高标仓库建筑的排烟系统设计探析

张 野 中国市政工程华北设计研究总院有限公司

1 高标仓库概述

高标仓库指的是仓库本身的规格和配置是高标准。高标仓库和普通仓库存在明显的差异，主要表现在以下几点：①空间利用：高标仓库的规划容积率较高，部分项目的容积率达到2.5～3，空间使用效率是普通仓储的3倍左右，可大幅降低土地成本。②项目选址：高标仓库选址靠近公路、机场、港口等交通枢纽地段，交通便捷，其辐射区域更为广泛，能够降低运输成本。③自动化水平：高标仓库可实现作业高机械化和自动化，既提高了运行效率，又减少了人工需求，降低了综合管理成本。④合规属性：高标仓库项目所有权属清晰、土地性质明确，可避免投资开发和运营管理中产生纠纷，保障仓储项目的顺利推进。

仓库的布局和空间，高标仓库一般为钢混框架+轻钢布局，屋面采用保温隔热采光，高度净空不低于11m，一般都在13m以上，抗震设防烈度等级7度以上。设有标准装卸平台，平台的高度为1.3m，符合平常大型车辆，还设有升降平台，方便小型车辆使用；6m宽的带雨棚的平台，雨天不影响正常作业。空间、地面和承重：空间要大，立柱、屋顶、墙体坚固，地面承重每平方不少于5t。消防设施齐全，有消防管道、消防栓、防火分区门及报警器，自动喷淋，防排烟系统等。

图1为笔者参与设计项目顺控城投临港产业项目鸟瞰图，本项目分为堆场区域、高标仓及辅助用房区域，两座高标仓及中间架空平台区域均为丙类，面积超过1000m2，需进行排烟设计。

图1

2 顺控城投临港产业项目高标仓库的排烟设计

2.1 项目概述

项目位于佛山市顺德区杏坛镇了哥山港区，北侧为高富路，南侧为东海水道，东侧为了哥山港区本港作业区一期工程。规划总用地面积138531.26m2，规划净用地面积138531.26m2。

本项目是佛山港了哥山港区本港作业区二期工程，位于广东省佛山市顺德区杏坛镇境内，规划建设交通运输、物流仓储、邮政业、变电站及消防泵房，配套附属用房，整体布局平行于河岸，1号楼（物流仓储）位于北侧，2号楼（辅助生产建筑位于南侧，中间为架空平台，东侧为入口坡道，西侧为出口坡道，附属用房位于东侧坡道下，消防泵房位于地块西侧，变电站产地西侧单独布置。

1号楼（物流仓储）为二层，属于多层建筑，每层分为两个防火分区，每个防火分区不大于4800m2，1号仓库共计分为四个仓库存储区，并布置了办公区域及设备管井、楼梯间、卫生间功能。

2号楼（辅助生产建筑）为三层，属于高层建筑，每层分为三个防火分区。 设有4.5m宽卸货平台，并采用标准的升降平台，卸货平台高度为1.3m，做到智能化卸货要求。高标仓顶层为混凝土坡屋面，减少后期维护；设计叉车坡道及可移动钢制坡道，间距为46.1m+9m架空平台，中间轴网20m货物通道，主要装卸区域设计在平台下方，卸货平台尺寸合理，利于使用。

1号楼（物流仓储）、2号楼（辅助生产建筑）进深作48.9m，总长度193.9m，据调研，设计仓库净高均大于9m，12m柱间距为业内主流柱网间距。采用12m柱网间距面积利用率高，不造成面积浪费。园区内可用于业内主流货柜车装卸货物，双侧均能停放大型货车装卸货物，远期规划设计，仓库区域西侧开口，从而流线更加流畅。经调研，大型车辆占比较小，在平台下方进行装卸。

为了获得最大的经济效益，需要掌握好货物的装卸作业时间，时间的有效控制也是保障工作效率的基本条件。由于需要处理的工作内容，就是一定时间内完成一定量的货物，所以设计出合理的交通路线十分重要，保障主干道畅通，在适当的位置设计适宜的停车场地，减少车流之间的干扰，以中转为主的货物运输，使用了“一”字形的直线交通路线。本项目流线清晰，完成了存储、领取、发放、保管的功能，保证存储容量和适应存储物特点。

