2017-03-08 14:40:25

某文化艺术中心防排烟系统设计

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1.工程概况
文化艺术中心是一个综合娱乐建筑,它由剧场观众厅,舞台,电影放映厅,办公区,展览馆,休息大厅,底商,地下车库组成,总建筑面积为28000㎡,其中观众厅座位1200人,为球形网架结构,电影放映厅5个,为框架结构。根据业主要求节约投资的目的出发,此工程的防排烟设计在满足规范要求的同时,简单明了,同时排烟和排风系统合用,节约投资造价。
根据建筑物的使用功能,需设置排烟设施的为以下几个主要部位:地下车库、舞台、观众厅(池座和楼座)、疏散走道、休息大厅等,本文对其中排烟系统设计问题分别进行阐述。
 
2.地下车库排烟系统设计
2.1汽车库排烟系统概况
面积超过2000㎡的地下车库均应设置机械排烟系统。考虑到为甲方节约初投资和节省地下车库的层高,设计时将排烟和排风合用为一个系统。
 
2.2排烟系统和排风系统的合理设计
地下汽车库每个防火分区的建筑面积为4000㎡,每个防烟分区的建筑面积为2000㎡,且防烟分区不跨越防火分区。防烟分区用挡烟垂壁,隔墙或从顶棚下突出不小于0.5m的梁划分,汽车库排烟量按换气次数大于等于6次/h确定。此次设计准备了两个方案,方案一:如果按4000㎡设置一套排烟和排风系统,那么排烟量就为4000㎡x6次/h x4.5m(车库层高)=108000m³/h,排风量为4000㎡x5次/h x3m(车库排风计算层高)=60000m³/h,排烟风道的尺寸为3.75x0.4m,排风风道的尺寸为3.47 x0.4m,风道的尺寸太大,影响车库净高和其它设备管道的安装,且庞大的风道给现场制作和施工都带来了不变,影响施工进度。过大的风道尺寸不但需要增加镀锌钢板的厚度,而且还需加密风道内衬和支吊架,土建专业也需增大荷载,这种防排烟系统给甲方增加不少造价,且延误工期。方案二:按每个防烟分区2000㎡设置一套排烟系统,那么排烟量就为2000㎡x6次/h x4.5m(车库层高)=54000m³/h,排风量为2000㎡x5次/h x3m(车库排风计算层高)=30000m³/h,排烟风道的尺寸为2.34x0.32m,排风风道的尺寸为2.17x0.32m,风道的尺寸小了,克服了方案一的种种不利情况,方案二比方案一多设了一台54000m³/h风量的消防排烟风机,但总体造价比方案一低了许多,且风机的风量减少了一半,噪音也降低了,对周围环境的噪声污染也降低了。排烟量为54000m³/h,排风量为30000m³/h,选一台双速风机,排烟和排风风道合用,两者按最不利情况选择风道尺寸2.34x0.32m,排烟和排风合用一个系统,平时低速排风,火灾时高速排烟。经过两个方案对比,方案二经济合理,所以在做施工图时选择了方案二。
 
2.3排烟补风系统设计
设置机械排烟系统时应同时设置进风系统,且送风量不宜小于排烟量的50%。笔者在设计补风系统时,走入了误区。为了给甲方节约投资,少设置风机,笔者认为地下汽车库消防排烟时,开敞式汽车库坡道的出入口足够排烟时补充新鲜空气了。所以在设计初期没有设置机械补风系统,后经与建筑专业沟通,车库消防排烟时,汽车库出入口的防火卷帘会同时落下,这样室外新鲜空气就补不进来。所以又加设了机械补风系统,即每个防火分区增加了一台补风机。因此,在节约投资的前提下,要合理分析问题,遵循规范要求。
 
