上海科技馆消防排烟系统设计.doc

1 上海科技馆消防排烟系统设计摘要:介绍了以烟雾控制理论为基础,确定大空间建筑物的防火、防烟分区的划分,建立火灾模型并通过计算确定消防排烟系统及形式。关键词:烟雾控制防排烟火灾模型清晰高度排烟量系统 1 引言上海科技馆工程位于开发中的浦东世纪广场南侧, 以”天地、生命、智慧、创造、未来”为主题,充分反映”人、科技、自然“三者关系, 寓教娱乐为一体, 是具科普教育、旅游休闲、科技交流等功能的新型科技中心。 2 主体建筑面积约 88000m2 ,呈半圆弧螺旋上升状,总高度从 12m 逐渐上升至 48m ,地下一层、地上四层。科技馆内分布有展示厅、博物馆、活动场所等区域。由于这些场所往往是面积大高度高,甚至有些空间连成一体, 给消防防排烟设计带来极大的困难。防火分区防烟分区面积的划分、防排烟系统的确定、烟气控制的分析等一系列问题需要解决。图1 总平面 2 防火、防烟分区的划分有效可靠的消防防排烟控制系统对于人身安全和财产十分重要。有效的消防设施通过对着火区域的烟雾控制,使人们赢得更多时间在火灾中撤离, 同时为人们安全撤出建筑物提供清晰的可见层, 为专业消防人员的进入及配合来火提供方便。由于建筑的特点, 展示和活动场所、公共聚集区是一个巨大的连通空间不易分割, 因此烟雾往往能够散布整个空间, 从火层升起的烟雾会散布在高层空间, 这时可通过有效的防烟措施, 限制烟雾在高层空间的传播, 也可将设计的消防排烟量和烟雾产生量大致相当, 那么在人们头顶上方就 3 能保持一个一定高度无烟的清晰可见层。设计当时我国消防规范及消防防排烟控制理论相对滞后, 不能完全适应科技馆工程, 主要表现为防火分区、防烟分区分割较小, 缺乏成熟的消防防排烟理论, 过小的分区划分会导致消防排烟系统的繁杂,同时也无法满足布展的需要。为此在设计中结合工程的实际,参照国外的有关规范, 并取得上海消防局的支持和指导, 为消防防排烟设计提供了充分的设计依据。从目前来看设计和已颁布的民用建筑防排烟技术规程基本一致。根据有效的防排烟控制理论防火、防烟分区面积划分见下表: 防火分区面积防烟分区面积 4 一~四层展厅 4000m2 以内 2000m2 以内地下层 2000m2 以内 1000m2 以内在防火分区内用自动挡烟帘将防火分区分隔成合适的烟雾控制区即防烟分区, 使之防烟分区面积进入有效的防排烟控制理论范围内。并且在任何一个防烟分区内烟雾流动至排烟口的距离控制在 30m 之内。鉴于共享空间的地面至吊顶高度(从 28~ 40m ), 以及建筑的美观性、统一性、完整性, 采用防火隔板或挡烟垂帘来对空间进行实际分隔是不可行的, 而且当采用柔性材料进行防烟分隔, 着火时由于垂帘两侧在不同热压的作用下导致柔性垂壁移位, 挡烟失败。因此设计将共享空间确定为独立 5 的防火分区。并以此为原则,进行消防防排烟设计。各层防火分区、防烟分区分隔见下图: 图2地下层防火、防烟分区图图3 一层防火、防烟分区图图4 二层防火、防烟分区图图5三层防火、防烟分区图图6 四层防火、防烟分区图防烟分区将确定消防防排烟的具体形式,根据烟雾控制理论,展厅、 B 区共享空间采取机械排烟的方式, A、C 区共享空间采取自然排烟方式。 6 3 消防防排烟的计算及分析 消防防排烟应用烟雾控制理论通过了解烟雾质量流量率、烟温和自然堆积效应,进行计算、分析,主要计算参数有设计火势规模、火势面积、火势发生地、清洁可见层高度等。 A、C 区共享区间: 建筑物形式单层带有喷淋系统 7 火灾形式方形火灾总热输出量 3000kW 火灾面积 9m2 喷淋动作温度 68℃火灾周长 12m 8 火势发生地是在最底层烟柱类型轴对称型清洁可见层高度应给予尽可能高的层面提供最大的可能保护。烟雾上升的最大高度是依靠最小烟温所产生的热浮力来确定的, 通常考虑烟温应比周围环境温度高 15℃。但在科技馆工程项目中,由于共享空间是一个巨大的空间,并且不能设置挡烟设置来限制烟雾的传插, 为此烟温应比周围环境温度高 20℃更为可靠, 通过对烟雾质量流量和热烟气温度的计算确定排烟率是保证排烟设计的必要条件。烟雾质量流量计算如下: 烟雾质量流量=Q × /( ×Δ T)kg/s 式中: Q---- 设计火势规模, kW ,取 3000kW ; Δ T---- 烟温和周围温度之差, ℃取 20℃。 ---- 热消耗率。结果:烟气质量流量= 3000 × × 20=118kg/s 9 根据”轴对称”烟流理论中的清晰可见上升高度即: 烟气质量流量= ×P× Y3/2 式中:烟气质量流量为 118kg/s ; P---- 火灾周长, m, (P=12m) ; Y---- 清晰可见层高度, m。计算结果: Y=14m 由