论文部分内容阅读
摘要：介绍了某体育馆中庭的通风与防排烟系统的设计，认为此类建筑的中庭应当设置防排烟设施，并有必要对其设置依据、方法、排烟量计算等相关问题开展深入的研究和讨论。
关键词：体育馆建筑 中庭通风量 通风设施排烟量排烟设施
Abstract: this paper introduced ventilation and smoke control system design of the atrium in a gymnasium that such building's atrium smoke management facilities should be set, and the need to set the rationale, methodology, and calculation of smoke emission related issues in-depth study and discussion.
Key words: stadium building; atrium; ventilation rate; ventilation; emission of smoke; smoke Facilities
中图分类号：TD722文献标识码：A 文章编号：
随着现代建筑的发展，设有中庭的多层民用建筑如体育馆、商场、会展中心等建筑大量涌现。这类建筑的中庭建筑高度大多超过12m，屋面采用大跨度轻型钢结构或网架结构、玻璃采光顶。它具有内部空间大、使用功能复杂、人员密度大、可燃物较多、火灾强度大等特点。一旦发生火灾，人员的疏散、火灾的救援难度较大。鉴于以上特点，这类建筑的中庭的确有设置防排烟设施的必要。本文仅就笔者以前设计的某体育馆，结合切身经验，从具体操作上谈谈多层建筑中庭的通风排烟系统设计。
一、工程概述本工程为甘肃某县体育馆，主体结构采用钢筋混凝土框架结构，屋面采用正放四角锥螺栓球节点网架。玻璃采光顶；建筑高度为22.80m。体育馆为小型体育馆，呈长方形，中心主体部分为比赛及训练场地，四周为配套用房。地下一层为泵房及消防水池；地上二层，局部三层。 地下一层层高为4.20m;四周配套用房一层层高为3.60m，二层层高为3.60m，局部三层层高为3.60m; 中庭贯穿一至三层；中心场地净高为14.50m。四周看台固定座位约1175个，临时座位约984个，共可容纳观众约2159人。总建筑面积为7942.77㎡。其中地上建筑面积7745.40㎡，地下建筑面积197.37㎡。体育馆的设计等级为丙级；
二、该体育馆的通风系统设计配套用房通风系统设计如下:(a)地下水泵房、消防水池设置一台混流型风机通风，通过排风竖井排向室外，通风换气次数为3次/h。计算通风量为2486 m3/h。 (b)一层变配电室、设置机械通风系统，通风换气次数为6次/h，计算通风量为1582.4 m3/h。(c)一层贵宾休息室设置吊顶式新风换气机组进行通风换气，在冬季，室内排风与室外新风进行换热后排至室外。贵宾休息室换气次数按3次/h计。(d)健身房、舞蹈室以自然通风为主，机械通风为辅。分别各采用一台混流型通风机通风,通风换气次数为3次/h。(e)本工程7.200标高管理用房设置机械通风系统，通风换气次数为3次/h，计算通风量为1761.3 m3/h，(f)本工程公共卫生间，淋浴间、更衣室等均设置管道式换气扇，用通风管引至室外机械排风。卫生间换气次数为10次/h计算。
三、体育馆内不能自然排烟的内走道设机械排烟系统设置：（a）本工程一层内走道划分
为三个防烟分区，如上图所示，设置了三个排烟系统PY-1、PY-2、PY-3排烟系统，系统排烟量以60m3/m2.h计,排烟量分别如下：PY-1、PY-3系统防烟分区面积为230 m2，计算排烟量为13800 m3/h，考虑到漏风量选用排烟风机排烟量为计算排烟量的1.2倍，排烟风机排烟量为16090 m3/h；PY-2系统分区面积为158m2，计算排烟量为9480 m3/h，选用排烟风机的排烟量为12000 m3/h；火灾时,相应防烟分区内走道排烟管上排烟防火阀启动,系统开始排烟，风机入口设有280℃关闭的排烟防火阀，当烟气温度超过 280℃时，排烟防火阀关闭,联锁风机停运。（b）.本工程二层辅房不能自然排烟的内走道设置了两个机械排烟系统PY-4、PY-5排烟系统；PY-4、PY-5排煙系统，内走道防烟分区面积为均为230 m2排烟系统排烟量以60m3/m2.h计, 计算排烟量均为138000 m3/h，考虑到漏风量选用风机排烟量为计算排烟量的1.2倍，选用排烟风机排烟量为16090 m3/h。火灾时,相应防烟分区内走道排烟管上排烟防火阀启动,系统开始排烟，风机入口设有280℃关闭的排烟防火阀，当烟气温度超过 280℃时，排烟防火阀关闭,联锁风机停运。