本次以1号楼（物流仓储）为例详细分析排烟设计。1号楼（物流仓储）为二层，属于多层建筑，耐火等级为二级，储存物品危险性类别为丙二类第2项，东西向长度193m，南北向长度48m，基底面积9481.71m2，计 容 面 积39997.8m2，建 筑 面 积 约 为21051.03m2。每层分为两个防火分区，每个防火分区不大于4800m2，并设置自动喷水灭火系统。1号仓库共计分为四个仓库存储区，并布置了办公区域及设备管井、楼梯间、卫生间功能。

2.2 防烟分区划分

根据规范要求，占地大于1000m2的丙类仓库应设置排烟设施。设置排烟系统的场所应采用挡烟垂壁、结构梁及隔墙等划分防烟分区，当空间净高大于9m时，防烟分区之间可不设置挡烟设施。防烟分区不应跨越防火分区。空间净高H＞6m时，一个防火分区最大允许面积2000m2，长边最大允许长度60m。根据此原则，进行防烟分区划分。

图2 1层防烟分区图

图3 2层防烟分区图

仓库一层由于南侧外连接架空平台下坡道，外窗无法作为自然排烟口，故一层采用机械排烟，补风通过可开启外窗补风，排烟风机置于屋面排烟机房；二层采用自然排烟，自然排烟口为可开启外窗，通过相邻防烟分区可开启外窗进行补风。

2.3 排烟系统设计

根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018版），GB 51157—2016《建筑物流设计规范》，GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》，对顺控城投临港产业项目1号楼（物流仓储）高标仓防排烟设计进行分析。

2.3.1 排烟设计参数

（1）空间净高：≥9m。

（2）建筑类型：丙类仓库。

（3）计算排烟量（一个防烟分区）：14.2×104m3/h（查表《建筑防烟排烟系统技术标准》表4.6.3）。当系统负担具有相同净高场所时，对于建筑空间净高大于6m的场所，应按排烟量最大的一个防烟分区的排烟量计算。

（4）设计风量（一个防烟分区）：17.04×104m3/h（设计风量不应小于计算风量的1.2倍）。

（5）当采用自然排烟方式时，储烟仓的厚度不应小于空间净高的20%，且不应小于500mm；当采用机械排烟方式时，不应小于空间净高的10%，且不应小于500mm。同时储烟仓底部距地面的高度应大于安全疏散所需的最小清晰高度。

式中：Hq——最小清晰高度（m）；

H′——对于单层空间，取排烟空间的建筑净高度（m）。

（6）自然排烟窗（口）部风速：0.84m/s。

（7）排烟口最大允许排烟量：2.18×104m3/h（热释速率4MW，烟层厚度1.5m）。

（8）排烟口风速：≤10m/s。

（9）金属风管设计风速：≤20m/s。机械排烟系统应采用管道排烟，且不应采用土建风道，排烟管道应采用不燃材料制作且内壁应光滑。排烟管道厚度选用1.5mm钢板。

2.3.2 自然排烟设施

采用自然排烟系统场所应设施自然排烟窗（口），防烟分区内任意点与最近的自然排烟口时间的水平距离不应大于30m。工业建筑采用自然排烟方式时，其水平距离尚不应待遇建筑内空间净高的2.8倍。

设置在防火墙两侧的自然排烟窗（口）之间最近边缘的水平距离不应小于2.0m。

自然排烟窗（口）应设置手动开启装置，设置在高位不便于直接开启的自然排烟窗（口），应设置距地面高度1.3m～1.5m的手动开启装置。

本工程设计风量：17.04×104m3/h，自然排烟窗（口）部风速不大于0.84m/s，计算可得每个防火分区自然排烟口有效面积不小于57m2。

2.3.3 机械排烟设施

当建筑的机械排烟系统沿水平方向布置时，每个防火分区的机械排烟系统应独立设置。排烟风机应设置在专用机房内，且风机两侧应有600mm以上的空间。当条件受到限制时，也应有防火保护；但由于排烟风机的电机主要是依靠所放置的空间进行散热，因此该空间的体积不能太小，以便于散热和维修。排烟风机与排烟管道的连接部件应能在280℃时连续30min保证其结构完整性。排烟风机应与风机入口处的排烟防火阀连锁，当该阀关闭时，排烟风机应能停止运转。

