机械排烟系统的设计步骤及排烟风机选型注意事项

在进行消防通风排烟系统设计时，必须严格遵循国家和地方的相关建筑设计防火规范，如《建筑设计防火规范》（GB 50016）等。这些规范规定了不同类型建筑在消防通风排烟方面的基本要求，包括排烟量计算方法、系统设置原则等内容，是确保设计合法性和安全性的基础。

消防通风排烟系统的设计步骤一般如下：

一、建筑信息收集与分析

明确建筑是住宅、商业、工业还是其他类型。不同类型建筑的火灾风险和人员疏散要求不同。例如，商业建筑人员密集，火灾荷载大，需要更强大的排烟系统；而住宅建筑主要考虑住户的安全疏散，重点在楼梯间和前室的防排烟设计。

住宅建筑：一般以单元式为主，需要重点考虑楼梯间及其前室、消防电梯前室的排烟。对于高度超过 100m 的住宅建筑，还应设置避难层（间），并考虑避难层（间）的通风排烟措施。

商业建筑：空间复杂多样，包括商场营业厅、餐饮区域、娱乐场所等。商场营业厅通常人员密集、火灾荷载大，需要大面积的排烟设施。餐饮区域还需要考虑厨房的油烟排放与消防排烟的结合。

工业建筑：根据生产工艺和储存物品的不同，火灾危险性也不同。对于有易燃易爆物品的车间或仓库，通风排烟系统不仅要考虑火灾排烟，还要考虑平时的通风换气，以排除可燃气体或粉尘。

建筑结构与空间布局分析，包括房间大小、形状、分布，走廊长度、宽度和走向等。这些信息有助于确定防烟分区的划分和排烟口的位置。如，在酒店建筑中，客房区域和公共区域（如宴会厅、会议室）的排烟设计就有所不同。客房的排烟口可结合房间布局设置在天花板靠近走廊一侧，而宴会厅则可能需要根据面积和空间形状设置多个大型排烟口，以满足大量人员聚集场所的排烟需求。

二、设计目标确定

根据建筑类型和人员疏散要求，确定在火灾发生时，要在多长时间内将烟雾浓度控制在一定范围内，以保障人员能够安全疏散。如，在人员密集的场所，可能要求在几分钟内使能见度保持在一定水平，便于人员找到疏散出口。

同时，考虑与排烟系统相配合，确定补风的位置、风量和风速，避免补充的空气助长火势，同时保证排烟效果。一般来说，补风量不宜小于排烟量的 50％，在某些情况下（如地下建筑）可能需要更高的补风量。

三、排烟量计算

净空高度小于等于 6m 的空间：对于建筑内的房间、走道等空间，当净空高度小于等于 6m 时，排烟量应按不小于 60m³/（h・m²）计算，且取值不小于 15000m³/h。如果空间有多个防烟分区，排烟量应按最大防烟分区面积乘以 120m³/（h・m²）计算。

例如，一个面积为 200m²、净空高度为 5m 的办公室，排烟量至少应为 15000m³/h；如果将其划分为两个防烟分区，每个防烟分区面积为 100m²，排烟量则应为 100×120 = 12000m³/h（按最大防烟分区计算）。

净空高度大于 6m 的空间：对于中庭、高大厂房等净空高度大于 6m 的空间，排烟量通常根据空间体积的换气次数来计算。不同的建筑类型和空间用途有不同的换气次数要求，一般中庭的换气次数不低于 6 次 /h。

如，一个中庭体积为 10000m³，换气次数按 6 次 /h 计算，排烟量应为 10000×6 = 60000m³/h。

特殊情况考虑：对于设有喷淋系统的建筑空间，在一定条件下，排烟量可以适当减少。同时，当空间内有可开启外窗等自然排烟条件时，应综合考虑自然排烟和机械排烟的结合，根据自然排烟能够承担的排烟量来调整机械排烟量的计算。

四、系统组件选型与设计

排烟风机选型：根据计算得出的排烟量，考虑 10％ - 20％ 的余量来选择排烟风机的风量。如，计算排烟量为 40000m³/h，选择风机风量应为 44000 - 48000m³/h。

根据系统阻力（包括管道、弯头、阀门等产生的阻力）确定风机的风压。风机类型可根据实际情况选择离心式或轴流式，离心式风机适用于压力要求较高的情况，轴流式风机适用于流量较大的情况。

排烟管道设计：排烟管道的尺寸根据排烟量和允许的流速来确定。一般排烟管道内的风速不宜超过 15m/s，以减少阻力。管道应采用不燃材料制作，如镀锌钢板等。管道的布置要尽量简短、顺直，减少弯头和变径的数量。如，排烟量为 50000m³/h，流速取 12m/s，根据管道截面积公式（截面积 = 流量 ÷ 流速），计算出管道所需截面积，进而确定管道直径。

管道应采用不燃材料制作，如镀锌钢板。布置管道时，要尽量简短、顺直，减少弯头和变径的数量，以降低阻力。

排烟口（阀）设计：排烟口（阀）位置要靠近火灾可能发生的区域，如房间天花板中央或靠近走廊一侧。排烟口的尺寸根据排烟量和风速来确定，其有效面积应满足排烟要求。排烟阀应具有良好的密封性和耐火性能，能够在火灾时自动开启，并能防止火势通过管道蔓延。排烟口风速一般为 10m/s 左右。

五、补风系统设计

补风量计算：按照前面确定的补风目标，结合排烟量计算补风量。一般补风量不小于排烟量的 50％，在一些特殊情况下（如地下建筑等），补风量可能需要达到排烟量的 80％ - 100％。补风量的计算要考虑建筑的空间特点、排烟系统的运行情况等因素；如，在一个机械排烟量为 50000m³/h 的地下停车场，补风量应在 25000 - 50000m³/h 之间。

补风系统组件设计：补风系统包括补风机、补风管道和补风口。补风机的选型根据补风量和系统阻力确定。补风管道采用不燃材料，设计原则与排烟管道类似。补风口位置要合理，一般设置在远离火源的位置，如防火分区的入口、通风竖井等，且要设置防火阀；如，在有多个防火分区的地下建筑中，补风口可以设置在防火分区的入口、通风竖井等位置，并且补风口应设置防火阀，防止火灾蔓延。

六、系统联动与控制设计

与火灾自动报警系统联动：设计排烟系统与火灾自动报警系统的联动控制，确保火灾探测器（感烟、感温探测器）探测到火灾信号后，能在规定时间（一般不超过 30 秒）内启动排烟风机和开启排烟口（阀）。

系统控制逻辑设定：设定补风系统与排烟系统的协同工作逻辑，如同时启动或按照一定的顺序启动，并且能够根据火灾发展情况和系统运行状态进行调整。同时，要考虑在系统故障时的报警和应急处理措施。

七、设计文件编制

图纸绘制：绘制消防通风排烟系统的平面布置图，包括排烟风机、排烟管道、排烟口（阀）、补风系统等组件的位置和连接关系。在建筑平面图上清晰标注各个组件的位置、尺寸和编号。

绘制系统剖面图，展示系统在竖向空间的布置，如管道的竖向走向、穿越楼层的位置等，便于施工人员理解系统的三维结构。