四、 中庭排烟设施的设置依据多层建筑内的中庭一般设在建筑物内部，上下贯穿多层空间，其用途多种多样，因此其防灾措施既有共同的特征，又具有自身的特点。由于中庭空间形似烟囱，因此易产生烟囱效应。若中庭空间与周围楼层间无分隔、中庭空间又未考虑排烟设施，当火灾发生时，烟气很快就进入中庭，并向周围楼层扩散，进而扩散到整个建筑物。同样中庭内上升的烟气会在上部形成烟气层，并缓慢下降，进而影响消防救灾活动。因而在中庭中对烟气的控制，防止燃烧的传播和扩散是很重要的。除了在建筑设计中正确确定防火分区，进行防火设计和设置灭火设施外，其防排烟设计也非常重要。
五、中庭排烟设施的方式选择建筑物的排烟设施分为机械排烟设施和可开启外窗的自然排烟设施。机械排烟是设置专用的排烟口、排烟管道及排烟风机等，把火灾时产生的烟气和热量排至室外。自然排烟是利用火灾时产生的热压，通过可开启的外窗或排烟窗（包括在火灾时破碎玻璃以打开外窗）把烟气排至室外。参照《高规》第8.4.1.3条：“不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭应设置机械排烟设施。”也就是说，净空高度小于12m、且具备自然排烟条件的中庭，可采用自然排烟设施；其可开启外窗的面积也可参照《高规》第8.2.2.5条：“净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5%”的规定执行。不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭，必须采用机械排烟设施。 该体育馆中庭的净空高度为14.5m，因此设计采用机械排烟设施。
六、中庭排烟设施的设置及通风排烟量的计算 此体育馆.篮球比赛训练场大厅的18.600m标高、16.800m标高的网架上共设有六台低噪声消防排烟风机, 排风兼排烟。（a）平时可根据室外气候及室内空气状况遥控排风机的运行台数来控制排风量，以从网架内排出积聚在比赛场地顶部的灯光照明、人体散热量及大厅内的污浊空气。（b）.火灾时排风机全部同时开启排烟，保证人员的安全疏散.烟气温度超过280℃时,风机入口的排烟防火阀关闭,联锁风机停止运转; （c）.排风兼排烟风管安装在场地上部明露的球节点钢网架内。（d）.在篮球比赛训练场大厅的11.300m标高处设有四台低噪声消防补风机，平时根据排风量控制送风机的运行台数来控制送风量，开启其中1号，3号风机，发生火灾时四台补风机同时开启补风。（e）. 根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）第9.4.5 机械排烟系统的排烟量不应小于表9.4.5 的规定：
表9.4.5 机械排烟系统的最小排烟量
条件和部位 单位排烟量
(m3/h•m2) 换气次数
（次/h） 备 注
担负1 个防烟分区 60 -- 单台风机排烟量不应小于7200m3/h
室内净高大于6m 且不划分
防烟分区的空间
担负2 个及2 个以上防烟分区 120 -- 应按最大的防烟分区面积确定
中庭 体积小于等于17000m3 -- 6 体积大于17000m3 时，排烟量不应
小于102000m3/h。
体积大于17000m3 -- 4
排烟量按比赛厅体积换气次数4次/h确定。该中庭底部建筑面积3300㎡，体积69300 m3，计算排烟量为277200 m3/h。火灾时补风量按排烟量的50%计算。通风量按比赛厅体积换气次数2次/h确定，计算排风量为138600 m3/h，设计选用6台高温双速屋顶排烟风机（高速时：1450rpm，风量35000~26012m3/h，全压600~770Pa），平时需要时可低速排风，火灾时高速排烟。
