建筑通风与防排烟课程设计
学 院：安全科学与工程学院
专业班级：消防工程10-01 姓 名：顾熠凡 学 号： 时 间： 2013.1.8
摘 要
随着我国经济建设的快速发展，城市建设速度加快，各类建筑大量施工兴建，发生火灾的危险性也随之增加。其中，高层住宅楼、大型公共设施等建筑是人员非常集中的场所，起火原因和火灾荷载较多，这些地方一旦发生火灾，烟气蔓延迅速、火灾严重、危害程度非常大，因此需要对建筑进行通风与防排烟设计，以保护生命安全。本设计根据课堂所学知识，针对某购物中心一层，进行了详细的送风与排烟量、风口与风管、送风排烟水力等的计算，实现了对该购物中心一层防排烟设计的目的。
关键词：通风 防排烟
目录
摘 要......................................................................................................................................... 1
一、 工程概况及设计依据 . ............................................................................................................ 3
1.1 工程概况 . ........................................................................................................................ 3
1.2 设计依据 . ........................................................................................................................ 3
二、划分防火分区、防烟分区 . ...................................................................................................... 4
2.1划分防火分区 . ................................................................................................................... 4
2.2划分防烟分区 . ................................................................................................................... 5
2.3挡烟设备 . ........................................................................................................................... 5
三、确定系统布置 . .......................................................................................................................... 6
四、计算排烟量 . .............................................................................................................................. 7
五、计算选择排烟口 . ...................................................................................................................... 8
5.1排烟口风速 . ....................................................................................................................... 8
5.2排烟口面积及尺寸选择 . ................................................................................................... 8
六、排烟管道设计 . .......................................................................................................................... 9
七、均匀排烟设计计算 . ................................................................................................................ 10
7.1管段1的设计与计算 . ..................................................................................................... 10
7.2管段2的设计与计算 . ..................................................................................................... 10
7.2.1计算1~2间沿程阻力 . ........................................................................................... 10
7.2.2设计管段2截面 . ................................................................................................... 10
7.2.3管段2截面验算 . ................................................................................................... 11
7.3 管段3的设计与计算 . .................................................................................................... 11
7.3.1 计算2~3间沿程阻力 . .......................................................................................... 11
7.3.2设计管段2截面 . ................................................................................................... 11
7.3.3管段3截面验算 . ................................................................................................... 12
7.4管段4的设计与计算 . ..................................................................................................... 12
7.4.1计算3~4之间的沿程阻力 . ................................................................................... 13
7.4.2设计管段4截面 . ................................................................................................... 13
7.4.3管段4截面验算 . ................................................................................................... 14
7.5管段5的设计与计算 . ..................................................................................................... 14
7.5.1计算4~5间沿程阻力 . ........................................................................................... 14
7.5.2设计管段5截面 . ................................................................................................... 14
7.5.3管段5截面验算 . ................................................................................................... 15
7.6风机全压及管段选择 . ..................................................................................................... 15
7.6.1计算5~6间沿程阻力 . ........................................................................................... 15
7.6.2绘制排烟水力计算表 . ........................................................................................... 16
八、风机选型 . ................................................................................................................................ 17
