淺談鋰電池廠房及配套建筑防排煙系統設計

摘要：防排煙設計是鋰電池廠房及配套建筑設計中的一個重要組成部分。本文介紹了鋰電池廠房及配套建筑中防排煙系統的設計，并以實際項目為例，對其中的部分要點及難點進行分析，并提出相應的解決方案或建議。

關鍵詞：防排煙系統設計；鋰電池廠房

引言

近年來，隨著新能源行業的崛起，對動力電池、儲能電池產能需求的增加，諸多新能源企業新建廠房，擴大產能，與新能源項目生產廠房的配套建筑，如倉庫、能源站、電解液庫等，一起形成一個工業園區。園區中的大部分建筑需要設置消防系統，其中防排煙系統是消防系統的一部分。本文將結合實例對鋰電池廠房及配套建筑的防排煙系統設計進行介紹，并對其中的要點進行分析論述。

一、鋰電池廠房及配套建筑概況介紹

鋰電池生產廠房建筑性質為耐火等級1級的丙類單層廠房，多為大跨度長條形建筑，兩側為配電房、設備機房等輔助用房（二層），內部是生產廠區（一層），與兩側輔房用一圈走道連接；輔房部分除個別房間外，層高統一且小于6m；生產區根據工藝劃分為多個區域，吊頂下凈高從3m、4m到7m、8m甚至更高。整個廠房屬于一個防火分區；生產區多為潔凈生產車間，有潔凈度及密封性要求。具體布局及各區域層高可參考某項目實際圖紙，詳見圖1、圖2。

配套建筑多為各種倉庫，其中個別倉庫的層高可能會超過10m，有的甚至能達到20m，屬于高大空間。

二、建筑暖通防排煙系統設計概述

建筑防排煙系統分為防煙系統和排煙系統兩個部分。防煙系統采取措施控制火災產生的煙氣，防止其進入前室、樓梯間、避難間等安全區域；排煙系統采取措施將火災區域的煙氣通過管道或外窗排出室外，改善火災區域的空氣質量。[1]

現階段防煙系統主要采用機械加壓送風方式，源源不斷向樓梯間、前室等安全區域送風，保證安全區域正壓，防止煙氣進入。排煙系統分為自然排煙和機械排煙。自然排煙是通過火災產生的熱壓和室外的風壓使煙氣通過排煙窗排出室外；機械排煙是利用風機對火災區域的煙氣進行抽取，通過管道排出室外。防排煙系統設計直接關系到火災時人員的生存逃生概率，必須予以足夠重視。

三、鋰電池廠房及配套建筑防煙系統設計

鋰電池廠房多為單層建筑，僅在四周輔房區域設置樓梯間。樓梯間均靠外墻設計，根據規范《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB51251—2017）（以下簡稱《煙規》），廠房建筑高度大于10m時，需在外墻上設置總面積不小于2m2的可開啟外窗或開口。其中，需要在頂部設置不小于1m2的可開啟外窗或開口。當廠房設置有避難走道及前室時，應依據《煙規》3.1.9條以及實際平面布置，設置機械加壓送風系統。

四、鋰電池廠房及配套建筑排煙系統設計

（一）排煙系統劃分

鋰電池廠房生產區通常面積很大，屬于一個防火分區，《煙規》中僅要求了水平方向每個防火分區的排煙系統應獨立設置，并未限制大面積防火分區中的排煙系統最少應設置幾個。因此，在設計過程中，設計人員可能會設置很少甚至一個排煙系統來負擔整個生產區的排煙。這樣做會導致以下幾個問題。

1.管道過長，需要克服的阻力過大，很難選到壓頭滿足要求的排煙風機。排煙風機壓頭不足，會導致發生火災時排煙口無法達到設計要求的排煙量，導致濃煙聚集在火災區域。

2.生產區內各區域的層高根據工藝要求，從3m、4m到7m、8m甚至更高，各個區域的排煙量均不相同，小于等于6m的區域與大于6m的區域排煙量差距很大。共用一套排煙系統時，排煙風機的風量需要按照《煙規》中要求的最大排煙量設置，當層高較低的防煙分區著火時，排煙量遠超防煙分區所需，會導致末端風管風速遠超20m/s的規范要求。圖3為某項目局部防煙分區劃分圖，左側防煙分區1-1-5所需排煙量為96000m3/h，右側防煙分區1-1-19排煙量為25500m3/h，末端風管尺寸1250mm×400mm，排煙風機計算排煙量為96000m3/h。當防煙分區1-1-19著火時，排煙風機開啟，末端風管風速53.33m/s，遠超規范要求，需要采取措施使風速滿足規范要求。

