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《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251-2017

295241

1总 则

1 总 则


1.0.1 为了合理设计建筑防烟、排烟系统,保证施工质量,规范验收和维护管理,减少火灾危害,保护人身和财产安全,制定本标准。
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1.0.2 本标准适用于新建、扩建和改建的工业与民用建筑的防烟、排烟系统的设计、施工、验收及维护管理。对于有特殊用途或特殊要求的工业与民用建筑,当专业标准有特别规定的,可从其规定。
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1.0.3 建筑防烟、排烟系统的设计,应结合建筑的特性和火灾烟气的发展规律等因素,采取有效的技术措施,做到安全可靠、技术先进、经济合理。
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1.0.4 建筑防烟、排烟系统的设备,应选用符合国家现行有关标准和有关准入制度的产品。
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1.0.5 建筑防烟、排烟系统的设计、施工、验收及维护管理除执行本标准外,尚应符合国家现行有关标准的要求。
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2术语和符号

2.1 术 语

2.1 术 语

2.1.1 防烟系统 smoke protection system

    通过采用自然通风方式,防止火灾烟气在楼梯间、前室、避难层(间)等空间内积聚,或通过采用机械加压送风方式阻止火灾烟气侵入楼梯间、前室、避难层(间)等空间的系统,防烟系统分为自然通风系统和机械加压送风系统。
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2.1.2 排烟系统 smoke exhaust system

    采用自然排烟或机械排烟的方式,将房间、走道等空间的火灾烟气排至建筑物外的系统,分为自然排烟系统和机械排烟系统。

2.1.3 直灌式机械加压送风 mechanical pressurization without air shaft

    无送风井道,采用风机直接对楼梯间进行机械加压的送风方式。

2.1.4 自然排烟 natural smoke exhaust

    利用火灾热烟气流的浮力和外部风压作用,通过建筑开口将建筑内的烟气直接排至室外的排烟方式。

2.1.5 自然排烟窗(口) natural smoke vent

    具有排烟作用的可开启外窗或开口,可通过自动、手动、温控释放等方式开启。

2.1.6 烟羽流 smoke plume

    火灾时烟气卷吸周围空气所形成的混合烟气流。烟羽流按火焰及烟的流动情形,可分为轴对称型烟羽流、阳台溢出型烟羽流、窗口型烟羽流等。

2.1.7 轴对称型烟羽流 axisymmetric plume

    上升过程不与四周墙壁或障碍物接触,并且不受气流干扰的烟羽流。

2.1.8 阳台溢出型烟羽流 balcony spill plume

    从着火房间的门(窗)梁处溢出,并沿着火房间外的阳台或水平突出物流动,至阳台或水平突出物的边缘向上溢出至相邻高大空间的烟羽流。

2.1.9 窗口型烟羽流 window plume

    从发生通风受限火灾的房间或隔间的门、窗等开口处溢出至相邻高大空间的烟羽流。

2.1.10 挡烟垂壁 draft curtain

    用不燃材料制成,垂直安装在建筑顶棚、梁或吊顶下,能在火灾时形成一定的蓄烟空间的挡烟分隔设施。

2.1.11 储烟仓 smoke reservoir

    位于建筑空间顶部,由挡烟垂壁、梁或隔墙等形成的用于蓄积火灾烟气的空间。储烟仓高度即设计烟层厚度。

2.1.12 清晰高度 clear height

    烟层下缘至室内地面的高度。

2.1.13 烟羽流质量流量 mass flow rate of plume

    单位时间内烟羽流通过某一高度的水平断面的质量,单位为kg/s。

2.1.14 排烟防火阀 combination fire and smoke damper

    安装在机械排烟系统的管道上,平时呈开启状态,火灾时当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭,并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求,起隔烟阻火作用的阀门。一般由阀体、叶片、执行机构和温感器等部件组成。

2.1.15 排烟阀 smoke damper

    安装在机械排烟系统各支管端部(烟气吸入口)处,平时呈关闭状态并满足漏风量要求,火灾时可手动和电动启闭,起排烟作用的阀门。一般由阀体、叶片、执行机构等部件组成。

2.1.16 排烟口 smoke exhaust inlet

    机械排烟系统中烟气的入口。

2.1.17 固定窗 fixed window for fire forcible entry

    设置在设有机械防烟排烟系统的场所中,窗扇固定、平时不可开启,仅在火灾时便于人工破拆以排出火场中的烟和热的外窗。

2.1.18 可熔性采光带(窗) fusible daylighting band

    采用在120℃~150℃能自行熔化且不产生熔滴的材料制作,设置在建筑空间上部,用于排出火场中的烟和热的设施。
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2.1.19 独立前室 independent anteroom

