環(huán)形排煙系統(tǒng)在辦公建筑中的應(yīng)用探析

俞學(xué)煒

(廈門(mén)上城建筑設(shè)計(jì)有限公司 福建廈門(mén) 361000)

0 引言

建筑存在的形式總是伴隨著社會(huì)和時(shí)代的進(jìn)步而發(fā)展，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，辦公建筑以其地標(biāo)性的高聳姿態(tài)印證了城市的繁華。設(shè)計(jì)者孜孜不倦地探索與追求，旨在給使用者帶來(lái)技術(shù)發(fā)展與藝術(shù)所共同賦予的新時(shí)代辦公體驗(yàn)。與此同時(shí)，人們對(duì)這類建筑的安全性問(wèn)題所帶來(lái)的挑戰(zhàn)也十分關(guān)注[1]。因此，在寸土寸金的中國(guó)樓市，如何實(shí)現(xiàn)建筑自身的防火安全設(shè)計(jì)與空間利用率最大化，及系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等方面的完美協(xié)調(diào)，將對(duì)設(shè)計(jì)師的能力提出考驗(yàn)。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為廈門(mén)某辦公商業(yè)組合建筑，地上共12層，地下共3層。地上部分：1-1#樓一層為辦公大堂、商業(yè)及配套用房；二層為商業(yè)及配套用房；三層至十二層為辦公。1-2#樓為商業(yè)、變配電室及設(shè)備用房等。

2 辦公建筑機(jī)械排煙方案對(duì)比分析

由于方案設(shè)計(jì)師在創(chuàng)作時(shí)，出于外立面整體美觀性等因素考慮，且自然排煙在實(shí)際設(shè)置過(guò)程中，仍存在諸多不足之處[2]，因此通常采用機(jī)械排煙系統(tǒng)。為了滿足租戶間裝修互不影響，排煙風(fēng)管主管、空調(diào)風(fēng)管主管等均設(shè)置在走道區(qū)域，再引支管接到各辦公區(qū)域，住戶后續(xù)裝修時(shí)，僅需調(diào)整末端支管即可。以下分析3種常見(jiàn)的辦公建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2.1 方案一：核心筒設(shè)1口排煙豎井

為滿足甲方對(duì)辦公區(qū)域可租售面積最大化的要求，一般將各專業(yè)豎井集中設(shè)置在核心筒內(nèi)?；匦蝺?nèi)走道劃分為兩個(gè)防煙分區(qū)，各間辦公室均為獨(dú)立防煙分區(qū)，排煙井負(fù)責(zé)內(nèi)走道和各辦公區(qū)域的火災(zāi)排煙，如圖1所示。

圖1 方案一排煙風(fēng)管平面圖

排煙方案一僅利用設(shè)置在核心筒內(nèi)的一口排煙豎井來(lái)負(fù)擔(dān)標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)所有防煙分區(qū)的排煙，此方案有效地將排煙豎井面積最小化，保證了辦公區(qū)域租售面積的最大化。但是，此方案水平排煙主管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，覆蓋走道區(qū)域面較大，加劇了走道區(qū)域各專業(yè)管道交叉和碰撞，增大了管道合理布置和滿足檢修要求的難度。并且，受限于走道寬度和水平排煙主管的布置，使得其他專業(yè)的管道很難與排煙主管在同一高度并排布置，并且為滿足管道的檢修需求，降低了走道吊頂高度可設(shè)置的上限。

2.2 方案二：核心筒設(shè)多口排煙豎井

為優(yōu)化方案一中公共區(qū)域管道擁擠和提高吊頂上限值，設(shè)計(jì)師通常會(huì)在核心筒內(nèi)設(shè)置多口排煙豎井，分散負(fù)擔(dān)就近防煙分區(qū)的排煙，減少排煙主管長(zhǎng)度和覆蓋面，在不影響其他管道檢修的情況下，通過(guò)管道間的協(xié)調(diào)和避讓，釋放走道吊頂內(nèi)機(jī)電管道布置空間，提高吊頂高度可設(shè)置的上限。本文以設(shè)置兩口排煙為例進(jìn)行比較分析，如圖2所示。

