物流倉庫機械排煙量計算影響因素的分析

劉蕾，洪青春（華東建筑設(shè)計研究院有限公司現(xiàn)代都市建筑設(shè)計院，上海200070）

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物流倉庫機械排煙量計算影響因素的分析

劉蕾，洪青春
（華東建筑設(shè)計研究院有限公司現(xiàn)代都市建筑設(shè)計院，上海200070）

摘要：本文以《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2006為依據(jù)，分析物流倉庫機械排煙量計算的影響因素；探討高大物流倉庫火災(zāi)熱釋放量Q的取值；分析燃料面到煙層底部高度Z取值對排煙量計算、排煙系統(tǒng)合理性及安全性的影響；提出物流倉庫最小擋煙垂壁高度計算的意義及方法。

關(guān)鍵詞：物流倉庫；擋煙垂壁；排煙量計算

0　引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展以及擴大對外貿(mào)易的需求，大型物流倉庫工程日益增多，其主要特點是，建筑面積大、體型大、容量高、儲存可燃物多，火災(zāi)危險性大，容易發(fā)生火災(zāi)事故。該類建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，不易撲救，易造成重大經(jīng)濟損失，同時人員逃生難，消防撲救人員面臨危險較大。

因此，物流倉庫的消防排煙系統(tǒng)設(shè)計尤為重要，鑒于物流倉庫的特點，其消防設(shè)計也存在其特殊性。在本文中，筆者主要針對物流倉庫的機械排煙量計算影響因素進行分析，同時對影響因素的取值進行探討，希望能對物流倉庫工程排煙系統(tǒng)正確、合理化設(shè)計以及排煙量正確計算提供借鑒和參考。

1　物流倉庫機械排煙量計算公式及影響因素

對于大于500m2的倉庫（對于物流倉庫，建筑面積一般大于500m2），機械排煙量計算按照火災(zāi)模型，采用熱釋放量法計算。對于火災(zāi)模型為軸對稱型煙縷的物流倉庫而言，根據(jù)上海市《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2006排煙量計算公式如下：

當Z＞Z1

式中 Qc—熱釋放量的對流部分，一般取值為0.7QkW；

Z—燃料面到煙層底部的高度（取值大于等于最

小清晰高度），m；

Z1—火焰極限高度，m；

Mρ—煙縷質(zhì)量流量，kg/s；

ΔT—煙氣平均溫度與環(huán)境溫度的差，℃；

Cp—空氣的定壓比熱，一般取1.02 kJ/（kg·k）；

T—煙氣的絕對溫度，T=T0+ΔT，K；

T0—環(huán)境的絕對溫度，293K；

V—排煙量，m3/s；

ρ0—環(huán)境溫度下氣體的密度，1.2 kg/m3。

對排煙量計算公式進行分析可知影響機械排煙量計算的因素為：熱釋放量，燃料面到煙層底部的高度Z及火災(zāi)熱釋放量Q。

2　機械排煙量計算影響因素分析

2.1火災(zāi)熱釋放量Q的取值

對于倉庫而言，按照是否視為有或無噴淋場所，熱釋放量Q取值分別為4MW及20MW[1]。

對于一個層高15m、凈高12.5m的物流倉庫中一個防煙分區(qū)，Q值分別取4MW及20MW，假設(shè)擋煙垂壁高度按1.5m考慮，經(jīng)計算排煙量計算結(jié)果分別為206565m3/h和495438m3/h，由此看出，排煙量計算結(jié)果相差較大，后者約為前者的2.5倍，相應(yīng)防排煙設(shè)備初投資較大，機電空間占用較高。

對于如何判斷視為有或無噴淋場所，有兩種方法，[1]第一按照噴淋的設(shè)置高度，即當噴淋設(shè)置高度（這里理解為頂噴）大于10m時，應(yīng)按照無噴淋場所對待；[2]第二按照場所的層高，即當室內(nèi)凈高大于12m時，火災(zāi)熱釋放量Q取值應(yīng)按照無噴淋場所對待。

在實際工程中，按照上述判定方法，對于凈高大于12m物流倉庫，均應(yīng)視為無噴淋場所，Q取值為20MW。

然而，在GB50084-2001（2005版）《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中，對于設(shè)有貨架的高大物流倉庫，噴淋設(shè)置位置根據(jù)倉庫高度的增加和貨架的設(shè)置亦有相應(yīng)的規(guī)定和措施。[3]貨架儲物倉庫的最大凈空高度或最大儲物高度超過第5.0.7條的規(guī)定時，應(yīng)設(shè)貨架內(nèi)置噴頭，即在自地面起每4m高度處設(shè)置一層貨架內(nèi)置噴頭，貨架內(nèi)置噴頭的倉庫，頂板下噴頭與貨架內(nèi)噴頭應(yīng)分別計算設(shè)計流量，并應(yīng)按其設(shè)計流量之和確定系統(tǒng)的設(shè)計流量。

