临港某产业区标准厂房的排烟设计探讨

刘婷

标准化厂房的“标准”与行业性质有关，不同的行业没有统一的标准化厂房，因为各个行业的标准化厂房的用途、结构、设备和资金等情况都不一样。通常来说，标准厂房是指在规定区域内统一规划，具有通用性、配套性、集约性等特点，主要为中小工业企业集聚发展和外来工业投资项目提供生产经营场所的发展平台。相同的行业，在一定的范围内有一定的标准和规范。

临港某产业区项目是临港产业区发展高新技术产业的重要承载基地。根据临港产业区的发展导向及自身特点，项目定位于信息技术、航空航天、现代装备、新材料等领域的具有创新引领功能的研发中心、技术中心、设计中心、运营中心和技术创新服务为一体的产业基地。项目将体现当今世界最先进的标准厂房的建设理念，打造出一个产业特色鲜明、结构合理、技术领先、功能完备的创新型、可持续、国际化的工业园区。

什么样的标准厂房基础设施环境，才能最好地支撑高新技术产业发展？

一、标准化

标准化能确保用户获得高品质的产品，同时实现非常快速的部署，压缩设计施工周期。标准厂房中标准化的设计参数关联到各个专业。以排烟设计为例，对排烟系统影响最大的两个专业是建筑专业和结构专业，它们的信息参数对排烟设计至关重要。建筑专业涉及到的参数是火灾危险性类别、层数、层高、跨度、柱距、厂房长边长度及宽边长度。结构专业涉及到的参数是结构形式，梁板高度、行车牛腿高度、楼板吊载、屋面做法。建筑、结构专业参数的标准化、可控化，能够非常有效地节省排烟系统的造价。

在土建专业标准化的前提下，排烟方式，电动排烟窗开启形式，手动开启装置的布置高度，排烟机房的位置及面积、排烟井道的面积及出屋面做法、排烟管道的布置原则都是可以实现标准化的。

二、合理规划层高

临港业主的需求是标准厂房内每跨距需预留5t行车。5t的行车的轨顶标高是6.8m，行车自身高度0.9m加上行车安全高度0.3m，为行车预留的总高度就达到了8m。建筑专业根据行车及综合考虑，前期规划的一层建筑高度为9m，这个数值对排烟不利，因为层高9m决定了厂房净空一定不足9m。首先明确的概念是层高并不是空间净高，空间净高是指楼板底标高，两者之间差了一个楼板的厚度。当然如果涉及到屋面坡度的话，空间净高应该取厂房顶板最低点处的板底标高，且不论这个净高还没有考虑地面做法。对排烟系统而言，建筑层高的选取至关重要，在确定建筑层高时，暖通专业提前介入并提供优化意见非常必要，优化建议主要是涉及到两个关键数字9和6。

1. 净高大于9m

当建筑规划层高在8～9.5m范围时，建议选择层高等于9米加上楼板高度，保证空间净高大于9m。当空间净高超过9米时，烟气无组织扩散，挡烟设施无法有效阻挡烟气，故技术标准GB51251-2017中4.2.4注2中规定当空间净高大于9m时，防烟分区之间可不设挡烟设施。挡烟设施指的是设置排烟系统的场所或部位采用的挡烟垂壁、结构梁及隔墙等划分防烟分区的设施。如采用自然排烟方式，建筑专业在侧墙设置电动排烟窗时，挡烟垂壁的底标高应低于侧墙电动排烟窗的窗底标高。排烟窗的设置受外立面效果的影响，就本项目来说，窗底标高就远远低于规范要求的储烟仓厚度，如果室内设置挡烟垂壁，则挡烟垂壁的离地标高最多与窗底齐平（+4.2m），挡烟垂壁的自身高度要达到4.8m（结构梁0.9+耐火石膏板3.9m）。先不论耐火石膏板的造价，从梁下设置一块将近4米的石膏板，需要高空作业，施工难度较大，而且美观性低。如果采用电动挡烟垂壁，避免了视觉上的不美观，但大跨度的厂房设置电动挡烟垂壁也需要分段设置，除了需要额外配电外，重量和费用都不低。反之，如果通过优化净高规避了设置挡烟垂壁，排烟窗底标高其实可以进一步降低，只需要满足大于安全疏散所需的最小清晰高度即可，本项目的最小清晰高度h=2.5m，排烟窗底标高降低，对于建筑外立面的窗扇造型设计会更宽容，排烟窗的布置也更均匀。合理优化建筑层高，不仅可以有效提高室内净高，节省挡烟设施的费用，降低电动/手动排烟窗的设置底标高，还能额外减少排烟口的数量。

建筑规划层高在8～9.5m范围内的自然排烟造价对比表

2. 净高大于6m

和净高有关的另一个数字是6，当建筑规划层高在5～6.5m范围时，建议选择层高等于6米加上楼板高度，保证空间净高大于6m。空间净高大于6m时，工业建筑防烟分区的最大允许面积及其长边最大允许长度都是最大的。当空间净高H=6m时，防烟分区长边最大允许长度仅为36m；而空间净高H＞6m时，防烟分区长边最大允许长度为60m，具有自然对流条件时，不应大于75m，相当于长边的控制长度增加了一倍。当长边小于75m，面积小于2000m2的狭长型建筑如果适当考虑层高，控制室内净高大于6m，完全有可能使单层厂房不必划分防烟分区。减少防烟分区的划分数量，能最有效的简化排烟系统，提高安全性，同时减少厂房排烟窗的开启数量，提高了经济性。