    只与一部疏散楼梯相连的前室。

2.1.20 共用前室 shared anteroom

    (居住建筑)剪刀楼梯间的两个楼梯间共用同一前室时的前室。

2.1.21 合用前室 combined anteroom

    防烟楼梯间前室与消防电梯前室合用时的前室。

2.2 符 号

2.2 符 号

2.2.1 计算几何参数

    A——每个疏散门的有效漏风面积;

    Ak——开启门的截面面积;

    Ao——所有进气口总面积;

    Am——门的面积;

    Af——单个送风阀门的面积;

    Ag——前室疏散门的总面积;

    Al——楼梯间疏散门的总面积;

    Av——自然排烟窗(口)截面积;

    AW——窗口开口面积;

    B——风管长边尺寸;

    b——从开口至阳台边沿的距离;

    dm——门的把手到门闩的距离;

    db——排烟系统吸入口最低点之下烟气层厚度;

    D——风管直径;

    H——空间净高;

    H——对于单层空间,取排烟空间的建筑净高度;对于多层空间,取最高疏散楼层的层高;

    Hl——燃料面至阳台的高度;

    HW——窗口开口的高度;

    Hq——最小清晰高度;

    ω——火源区域的开口宽度;

    W——烟羽流扩散宽度;

    Wm——单扇门的宽度;

    Z——燃料面到烟层底部的高度;

    Zl——火焰极限高度;

    Zb——从阳台下缘至烟层底部的高度;

    Zw——窗口开口的上缘到烟层底部的高度。

2.2.2 计算风量、风速

    g——重力加速度;

    Lhigh——高压系统单位面积风管单位时间内的允许漏风量;

    Lj——楼梯间的机械加压送风量;

    Llow——低压系统单位面积风管单位时间内的允许漏风量;

    Lmid——中压系统单位面积风管单位时间内的允许漏风量;

    Ls——前室的机械加压送风量;

    L1——门开启时,达到规定风速值所需的送风量;

    L2——门开启时,规定风速值下的其他门缝漏风总量;

    L3——未开启的常闭送风阀的漏风总量;

    Mρ——烟羽流质量流量;

    ν——门洞断面风速;

    V——排烟量;

    Vmax——排烟口最大允许排烟量。

2.2.3 计算压力、热量、时间

    Cp——空气的定压比热;

    F——门的总推力;

    Fdc——门把手处克服闭门器所需的力;

    M——闭门器的开启力矩;

    P0——环境温度下的气体密度;

    P——疏散门的最大允许压力差;

    P风管——风管系统工作压力;

    △P——计算漏风量的平均压力差;

    Q——热释放速率;

    Qc——热释放速率中的对流部分;

    t——火灾增长时间;

    T——烟层的平均绝对温度;

    T0——环境的绝对温度;

    △T——烟层平均温度与环境温度之差。

2.2.4 计算系数

    α——火灾增长系数;

    αw——窗口型烟羽流的修正系数;

    γ——排烟位置系数;

    C0——进气口流量系数;

    Cv——自然排烟窗(口)流量系数;

    K——烟气中对流放热量因子;

    n——指数。

2.2.5 计算其他符号

    N1——设计疏散门开启的楼层数量;

    N2——漏风疏散门的数量;

    N3——漏风阀门的数量。


3防烟系统设计

3.1 一般规定

3.1 一般规定


3.1.1 建筑防烟系统的设计应根据建筑高度、使用性质等因素,采用自然通风系统或机械加压送风系统。

3.1.2 建筑高度大于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度大于100m的住宅建筑,其防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室及消防电梯前室应采用机械加压送风系统。
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3.1.3 建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于或等于100m的住宅建筑,其防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室(除共用前室与消防电梯前室合用外)及消防电梯前室应采用自然通风系统;当不能设置自然通风系统时,应采用机械加压送风系统。防烟系统的选择,尚应符合下列规定:

    1 当独立前室或合用前室满足下列条件之一时,楼梯间可不设置防烟系统:

      1)采用全敞开的阳台或凹廊;

      2)设有两个及以上不同朝向的可开启外窗,且独立前室两个外窗面积分别不小于2.0m2,合用前室两个外窗面积分别不小于3.0m2。

    2 当独立前室、共用前室及合用前室的机械加压送风口设置在前室的顶部或正对前室入口的墙面时,楼梯间可采用自然通风系统;当机械加压送风口未设置在前室的顶部或正对前室入口的墙面时,楼梯间应采用机械加压送风系统。

    3 当防烟楼梯间在裙房高度以上部分采用自然通风时,不具备自然通风条件的裙房的独立前室、共用前室及合用前室应采用机械加压送风系统,且独立前室、共用前室及合用前室送风口的设置方式应符合本条第2款的规定。
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3.1.4 建筑地下部分的防烟楼梯间前室及消防电梯前室,当无自然通风条件或自然通风不符合要求时,应采用机械加压送风系统。

3.1.5 防烟楼梯间及其前室的机械加压送风系统的设置应符合下列规定:

    1 建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于或等于100m的住宅建筑,当采用独立前室且其仅有一个门与走道或房间相通时,可仅在楼梯间设置机械加压送风系统;当独立前室有多个门时,楼梯间、独立前室应分别独立设置机械加压送风系统。

    2 当采用合用前室时,楼梯间、合用前室应分别独立设置机械加压送风系统。

    3 当采用剪刀楼梯时,其两个楼梯间及其前室的机械加压送风系统应分别独立设置。
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3.1.6 封闭楼梯间应采用自然通风系统,不能满足自然通风条件的封闭楼梯间,应设置机械加压送风系统。当地下、半地下建筑(室)的封闭楼梯间不与地上楼梯间共用且地下仅为一层时,可不设置机械加压送风系统,但首层应设置有效面积不小于1.2m2的可开启外窗或直通室外的疏散门。
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3.1.7 设置机械加压送风系统的场所,楼梯间应设置常开风口,前室应设置常闭风口;火灾时其联动开启方式应符合本标准第5.1.3条的规定。

3.1.8 避难层的防烟系统可根据建筑构造、设备布置等因素选择自然通风系统或机械加压送风系统。

3.1.9 避难走道应在其前室及避难走道分别设置机械加压送风系统,但下列情况可仅在前室设置机械加压送风系统:

    1 避难走道一端设置安全出口,且总长度小于30m;

    2 避难走道两端设置安全出口,且总长度小于60m。
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3.2 自然通风设施

3.2 自然通风设施


3.2.1 采用自然通风方式的封闭楼梯间、防烟楼梯间,应在最高部位设置面积不小于1.0m2的可开启外窗或开口;当建筑高度大于10m时,尚应在楼梯间的外墙上每5层内设置总面积不小于2.0m2的可开启外窗或开口,且布置间隔不大于3层。
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3.2.2 前室采用自然通风方式时,独立前室、消防电梯前室可开启外窗或开口的面积不应小于2.0m2,共用前室、合用前室不应小于3.0m2
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3.2.3 采用自然通风方式的避难层(间)应设有不同朝向的可开启外窗,其有效面积不应小于该避难层(间)地面面积的2%,且每个朝向的面积不应小于2.0m2
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3.2.4 可开启外窗应方便直接开启,设置在高处不便于直接开启的可开启外窗应在距地面高度为1.3m~1.5m的位置设置手动开启装置。


3.3 机械加压送风设施

3.3 机械加压送风设施

3.3.1 建筑高度大于100m的建筑,其机械加压送风系统应竖向分段独立设置,且每段高度不应超过100m。
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3.3.2 除本标准另有规定外,采用机械加压送风系统的防烟楼梯间及其前室应分别设置送风井(管)道,送风口(阀)和送风机。

3.3.3 建筑高度小于或等于50m的建筑,当楼梯间设置加压送风井(管)道确有困难时,楼梯间可采用直灌式加压送风系统,并应符合下列规定:

    1 建筑高度大于32m的高层建筑,应采用楼梯间两点部位送风的方式,送风口之间距离不宜小于建筑高度的1/2;

    2 送风量应按计算值或本标准第3.4.2条规定的送风量增加20%;