七、 中庭机械排烟设施的设置的优点多层建筑的中庭，屋面一般采用大跨度轻型钢结构、玻璃采光顶，因此，中庭顶部通风、排烟管道的设置，无论从建筑自然采光、美观的角度还是从结构安全性的角度上来看，都是不太现实和经济的。在具体工程设计中，为简化排烟系统，节省投资，同时又能保证系统的排烟效果和火灾自动报警系统的集中控制的可靠性，笔者认为，有条件时应尽可能采用设置多台屋顶风机来进行集中排烟的方式。 另外，中庭排烟设施采用此种设置方式，主要还基于其具有如下优点：①排烟系统与通风系统合用，节约投资；②对排烟风机经常使用可保持其良好的工作状态；③系统无风管，不影响建筑美观和采光；④风机分散布置，有效的降低屋面荷载；⑤火灾自动报警系统控制量少，系统更可靠。 在该体育馆中庭的排烟系统设计中，设计选用 6台高温双速屋顶排烟风机，均分设置于屋面上。由于該体育馆（包括中庭）设置有集中空调系统，空调时，屋顶风机可关闭。为了防止玻璃屋顶部的热滞留现象，也可开启风机低速运转；并根据室内空气品质状况，确定屋顶风机的开启台数，进行全面通风换气，排除集聚在屋顶下的热空气。中庭发生火灾时，由火灾自动报警系统自动将屋顶风机转入火灾运行模式，电机高速运转，及时排除高温烟气和热量。
八、 结论由于建筑技术的进步（结构、建筑设计等），随着新型建材的大量使用，设有多功能中庭的多层建筑的规模日趋庞大，此类建筑中庭应当设置通风及防排烟设施。而对于其设置依据、方法、排风排烟量计算等诸多问题，引起设计、施工、管理和使用人员的重视以及如何采取有效可行的通风及控烟措施,搞好通风及防排烟系统的设计与施工,提高人们对通风及防排烟系统的认识,具有深远意义。
参考文献
【1】 中国有色工程设计研究总院.GB50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》［S］.北京:中国计划出版社,2004.
【2】 中华人民共和国国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；
北京:中国计划出版社，2006
【3】 中华人民共和国国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）；北京:中国计划出版社，2005
关键词：体育馆建筑 中庭通风量 通风设施排烟量排烟设施
Abstract: this paper introduced ventilation and smoke control system design of the atrium in a gymnasium that such building's atrium smoke management facilities should be set, and the need to set the rationale, methodology, and calculation of smoke emission related issues in-depth study and discussion.
Key words: stadium building; atrium; ventilation rate; ventilation; emission of smoke; smoke Facilities
中图分类号：TD722文献标识码：A 文章编号：
随着现代建筑的发展，设有中庭的多层民用建筑如体育馆、商场、会展中心等建筑大量涌现。这类建筑的中庭建筑高度大多超过12m，屋面采用大跨度轻型钢结构或网架结构、玻璃采光顶。它具有内部空间大、使用功能复杂、人员密度大、可燃物较多、火灾强度大等特点。一旦发生火灾，人员的疏散、火灾的救援难度较大。鉴于以上特点，这类建筑的中庭的确有设置防排烟设施的必要。本文仅就笔者以前设计的某体育馆，结合切身经验，从具体操作上谈谈多层建筑中庭的通风排烟系统设计。
一、工程概述本工程为甘肃某县体育馆，主体结构采用钢筋混凝土框架结构，屋面采用正放四角锥螺栓球节点网架。玻璃采光顶；建筑高度为22.80m。体育馆为小型体育馆，呈长方形，中心主体部分为比赛及训练场地，四周为配套用房。地下一层为泵房及消防水池；地上二层，局部三层。 地下一层层高为4.20m;四周配套用房一层层高为3.60m，二层层高为3.60m，局部三层层高为3.60m; 中庭贯穿一至三层；中心场地净高为14.50m。四周看台固定座位约1175个，临时座位约984个，共可容纳观众约2159人。总建筑面积为7942.77㎡。其中地上建筑面积7745.40㎡，地下建筑面积197.37㎡。体育馆的设计等级为丙级；
