大型物流仓库通风及防排烟设计探讨

前言

近年来，随着我国经济不断发展，世界各地的经济来往更加密切，机场码头各种物资集装箱吞吐量越来越大。深圳市紧临香港,是内地各种物资进出口的集散地，所以深圳的大型物流仓库区建设不仅越来越多，而且越来越大，少则几万平方米多则四五十万平方米。

现在深圳市的大型物流仓库为了节省占地，由原来的一层建设开始向多层建设发展。如南油起步物流仓库两层约1.65万平方米；招商中外代物流仓库两层约2.65万平方米；华南物流7#仓库两层约2.92万平方米、9#仓库三层约3.88万平方米；已建成的盐田普洛斯物流仓库三层约6.9万平方米；在建的盐田港物流仓库四层约50万平方米，在建的中外运平湖物流仓库三层约23万平方米。还有很多已建成的和在建的物流仓库，在这里就不一一累赘。

现在设计的大型物流仓库均为丙类物资中转仓库。每个库的防火分区建筑面积一般在2000～5900平方米。有的物流仓库是建设单位自己经营管理的，也有的物流仓库是建设单位出租的。 珠海到甘南物流

经过对已建成的大型物流仓库的调研走访了解，多数建设单位在建筑设计时，强调为了节省投资成本， 把自然通风想象比较理想，要求通风专业按自然通风设计。所以现在设计的物流仓库，多数为自然通风(仓库一层时为自然通风自然排烟；当多层时顶层为自然通风自然排烟，其它层为自然通风 机械排烟。也有的建设单位，对已建成物流仓库经过实际运行管理发现，自然通风并不是想象的那么理想， 库存储物资有潮湿发霉现象，为了客户利益现有意改设机械通风。如中外运正在建设的平湖物流仓库约23万平方米，甲方要求通风专业设机械通风换气次数n=2次/h， 采用若干台风机械排风兼排烟，若干台风机专为机械排烟设计方案。普洛斯物流仓库就是采用的上述设计方案。

在这里只对笔者设计的其中一个物流仓库，采用的自然通风自然排烟设计作一介绍,并展开探讨学习。

工程概况

深圳市华南国际物流7#仓库两层建筑面积约2.92万平方米，一层高度为8.9米，二层高度为8.9米，柱网为11.4x11.5米,仓库各防火分区净深为103m净宽(最小)为34.2m；9#仓库三层建筑面积约3.88万平方米，一层高度为8.8米、二层高度为6.9米、三层高度为6.9米，柱网为11.5x11.0米,仓库各防火分区净深为72m净宽(最小)为34.5m。

建设单位要求本项目按自然通风，自然排烟设计。

7,9#仓库自然通风设计

2．在做7,9#仓库自然通风设计时,首先把自然排烟作为首要条件来考虑，然后再考虑自然通风设计。

根据《建筑设计防火规范》9.2 自然排烟部分的 9.2.2.4 其它场所,宜取该所建筑面积的2～5；及9.2.4 作为自然排烟的窗口宜设置在房间的外墙上方或屋顶上,并有方便开启的装置。自然排烟口距该防烟分区最远点的水平距里不超过30m为依据。要求建筑专业在一二层的各防火分区的外墙上方设手动开启外窗, 各防火分区内部再设二～四个自然通风兼排烟井,三层各防火分区屋顶设无动力自然排风器,来满足通风专业的设计条件。这样不仅符合了规范自然排烟之条件,又满足了自然通风之要求。

3．有人认为物流仓库自然通风设计比较简单,不就是把仓库的大门窗户打开等等。对这种说法,不敢苟同。自然通风是不用机械设备、不用电、是节省投资符合节能环保, 却忽略了自然通风的局限性。自然通风室外气象条件、室外风速、室内风压热压参数不是设计人员定量掌控的, 这些参数是动态变化的。特别是对长宽(净深、净)高尺寸较大的物流仓库采用自然通风是不妥的。所以对自然通风设计不能掉以轻心。

珠海到神农架物流 虽然7,9#仓库是按自然通风设计的, 但在设计前也给建设单位做了自然通风、机械通风、自然排烟, 机械排烟设计方案投资比较。建设单位强调为了节省投资成本,选择了自然通风设计方案。只好在自然通风设计结合自然排烟设计方案多动脑筋了。自然通风井的设置目的，是为自然排烟最远点的水平距里不超过30m。

自然通风井的自然通风情况,可鉴戒参考自然排烟的模拟计算,只是把烟的温度忽略不计之。

7,9#仓库自然排烟设计

4．建设单位为了节省投资，要求7,9#仓库在做施工图设计之前，先做自然排烟、机械排烟设计方案投资经济比较。

通过7,9#仓库自然排烟, 机械排烟设计方案投资经济比较, 机械排烟系统所要配备的排烟风机、风管材料、风口阀门配件、附助材料以及电气专业所配备的控制模块开关、电缆敷设、所有系统的施工人工费共计约540多万元,折合建筑面积70～80元/。相比之下自然排烟系统投资可以忽略不计了。就为7,9#仓库自然排烟, 机械排烟设计方案及投资经济比较，建设单位与设计院先后四次讨论。显而易见的建设单位为了节省投资，选择自然排烟设计方案。