8.1系统所需风量 . ................................................................................................................. 17
8.2系统所需风压 . ................................................................................................................. 17
8.3选择风机型号 . ................................................................................................................. 17
九、风速核算 . ................................................................................................................................ 18
参考文献......................................................................................................................................... 19
致谢 ................................................................................................................................................ 20
一、 工程概况及设计依据
1.1 工程概况
某购物中心一层，长42米，宽26米，总面积1092㎡ ；该层上方2个封闭楼梯间，1个电动扶梯，下方1个封闭楼梯间，1个男女卫生间，这5个区域占据的面积为132 ㎡。
1.2 设计依据
1）王汉青. 通风工程. 机械工业出版社, 2010
2）《建筑设计防火规范》GB50016-2006
3）《建筑防火设计手册》2007版
4）《防排烟工程》
5）《高层建筑和地下建筑通风与防排烟》
6）《高层建筑防排烟设计手册》
7）《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）
二、划分防火分区、防烟分区
2.1划分防火分区
《高层民用建筑设计防火规范》（一下简称《高规》）中对防火分区规定如下：
5.1.1 高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区允许最大建筑面积，不应超过表5.1.1的规定。
每个防火分区的允许最大建筑面积 表5.1.1
5.1.2 高层建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000㎡；地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000㎡。
《建筑设计防火规范》中对民用建筑的防火面积做出如下规定：
5.1.7 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积应符合表5.1.7的规定。
注： 1 建筑内设置自动灭火系统时，该防火分区的最大允许建筑面积可按本
表的规定增加1.0倍。局部设置时，增加面积可按该局部面积的1.0倍
计算。
2 当住宅建筑构件的耐火极限和燃烧性能符合现行国家标准《住宅建筑规
范》GB50368的规定时，其最多允许层数执行该标准的规定。
结合上述规范中的相关规定，该建筑按一个楼层划分一个防火分区，封闭楼梯间、电动扶梯、卫生间单独划分，不在该防火分区内，并且封闭楼梯间、卫生间有防火门分隔，电动扶梯设置防火卷帘分隔，故防火分区面积：960㎡
2.2划分防烟分区
对于民用建筑，《建筑设计防火规范》（后文简称《建规》）对防烟分区的划分做了如下规定：
9.4.1 设置排烟设施场所当不具备自然排烟条件时，应设置机械排烟设施。
9.4.2 需设置机械排烟设施且室内净高小于等于6.0m 的场所应划分防烟分区；每个防烟分区的建筑面积不宜超过500㎡，防烟分区不应跨越防火分区。 防烟分区宜采用隔墙、顶棚下凸出不小于500mm 的结构梁以及顶棚或吊顶下凸出不小于500mm 的不燃烧体等进行分隔。
9.4.3 机械排烟系统的设置应符合下列规定：
1、横向宜按防火分区设置；
2、竖向穿越防火分区时，垂直排烟管道宜设置在管井内；
3、穿越防火分区的排烟管道应在穿越处设置排烟防火阀。排烟防火阀应符合现行国家标准《排烟防火阀的试验方法》GB15931的有关规定。
根据《建规》中的上述规定，划分该建筑的防烟分区：沿中间线将建筑平面划分为上下2个防烟分区，42m *13m =546 ㎡ 。
上方2个封闭楼梯间、1个电动扶梯占面积72㎡ ，防烟分区面积474 ㎡ ； 下方1个封闭楼梯间和1个卫生间占面积50㎡ ，防烟分区面积496 ㎡ 。
2.3挡烟设备
该层建筑选用防烟卷帘做挡烟设备，由于一般卷帘宽带不超过12m ，故可选2个10m ，2个11m ，共计4个防火卷帘即可。
三、确定系统布置
《建规》中对于布置排烟设施的位置坐了如下规定：
9.1.3 下列场所应设置排烟设施：
1、丙类厂房中建筑面积大于300㎡的地上房间；人员、可燃物较多的丙类厂房或高度大于32.0m 的高层厂房中长度大于20.0m 的内走道；任一层建筑面积大于5000㎡的丁类厂房；
2、占地面积大于1000㎡的丙类仓库；
3、公共建筑中经常有人停留或可燃物较多，且建筑面积大于300㎡的地上房间；长度大于20.0m 的内走道；
4、中庭；
5、设置在一、二、三层且房间建筑面积大于200㎡或设置在四层及四层以上或地下、半地下的歌舞娱乐放映游艺场所；
6、总建筑面积大于200㎡或一个房间建筑面积大于50㎡且经常有人停留或可燃物较多的地下、半地下建筑或地下室、半地下室；
7、其它建筑中长度大于40.0m 的疏散走道。
9.1.5 防烟与排烟系统中的管道、风口及阀门等必须采用不燃材料制作。排烟管道应采取隔热防火措施或与可燃物保持不小于150mm 的距离。
排烟管道的厚度应按现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243的有关规定执行。
根据上述规定，设计每个防烟分区各用一个排烟风机，选用符合规定的管道和风机，每个排烟系统包括; 风机、排烟防火阀、排烟管道、排烟口、防烟卷帘（两系统合用）。
本设计中分为两个防烟分区，每个分区面积按500㎡计算，由于上下两个防烟分区面积相同，所以系统布置一致，每个防烟分区各用一个同样型号的排烟风机即可。
四、计算排烟量
《建规》中对防烟分区风量的计算规定如下：
9.4.5 机械排烟系统的排烟量不应小于表9.4.5的规定。
本设计中一个风机只带一个防烟分区，因此风量=防烟分区面积× 60 （m3/h），两个防烟分区面积都很接近500㎡，就按这个面积计算。实际选风机的风量都会比计算的大。风量L= 30000 m3/h。
五、计算选择排烟口
5.1排烟口风速
《建规》中对排烟口设计规定如下：
9.4.6 机械排烟系统中的排烟口、排烟阀和排烟防火阀的设置应符合下列规定：
1、排烟口或排烟阀应按防烟分区设置。排烟口或排烟阀应与排烟风机连锁，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机应能自行启动；
2、排烟口或排烟阀平时为关闭时，应设置手动和自动开启装置；
3、排烟口应设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1.50m 。设在顶棚上的排烟口，距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.00m ；
4、设置机械排烟系统的地下、半地下场所，除歌舞娱乐放映游艺场所和建筑面积大于50㎡的房间外，排烟口可设置在疏散走道；
5、防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30.0m ；排烟支管上应设置当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀；
6 排烟口的风速不宜大于10.0m/s。
根据上述规定：排烟口风速
5.2排烟口面积及尺寸选择
总面积=风量/风速=30000/3600/7=1.19㎡，管段分为5段，即用5个风口，则每个面积0.238 ㎡。
排烟口大小就是以下尺寸的组合(mm)：200、250、300、400、500、600、630、800、1000。根据计算，选择尺寸选500*600 （=0.3㎡）。
六、排烟管道设计
镀锌钢板具有一定的防腐性能，因此本设计风管材料采用镀锌钢板，采用矩形断面尺寸。
烟管尺寸是160、200、250、320、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000的组合。由于排烟口是装在管道下部的，管道的边不大于排烟口尺寸的话无法安装，所以烟管截面的长边必须大于排烟口的尺寸。管道连接设计如图：
购物中心长度42米，设计5段管道，每段长度为7米。
七、均匀排烟设计计算
7.1管段1的设计与计算
1处管道选择800*400mm，排烟口尺寸为500*600mm，风速7m/s，则管道1风速6.563m/s 流量2.1m3/s，烟气密度按50度时的值，1.1kg/m3。
h 1静=h e 局+
121
ρu e =(2.37+1) ⨯1.1⨯72=90.82(Pa ) 22
h 1动=ρu 12/2=1.1⨯6.5632/2=23.69(Pa ) 7.2管段2的设计与计算 7.2.1计算1~2间沿程阻力
管道1尺寸是800*400mm，动压23.69Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下： L 7
h 1-2沿=λρu 12/2=0.03⨯⨯23.69=9.39(Pa )
d 0.53
7.2.2设计管段2截面
（1）选取2段管径为800*600mm，管段2和管段1的截面积比1.5。
F 0.32d =4=4⨯
=0.53(m )
P 2.4
（2）计算2处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.13
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 22
) =0.35⨯12 L 1
（3）管扩张截面积增加到1.5倍，速度减小取1/1.5=0.67倍，动压减小0.44倍.