二、该体育馆的通风系统设计配套用房通风系统设计如下:(a)地下水泵房、消防水池设置一台混流型风机通风，通过排风竖井排向室外，通风换气次数为3次/h。计算通风量为2486 m3/h。 (b)一层变配电室、设置机械通风系统，通风换气次数为6次/h，计算通风量为1582.4 m3/h。(c)一层贵宾休息室设置吊顶式新风换气机组进行通风换气，在冬季，室内排风与室外新风进行换热后排至室外。贵宾休息室换气次数按3次/h计。(d)健身房、舞蹈室以自然通风为主，机械通风为辅。分别各采用一台混流型通风机通风,通风换气次数为3次/h。(e)本工程7.200标高管理用房设置机械通风系统，通风换气次数为3次/h，计算通风量为1761.3 m3/h，(f)本工程公共卫生间，淋浴间、更衣室等均设置管道式换气扇，用通风管引至室外机械排风。卫生间换气次数为10次/h计算。
三、体育馆内不能自然排烟的内走道设机械排烟系统设置：（a）本工程一层内走道划分
为三个防烟分区，如上图所示，设置了三个排烟系统PY-1、PY-2、PY-3排烟系统，系统排烟量以60m3/m2.h计,排烟量分别如下：PY-1、PY-3系统防烟分区面积为230 m2，计算排烟量为13800 m3/h，考虑到漏风量选用排烟风机排烟量为计算排烟量的1.2倍，排烟风机排烟量为16090 m3/h；PY-2系统分区面积为158m2，计算排烟量为9480 m3/h，选用排烟风机的排烟量为12000 m3/h；火灾时,相应防烟分区内走道排烟管上排烟防火阀启动,系统开始排烟，风机入口设有280℃关闭的排烟防火阀，当烟气温度超过 280℃时，排烟防火阀关闭,联锁风机停运。（b）.本工程二层辅房不能自然排烟的内走道设置了两个机械排烟系统PY-4、PY-5排烟系统；PY-4、PY-5排煙系统，内走道防烟分区面积为均为230 m2排烟系统排烟量以60m3/m2.h计, 计算排烟量均为138000 m3/h，考虑到漏风量选用风机排烟量为计算排烟量的1.2倍，选用排烟风机排烟量为16090 m3/h。火灾时,相应防烟分区内走道排烟管上排烟防火阀启动,系统开始排烟，风机入口设有280℃关闭的排烟防火阀，当烟气温度超过 280℃时，排烟防火阀关闭,联锁风机停运。
四、 中庭排烟设施的设置依据多层建筑内的中庭一般设在建筑物内部，上下贯穿多层空间，其用途多种多样，因此其防灾措施既有共同的特征，又具有自身的特点。由于中庭空间形似烟囱，因此易产生烟囱效应。若中庭空间与周围楼层间无分隔、中庭空间又未考虑排烟设施，当火灾发生时，烟气很快就进入中庭，并向周围楼层扩散，进而扩散到整个建筑物。同样中庭内上升的烟气会在上部形成烟气层，并缓慢下降，进而影响消防救灾活动。因而在中庭中对烟气的控制，防止燃烧的传播和扩散是很重要的。除了在建筑设计中正确确定防火分区，进行防火设计和设置灭火设施外，其防排烟设计也非常重要。
五、中庭排烟设施的方式选择建筑物的排烟设施分为机械排烟设施和可开启外窗的自然排烟设施。机械排烟是设置专用的排烟口、排烟管道及排烟风机等，把火灾时产生的烟气和热量排至室外。自然排烟是利用火灾时产生的热压，通过可开启的外窗或排烟窗（包括在火灾时破碎玻璃以打开外窗）把烟气排至室外。参照《高规》第8.4.1.3条：“不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭应设置机械排烟设施。”也就是说，净空高度小于12m、且具备自然排烟条件的中庭，可采用自然排烟设施；其可开启外窗的面积也可参照《高规》第8.2.2.5条：“净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5%”的规定执行。不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭，必须采用机械排烟设施。 该体育馆中庭的净空高度为14.5m，因此设计采用机械排烟设施。