3. 舞台排烟系统设计
由于舞台上有幕布,布景等许多可燃物,因此舞台上部屋顶或侧墙上需设置通风排烟设施。设计方案一:从节约造价出发,采用电动开启窗自然排烟,但是考虑到舞台层高较高,排烟窗在高处,人们很少去开它,这样时间久了,因锈蚀或冰冻无法开启,影响排烟,不安全可靠。方案二:舞台有很多散热的灯光设备,平时需设置机械排风系统,这样若设置机械排烟和排风合用一个系统,就会节约一套排烟系统的造价。经计算排烟量大,排风量小,所以风机选双速风机,平时低速排风,减少噪音,消防时高速排烟,经济合理,所以考虑设置了机械排烟系统。
 
4. 观众厅排烟系统设计
由于考虑到剧场墙壁的吸音效果,一般观众厅均设置在建筑物的内区,没有自然排烟条件,因此观众庭均需考虑机械排烟系统。由于剧场人员密集,一般均设置集中空调和排风系统,为了充分利用吊顶层高和减少设备投资,这样机械排烟和补风系统均考虑和通风空调系统合用。排烟风机设置在观众厅闷顶上,平时排风低速运转,排烟时高速运转,空调系统的组合式空调器可兼做消防补风机用,这样一个系统两种用途,节约了初投资。观众厅顶棚设置排烟口时,保证排烟口距最远点不超过30m,缩短了风道长度。
此处排烟设计中遇到了安装问题这个难点,因为观众厅屋顶结构形式是球形网架,风机在弧形的屋顶上不容易固定,且风机的自重和运行时的震动,对屋顶的承载力非常不利。剧场要求的噪音很低,减震基础的设置对其很重要,可是球形网架屋顶达不到风机的减震要求。在和结构专业的配合下,最后想出了合理的方法:在屋顶侧墙处挑出部分平台,在平台上设置风机的减震基础,对风机外加箱体,采取隔声措施。这样既满足了排烟通风要求,又降低了噪音,满足了使用要求。
 
5.疏散走道排烟系统设计
疏散走道是观众厅人员火灾时走向安全出口的唯一通道,其排烟设计是相当重要的。方案一:在走道设置排烟风管和多叶排烟口;方案二:如下图1所示,在排烟口满足保护半径30米的范围内设置排烟竖井,竖井上直接设置排烟风口。方案二只设置了竖井,节省了水平风管投资,同时也抬高了走道吊顶标高,不但节约了造价,还增加了美观效果。

图1 走道示意图
 
6. 休息大厅排烟系统设计
剧场的休息大厅一般均为共享大厅,它设置在剧场的入口位置,共享周围均设置茶座、咖啡厅、小型游戏厅等。共享大厅层高较高,体积大,排烟量(120000m³/h)也较大,排烟风机型号和外形尺寸也较大,而且共享大厅的结构形式和观众厅一样,都是球形网架结构,如果选大型号的风机,虽然暖通专业在安装上省时省力,但是给结构专业带来了困难,风机的自重和震动对网架屋顶都很不利,最后在满足防火规范要求的基础上把风机分散为6个风量为20000m³/h的双速风机,平时低速排风,着火时高速排烟。且低速排风时风量小,噪音也低,六台风机均匀布置,排风气流组织也较合理。
 
7.设计难点
   剧场的建筑特点是层高较高,体积较大,所以排烟风量大,排烟风机和风管选型大,给层高和结构承重,安装方面带来了不便。因此,设计过程中需与土建专业密切配合协商,把设备选型化整为零,既满足使用要求,又经济美观。
 
8. 结语
此工程防排烟设计时,均与平时的排风系统合为一个系统,这样给甲方投资节约了一套排风系统的费用,且节约了一套风道系统占用的标高,增大了空间高度,为将来的装修施工带来了方便。在今后的设计过程中,要灵活运用规范,制定好合理的方案,统筹安排。
目前,该文化中心已经使用了四年,排烟和排风,空调系统合用,空调和排风系统经常使用,这样不经常使用的排烟系统就不会锈蚀,每年消防设备检验运行都合格。由于影剧院对噪声要求很严格,经现场运行测试,噪音都控制在35dB以下,甲方对运行状况比较满意。