h 2局=∑ζ⋅h 动=（0. 1+3Pa () =6. 73
（4）管段2上的推算动压
0. ⨯35）0. ⨯44
23. 69
h 2动=h 1动+h (1-
2沿) +局
=23.69+9.39+6.73=39.8(Pa )
（5）管段2上的推算速度
u 2=1. =1m 8. s 5(
/)
（6）管段2的推算截面积
流量是两倍排烟口流量为2*2.1m3/s，因此管段2推算截面积为：
=5 F 2=L 2/u 2=4. 2/8.
2
0. 4m 94(
)
分析计算管段2的截面积为0.494㎡，初选管道的截面为800*600=0.48㎡ 所用管道截面值比计算值小，且两者很接近，取法是合理的。
7.2.3管段2截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面800*600mm，流量4.2m3/s，风速8.75m/s，
h 2静=h 1静=90.82(Pa )
h 2动=ρu 22/2=1.1⨯8.752/2=42.1(Pa )
（2）这里的动压42.1Pa 比前面计算的39.8 Pa 的值大。为保证烟口a 和b 处静压一样，就要增大1~2段的阻力。 7.3 管段3的设计与计算 7.3.1 计算2~3间沿程阻力
管道2尺寸是800*600mm，动压42.1Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.48d =4=4⨯=0.69(m )
P 2.8
L 7
h 2-3沿=λρu 22/2=0.03⨯⨯42.1=12.8(Pa )
d 0.69 7.3.2设计管段2截面
（1）选取3段管径为1000*600mm，管段3和管段2的截面积比1.25。
（2）计算3处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.07
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 321
) =0.35⨯() 2=0.088 L 22
（3）管扩张截面积增加到1.25倍，速度减小取1/1.25=0.8倍，动压减小0.64 倍.
h 3局=∑ζ⋅h 动=（0. 0+7Pa ( =5. 32
)
（4）管段3上的推算动压
h =h +h -
3动2动(2
3沿) +局
0. 0⨯88）⨯0. 64
=42. +112. +8=5. 32
6P 0. a 22(
)
（5）管段3上的推算速度
u 3=/=1. 1m 10. s 5(
/)
（6）管段3的推算截面积
流量是三倍排烟口流量为3*2.1m3/s，因此管段3推算截面积为：
=5 F 3=L 3/u 3=6. 3/10.
2
0. m 6(
)
分析计算管段3的截面积为0.6㎡，初选管道的截面为1000*600=0.6㎡ 所用管道截面值与计算值相等，取法是合理的。 7.3.3管段3截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面1000*600mm，流量6.3m3/s，风速810.5m/s，
) h 3静=h P (a 2静=90. 82
h 3动=ρu 32/2=1.1⨯10.52/2=60.6(Pa )
（2）这里的动压60.6Pa 比前面计算的60.22 Pa的值大。为保证烟口b 和c 处静压一样，就要增大2~3段的阻力。 7.4管段4的设计与计算
7.4.1计算3~4之间的沿程阻力
管道3尺寸是1000*600mm，动压60.6Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.6d =4=4⨯=0.75(m )
P 3.2
L 7
h 3-4沿=λρu 32/2=0.03⨯⨯60.6=16.97(Pa )
d 0.757.4.2设计管段4截面
（1）选取4段管径为1100*600mm，管段4个管段3的截面积比1.1。
（2）计算4处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.03
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 321
) =0.35⨯() 2=0.039 L 43
（3）管扩张截面积增加到1.1倍，速度减小取1/1.1=0.91倍，动压减小0.83倍.
h 4局=∑ζ⋅h 动=（0. 0+3Pa () =3. 78
（5）管段4上的推算动压
0. 0⨯39）⨯0. 83
h 4动=h 3动+h (3-4) 沿+局=60.6+3.78+16.97=81.35(Pa )
（6）管段4上的推算速度
u 4=/=1. 1m 12. s 2(
/)
（7）管段4的推算截面积
流量是四倍排烟口流量为4*2.1m3/s，因此管段2推算截面积:为：
=2 F 4=L 4/u 4=8. 4/12.