圖2 方案二排煙風(fēng)管平面圖

通過(guò)圖2和圖1比較，可以明顯看出，排煙主管覆蓋的走道區(qū)域面有所降低，釋放了一些空間，方便其他專業(yè)管道的布置和避讓，有利于提高吊頂高度。但隨著后續(xù)小業(yè)主對(duì)辦公區(qū)域的重新分隔改造，防煙分區(qū)數(shù)量增多，而排煙豎井的數(shù)量和位置，很難根據(jù)新的分隔相應(yīng)增加和均勻布置，勢(shì)必導(dǎo)致出現(xiàn)方案一的弊端，原設(shè)計(jì)的走道吊頂高度無(wú)法滿足小業(yè)主入駐后的精裝改造需求。

2.3 方案三：環(huán)形排煙系統(tǒng)方案

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，各地政府大力推行總部經(jīng)濟(jì)計(jì)劃，越來(lái)越多的高檔次辦公建筑在城市的核心區(qū)域拔地而起[3]。公共區(qū)域的吊頂高度的空間大氣感，給造訪者判斷項(xiàng)目高端與否的一種直觀體現(xiàn)。因此，越高檔的辦公建筑，其對(duì)吊頂高度的要求也越來(lái)越高。通過(guò)前述對(duì)方案一和方案二的比較分析可知，上訴兩種排煙方案都具有自己顯著的優(yōu)點(diǎn)，但都是通過(guò)犧牲某一項(xiàng)指標(biāo)來(lái)?yè)Q取另一項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)化。因此，本文探索分析一種環(huán)形排煙系統(tǒng)方案，在繼承其他方案優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，更好地滿足使用者對(duì)辦公區(qū)的精裝改造需求，如圖3所示。

圖3 方案三排煙風(fēng)管平面圖

3 環(huán)形排煙系統(tǒng)排煙量舉例計(jì)算

辦公建筑首層一般為挑空大堂，排煙量較大，因此往往獨(dú)立設(shè)置排煙系統(tǒng)， 3層及以上的標(biāo)準(zhǔn)層通常設(shè)置豎向排煙系統(tǒng)。辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)層凈高小于6 m，單間房間分隔一般不大于300 m2，自《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB51251-2017)(以下簡(jiǎn)稱“新煙規(guī)”)執(zhí)行后，小于250 m2的單個(gè)防煙分區(qū)排煙量較舊規(guī)有所增大，排煙支管和主管的尺寸也相應(yīng)變大，對(duì)走道區(qū)域的管道布置的和吊頂高度控制，帶來(lái)了很大的難度。

環(huán)形排煙系統(tǒng)立足于新煙規(guī)排煙量計(jì)算規(guī)定的大前提，巧妙借鑒消火栓系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)的設(shè)計(jì)做法，利用兩口排煙豎井，將標(biāo)準(zhǔn)層各防煙分區(qū)的水平排煙主管連通形成排煙環(huán)路，系統(tǒng)圖如圖4所示。單口豎井負(fù)擔(dān)的排煙量，為任意兩個(gè)相鄰防煙分區(qū)排煙量之和最大值的一半。

圖4 環(huán)形排煙系統(tǒng)示意圖

為更直觀分析環(huán)形排煙系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，按照?qǐng)D4對(duì)排煙系統(tǒng)各管道排煙量進(jìn)行舉例計(jì)算，如表1所示。

表1 排煙風(fēng)管風(fēng)量計(jì)算舉例

當(dāng)某個(gè)防煙分區(qū)出現(xiàn)火情時(shí)，往往最先向相鄰的其他分區(qū)蔓延。排煙管道的環(huán)形設(shè)計(jì)，使防火分區(qū)內(nèi)任意兩個(gè)防煙分區(qū)發(fā)生火情時(shí)，每個(gè)分區(qū)都有兩個(gè)不同方向的排煙路徑，或每個(gè)分區(qū)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的排煙豎井來(lái)負(fù)擔(dān)。因此，水平環(huán)形管道的設(shè)計(jì)排煙量，為防火分區(qū)計(jì)算排煙量的一半?？紤]出現(xiàn)火情的相鄰防煙分區(qū)可能離兩口豎井距離不同，導(dǎo)致某一側(cè)的水平環(huán)管和豎向管的風(fēng)速可能超過(guò)規(guī)范限定值。因此，表1建議各層排煙環(huán)路管徑，按照相應(yīng)防火分區(qū)內(nèi)的最大防煙分區(qū)排煙量計(jì)算，每個(gè)豎井的內(nèi)襯風(fēng)管面積按所有樓層中最大防煙分區(qū)的排煙量計(jì)算。

