时产生的烟气量化大大减少，烟气光学浓度大大降低。
(二)密闭防烟方式
对发生火灾的房间实行密闭防烟也是防烟的一种基本方式，其原理是采用密封性能很好的墙壁等将房间封闭起来，并对进出房间的气流加以控制。当房间一旦起火时，一般可杜绝新鲜的空气流入，使着火房间内的燃烧因缺氧而自行熄灭，从而达到防烟灭火的目的。
这种方式一般适用于防火分区容易分得很细的住宅、公寓、旅馆等，并优先采用容易发生火灾的房间，如灶房等。这种方式的优点是不需要动力，而且效果很好。缺点是门窗等经常处于关闭状态使用不方便，而且发生火灾时，如果房间内友人需要疏散，仍将引起漏烟。
(三)阻碍防烟方式
在烟气扩散流动的路线上设置各种阻碍以防止烟气继续扩散的方式称为阻碍防烟方式。这种方式常常用在烟气控制区域的交界处，有时在同一区域内也采用。防烟卷帘、防火门、防火阀、防烟垂壁等都是这种阻碍结构。
(四)加压防烟方式
在建筑物发生火灾时，对着火区以外的区域进行加压送风，使其保持一定的正压，以防止烟气侵入的防烟方式称为加压防烟。因为加压区域和非加压区域之间有若干常规的挡烟物，如墙壁]楼板及门窗等，挡烟物两侧的压力差可有效地防止烟气通过门窗周围的缝隙和围护结构缝隙渗漏过来，如果4-10所示。发生火灾是，由于疏散和扑救的需要，加压区域之间的门总是要打开的，或者是在疏散期间打开，或者是在整个火灾期间打开。如果敞开门洞处的气流速度方向与烟气流向相反，因达到一定值时，仍能有效阻止烟气，即阻止烟气由非加压的着火区流动。
加压防烟方式的优点是能有效地防止烟气侵入所控制的区域，而且由于送入大量的新鲜空气，特别适合于作为疏散通道的楼梯间，电梯间及前室的防烟。
二、排烟方式：
(一)自燃排烟方式
自然排烟是利用火灾产生的烟气流的浮力和外部风力作用通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式的实质是热烟气和冷空气的对流运动。在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。烟气排出口可以是建筑物的外窗，也可以是专门设置在侧墙上部的排烟口。对高层的建筑来说，曾一度采用专用的
通风排烟竖井，在平常，由于建筑物内空气温度一般比室外高，产生浮力，使气流上升，便于房间排气。发生火灾时，由于室内温度叫大幅度上升，室内外温差较大，形成烟囱效应，成为排烟的一种动力，国外常称为烟塔排烟方式。
这种方式由于利用了竖井的“烟囱效应”，产生抽风力，所以排烟效果好，它不受室外条件的影响，而且设备简单，不需要动力，如果考虑了竖井的耐热问题，可排除教高温度的烟气，因此得到了一定的应用。这种方式的主要缺点是占地面积大。
(二)机械排烟方式
1.全面通风排烟方式
在对房间利用排烟机进行机械排烟的同时，利用送风机进行机械送风，这种方式称为全面通风排烟方式。由于这种机械排烟方式给控制区送入了大量的新鲜空气，为避免产生助燃的影响，它不适用于应用在着火区的，可用于非着火的有烟区，系统运行时可使系统的送风量稍大于排烟量，使控制区显微正压。这种方式的优点是防烟排烟效果好，而且稳定，不受任何气象条件的影响从而确保控制区域的安全，缺点是需要送、排风两套机械设备。投资较高。耗电量也较大。
2.负压机械排烟方式
利用排烟机把着火房间中产生的烟气通过排烟口排到室外的排烟方式称为负压排烟方式。在火灾发展初期，这种排烟方式能使着火房间内压力下降，造成负压，烟气不会像其它区域扩散。但火灾猛烈发展阶段，由于烟气大量产生，排烟机如来不及把其完全排除，烟气就可能扩散到其它区域中去。另外排烟机要求能承受高温烟气，而且还需要设防火阀，在超温时自动关闭停止排烟。所以，不仅初投资高，而且日常维护管理费用也高。