2
0. m 69(
)
分析计算管段4的截面积为0.69㎡，初选管道的截面为1100*600=0.66㎡ 所用管道截面值比计算值小，且两者很接近，取法是合理的。
7.4.3管段4截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面1100*600mm，流量8.4m3/s，风速12.73m/s，
) h 4静=h P (a 3静=90. 82
h 4动=ρu 42/2=1.1⨯12.732/2=89.13(Pa )
（2）这里的动压89.13Pa 比前面计算的80.35 Pa的值大。为保证烟口c 和d 处静压一样，就要增大3~4段的阻力。 7.5管段5的设计与计算 7.5.1计算4~5间沿程阻力
管道4尺寸是1100*600mm，动压89.13Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.72d =4=4⨯=0.8(m )
P 3.6
L 7
h 4-5沿=λρu 42/2=0.03⨯⨯89.13=18.72(Pa )
d 0.8
7.5.2设计管段5截面
（1）选取5段管径为1200*600mm，管段5个管段4的截面积比1.09。
（2）计算5处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.02
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 221
) =0.35⨯() 2=0.014 L 15
（3）管扩张截面积增加到1.09倍，速度减小取1/1.09=0.91倍，动压减小0.83倍.
h 5局=∑ζ⋅h 动=（0. 0+2Pa ( =3. 33
0. 0⨯21）⨯0. 83
)
8
（4）管段5上的推算动压
h 5动=h h 4-4动+(
5沿) +局
=89. 1+33. +331=8. 72
1P 1a 1. 18(
)
（5）管段5上的推算速度
u 5=/=1. 1m 14. s 22(
/)
（6）管段5的推算截面积
流量是五倍排烟口流量为5*2.1m3/s，因此管段5推算截面积:为：
=22 F 5=L 5/u 5=10. 5/14.
2
0. m 74(
)
分析计算管段5的截面积为0.74㎡，初选管道的截面为1200*600=0.72㎡ 所用管道截面值比计算值小，且两者很接近，取法是合理的。
7.5.3管段5截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面1200*600mm，流量10.5m3/s，风速14.58m/s，
h 5静=h 4静=90.82(Pa )
h 5动=ρu 52/2=1.1⨯14.582/2=116.9(Pa )
（2）这里的动压116.9Pa 比前面计算的111.18Pa 的值大。为保证烟口d 和e 处静压一样，就要增大4~5段的阻力。 7.6风机全压及管段选择
7.6.1计算5~6间沿程阻力
管道5尺寸是1200*600mm，动压116.9Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.72d =4=4⨯=0.8(m )
P 3.6
L 7
h 5-6沿=λρu 52/2=0.03⨯⨯116.9=30.69(Pa )
d 0.8
7.6.2绘制排烟水力计算表
表7—1均匀排烟设计水力计算表
7.6.3选定管段型号 1段：800*400mm 2段：800*600mm 3段：1000*600mm 4段：1100*600mm 5段：1200*600mm
八、风机选型
8.1系统所需风量
理论风量是10.5m3/s=37800m3/h，而实际需风量要再乘以1.1~1.2的系数，最终需风量是45360m3/h。 8.2系统所需风压
h 全=
∑h
a -e 烟口
+h 5动+∑h (1-6) 沿+局+∑h 调
=5⨯90. 82+116. 9+88. 57+19. 16+16. 26=694. 99(Pa )
8.3选择风机型号
根据计算，选择HTF （B)-I 型单速风机，其性能参数如下：
风机的布置应符合《建规》中的如下规定： 9.4.8 排烟风机的设置应符合下列规定：
1 排烟风机的全压应满足排烟系统最不利环路的要求。其排烟量应考虑10%～20%的漏风量；
2 排烟风机可采用离心风机或排烟专用的轴流风机；
3 排烟风机应能在280℃的环境条件下连续工作不少于30min ；
4 在排烟风机入口处的总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀，该阀应与排烟风机连锁，当该阀关闭时，排烟风机应能停止运转。 9.4.9 当排烟风机及系统中设置有软接头时，该软接头应能在280℃的环境条件下连续工作不少于30min 。排烟风机和用于排烟补风的送风风机宜设置在通风机房内。
九、风速核算
经计算，各管段风速如下： 1管段风速：6.56m/s； 2管段风速：8.75m/s； 3管段风速：10.5m/s； 4管段风速：12.12m/s；
5管段风速：14.22m/s；五管段风速均小于20m/s，符合规范要求，设计合理。
十、绘制系统图
排烟系统图和平面图详见附图。
参考文献
[1] GB50016—2006 .建筑设计防火规范. 中华人民共和国公安部,2006 [2] 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 2006 [3] 王汉青. 通风工程. 机械工业出版社, 2010
[4] GB50019-2003. 采暖通风与空气调节设计规范. 中国计划出版社, 2004 [5] GB50114-2001. 暖通空调制图标准. 中国计划出版社, 2002
[6] GB50243-2002. 通风与空调工程施工质量验收规范. 中国计划出版社, 2002 [7] GB50045-95. 高层民用建筑设计防火规范. , 2005
中国计划出版社
致谢
本设计对建筑通风与防排烟系统设计包括五大部分：项目概况及设计依据，防排烟系统的设计，均匀排烟水力计算，排烟风机的选择设计。
通过此次对该建筑防排烟系统的课程设计，我加深了对课堂所学理论知识的理解，理论和实践的结合让我对防火设计掌握的更加熟练。整个设计过程中，我也遇到了一些困难，这些困难暴露出了我在学习上的不足，通过自己查阅一些资料，以及路老师的指导和同学们的帮助，我最终顺利的解决了问题，完成了此次防排烟系统设计，同时，通过这些问题的暴露和解决也提高了我课程设计的能力。总之，通过这次课程设计我受益很多!