因此，當倉庫凈高大于12m時，給排水專業(yè)應(yīng)該設(shè)置兩套噴淋系統(tǒng)共同作用，原因是在頂板下設(shè)置噴頭，將不能滿足有效滅控火的需要，而在貨架內(nèi)增設(shè)噴頭，是對頂噴噴頭滅火能力的補充，補償超出頂板下噴頭保護范圍部位的滅火能力。

綜上所述，對于設(shè)有貨架的高大物流倉庫（層高大于12m），如果貨架內(nèi)設(shè)有噴淋，按有噴淋火災(zāi)模型確定Q似乎更加合理，或者說Q的確定選用4MW還是20MW，或者兩者之間還須進一步研究和探討。

2.2Z的取值對排煙量計算、系統(tǒng)合理性及安全性影

響分析

Z為燃料面到煙層底部的高度（如圖1所示），[1]根據(jù)排煙量計算公式可知，隨著Z取值的增加，系統(tǒng)排煙量不斷增加。

Z的取值應(yīng)大于等于最小清晰高度[1]Hq（Hq=1. 6+0.1H），具體分為以下兩種情況。

第一、當倉庫面積小于等于2000m2，且長邊不大于60m，為一個獨立防煙分區(qū)，不需采用擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)時，Z的取值為不小于室內(nèi)最小清晰高度（如圖1所示）。

第二、當倉庫面積大于2000m2，需要利用擋煙垂壁劃分多個防煙分區(qū)時，Z的取值須大于建筑的最小清晰高度，同時還須滿足不小于燃料面至擋煙垂壁底邊的高度（如圖2所示）。

2.2.1滿足以上要求，是否可以盡量減少Z的取值，以達到減少排煙系統(tǒng)初投資，減少占用建筑空間的目的？

對于上述第一種情況，盡量降低Z的取值帶來的問題是，煙氣層厚度最大化，當煙氣層增加到一定程度時，煙氣的熱輻射強度將超過人體所能承受的最大值2.5kW/m2，會使人體皮膚嚴重的疼痛，將產(chǎn)生不可恢復(fù)的損傷且不利于逃生，此時對應(yīng)的煙氣溫度為185℃[4]。因此，在降低Z取值的情況下，須校核煙氣層的最高允許溫度不應(yīng)超過185℃。

對于上述第二種情況，除了同樣需要校核煙氣層的最高允許溫度外，較低的Z值帶來的是擋煙垂壁高度的增加，這會對建筑的使用功能帶來影響。設(shè)置固定加電動擋煙垂壁對于物流倉庫是一種較好的選擇辦法。

2.2.2如果單純?yōu)榱私ㄖ氖褂霉δ?，采用最小的擋煙垂壁，不考慮消防設(shè)備初投資等影響，那么也還需校核儲煙倉的煙層溫度，須保證煙氣層溫度與周圍環(huán)境的溫度差大于15℃，即煙氣層溫度須大于35℃，從而防止煙縷流的層化、保證煙氣有效地排除。

由以上分析可知，擋煙垂壁的高度影響Z的取值，從而影響排煙量的計算。

2.3最小擋煙垂壁高度計算

2.3.1定義

火災(zāi)發(fā)生時，由于煙氣浮升力的作用，煙氣不斷上升，然后聚集存儲于儲煙倉內(nèi)中。當排煙系統(tǒng)啟動時，排煙風機的排煙量應(yīng)等于火災(zāi)的產(chǎn)煙量，從而使煙氣不斷地排除，保證人員有效地疏散和逃生。

因此，擋煙垂壁的最小高度應(yīng)該是：火災(zāi)開始到排煙風機啟動前的這段時間內(nèi)火災(zāi)的產(chǎn)煙量所能占據(jù)的最大空間高度，也是保障煙氣不向相鄰防煙分區(qū)擴散的最小擋煙垂壁高度。

掌握消防系統(tǒng)的啟動時間，計算排煙風機啟動前0～t秒的煙氣量，從而計算出最小擋煙垂壁的高度。

2.3.2計算條件

2.3.2.1啟動時間

防排煙系統(tǒng)的啟動時間通常應(yīng)包括火災(zāi)探測時間、報警延時時間和啟動延時間。感煙火災(zāi)探測器和感溫火災(zāi)探測器都能在60s之內(nèi)探測到火災(zāi)，在火災(zāi)報警延時和風機啟動延遲時間總和設(shè)置不超過60s條件下，再考慮50%的安全系數(shù)，因此機械排煙系統(tǒng)啟動時間按180s考慮[5]。

2.3.2.2火災(zāi)模型

建筑火災(zāi)發(fā)展一般分為點燃階段、增長階段、穩(wěn)定階段和衰減階段。[1，6]多數(shù)情況下，對于我們關(guān)注的增長階段可用t2模型來描述（如圖3所示）；