篇3：建筑共享空间防排烟设计
建筑共享空间防排烟设计的浅析
建筑共享空间是指具有一个或者多个在竖直方向上连续贯通多层的封顶大空间。这种结构形式增加了建筑的魅力，但却增大了火灾危险性。建筑共享空间内部一旦发生火灾，高温有毒烟气将迅速充满整个空间，并蔓延到与建筑共享空间相通的各个楼层，对人员生命安全和建筑物安全形成巨大威胁。因此，设计合理可行的烟气控制系统，对大空间建筑的防火安全设计、减少火灾中的人员伤亡和财产损失具有重要的意义。
一、建筑共享空间火灾烟气流动特性
（一）建筑共享空间火灾烟气的流动特性。建筑共享空间的烟气流动不同于普通建筑，有其自身的运动规律和特性。
烟气在上升过程中会卷吸大量周围冷空气，一方面，火灾产生的高温气体上升到火焰上方形成烟羽流，烟羽流受热浮力驱动上升，在上升过程中，不断卷吸周围的空气，在浮力、膨胀力和“烟囱效应”等作用下，烟气上升到顶棚，进而沿顶棚四周向下扩散填充，形成烟气层。随着火灾的发展，烟气层厚度不断增加，当烟气层下降到其它层顶棚以下时，热烟气就会逐渐蔓延到着火层以上各层。另一方面，由于层高较高，随着高度的增加，烟气通过上部墙壁开口、缝隙、建筑导热构件等散热，温度逐渐降低，其上浮力越来越小，上升到一定高度后可能会出现“层化”现象，即在火灾初期火场温度较低，同时烟气在上升过程中被不断卷入的低温空气冷却，部分下落，在未达到顶部空间时就横向扩展，逐步停止上升，从而在建筑共享空间的中间或稍底位置，在热对流的作用下形成混合气流，致使烟流方向倒转。
（二）带建筑共享空间高层建筑防排烟设计难点。建筑共享空间是上下左右贯通的大空间，采用普通建筑物的防火对策难以奏效，在进行这类建筑的消防设计时，存在以下两个方面的难点：(1)由于带共享空间建筑的用途、结构差别大，如何很好地结合其特点，掌握好空间内烟气流动规律及其影响因素，是进行消防设计的难点；(2)国际上很多研究表明，仅仅按照传统的处方式设计方法来处理有共享空间的建筑的消防设计，往往不能满足此类建筑物的安全消防需要。
二、建筑共享空间的防排烟设计
（一）建筑共享空间烟气控制系统的设计方法。目前，建筑共享空间烟气控制系统的设计方法有两种：(1)“处方式”建筑防火设计。“处方式”建筑防火设计是设计人员按照传统规范条文所规定的设计参数和指标，结合设计者本人的实践经验，从而制定出符合规范要求的防火设计方案。（2）性能化建筑防火设计。该方法是根据建筑物及其消防设施必须达到预期安全目标，根据建筑物结构、用途和内部可燃物分布等情况，运用工程分析的方法，提出科学合理、实际可行的最优化设计方案。
（二）建筑共享空间排烟量的确定。由于高层建筑的建筑共享空间类型多种多样、烟控设计复杂，难以做到完善，也不能用模拟试验或实际工程得到正确答案。国内外有几种关于建筑共享空间排烟量的计算方法：（1）按建筑共享空间占地板面积计算其排烟量。面积小于500m2也应以负担两个或两个以上防烟分区处理，按每平方米排烟不少于120m3/h计算。（2）按建筑共享空间容积换气次数来计算排烟量。根据我国《高规》第8.4.2.3条规定：中庭体积小于或等于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m3/h。