    3 加压送风口不宜设在影响人员疏散的部位。
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3.3.4 设置机械加压送风系统的楼梯间的地上部分与地下部分,其机械加压送风系统应分别独立设置。当受建筑条件限制,且地下部分为汽车库或设备用房时,可共用机械加压送风系统,并应符合下列规定:

    1 应按本标准第3.4.5条的规定分别计算地上、地下部分的加压送风量,相加后作为共用加压送风系统风量;

    2 应采取有效措施分别满足地上、地下部分的送风量的要求。
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3.3.5 机械加压送风风机宜采用轴流风机或中、低压离心风机,其设置应符合下列规定:

    1 送风机的进风口应直通室外,且应采取防止烟气被吸入的措施。

    2 送风机的进风口宜设在机械加压送风系统的下部。

    3 送风机的进风口不应与排烟风机的出风口设在同一面上。当确有困难时,送风机的进风口与排烟风机的出风口应分开布置,且竖向布置时,送风机的进风口应设置在排烟出口的下方,其两者边缘最小垂直距离不应小于6.0m;水平布置时,两者边缘最小水平距离不应小于20.0m。

    4 送风机宜设置在系统的下部,且应采取保证各层送风量均匀性的措施。

    5 送风机应设置在专用机房内,送风机房并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定。

    6 当送风机出风管或进风管上安装单向风阀或电动风阀时,应采取火灾时自动开启阀门的措施。
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3.3.6 加压送风口的设置应符合下列规定:

    1 除直灌式加压送风方式外,楼梯间宜每隔2层~3层设一个常开式百叶送风口;

    2 前室应每层设一个常闭式加压送风口,并应设手动开启装置;

    3 送风口的风速不宜大于7m/s;

    4 送风口不宜设置在被门挡住的部位。
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3.3.7 机械加压送风系统应采用管道送风,且不应采用土建风道。送风管道应采用不燃材料制作且内壁应光滑。当送风管道内壁为金属时,设计风速不应大于20m/s;当送风管道内壁为非金属时,设计风速不应大于15m/s;送风管道的厚度应符合现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243的规定。
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3.3.8 机械加压送风管道的设置和耐火极限应符合下列规定:

    1 竖向设置的送风管道应独立设置在管道井内,当确有困难时,未设置在管道井内或与其他管道合用管道井的送风管道,其耐火极限不应低于1.00h;

    2 水平设置的送风管道,当设置在吊顶内时,其耐火极限不应低于0.50h;当未设置在吊顶内时,其耐火极限不应低于1.00h。
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3.3.9 机械加压送风系统的管道井应采用耐火极限不低于1.00h的隔墙与相邻部位分隔,当墙上必须设置检修门时应采用乙级防火门。

3.3.10 采用机械加压送风的场所不应设置百叶窗,且不宜设置可开启外窗。
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3.3.11 设置机械加压送风系统的封闭楼梯间、防烟楼梯间,尚应在其顶部设置不小于1m2的固定窗。靠外墙的防烟楼梯间,尚应在其外墙上每5层内设置总面积不小于2m2的固定窗。
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3.3.12 设置机械加压送风系统的避难层(间),尚应在外墙设置可开启外窗,其有效面积不应小于该避难层(间)地面面积的1%。有效面积的计算应符合本标准第4.3.5条的规定。

3.4 机械加压送风系统风量计算

3.4 机械加压送风系统风量计算


3.4.1 机械加压送风系统的设计风量不应小于计算风量的1.2倍。
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3.4.2 防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室和消防电梯前室的机械加压送风的计算风量应由本标准第3.4.5条~第3.4.8条的规定计算确定。当系统负担建筑高度大于24m时,防烟楼梯间、独立前室、合用前室和消防电梯前室应按计算值与表3.4.2-1~表3.4.2-4的值中的较大值确定。

注:1 表3.4.2-1~表3.4.2-4的风量按开启1个2.0m×1.6m的双扇门确定。当采用单扇门时,其风量可乘以系数0.75计算。

        2 表中风量按开启着火层及其上下层,共开启三层的风量计算。

        3 表中风量的选取应按建筑高度或层数、风道材料、防火门漏风量等因素综合确定。
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3.4.3 封闭避难层(间)、避难走道的机械加压送风量应按避难层(间)、避难走道的净面积每平方米不少于30m3/h计算。避难走道前室的送风量应按直接开向前室的疏散门的总断面积乘以1.0m/s门洞断面风速计算。
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3.4.4 机械加压送风量应满足走廊至前室至楼梯间的压力呈递增分布,余压值应符合下列规定:

    1 前室、封闭避难层(间)与走道之间的压差应为25Pa~30Pa;

    2 楼梯间与走道之间的压差应为40Pa~50Pa;

    3 当系统余压值超过最大允许压力差时应采取泄压措施。最大允许压力差应由本标准第3.4.9条计算确定。
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3.4.5 楼梯间或前室的机械加压送风量应按下列公式计算:


Lj=L1+L2           (3.4.5-1)

Ls=L1+L3           (3.4.5-2)


    式中:Lj——楼梯间的机械加压送风量;

          Ls——前室的机械加压送风量;

          L1——门开启时,达到规定风速值所需的送风量(m3/s);

          L2——门开启时,规定风速值下,其他门缝漏风总量(m3/s);

          L3——未开启的常闭送风阀的漏风总量(m3/s)。


3.4.6 门开启时,达到规定风速值所需的送风量应按下式计算:


L1=AkνN1          (3.4.6)


    式中:Ak——一层内开启门的截面面积(m2),对于住宅楼梯前室,可按一个门的面积取值;

          ν——门洞断面风速(m/s);当楼梯间和独立前室、共用前室、合用前室均机械加压送风时,通向楼梯间和独立前室、共用前室、合用前室疏散门的门洞断面风速均不应小于0.7m/s;当楼梯间机械加压送风、只有一个开启门的独立前室不送风时,通向楼梯间疏散门的门洞断面风速不应小于1.0m/s;当消防电梯前室机械加压送风时,通向消防电梯前室门的门洞断面风速不应小于1.0m/s;当独立前室、共用前室或合用前室机械加压送风而楼梯间采用可开启外窗的自然通风系统时,通向独立前室、共用前室或合用前室疏散门的门洞风速不应小于0.6(A1/Ag+1)(m/s);A1为楼梯间疏散门的总面积(m2);Ag为前室疏散门的总面积(m2)。

          N1——设计疏散门开启的楼层数量;楼梯间:采用常开风口,当地上楼梯间为24m以下时,设计2层内的疏散门开启,取N1=2;当地上楼梯间为24m及以上时,设计3层内的疏散门开启,取N1=3;当为地下楼梯间时,设计1层内的疏散门开启,取N1=1。前室:采用常闭风口,计算风量时取N1=3。

3.4.7 门开启时,规定风速值下的其他门漏风总量应按下式计算:

L2=0.827×A××1.25×N2          (3.4.7)

 式中:A——每个疏散门的有效漏风面积(m2);疏散门的门缝宽度取0.002m~0.004m。

          △P——计算漏风量的平均压力差(Pa);当开启门洞处风速为0.7m/s时,取△P=6.0Pa;当开启门洞处风速为1.0m/s时,取△P=12.0Pa;当开启门洞处风速为1.2m/s时,取△P=17.0Pa。

          n——指数(一般取n=2);

          1.25——不严密处附加系数;

          N2——漏风疏散门的数量,楼梯间采用常开风口,取N2=加压楼梯间的总门数—N1楼层数上的总门数。


3.4.8 未开启的常闭送风阀的漏风总量应按下式计算:


L3=0.083×AfN3          (3.4.8)


    式中:0.083——阀门单位面积的漏风量[m3/(s·m2)];

          Af——单个送风阀门的面积(m2);

          N3——漏风阀门的数量:前室采用常闭风口取N3=楼层数—3。


3.4.9 疏散门的最大允许压力差应按下列公式计算:


P=2(F—Fdc)(Wm—dm)/(Wm×Am)           (3.4.9-1)

Fdc=M/(Wm—dm)           (3.4.9-2)


    式中:P——疏散门的最大允许压力差(Pa);

          F——门的总推力(N),一般取110N;

          Fdc——门把手处克服闭门器所需的力(N);

          Wm——单扇门的宽度(m);

          Am——门的面积(m2);

          dm——门的把手到门闩的距离(m);

          M——闭门器的开启力矩(N·m)。


4排烟系统设计

4.1 一般规定