知识点：自然排烟方式

　　(一)自然排烟的原理

　　这种排烟方式的实质是使室内外空气对流进行排烟，在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。一般是采用可开启外窗以及专门设置的排烟口进行自然排烟。

　　充分利用建筑物的构造，在自然力的作用下，即利用火灾产生的热烟气流的浮力和外部风力作用通过建筑物房间或走道的开口把烟气排至室外的排烟方式。

　　自然排烟是最简单、不消耗动力的排烟方式，系统无复杂的控制及控制过程、操作简单，满足自然排烟条件的建筑，首先应考虑采取自然排烟方式。

　　图1 自然排烟的方式

　　(二)自然排烟方式的选择

　　高层建筑主要受自然条件(如室外风速、风压、风向等)的影响会较大，许多场所无法满足自然排烟条件，故一般采用机械排烟方式较多，多层建筑受外部条件影响较少，一般采用自然通风方式较多。工业建筑中，因生产工艺的需要，出现了许多无窗或设置固定窗的厂房和仓库，丙类及以上的厂房和仓库内可燃物荷载大，一旦发生火灾，烟气很难排放。

　　设置排烟系统既可为人员疏散提供安全环境，又可在排烟过程中导出热量，防止建筑或部分构件在高温下出现倒塌等恶劣情况，为消防队员进行灭火救援提供较好的条件。考虑到厂房、库房建筑的外观要求没有民用建筑的要求高，因此可以采用可熔材料制作的采光带、采光窗进行排烟。

　　要求制作采光带、采光窗的可熔材料必须是只在高温条件下(一般大于最高环境温度50℃)自行熔化且不产生熔滴的可燃材料。

　　四类隧道(≤ 500m)和行人或非机动车辆的三类隧道(500～1500m)，长度短、火灾概率低、火灾危险性小，可不设排烟。

　　当隧道较短或隧道沿途顶部可开设通风口时可以采用自然排烟。

　　根据《人民防空工程设计防火规范》(GB 50038-2005)规定，自然排烟口的总面积大于本防烟分区面积的2%时，宜采用自然排烟方式。

　　《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-1997)对危险性较大的汽车库、修车库进行了统一的排烟要求。

　　敞开式汽车库以及建筑面积小于1000m2的地下一层汽车库、修车库，其汽车进出口可直接排烟，且不大于一个防烟分区，故可不设排烟系统，但汽车库、修车库内最不利点至汽车坡道口不应大于30m。

　　(三)自然排烟设施的设置

　　1.排烟窗应设在排烟区域的顶部或外墙，并应符合下列要求：

　　外墙，排烟窗应在储烟仓以内或室内净高度的1/2以上，并应沿火灾烟气的气流方向开启;

　　根据烟气上升流动的特点，排烟口位置越高，排烟效果就越好，因此排烟口通常设置在墙壁的上部靠近顶棚处或顶棚上。房间高度小于3.00m，排烟口下缘应在离顶棚面80cm以内;房间高度在3.00m～4.00m，排烟口下缘应在离地板面2.10m以上部位;而当房间高度大于4.00m时，排烟口下缘在房间总高度一半以上即可，如图2所示：

　　自动排烟窗附近应同时设置便于操作的手动开启装置，距地1.30 m～1.50m;

　　2.排烟窗的有效面积应按式(1)计算，并符合以下规定：

　　式中： AV—排烟口截面积(m2)

　　A0—所有进气口总面积(m2)

　　CV—排烟口流量系数(通常选定在0.5～0.7之间)

　　C0—进气口流量系数(通常约为0.6)

　　g—重力加速度(m/s2)

　　注：公式中AV CV在计算时应采用试算法。

　　自然排烟系统是利用火灾热烟气的热浮力作为排烟动力，其排烟口的排放率在很大程度上取决于烟气的厚度和温度，自然排烟系统的优点是简单易行，这里推荐采用比较成熟的英国防火设计规范的计算公式。