（三）建筑共享空间烟气控制的方法。一般的建筑物，对烟气所采取的控制措施一般是机械加压送风防烟和机械排烟。减少烟气产生的方法主要有：安装自动喷水灭火系统，限制建筑结构以及堆放在建筑共享空间地面的可燃材料数量。限制烟气流动则主要采取设置挡烟垂壁或防烟卷帘，阻止烟气侵入相邻空间和疏散通道的方法。另外，作为一种被动的方法是允许烟气在人员疏散时充满建筑共享空间上部空间。根据疏散通道的形式和布局、消防设施的特点以及建筑物的用途，决定了采取主动还是被动烟气控制方式。概括起来，建筑共享空间烟气控制方法分为如下几种形式：a.用防烟分隔构件将建筑共享空间与周围建筑隔开，以防止火灾产生的烟气和热流通过建筑共享空间扩散；b.建筑共享空间设置集中排烟系统，使烟层界面保持在安全疏散高度的要求；c.在建筑共享空间四周各层房间设置排烟系统；d.以上方法结合使用。
三、防排烟设施的设置
（一）防烟分区的划分。《高规》规定：“每个防烟分区的面积不宜超过500m2，且防烟分区不应跨越防火分区。”又规定“净空高度超过6m的房间可不考虑防烟分区的划分。”而对于建筑共享空间来说在防烟分区方面已大大超过规范的规定，使规范对建筑共享空间防烟分区的要求，已失去强制约束作用。在建筑共享空间内部可不划分防烟分区，只需将建筑共享空间与建筑其他部位很好的分隔开，就能够阻止烟气的蔓延、扩散。
（二）系统的选择。根据建筑共享空间的建筑结构特点及火灾时烟气流动规律，可判定建筑共享空间只设置简单的自然排烟是不够的，净空高度超过12m的室内建筑共享空间不应采取自然排烟措施，采取自然排烟措施应满足净空高度小于12m，可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该建筑共享空间地面积5%的同时考虑机械排烟。因此在建筑共享空间防排烟系统的设计时应先考虑自然排烟和机械排烟相结合的合用系统。即在大空间的烟气停滞区设置窗口，利用“烟囱效应”、依靠机械排烟系统有组织地将烟气从侧窗或屋顶排气窗排出。
（三）机械排烟系统的设置。建筑共享空间的空间大且发生火灾时烟气流动会形成烟气层或出现“层化”现象等特点决定了只在建筑共享空间顶部设置排烟口或只设单个排烟口是远不能满足要求的。因此，在考虑建筑共享空间顶部设置排烟口的同时还应考虑在四周墙面上设置排烟口。一般的建筑高度超过12m的室内建筑共享空间，竖向的排烟口按2至3层设一排烟口或分段设置为宜。
（四）自动探测报警系统的设置。建筑共享空间的防排烟系统固然十分重要，但只有及早发现火情，防排烟系统才能起到作用，所以火灾自动探测报警系统的设置对于防排烟设计很重要。根据火灾中发生的现象，人们已研制出许多种火灾探测器，不同的火灾探测器适用的火灾类型也有所不同。对于有建筑共享空间的大空间建筑，只设置一种探测器是无法满足要求的，必须对火灾中出现的多种物理现象进行多参量复合监测，以降低误报警。实行多参量复合监测要依据所在建筑共享空间结构特点及其火灾特点(或火灾数据)，在降低火灾误报警同时，保证经济和技术上合理。因此，有共享空间的大空间建筑可以在与其相连的各个楼层顶棚上设置感烟探测器;在建筑共享空间墙壁的适当位置布置线型红外光束感烟探测器；在建筑共享空间高度1/ 2的墙上和顶棚布置烟雾图象探测器和火焰图象探测器。
四、结束语
建筑
共享空间的防排烟问题一直是消防界研究的热点。本文在参考相关资料的基础上对建筑共享空间防排烟系统设计存在的问题、建筑共享空间烟气控制方法等方面进行了总结比较，分析了建筑共享空间自然排烟方式及特有的机械防排烟方式。在进行防排烟设计时应首先充分考虑机械排烟量，在相关的设计规范前提下根据具体的情况进行防排烟和火灾自动探测报警系统的设计，以求达到最好的防排烟效果和及时地探测火灾报警，为人员的疏散、火灾的扑救提供更多的时间。