竖向设置的排烟管道应设置在独立的管道井内，排烟管道的耐火极限不应低于0.50h。水平设置的排烟管道设置在室内，管道的耐火极限不应小于1.00h。与垂直风管连接的水平排烟风管上应设置280℃排烟防火阀。对于已设置于独立井道内的排烟管道，为了防止其被火焰烧毁而垮塌，从而影响排烟效能，也对其耐火极限进行了要求。

防烟分区内任一点与最近的排烟口之间的水平距离不应大于30m。排烟口宜设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上。排烟口设置在储烟仓内或高位，能将起火区域产生的烟气最有效、快速地排出，以利于安全疏散。

排烟口应设在储烟仓内，但走道、室内空间净高不大于3m的区域，其排烟口可设置在其净空高度的1/2以上；当设置在侧墙时，吊顶与其最近边缘的距离不应大于0.5m。排烟口设置的位置如果不合理的话，可能严重影响排烟功效，造成烟气组织混乱，故排烟口必须设置在储烟仓内，考虑到走道吊顶上方会有大量风道、水管、电缆桥架等的存在，在吊顶上布置排烟口有困难时，可以将排烟口布置在紧贴走道吊顶的侧墙上，但是走道内排烟口应设置在其净空高度的1/2以上，为了及时将积聚在吊顶下的烟气排除，防止排烟口吸入过多的冷空气，还要求排烟口最近的边缘与吊顶的距离不应大于0.5m。在实际工程中，有时把排烟口设置在排烟管道的顶部或侧面，也能起到相对较好的排烟效果。

图4

一般工程一个排烟机承担多个区域的排烟，为了保证对着火的区域排烟，非着火区域形成正压，所以火灾时要求只能打开着火区域的排烟口，其他区域的排烟口必须常闭。

排烟管道下列部位应设置排烟防火阀：①垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上；②一个排烟系统负担多个防烟分区的排烟支管上；③排烟风机入口处；④穿越防火分区处。

任一层建筑面积大于2500m2的丙类厂房（仓库），当设置机械排烟系统时，要求在外墙或屋顶设置固定窗。非顶层区域的固定窗应布置在每层的外墙上，设置在靠外墙且不位于顶层区域的固定窗，单个固定窗的面积不应小于1㎡，且间距不宜大于20m，其下沿距室内地面的高度不宜小于层高的1/2。固定玻璃窗应按可破拆的玻璃面积计算，固定窗宜按每个防烟分区在屋顶或建筑外墙上均匀布置且不应跨越防火分区。固定窗的设置是为了在可燃物较多、预计火灾功率较大的场所，弥补机械排烟的不足，以保证快速、有效且可持续地排出火场热烟。本项目在外墙设置固定窗，在有高窗的一侧，每组高窗其中一扇为固定扇，作为排烟窗，无高窗的一侧每柱距内设置一扇固定窗。

2.3.4 排烟控制要求

①排烟风机，补风控制方式：a.现场手动启动；b.火灾自动报警系统自动启动；c.消防控制室手动启动；d.系统中任一排烟阀或排烟口开启时，排烟风机自动启动，补风口打开；e.排烟防火阀在280℃时应自行关闭，应连锁关闭排烟风机，关闭补风口。②机械排烟系统中的常闭排烟阀或排烟口应具有火灾自动报警系统自动开启、消防控制室手动开启和现场手动开启功能，其开启信号应与排烟风机联动。当火灾确认后，火灾自动报警系统应在15s内联动开启相应防烟分区的全部排烟阀、排烟口、排烟风机和补风设施，并在30s内关闭与排烟无关的通风、空调系统。③当火灾确认后，负担两个及以上防烟分区的排烟系统，应仅打开着火防烟分区的排烟阀或排烟口，其他防烟分区的排烟阀或排烟口应呈关闭状态。④280°排烟防火阀，平时处于常闭状态，火灾时电控打开进行排烟，当烟气温度达到280℃时，感温器动作将阀门关闭起到防火作用。

3 结束语

随着我国现代化建设的飞速发展，建筑在城市中像雨后春笋般地蓬勃发展起来，为了确保国家和人民的财产与生命安全，建筑防火已成为建筑设计中不可分割的有机组成部分。建筑防排烟的目的是在火灾发生时防止烟气侵入作为疏散道路的走廊、楼梯间前室、楼梯间，保护建筑室内人员从有害的烟气环境中安全疏散，保证生命安全。