六、中庭排烟设施的设置及通风排烟量的计算 此体育馆.篮球比赛训练场大厅的18.600m标高、16.800m标高的网架上共设有六台低噪声消防排烟风机, 排风兼排烟。（a）平时可根据室外气候及室内空气状况遥控排风机的运行台数来控制排风量，以从网架内排出积聚在比赛场地顶部的灯光照明、人体散热量及大厅内的污浊空气。（b）.火灾时排风机全部同时开启排烟，保证人员的安全疏散.烟气温度超过280℃时,风机入口的排烟防火阀关闭,联锁风机停止运转; （c）.排风兼排烟风管安装在场地上部明露的球节点钢网架内。（d）.在篮球比赛训练场大厅的11.300m标高处设有四台低噪声消防补风机，平时根据排风量控制送风机的运行台数来控制送风量，开启其中1号，3号风机，发生火灾时四台补风机同时开启补风。（e）. 根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）第9.4.5 机械排烟系统的排烟量不应小于表9.4.5 的规定：
表9.4.5 机械排烟系统的最小排烟量
条件和部位 单位排烟量
(m3/h•m2) 换气次数
（次/h） 备 注
担负1 个防烟分区 60 -- 单台风机排烟量不应小于7200m3/h
室内净高大于6m 且不划分
防烟分区的空间
担负2 个及2 个以上防烟分区 120 -- 应按最大的防烟分区面积确定
中庭 体积小于等于17000m3 -- 6 体积大于17000m3 时，排烟量不应
小于102000m3/h。
体积大于17000m3 -- 4
排烟量按比赛厅体积换气次数4次/h确定。该中庭底部建筑面积3300㎡，体积69300 m3，计算排烟量为277200 m3/h。火灾时补风量按排烟量的50%计算。通风量按比赛厅体积换气次数2次/h确定，计算排风量为138600 m3/h，设计选用6台高温双速屋顶排烟风机（高速时：1450rpm，风量35000~26012m3/h，全压600~770Pa），平时需要时可低速排风，火灾时高速排烟。
七、 中庭机械排烟设施的设置的优点多层建筑的中庭，屋面一般采用大跨度轻型钢结构、玻璃采光顶，因此，中庭顶部通风、排烟管道的设置，无论从建筑自然采光、美观的角度还是从结构安全性的角度上来看，都是不太现实和经济的。在具体工程设计中，为简化排烟系统，节省投资，同时又能保证系统的排烟效果和火灾自动报警系统的集中控制的可靠性，笔者认为，有条件时应尽可能采用设置多台屋顶风机来进行集中排烟的方式。 另外，中庭排烟设施采用此种设置方式，主要还基于其具有如下优点：①排烟系统与通风系统合用，节约投资；②对排烟风机经常使用可保持其良好的工作状态；③系统无风管，不影响建筑美观和采光；④风机分散布置，有效的降低屋面荷载；⑤火灾自动报警系统控制量少，系统更可靠。 在该体育馆中庭的排烟系统设计中，设计选用 6台高温双速屋顶排烟风机，均分设置于屋面上。由于該体育馆（包括中庭）设置有集中空调系统，空调时，屋顶风机可关闭。为了防止玻璃屋顶部的热滞留现象，也可开启风机低速运转；并根据室内空气品质状况，确定屋顶风机的开启台数，进行全面通风换气，排除集聚在屋顶下的热空气。中庭发生火灾时，由火灾自动报警系统自动将屋顶风机转入火灾运行模式，电机高速运转，及时排除高温烟气和热量。
八、 结论由于建筑技术的进步（结构、建筑设计等），随着新型建材的大量使用，设有多功能中庭的多层建筑的规模日趋庞大，此类建筑中庭应当设置通风及防排烟设施。而对于其设置依据、方法、排风排烟量计算等诸多问题，引起设计、施工、管理和使用人员的重视以及如何采取有效可行的通风及控烟措施,搞好通风及防排烟系统的设计与施工,提高人们对通风及防排烟系统的认识,具有深远意义。
参考文献
【1】 中国有色工程设计研究总院.GB50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》［S］.北京:中国计划出版社,2004.
【2】 中华人民共和国国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；
北京:中国计划出版社，2006
【3】 中华人民共和国国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）；北京:中国计划出版社，2005