在不具备自然排烟条件时，机械排烟系统能将火灾中建筑房间、走道中的烟气和热量排出建筑，为人员安全疏散和灭火救援行动创造有利条件。

一、机械排烟系统的组成

机械排烟系统是由挡烟壁（活动式或固定式挡烟垂壁，或挡烟隔墙、挡烟梁）、排烟口（或带有排烟阀的排烟口）、排烟防火阀、排烟道、排烟风机和排烟出口组成。

二、机械排烟系统的工作原理

当建筑物内发生火灾时，采用机械排烟系统，将房间、走道等空间的烟气排至建筑物外。通常是由火场人员手动控制或由感烟探测将火灾信号传递给防排烟控制器，开启活动的挡烟垂壁将烟气控制在发生火灾的防烟分区内，并打开排烟口以及和排烟口联动的排烟防火阀，同时关闭空调系统和送风管道内的防火调节阀防止烟气从空调、通风系统蔓延到其他非着火房间，最后由设置在屋顶的排烟机将烟气通过排烟管道排至室外。如图3-10-8所示。

图3-10-8 机械排烟方式

（a）局部机械排烟方式                （b）集中机械排烟方式

目前常见的有机械排烟与自然补风组合、机械排烟与机械补风组合、机械排烟与排风合用、机械排烟与通风空调系统合用等形式，如图3-10-9，图3-10-10所示。一般要求是：

1.排烟系统与通风、空气调节系统宜分开设置。当合用时，应符合下列条件：系统的风口、风道、风机等应满足排烟系统的要求；当火灾被确认后，应能开启排烟区域的排烟口和排烟风机，并在15s内自动关闭与排烟无关的通风、空调系统。

图3-10-9  机械排烟和排风合用系统示意图

1－排风机；2－280˚C排烟防火阀及止回阀；3－排烟风机；4－止回阀或电动风阀；5、7－排烟口；6、8－排风口

图3-10-10 利用通风空调系统的机械送风与机械排烟组合式排烟系统

2.走道的机械排烟系统宜竖向设置；房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置。

3.排烟风机的全压应按排烟系统最不利环管道进行计算，其排烟量应增加漏风系数。

4.人防工程机械排烟系统宜单独设置或与工程排风系统合并设置。当合并设置时，必须采取在火灾发生时能将排风系统自动转换为排烟系统的措施。

5.车库机械排烟系统可与人防、卫生等排气、通风系统合用。

三、机械排烟系统的选择

1.建筑内应设排烟设施，但不具备自然排烟条件的房间、走道及中庭等，均应采用机械排烟方式。高层建筑主要受自然条件（如室外风速、风压、风向等）的影响会较大，一般采用机械排烟方式较多。

2.人防工程下列部位应设置机械排烟设施：

（1）建筑面积大于50㎡，且经常有人停留或可燃物较多的房间、大厅；

（2）丙、丁类生产车间；

（3）总长度大于20m的疏散走道；

（4）电影放映间、舞台等。

3.除敞开式汽车库、建筑面积小于1000㎡ 的地下一层汽车库和修车库外，汽车库、修车库应设置排烟系统（可选机械排烟系统）。

需要注意的在同一个防烟分区内不应同时采用自然排烟方式和机械排烟方式，主要是考虑到两种方式相互之间对气流的干扰，影响排烟效果。尤其是在排烟时，自然排烟口还可能会在机械排烟系统动作后变成进风口，使其失去排烟作用。

四、机械排烟系统的主要设计参数

（一）最小清晰高度的计算

走道的最小清晰高度不应小于其净高的1/2，其他区域最小清晰高度应按以下公式计算：

                         式(3-10-9)

式中: — 最小清晰高度(m)

 — 排烟空间的建筑净高度(m)

火灾时的最小清晰高度是为了保证室内人员安全疏散和方便消防人员的扑救而提出的最低要求，也是排烟系统设计时必须达到的最低要求。对于单个楼层空间的清晰高度，可以参照图3-10-1（a）所示，公式3-10-9也是针对这种情况提出的。对于多个楼层组成的高大空间，最小清晰高度同样也是针对某一个单层空间提出的，往往也是连通空间中同一防烟分区中最上层计算得到的最小清晰高度，如图3-10-11（b）所示。然而，在这种情况下的燃料面到烟层底部的高度Z是从着火的那一层起算，见图3-10-11（b）所示。

图3-10-11 最小清晰高度示意图

空间净空高度按如下方法确定：

1.对于平顶和锯齿形的顶棚，空间净空高度为从顶棚下沿到地面的距离；

2.对于斜坡式的顶棚，空间净空高度为从排烟开口中心到地面的距离；

3.对于有吊顶的场所，其净空高度应从吊顶处算起；设置格栅吊顶的场所，其净空高度应从上层楼板下边缘算起。

（二）排烟量的计算

1.火灾热释放量应按以下公式计算或查表3-10-6选取

                                       式 (3-10-10)

式中: — 火灾热释放量(kW)

  — 自动灭火系统启动时间(s)

 — 火灾增长系数(按表3-10-7取值) （kW/s2）

排烟系统的设计计算取决于火灾中的热释放量，因此首先应明确设计的火灾规模，设计的火灾规模取决于燃烧材料性质、时间等因素和自动灭火设置情况，为确保安全，一般按可能达到的最大火势确定火灾热释放量。各类场所的火灾热释放量可按式 (3-10-10)的规定计算或按表3-10-6设定的值确定。设置自动喷水灭火系统（简称喷淋）的场所，其室内净高大于12m时，应按无喷淋场所对待。

表3-10-6 热释放量

建筑类别 热释放量Q(MW)

办公室、客房 无喷淋 6.0

有喷淋 1.5

商场 无喷淋 10.0

有喷淋 3.0

其他公共场所 无喷淋 8.0

有喷淋 2.5

中庭 无喷淋 4.0

有喷淋 1.0

汽车库 无喷淋 3.0

有喷淋 1.5

厂房 无喷淋 8.0

有喷淋 2.5

仓库 无喷淋 20.0

有喷淋 4.0

表3-10-7火灾增长系数

火灾类别 典型的可燃材料 火灾增长系数（kW/s2）

慢速火 …… 0.0029

中速火 棉质/聚酯垫子 0.012

快速火 装满的邮件袋、木制货架托盘、泡沫塑料 0.047

超快速火 池火、快速燃烧的装饰家具、轻质窗帘 0.187

2.烟羽流质量流量应按以下公式计算：

轴对称型烟羽流、阳台溢出型烟羽流、窗口型烟羽流为火灾情况下涉及的三种烟羽流形式，计算公式选自NFPA92B。

（1）轴对称型烟羽流

当:                      式(3-10-11-1)

                                  式(3-10-11-2)

                                           式(3-10-11-3)

式中: — 热释放量的对流部分，一般取值为 =0.7Q(kW)

 — 燃料面到烟层底部的高度(m)（取值应大于等于最小清晰高度）

 — 火焰极限高度(m)

 — 烟羽流质量流量(kg/s)

图3-10-12-1  轴对称型烟羽流

轴对称烟羽流的火源不受附近墙壁的限制。

（2）阳台溢出型烟羽流

                    式(3-10-11-4)  

                                          式(3-10-11-5)

式中: — 燃料至阳台的高度(m) 

 — 从阳台下缘至烟层底部的高度(m) 

 — 烟羽流扩散宽度(m)