建筑规划层高在5～6.5m范围的自然排烟方案估价比较表

当厂房空间净高不足6m时，因为防烟分区划分数量的增加，建筑立面上很难布置具备对流条件的电动排烟窗，几乎可以认为是无法实现自然排烟的。

三、排烟方式的选择

标准厂房采用自然排烟方式，还是机械排烟方式，是业主反复讨论比较的一个关键点。既要核算经济性，也要兼顾净空高度，同时还要考虑后期改造的可行性。自然排烟保证的是净高，机械排烟提供的是灵活性。自然排烟相较机械排烟在造价方面来说是完全没有优势可言的，但当土地成本较高的时候，排烟机房所占的楼板价格在整个排烟系统总造价中的比例大幅提高，这时候优势则没有那么明显了。

1. 自然加机械的排烟设计方案

凡事皆有取舍，对于高新技术产业的标准厂房来说，净高至关重要。在这个大前提下，采用自然排烟措施，同时预留机械排烟的可能性，是明智之举。临港产业园区内具体的做法是，厂房内在侧墙及屋面共同设置满足规范要求的电动排烟窗，采用自然排烟方式，电动排烟窗与火灾报警系统联动。同时在土建上预留排烟管道井，排烟机房区域，排烟管道空间布置高度，楼板下吊挂荷载等。

2. 排烟管道井的预留

从建筑体量而言，按照36m的模数设一个排烟管道井比较合适。室内有超过9m层高的生产厂房，预留排烟管道井面积不应小于4m2。排烟管道井可以与工艺排风井合并预留，今后如果没有消防改造需求，管道井可以用作工艺排风井使用，节省了土建预留成本，也增加了系统的灵活性。小于6m层高的辅助用房，预留排烟管道井面积不应小于1平方。辅助用房和生产厂房的排烟管道井在一般情况下，建议合并预留，既节省面积，又提高实用性。

3. 排烟机房的预留

排烟机房预留在辅房屋面或生产厂房顶层最合理。当辅助用房和生产厂房内的排烟管道井合并预留时，排烟机房设置在辅助用房屋面上，从管道通路上来说是通畅的。当标准厂房没有配套的辅助用房，屋面为轻质结构不能满足机房设置要求等情况下，排烟机房预留在生产厂房内是被迫之举。同时按照规范要求，排烟机房应尽量设置在排烟系统顶端，因此当排烟机房必须设置在室内时，最佳方案是设置在顶层。排烟机房的预留，对于今后承租的小业主而言，每一平方的面积都需要支付租金，排烟机房的面积当然希望越小越好，但从设计角度考量，土建配套设施前期不充分预留，对今后的改造会造成很多困难，有些条件更是不可逆的，把可能出现的情况全盘考量是预留的要点。最终解决这个矛盾的方式是预留机房面积，预留荷载，预留管道通路，建筑隔墙后砌，既确保排烟机房的功能性，又保证机房的面积灵活性。排烟机房的面积按大空间厂房最小防烟分区的机械排烟量考虑，同时机房要满足管道布置、阀门的安装需求及人员检修通道的最低要求。综合考虑后，预留排烟机房的面积不应小于50平方。

四、便于改造的解决方案

高新企业入驻后可能会产生的消防改造可能性，下面列举了几种改造方向，都是项目实际运营后期遇到的真实情况。需求1：标准厂房前期的火灾危险性等级为丙类，企业入驻后降级为丁类。需求2：标准厂房为唯一业主服务，室内划分为若干个独立的生产用房。需求3：标准厂房为多个业主服务，室内划分为若干个独立的生产用房。需求4：厂房内局部增设吊顶，并增设建筑墙体隔断。

对应上述情况，相应的改造思路如下表所述：

改造思路需求1 火灾危险性等级调整后，总建筑面积＜5000m2，厂房可取消原排烟措施。需求2 室内划分尽量与室内防烟分区划分一致，依旧沿用原自然排烟设施。需求3 厂房消防系统独立，建筑划分与防烟分区划分保持一致，沿用原自然排烟设施。需求4室内局部设置吊顶，吊顶区域靠外墙设置，利用可开启外窗实现自然排烟。如条件不允许，则相应增加机械排烟系统。

五、结语

随着临港高新产业区的快速发展，高新技术产业要求的标准化、快速部署、经济性、改造灵活性对标准厂房的排烟设计提出了新的要求。在建筑方案初期就按照有利于排烟的标准化参数进行设计，对提高后期厂房排烟系统的经济性至关重要。采用自然排烟方式同时预留机械排烟系统土建条件的设计原则能提供最优的室内净高，提供灵活的改造方案，是适应高新技术产业发展需求的最佳选择。