路老师在课程设计中给了我很大的帮助，没有老师的悉心指导很多问题我都无法解决，在整个课程的学习中，我都得到了老师的谆谆教诲，十分感谢路老师对我的教导。老师，您辛苦了！
20
建筑通风与防排烟课程设计
学 院：安全科学与工程学院
专业班级：消防工程10-01 姓 名：顾熠凡 学 号： 时 间： 2013.1.8
摘 要
随着我国经济建设的快速发展，城市建设速度加快，各类建筑大量施工兴建，发生火灾的危险性也随之增加。其中，高层住宅楼、大型公共设施等建筑是人员非常集中的场所，起火原因和火灾荷载较多，这些地方一旦发生火灾，烟气蔓延迅速、火灾严重、危害程度非常大，因此需要对建筑进行通风与防排烟设计，以保护生命安全。本设计根据课堂所学知识，针对某购物中心一层，进行了详细的送风与排烟量、风口与风管、送风排烟水力等的计算，实现了对该购物中心一层防排烟设计的目的。
关键词：通风 防排烟
目录
摘 要......................................................................................................................................... 1
一、 工程概况及设计依据 . ............................................................................................................ 3
1.1 工程概况 . ........................................................................................................................ 3
1.2 设计依据 . ........................................................................................................................ 3
二、划分防火分区、防烟分区 . ...................................................................................................... 4
2.1划分防火分区 . ................................................................................................................... 4
2.2划分防烟分区 . ................................................................................................................... 5
2.3挡烟设备 . ........................................................................................................................... 5
三、确定系统布置 . .......................................................................................................................... 6
四、计算排烟量 . .............................................................................................................................. 7
五、计算选择排烟口 . ...................................................................................................................... 8
5.1排烟口风速 . ....................................................................................................................... 8
5.2排烟口面积及尺寸选择 . ................................................................................................... 8
六、排烟管道设计 . .......................................................................................................................... 9
七、均匀排烟设计计算 . ................................................................................................................ 10
7.1管段1的设计与计算 . ..................................................................................................... 10
7.2管段2的设计与计算 . ..................................................................................................... 10
7.2.1计算1~2间沿程阻力 . ........................................................................................... 10
7.2.2设计管段2截面 . ................................................................................................... 10
7.2.3管段2截面验算 . ................................................................................................... 11
7.3 管段3的设计与计算 . .................................................................................................... 11
7.3.1 计算2~3间沿程阻力 . .......................................................................................... 11
7.3.2设计管段2截面 . ................................................................................................... 11
7.3.3管段3截面验算 . ................................................................................................... 12
7.4管段4的设计与计算 . ..................................................................................................... 12
7.4.1计算3~4之间的沿程阻力 . ................................................................................... 13
7.4.2设计管段4截面 . ................................................................................................... 13
7.4.3管段4截面验算 . ................................................................................................... 14
7.5管段5的设计与计算 . ..................................................................................................... 14
7.5.1计算4~5间沿程阻力 . ........................................................................................... 14
7.5.2设计管段5截面 . ................................................................................................... 14
7.5.3管段5截面验算 . ................................................................................................... 15
7.6风机全压及管段选择 . ..................................................................................................... 15
7.6.1计算5~6间沿程阻力 . ........................................................................................... 15
7.6.2绘制排烟水力计算表 . ........................................................................................... 16