鋰電池廠房排煙系統建議根據工藝流程，同時結合預計負擔區域的跨度進行劃分。同一個工藝流程的工藝設備相同或相似，該區域的層高也就相差不大，使得各防煙分區的排煙量相近，從而選出的排煙風機排煙量以及設計的風管尺寸與各區域的排煙量也更加匹配；結合預計負擔區域的跨度是為了控制排煙系統的長度，減小需要克服的管段阻力。

（二）排煙風管設計

鋰電池廠房內各種管線繁多，錯綜復雜，排煙風管的設計需要結合層高及各專業管線實際情況進行設計。下面對某項目實際情況進行分析。由圖2可知廠房各區域實際層高，其中生產區層高均超過13m，吊頂上的空間在布置了設備平臺以外的區域均較為充足，管線排布較為容易；生產區四周的走道一層層高僅6.5m，同時還設置了吊頂，梁下至吊頂的走管空間僅有1.25m。其中，需要布置排煙風管、噴淋管、工藝冷卻水管、蒸汽冷凝水管等眾多管線，布管極為困難。經過與各專業的協調配合之后，在管線多的區域將排煙主干管移至走管空間相對充足的主廠區內，僅在局部區域設置支管穿至走道設置排煙口，解決了走道區域走管空間不足的問題。部分區域修改后排煙風管布置詳見圖4。

排煙風管的設計還需滿足《煙規》4.4.7條，風管風速不應大于20m/s。當設計的排煙系統必須同時負擔風量差距很大的防煙分區時，應在機房內的排煙干管上設置旁通支管及電動風閥。當排煙量小的防煙分區著火時，應聯動旁通支管上的電動風閥開啟，從機房里旁通多余的風量，使末端排煙風管僅負擔該防煙分區所需的設計排煙量，確保風管風速滿足規范要求，保障排煙系統正常運行。

（三）排煙口及補風口設計

生產區各區域的層高、面積多根據工藝設備的尺寸、高度來確定，生產區多為潔凈室，為保證房間潔凈度的需求需設置吊頂，排煙口設置在吊頂上，補風口則是通過設置風道接至儲煙倉以下位置（多為靠近地面的位置）。潔凈區排煙口需設置板式排煙口、補風口設置常閉風口以保證潔凈度，非潔凈區采用普通的百葉風口排煙。潔凈等級較高的區域，可在空調送風管上設置支管，旁通少量風量至排煙及補風管道，使平時生產時消防管道內處于正壓狀態，能更好保障室內的潔凈度。排煙及補風口需結合建筑平面及工藝設備布局布置，避免風口被工藝設備遮擋，火災時無法正常發揮作用。

（四）自然排煙系統及固定窗設計

配套用房如倉庫等，多采用自然排煙系統。根據《煙規》4.3.2條，防煙分區內任意一點與最近的自然排煙窗（口）之間的水平距離不應大于30m；工業建筑采用自然排煙時，其水平距離尚不應大于建筑內空間凈高的2.8倍；廠房及倉庫還應滿足4.3.4條，設置在外墻的自然排煙窗（口）應沿建筑物的兩條對邊均勻設置，設置在屋頂時應均勻布置并采用自動控制方式開啟，同時根據屋面斜度是否大于12°確定每200m2還是每400m2設置相應的自然排煙窗（口）。其中，規范雖并未規定設置在外墻的自然排煙窗是否需要屬于同一個防火分區，但兩側均勻設置自然排煙窗的目的是形成對流，而分屬于兩個防火分區的外窗一定會被防火墻隔開，無法形成對流，因此建議當兩長邊外墻分屬于兩個防火分區時，采用天窗自然排煙或設置機械排煙系統。圖5為不建議設置外墻自然排煙窗的倉庫，圖6為可采用外墻自然排煙窗的倉庫。

鋰電池廠房屬于面積大于2500m2的丙類廠房，機械排煙區域應按照《煙規》4.4.14-17條設置固定窗；自然排煙區域宜按4.3.7條設置可熔性采光帶（窗）。

結語

防排煙系統設計是建筑設計中不可缺少的一部分，切實關系到發生火災時人員的生命安全。因此，在進行防排煙設計時，應緊跟時代發展腳步，結合建筑的現場實際情況，分析在設計中容易出現的疑難雜癥并避免或解決，在嚴格遵守相關規范的前提下，設計出合理的防排煙系統，確保防排煙系統在火災發生時能發揮作用，保障人員生命安全。[2]

參考文獻

[1]陳翔.暖通空調系統的防排煙設計常見問題分析[J].中國新技術新產品，2017（07）：73-74.

[2]韓銀洲.暖通空調系統的防排煙設計常見問題分析[J].山西建筑，2019（09）：107-108.