式中 a—火災(zāi)增長系數(shù)；

t—排煙系統(tǒng)啟動時間，s。

2.3.2.3計算公式

代入公式（4）、式（3）、式（1）、式（5）及Qc=0.7Q，利用積分法，可以得到0～t秒內(nèi)排煙量L（t）計算如下：

初始條件，當t=0時，L（0）=0，得出常數(shù)C=0。假設(shè)不考慮梁的阻擋作用，在排煙風機啟動前的0～t秒內(nèi)的煙層厚度，即擋煙垂壁的最小高度h計算為：

式中 h—擋煙垂壁高度（不包括梁），m；

A—防煙分區(qū)面積，m2；

H—室內(nèi)凈高，m。

將已知量H、t（180s）、A代入上式求解，可得Z值，從而得到擋煙垂壁的最小高度h值。

當然，采用上述方法計算出的最小擋煙垂壁還須校核，最小厚度的煙層最低溫度值須大于35℃。

2.3.2.4舉例計算

分別按防煙分區(qū)建筑面積1500m2、2000m2兩種情況，層高取值6.5～13.5m，凈高H取值5～12m，時間t取180s，a=0.012，采用上述方法進行計算，結(jié)果匯總于表1及表2。

表1　計算結(jié)果（防煙分區(qū)面積2000m2）

表2　計算結(jié)果（防煙分區(qū)面積1500m2）

從表1和表2計算結(jié)果可以看出：在倉庫面積、排煙系統(tǒng)啟動時間一定的條件下，隨著房間高度的增加，擋煙垂壁高度均逐漸增大；在房間高度、排煙系統(tǒng)啟動時間一定的條件下，隨著防煙分區(qū)面積的增大，擋煙垂壁高度均逐漸減少；

從表1和表2計算結(jié)果還可以看出，對于高大物流倉庫，最小擋煙垂壁高度在大多數(shù)情況下大于500mm，具體應(yīng)通過計算確定。

2.4物流倉庫擋煙垂壁的設(shè)置及做法

對于高大物流倉庫而言，擋煙垂壁高度較常規(guī)建筑高，如此會對建筑在空間上的使用功能帶來影響。筆者在實際工程中，采用固定擋煙垂壁+電動升降式擋煙垂壁形式。在火災(zāi)發(fā)生時電動擋煙垂壁可以自動放下，既美觀又能有效控制煙氣，具體做法如圖4所示。

3　結(jié)語

（1）對于設(shè)有貨架的高大物流倉庫（層高大于12m），如果貨架內(nèi)設(shè)有噴淋，按有噴淋火災(zāi)模型確定Q似乎更加合理。

（2）Z的取值與最小清晰高度、擋煙垂壁高度、煙層的最高和最低允許溫度均相關(guān)，具體工程具體選擇。

（3）不同建筑條件下的物流倉庫最小擋煙垂壁高度需經(jīng)計算確定，擋煙垂壁高度500mm通常不能滿足實際需求。

（4）物流倉庫的擋煙垂壁可采用固定加活動垂壁相結(jié)合的方式，以滿足排煙及建筑使用功能的要求。

參考文獻：

[1] DGJ08-88-2006.建筑防排煙技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GBXXXX-2015.建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范-報批稿[S].

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[4] TM19：1995.Relationships for smoke control calculations Technical Memoranda[S].

[5]郭增輝，等.商業(yè)建筑機械排煙系統(tǒng)啟動時間的研究[J].消防科學與技術(shù)，2013，32（6）：646～648.

[6]程遠平，等.性能化防火設(shè)計中火災(zāi)增長的分析方法[J].消防科學與技術(shù)，2004，23（1）：9～13.

修回日期：2016-01-22

Analysis of Influencing Factors on the Calculation of Mechanical Extraction Rate in Logistics Warehouse

LIU Lei，HONG Qing-chun
（East China Architectural Design & Research Institute.Co.，ltd，Shanghai 200070，China）

Abstract：Mainly based on the "Technical specification for building smoke control "DGJ08-88-2006，analyses the influence factors of calculation of mechanical smoke extraction rate for logistics warehouse；discusses the value of fire heat release of Q for tall logistics warehouse；analyses the influence of the value of height above base of fire of Z on calculation of smoke extraction rate，smoke extraction system rationality and security；puts forward the significance and method of the minimum height calculation of smoke curtain for the logistics warehouse.

Key words：logistics warehouse；smoke curtain；calculation of smoke extraction rate

收稿日期：2015-12-17

作者簡介：劉蕾（1963-），女，陜西西安人，碩士，高級工程師，副總工程師，主要從事暖通專業(yè)設(shè)計工作。

中圖分類號：TU834

文獻標識碼：B

文章編號：2095-3429（2016）01-0069-04

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.01.016