八、风机选型 . ................................................................................................................................ 17
8.1系统所需风量 . ................................................................................................................. 17
8.2系统所需风压 . ................................................................................................................. 17
8.3选择风机型号 . ................................................................................................................. 17
九、风速核算 . ................................................................................................................................ 18
参考文献......................................................................................................................................... 19
致谢 ................................................................................................................................................ 20
一、 工程概况及设计依据
1.1 工程概况
某购物中心一层，长42米，宽26米，总面积1092㎡ ；该层上方2个封闭楼梯间，1个电动扶梯，下方1个封闭楼梯间，1个男女卫生间，这5个区域占据的面积为132 ㎡。
1.2 设计依据
1）王汉青. 通风工程. 机械工业出版社, 2010
2）《建筑设计防火规范》GB50016-2006
3）《建筑防火设计手册》2007版
4）《防排烟工程》
5）《高层建筑和地下建筑通风与防排烟》
6）《高层建筑防排烟设计手册》
7）《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）
二、划分防火分区、防烟分区
2.1划分防火分区
《高层民用建筑设计防火规范》（一下简称《高规》）中对防火分区规定如下：
5.1.1 高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区允许最大建筑面积，不应超过表5.1.1的规定。
每个防火分区的允许最大建筑面积 表5.1.1
5.1.2 高层建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000㎡；地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000㎡。
《建筑设计防火规范》中对民用建筑的防火面积做出如下规定：
5.1.7 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积应符合表5.1.7的规定。
注： 1 建筑内设置自动灭火系统时，该防火分区的最大允许建筑面积可按本
表的规定增加1.0倍。局部设置时，增加面积可按该局部面积的1.0倍
计算。
2 当住宅建筑构件的耐火极限和燃烧性能符合现行国家标准《住宅建筑规
范》GB50368的规定时，其最多允许层数执行该标准的规定。
结合上述规范中的相关规定，该建筑按一个楼层划分一个防火分区，封闭楼梯间、电动扶梯、卫生间单独划分，不在该防火分区内，并且封闭楼梯间、卫生间有防火门分隔，电动扶梯设置防火卷帘分隔，故防火分区面积：960㎡
2.2划分防烟分区
对于民用建筑，《建筑设计防火规范》（后文简称《建规》）对防烟分区的划分做了如下规定：
9.4.1 设置排烟设施场所当不具备自然排烟条件时，应设置机械排烟设施。
9.4.2 需设置机械排烟设施且室内净高小于等于6.0m 的场所应划分防烟分区；每个防烟分区的建筑面积不宜超过500㎡，防烟分区不应跨越防火分区。 防烟分区宜采用隔墙、顶棚下凸出不小于500mm 的结构梁以及顶棚或吊顶下凸出不小于500mm 的不燃烧体等进行分隔。
9.4.3 机械排烟系统的设置应符合下列规定：
1、横向宜按防火分区设置；
2、竖向穿越防火分区时，垂直排烟管道宜设置在管井内；
3、穿越防火分区的排烟管道应在穿越处设置排烟防火阀。排烟防火阀应符合现行国家标准《排烟防火阀的试验方法》GB15931的有关规定。
根据《建规》中的上述规定，划分该建筑的防烟分区：沿中间线将建筑平面划分为上下2个防烟分区，42m *13m =546 ㎡ 。
上方2个封闭楼梯间、1个电动扶梯占面积72㎡ ，防烟分区面积474 ㎡ ； 下方1个封闭楼梯间和1个卫生间占面积50㎡ ，防烟分区面积496 ㎡ 。
2.3挡烟设备
该层建筑选用防烟卷帘做挡烟设备，由于一般卷帘宽带不超过12m ，故可选2个10m ，2个11m ，共计4个防火卷帘即可。
三、确定系统布置
《建规》中对于布置排烟设施的位置坐了如下规定：
9.1.3 下列场所应设置排烟设施：
1、丙类厂房中建筑面积大于300㎡的地上房间；人员、可燃物较多的丙类厂房或高度大于32.0m 的高层厂房中长度大于20.0m 的内走道；任一层建筑面积大于5000㎡的丁类厂房；
2、占地面积大于1000㎡的丙类仓库；
3、公共建筑中经常有人停留或可燃物较多，且建筑面积大于300㎡的地上房间；长度大于20.0m 的内走道；
4、中庭；
5、设置在一、二、三层且房间建筑面积大于200㎡或设置在四层及四层以上或地下、半地下的歌舞娱乐放映游艺场所；
6、总建筑面积大于200㎡或一个房间建筑面积大于50㎡且经常有人停留或可燃物较多的地下、半地下建筑或地下室、半地下室；
7、其它建筑中长度大于40.0m 的疏散走道。
9.1.5 防烟与排烟系统中的管道、风口及阀门等必须采用不燃材料制作。排烟管道应采取隔热防火措施或与可燃物保持不小于150mm 的距离。
排烟管道的厚度应按现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243的有关规定执行。
根据上述规定，设计每个防烟分区各用一个排烟风机，选用符合规定的管道和风机，每个排烟系统包括; 风机、排烟防火阀、排烟管道、排烟口、防烟卷帘（两系统合用）。
本设计中分为两个防烟分区，每个分区面积按500㎡计算，由于上下两个防烟分区面积相同，所以系统布置一致，每个防烟分区各用一个同样型号的排烟风机即可。
四、计算排烟量
《建规》中对防烟分区风量的计算规定如下：
9.4.5 机械排烟系统的排烟量不应小于表9.4.5的规定。
本设计中一个风机只带一个防烟分区，因此风量=防烟分区面积× 60 （m3/h），两个防烟分区面积都很接近500㎡，就按这个面积计算。实际选风机的风量都会比计算的大。风量L= 30000 m3/h。
五、计算选择排烟口
5.1排烟口风速
《建规》中对排烟口设计规定如下：
9.4.6 机械排烟系统中的排烟口、排烟阀和排烟防火阀的设置应符合下列规定：
1、排烟口或排烟阀应按防烟分区设置。排烟口或排烟阀应与排烟风机连锁，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机应能自行启动；
2、排烟口或排烟阀平时为关闭时，应设置手动和自动开启装置；
3、排烟口应设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1.50m 。设在顶棚上的排烟口，距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.00m ；
4、设置机械排烟系统的地下、半地下场所，除歌舞娱乐放映游艺场所和建筑面积大于50㎡的房间外，排烟口可设置在疏散走道；
5、防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30.0m ；排烟支管上应设置当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀；
6 排烟口的风速不宜大于10.0m/s。
根据上述规定：排烟口风速
5.2排烟口面积及尺寸选择
总面积=风量/风速=30000/3600/7=1.19㎡，管段分为5段，即用5个风口，则每个面积0.238 ㎡。
排烟口大小就是以下尺寸的组合(mm)：200、250、300、400、500、600、630、800、1000。根据计算，选择尺寸选500*600 （=0.3㎡）。
六、排烟管道设计
镀锌钢板具有一定的防腐性能，因此本设计风管材料采用镀锌钢板，采用矩形断面尺寸。
烟管尺寸是160、200、250、320、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000的组合。由于排烟口是装在管道下部的，管道的边不大于排烟口尺寸的话无法安装，所以烟管截面的长边必须大于排烟口的尺寸。管道连接设计如图：
购物中心长度42米，设计5段管道，每段长度为7米。
七、均匀排烟设计计算
7.1管段1的设计与计算
1处管道选择800*400mm，排烟口尺寸为500*600mm，风速7m/s，则管道1风速6.563m/s 流量2.1m3/s，烟气密度按50度时的值，1.1kg/m3。
h 1静=h e 局+
121
ρu e =(2.37+1) ⨯1.1⨯72=90.82(Pa ) 22
h 1动=ρu 12/2=1.1⨯6.5632/2=23.69(Pa ) 7.2管段2的设计与计算 7.2.1计算1~2间沿程阻力
管道1尺寸是800*400mm，动压23.69Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下： L 7
h 1-2沿=λρu 12/2=0.03⨯⨯23.69=9.39(Pa )
d 0.53
7.2.2设计管段2截面
（1）选取2段管径为800*600mm，管段2和管段1的截面积比1.5。
F 0.32d =4=4⨯
=0.53(m )
P 2.4
（2）计算2处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.13
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 22
) =0.35⨯12 L 1
（3）管扩张截面积增加到1.5倍，速度减小取1/1.5=0.67倍，动压减小0.44倍.