自然排烟设计,着实让设计人员有所顾忌。这么大的仓库又是多层,自然排烟设计有一定的风险性,也给设计人员提出了值得注意的一珠海到香港物流设计课题，所以对自然排烟设计更不能掉以轻心更加重视才对。

为了做好自然排烟设计, 学习了有关设计规范,又进行了走访调研,与消防部门征求意见, 为自然排烟设计找出合理的理论依据。根据《建筑设计防火规范》9.2 自然排烟部分的 9.2.2.4 其它场所,宜取该所建筑面积的2～5；及9.2.4 作为自然排烟的窗口宜设置在房间的外墙上方或屋顶上,并有方便开启的装置。自然排烟口距该防烟分区最远点的水平距里不超过30m为据。要求建筑专业在一二层的各防火分区的外墙上方设手动开启外窗, 各防火分区内部再设四个自然通风兼排烟井,三层各防火分区屋顶设无动力自然排风器,来满足通风专业的设计条件。

为了做好自然排烟设计,尽量把各层各防火分区内部的自然排烟井,所承担的自然排烟区域面积划小, 排烟口尺寸取该面积的2, 排烟口和排烟井的烟速控制在∨=3.5m/s以下, 尽量地把自然排烟井的截面取大,以使自然排烟比较理想。建筑排烟井出屋顶处的排烟口要设45°～60°金属弯管, 弯管出口设金属网见07K103-2国标图集P12页。设金属弯管的目的是防飘雨且自然排烟通畅。排烟口如果采用防雨百叶窗, 百叶窗的尺寸比较大, 建筑排烟井出屋顶时尺寸比较大, 百叶窗是按有效面积计用的。如果百叶窗不按有效面积计用,会影响自然排烟的。

5．为了做好自然排烟设计, 对自然排烟井做了模拟计算。

一层排烟井计算

排烟井井截面积axb=2.425x0.9m，当量直径de=2ab/a+b=1.278m

排烟井出口高度24.88m，面积2.325m2；排烟井进口高度4m，面积8.9m2。管井负责排烟区域面积为445m2，模型如下图所示。假设烟气温度280度，烟气密度ρ是绝对温度T的函数：

ρ=353/T 假设室内空气温度20度。

进口与出口高度差h=24.88-4=20.88m

烟井顶部开口处压差 （3）

烟井底部进口处压差（4）

将（1）（2）（4）代入（3）得

（5）

（8）

（9）

（10）

由（6）~（10）代入数据得：

（11）

烟气在烟井中流动产生的阻力，考虑不利情况，这样更加保险，即假设烟井里烟气速度能达到6m/s，如果最后计算的烟气速度低于6m/s，则阻力更小，更利于排烟。

查的：

其中局部阻力系数

将（11）代入（5）并代入数据得：

― 静压Pa

― 静压差Pa

―烟气在烟井流动产生的阻力Pa

― 流量 m3/h

F ― 风口净面积 m2

― 局部阻力系数

―当量绝对粗糙度 mm

―比摩阻 Pa/m

― 流速m/s

― 风口有效面积比

其中烟井风速为 ，故假设偏安全，更利于排烟。在开始已说明该排烟井为面积为780m2的区域自然排烟用。由此可以得出每平米的排烟量可达到78.2m3/h。

采用上述计算方法，可以计算供二层用排烟井的排烟情况。

井截面积axb=2.2x1.9m，当量直径

排烟井出口高度18m，面积6.4m2；排烟井进口高度4m，面积11m2。管井负责排烟区域面积为900m2，两管井负责，平均负责450m2的排烟。

计算得：

每平米的排烟量可达到87m3/h。

结语

深圳市属于亚热带海洋性气候,冬夏季空气相对湿度比较大。对大型物流仓库,特别是对长宽(净深、净) 高尺寸较大的物流仓库,应采用机械排风(兼排烟)无组织的自然补风系统,防止仓库存储物资潮湿发霉。

对大型物流仓库通风换气次数宜采用1～2次/h机械通风。建筑面积较大的取下线, 建筑面积较小的取上线。对大型物流仓库,不要未经分析研究,就盲目的采用自然通风。自然通风是有一定条件要求的,它受室外气象条件制约的。室外气象条件、室外风速、室内风压热压参数不是设计人员定量掌握的, 这些参数是动态变化的。

对大型物流仓库是易燃品存储较多的场地,故采用机械防排烟是比较理想设计方案,也是比较安全可靠的最常用的设计选定。对大型物流仓库采用自然排烟设计方案,风险性比较大,安全可靠性比较小,应慎重考虑。如采用自然排烟设计方案, 应认真思考,合理安排自然排烟井位置, 计算出合理自然排烟井截面大小。

参考文献：

【1】《建筑设计防火规范》GB50016-2006

【2】《实用供热空调设计手册》陆耀庆主编

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。