　　可开启外窗的形式有侧开窗和顶开窗。

　　侧开窗有上悬窗、中悬窗、下悬窗、平开窗和侧拉窗等。

　　除了上悬窗外，其他窗都可以作为排烟使用。

　　如果中悬窗的下开口部分不在储烟仓内，这部分的面积不能计入有效排烟面积之内。在计算有效排烟面积时，侧拉窗按实际拉开后的开启面积计算，其他型式的窗按其开启投影面积计算，可见图(可开启外窗的示意图a-f)，用公式2计算：

　　Fp=Fc·Sinα式(2)

　　式中：Fp—有效排烟面积，单位m2;

　　Fc—窗的面积，单位m2;

　　α—窗的开启角度。

　　当窗的开启角度大于70°时，可认为已经基本开直，排烟有效面积可认为与窗面积相等。

　　采用百叶窗时，窗的有效面积为窗的净面积乘以遮挡系数，根据工程实际经验，当采用防雨百叶时系数取0.6，当采用一般百叶时系数取0.8。

　　当屋顶采用顶升窗时，其面积应按窗洞的周长一半与窗顶升净空高的乘积计算，但最大不超过窗洞面积(如图e);当外墙采用顶开窗时，其面积应按窗洞宽度与窗净顶出开度的乘积计算，但最大不超过窗洞面积(如图f)。

　　可开启外窗的示意图

　　在设计时，必须将这些作为排烟使用的窗设置在储烟仓内。

　　3.当公共建筑中的营业厅、展览厅、观众厅、多功能厅及体育馆、客运站、航站楼以及类似建筑中高度超过9m的中庭等公共场所采用自然排烟时，应采取下列措施之一：

　　(1)有火灾自动报警系统的应设置自动排烟窗;

　　(2)无火灾自动报警系统的应设置集中控制的手动排烟窗;

　　(3)常开排烟口。

　　4.厂房、仓库的外窗设置应符合下列要求：

　　侧窗应沿建筑物的两条对边均匀设置;

　　顶窗应在屋面均匀设置且宜采用自动控制;屋面斜度小于等于12°，每200m2的建筑面积应设置相应的顶窗;屋面斜度大于12°，每400m2的建筑面积应设置相应的顶窗。

　　5.除洁净厂房外，设置自然排烟或机械排烟系统的任一层建筑面积大于2500m2的制鞋、制衣、玩具、塑料、木器加工储存等丙类工业建筑，尚宜或可在屋面上设置可溶性采光带(窗)，其面积应符合下列要求：

　　(1)未设置自动喷水灭火系统的或采用钢结构屋顶或预应力混凝土屋面板的建筑，不应小于楼地面积的10%。

　　(2)其他建筑不应小于楼地面面积的5%。

　　(3)可溶性采光带(窗)按其实际面积计算。

　　6.采用可开启外窗进行自然排烟时，厂房、仓库的可开启外窗的排烟面积应符合下列要求：

　　(1)采用自动排烟窗时，厂房的排烟面积不应小于排烟区域建筑面积的2%，仓库的排烟面积应增加1.0倍;

　　注：当设有自动喷水灭火系统时，排烟面积可减半。

　　(2)用手动排烟窗时，厂房的排烟面积不应小于排烟区域建筑面积的3%，仓库的排烟面积应增加1.0倍。

　　注：当设有自动喷水灭火系统时，排烟面积可减半。

　　7.仅采用固定采光带(窗)进行自然排烟时，固定采光带(窗)的面积应达到第6条可开启外窗面积的2.5倍。

　　8.同时设置可开启外窗和固定采光带(窗)时，应符合下列要求：

　　(1)当设置自动排烟窗时，自动排烟窗的面积与40%的固定采光带(窗)的面积之和应达到第6条规定所需的排烟面积要求;

　　(2)当设置手动排烟窗时，手动排烟窗的面积与60%的固定采光带(窗)的面积之和应按厂房的排烟面积不应小于排烟区域建筑面积的3%，仓库的排烟面积应增加1.0倍来要求。