h 2局=∑ζ⋅h 动=（0. 1+3Pa () =6. 73
（4）管段2上的推算动压
0. ⨯35）0. ⨯44
23. 69
h 2动=h 1动+h (1-
2沿) +局
=23.69+9.39+6.73=39.8(Pa )
（5）管段2上的推算速度
u 2=1. =1m 8. s 5(
/)
（6）管段2的推算截面积
流量是两倍排烟口流量为2*2.1m3/s，因此管段2推算截面积为：
=5 F 2=L 2/u 2=4. 2/8.
2
0. 4m 94(
)
分析计算管段2的截面积为0.494㎡，初选管道的截面为800*600=0.48㎡ 所用管道截面值比计算值小，且两者很接近，取法是合理的。
7.2.3管段2截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面800*600mm，流量4.2m3/s，风速8.75m/s，
h 2静=h 1静=90.82(Pa )
h 2动=ρu 22/2=1.1⨯8.752/2=42.1(Pa )
（2）这里的动压42.1Pa 比前面计算的39.8 Pa 的值大。为保证烟口a 和b 处静压一样，就要增大1~2段的阻力。 7.3 管段3的设计与计算 7.3.1 计算2~3间沿程阻力
管道2尺寸是800*600mm，动压42.1Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.48d =4=4⨯=0.69(m )
P 2.8
L 7
h 2-3沿=λρu 22/2=0.03⨯⨯42.1=12.8(Pa )
d 0.69 7.3.2设计管段2截面
（1）选取3段管径为1000*600mm，管段3和管段2的截面积比1.25。
（2）计算3处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.07
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 321
) =0.35⨯() 2=0.088 L 22
（3）管扩张截面积增加到1.25倍，速度减小取1/1.25=0.8倍，动压减小0.64 倍.
h 3局=∑ζ⋅h 动=（0. 0+7Pa ( =5. 32
)
（4）管段3上的推算动压
h =h +h -
3动2动(2
3沿) +局
0. 0⨯88）⨯0. 64
=42. +112. +8=5. 32
6P 0. a 22(
)
（5）管段3上的推算速度
u 3=/=1. 1m 10. s 5(
/)
（6）管段3的推算截面积
流量是三倍排烟口流量为3*2.1m3/s，因此管段3推算截面积为：
=5 F 3=L 3/u 3=6. 3/10.
2
0. m 6(
)
分析计算管段3的截面积为0.6㎡，初选管道的截面为1000*600=0.6㎡ 所用管道截面值与计算值相等，取法是合理的。 7.3.3管段3截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面1000*600mm，流量6.3m3/s，风速810.5m/s，
) h 3静=h P (a 2静=90. 82
h 3动=ρu 32/2=1.1⨯10.52/2=60.6(Pa )
（2）这里的动压60.6Pa 比前面计算的60.22 Pa的值大。为保证烟口b 和c 处静压一样，就要增大2~3段的阻力。 7.4管段4的设计与计算
7.4.1计算3~4之间的沿程阻力
管道3尺寸是1000*600mm，动压60.6Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.6d =4=4⨯=0.75(m )
P 3.2
L 7
h 3-4沿=λρu 32/2=0.03⨯⨯60.6=16.97(Pa )
d 0.757.4.2设计管段4截面
（1）选取4段管径为1100*600mm，管段4个管段3的截面积比1.1。
（2）计算4处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.03
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 321
) =0.35⨯() 2=0.039 L 43
（3）管扩张截面积增加到1.1倍，速度减小取1/1.1=0.91倍，动压减小0.83倍.
h 4局=∑ζ⋅h 动=（0. 0+3Pa () =3. 78
（5）管段4上的推算动压
0. 0⨯39）⨯0. 83
h 4动=h 3动+h (3-4) 沿+局=60.6+3.78+16.97=81.35(Pa )
（6）管段4上的推算速度
u 4=/=1. 1m 12. s 2(
/)
（7）管段4的推算截面积
流量是四倍排烟口流量为4*2.1m3/s，因此管段2推算截面积:为：
=2 F 4=L 4/u 4=8. 4/12.
2
0. m 69(
)
分析计算管段4的截面积为0.69㎡，初选管道的截面为1100*600=0.66㎡ 所用管道截面值比计算值小，且两者很接近，取法是合理的。
7.4.3管段4截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面1100*600mm，流量8.4m3/s，风速12.73m/s，
) h 4静=h P (a 3静=90. 82
h 4动=ρu 42/2=1.1⨯12.732/2=89.13(Pa )
（2）这里的动压89.13Pa 比前面计算的80.35 Pa的值大。为保证烟口c 和d 处静压一样，就要增大3~4段的阻力。 7.5管段5的设计与计算 7.5.1计算4~5间沿程阻力
管道4尺寸是1100*600mm，动压89.13Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.72d =4=4⨯=0.8(m )
P 3.6
L 7
h 4-5沿=λρu 42/2=0.03⨯⨯89.13=18.72(Pa )
d 0.8
7.5.2设计管段5截面
（1）选取5段管径为1200*600mm，管段5个管段4的截面积比1.09。
（2）计算5处的局部阻力，有两个局部阻力： 1、渐扩管，取ζ=0.02
2、侧面b 吸风的直通部分ζ直=0.35(
L 221
) =0.35⨯() 2=0.014 L 15
（3）管扩张截面积增加到1.09倍，速度减小取1/1.09=0.91倍，动压减小0.83倍.