4 環(huán)形排煙系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

(1)占用較少的排煙豎井面積

圖5為前文介紹的3種排煙方案排煙豎井的面積柱狀圖，通過(guò)表1和圖5可知，出于對(duì)火災(zāi)安全性和便于精裝二次分隔調(diào)整靈活度考慮，方案三的排煙豎井內(nèi)襯面積較方案一略有增加，其增加的面積很容易通過(guò)優(yōu)化核心筒管井布置來(lái)實(shí)現(xiàn)，不會(huì)占用可租售的辦公區(qū)域。

圖5 不同方案排煙豎井面積柱狀圖

(2)減小排煙主管尺寸，提高公區(qū)吊頂高度

表2為不同排煙方案的排煙主管尺寸對(duì)比表。通過(guò)表2的對(duì)比可知，方案三的環(huán)形排煙系統(tǒng)可在風(fēng)管截面高度較小的情況下，將管道寬度控制在1200 mm及以下，無(wú)需在風(fēng)管下端再設(shè)置噴淋，以進(jìn)一步增加吊頂高度的提升空間。雖然方案三的排煙主管也會(huì)覆蓋較大區(qū)域的公共走道區(qū)域，其尺寸已明顯減小，在走道寬度有限的條件下，更有利于其他管道的協(xié)調(diào)布置，優(yōu)化檢修條件。因此，環(huán)形排煙系統(tǒng)可以有效解決排煙管道過(guò)多、占用走道吊頂高度的問(wèn)題，使得走道吊頂高度和必要的檢修空間均得到保證，使整個(gè)公區(qū)的裝修效果給人以豪華舒適，氣派超然之感。

表2 不同方案排煙主管尺寸對(duì)比

(3)提高裝修分隔靈活度，保證排煙系統(tǒng)安全可靠

建筑設(shè)計(jì)時(shí)，各辦公區(qū)域通常是大開(kāi)間分隔 ，租售后由小業(yè)主結(jié)合自身需求進(jìn)行重新裝修分隔，故房間內(nèi)原來(lái)設(shè)置的排煙點(diǎn)往往難以滿足新分隔后的房間排煙要求。方案一和方案二的設(shè)計(jì)，當(dāng)精裝分隔后的防煙分區(qū)數(shù)量增多時(shí)，走道排煙主管的覆蓋范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而可能影響裝飾吊頂高度及其他管道的布置和檢修。

而環(huán)形排煙系統(tǒng)的主管負(fù)擔(dān)的排煙量和各段主管尺寸，不受房間分隔和排煙口數(shù)量增多的影響。用戶可以根據(jù)自身需求靈活分隔，只需在環(huán)形主管上增設(shè)相應(yīng)的排煙支管即可，為用戶提供了很好的改造便利性，保證了排煙系統(tǒng)的安全和可靠性。

5 環(huán)形排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

環(huán)形排煙系統(tǒng)中，排煙豎井位置的選擇至關(guān)重要。首先，在方案階段，設(shè)計(jì)師應(yīng)結(jié)合建筑平面分隔，考慮排煙豎井與空調(diào)豎井及其他主管井錯(cuò)開(kāi)布置，盡量使重疊交叉的為較小尺寸的末端管道。

其次，結(jié)合屋面的造型和功能需求，規(guī)劃屋面水平排煙管道的路徑和排煙機(jī)房位置。當(dāng)高層辦公建筑采用分段排煙系統(tǒng)時(shí)，避難層通常無(wú)法設(shè)置較長(zhǎng)的排煙主管。此時(shí)，應(yīng)在兩口排煙豎井附近分別設(shè)置排煙機(jī)房，由兩臺(tái)相同參數(shù)的排煙風(fēng)機(jī)并聯(lián)來(lái)負(fù)擔(dān)整個(gè)排煙系統(tǒng)。

最后，排煙豎井位置確定后，離排煙豎井較近的防煙分區(qū)的排煙支管應(yīng)盡量遠(yuǎn)離豎井布置，縮短兩口排煙豎井到相鄰防煙分區(qū)的距離差，利用管道長(zhǎng)度來(lái)利于風(fēng)量平衡。

6 結(jié)語(yǔ)

建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建筑火災(zāi)防控的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是人民人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要保證。對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，如何在保障建筑消防安全的基礎(chǔ)上盡可能地滿足使用者對(duì)建筑空間利用率和裝修效果的要求將是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。本文提出的環(huán)形排煙系統(tǒng)可以很好的兼顧安全性和改造便利性的需求。