h 5局=∑ζ⋅h 动=（0. 0+2Pa ( =3. 33
0. 0⨯21）⨯0. 83
)
8
（4）管段5上的推算动压
h 5动=h h 4-4动+(
5沿) +局
=89. 1+33. +331=8. 72
1P 1a 1. 18(
)
（5）管段5上的推算速度
u 5=/=1. 1m 14. s 22(
/)
（6）管段5的推算截面积
流量是五倍排烟口流量为5*2.1m3/s，因此管段5推算截面积:为：
=22 F 5=L 5/u 5=10. 5/14.
2
0. m 74(
)
分析计算管段5的截面积为0.74㎡，初选管道的截面为1200*600=0.72㎡ 所用管道截面值比计算值小，且两者很接近，取法是合理的。
7.5.3管段5截面验算 （1）实际静压、动压
管段截面1200*600mm，流量10.5m3/s，风速14.58m/s，
h 5静=h 4静=90.82(Pa )
h 5动=ρu 52/2=1.1⨯14.582/2=116.9(Pa )
（2）这里的动压116.9Pa 比前面计算的111.18Pa 的值大。为保证烟口d 和e 处静压一样，就要增大4~5段的阻力。 7.6风机全压及管段选择
7.6.1计算5~6间沿程阻力
管道5尺寸是1200*600mm，动压116.9Pa ；阻力系数取0.03，长度7m ，当量直径d ，沿程阻力如下：
F 0.72d =4=4⨯=0.8(m )
P 3.6
L 7
h 5-6沿=λρu 52/2=0.03⨯⨯116.9=30.69(Pa )
d 0.8
7.6.2绘制排烟水力计算表
表7—1均匀排烟设计水力计算表
7.6.3选定管段型号 1段：800*400mm 2段：800*600mm 3段：1000*600mm 4段：1100*600mm 5段：1200*600mm
八、风机选型
8.1系统所需风量
理论风量是10.5m3/s=37800m3/h，而实际需风量要再乘以1.1~1.2的系数，最终需风量是45360m3/h。 8.2系统所需风压
h 全=
∑h
a -e 烟口
+h 5动+∑h (1-6) 沿+局+∑h 调
=5⨯90. 82+116. 9+88. 57+19. 16+16. 26=694. 99(Pa )
8.3选择风机型号
根据计算，选择HTF （B)-I 型单速风机，其性能参数如下：
风机的布置应符合《建规》中的如下规定： 9.4.8 排烟风机的设置应符合下列规定：
1 排烟风机的全压应满足排烟系统最不利环路的要求。其排烟量应考虑10%～20%的漏风量；
2 排烟风机可采用离心风机或排烟专用的轴流风机；
3 排烟风机应能在280℃的环境条件下连续工作不少于30min ；
4 在排烟风机入口处的总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀，该阀应与排烟风机连锁，当该阀关闭时，排烟风机应能停止运转。 9.4.9 当排烟风机及系统中设置有软接头时，该软接头应能在280℃的环境条件下连续工作不少于30min 。排烟风机和用于排烟补风的送风风机宜设置在通风机房内。
九、风速核算
经计算，各管段风速如下： 1管段风速：6.56m/s； 2管段风速：8.75m/s； 3管段风速：10.5m/s； 4管段风速：12.12m/s；
5管段风速：14.22m/s；五管段风速均小于20m/s，符合规范要求，设计合理。
十、绘制系统图
排烟系统图和平面图详见附图。
参考文献
[1] GB50016—2006 .建筑设计防火规范. 中华人民共和国公安部,2006 [2] 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 2006 [3] 王汉青. 通风工程. 机械工业出版社, 2010
[4] GB50019-2003. 采暖通风与空气调节设计规范. 中国计划出版社, 2004 [5] GB50114-2001. 暖通空调制图标准. 中国计划出版社, 2002
[6] GB50243-2002. 通风与空调工程施工质量验收规范. 中国计划出版社, 2002 [7] GB50045-95. 高层民用建筑设计防火规范. , 2005
中国计划出版社
致谢
本设计对建筑通风与防排烟系统设计包括五大部分：项目概况及设计依据，防排烟系统的设计，均匀排烟水力计算，排烟风机的选择设计。
通过此次对该建筑防排烟系统的课程设计，我加深了对课堂所学理论知识的理解，理论和实践的结合让我对防火设计掌握的更加熟练。整个设计过程中，我也遇到了一些困难，这些困难暴露出了我在学习上的不足，通过自己查阅一些资料，以及路老师的指导和同学们的帮助，我最终顺利的解决了问题，完成了此次防排烟系统设计，同时，通过这些问题的暴露和解决也提高了我课程设计的能力。总之，通过这次课程设计我受益很多!
路老师在课程设计中给了我很大的帮助，没有老师的悉心指导很多问题我都无法解决，在整个课程的学习中，我都得到了老师的谆谆教诲，十分感谢路老师对我的教导。老师，您辛苦了！
20