成烟气层（简称烟层）烟层厚度是一个用于客观描 火灾产生烟气，烟气在建筑空间上部聚集而形述烟层竖向尺度的物理量.设置排烟系统的目的是通过将烟气排至室外，减缓、阻止以至于逆转烟层的下降，以确保最小清晰高度，便于人员疏散和消防救援.排烟系统的设置基于设计，设计烟层厚 度是一个在排烟系统性能化设计计算中表征设计条件或目标的参数，也即满足设计要求的烟层厚度.
51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准）（以 设计烟层厚度问题看上去很简单，GB下简称（标准3）也仅在第2.1.11条解释术语“储烟仓”时提到“储烟仓高度即设计烟层厚度”.实际上，设计烟层厚度的概念源于美国消防工程防性能化设计理论体系中一个很重要的基本概 师协会标准NFPA92和NFPA204，是建筑消念，值得深入了解.在《标准》第4.6.6～4.6.13条规定所体现的排烟系统性能化设计过程中，这个概念其实是无法回避的，并且，（特别是在高大空间排烟系统设计中）是不可能用储烟仓 高度来加以替代的.
限于篇幅，这里尽可能简单通俗地说一点粗浅的感想和心得：
I）烟层并非均匀整齐，烟层底部是不规则的，烟层厚度当然也就不会像挡烟垂壁高度那样 一成不变.在燃烧过程中，烟层始终受火源、空间、气候、消防设施设置等多种因素的影响而持续变化.
逆转烟层的下降，以利于人员疏散和消防救援，但 2）虽然排烟系统的作用是减缓、阻止以至于火灾既然已经发生了，烟层就是客观存在的，并且，在确保安全疏散的前提下，适当厚度的烟层反倒是有利于排烟的.
要在排烟设施的设计中通过设置与之相当的挡烟 3）排烟系统设计计算中设定的烟层厚度，需
工程设计问答(50)
解答专家：
垂壁、建筑分隔等措施加以体现或落实，以使实际解答专家（云南安泰审图中心崔跃教授级高级工程工况与设计火灾的模型预期尽量接近，设计目标得以实现，《标准》中的”储烟仓高度即设计烟层厚度”本意当在此.
4）不同的设计场合与条件下，排烟系统设计计算所设定或者说要求的设计烟层厚度是不一样的，对于低矮空间，设计烟层厚度调节余地很小，通常直接代之以挡烟垂壁高度（或储烟仓高度），重最小清晰高度的空间关系.对于高大空间，设计烟 点在于适当处理挡烟垂壁高度（或储烟仓高度）与层厚度调节余地通常较大，重点在于合理设定设计烟层厚度，优化排烟系统设计.
问题2：设计烟层厚度怎样确定？
这个问题实际上包含了2层意思.
1）设计烟层厚度的确定原则.
NFPA92B-2000最初的意见是：最小设计烟层厚度由顶棚射流的厚度和防止吸穿所必需的 烟层厚度共同确定”，“烟层应足以淹没顶棚射流”，而顶棚射流的厚度-据Beyler1986年的研究报告，在从火源到空间顶部距离的10%~20%范围内”，显得还不是十分肯定.但从NFPA92B-2005起直到NFPA92-2018，都明确规定：“烟气控制系 统的最小设计烟层厚度应按以下2种方式之一确定：①取地板到顶棚高度的20%：②基于工程分析结果.”
NFPA204-2018规定：擅烟垂壁深度不应小于地板到顶棚高度的20%.ASHRAE也认为，对 于高大空间，（最小）设计烟层厚度至少应取燃料底部地板到顶棚高度的20%.
NFPA204-2018同时还给出了以下建议：当（H-d）不宜小于3m 设计烟层厚度d超过空间净高H的20%时，
2）排烟系统设计中设计烟层厚度的一些具体设定要求.
①低矮空间.典型的低矮空间即建筑内的走厚度的设定可直接体现为其外在形式即挡烟垂壁 道、室内空间净高不大于3m的区域，其设计烟层
高度（或储烟仓高度）的确定
②单个排烟口最大允许排烟量V计算.《标准》第4.6.2条对自然排烟和机机排烟方式下NFPA92.但其对于机械排烟方式下储烟仓高度的规定所参照的标准版本已经废止，且很有可能与《标准》第4.6.14条对烟层厚度d的要求不协调，故设计中应以满足第4.6.14条要求为准，《标准》第4.6.14条中的烟层厚度d则应通过计算确定： d>2D，其中D为排烟口的当量直径.
③高大空间.对于（标准》第4.6.3条所指的除中庭外的“公共建筑、工业建筑中空间净高大于6m的场所”，即本文所称的高大空间来说，设计烟层厚度有较大的调节余地，其设定对于排烟系统设 计的结果影响很大.
问题3：《标准》第4.6.14条，侧排烟时计算公式中的d应取排烟口下端以下烟层厚度还是排烟口中心以下烟层厚度？
解答专家：
应取排烟口下端以下的烟层厚度.
根据条文说明，计算公式（4.6.14）选自NFPA92中的公式[5.6.3B]，只改了一个符号：d改为d，其释义大致相同.但在条文说明图16（a），（c）中，采用侧排烟方式时，d又表示为排烟烟口的具体设置方式而定，即：采用顶排烟方式时， 口中心到烟层底部的距离，照此则d又成了视排d按排烟口下沿到烟层底部的距离计：采用侧排烟方式时，d按排烟口中心到烟层底部的距离计.这与d或d的释义是不一致的.
NFPA92替代之前，NFPA92B-2000中单个排 在NFPA92A和NFPA92B于2011年被烟口最大允许排烟量的计算公式的表述略有出入，d的释义则为排烟吸入口之下的烟层厚度，并未强调“最低点”：之后的NFPA92B-2005-直到最新的NFPA92-2018，该计算公式的表述和d的释义 就与《标准》第4.6.14条中一致了.此外，同一个计算公式，如果将NFPA204-2002和之后的NFPA 204-2007-直到最新的 NFPA 204-2018加以对比，也可以看到同样的变化.
因此，《标准》第4.6.14条条文说明中图16
层厚度.
储烟仓的高度分别作出了规定，大体上来源于解答专家：
：率争显越
问题4：（标准）第4.6.14条，计算公式中的d可以置接取挡烟垂壁高度鸣？
不可以，因为这种做法在设计思路上和具体方法上都不对，特别是，当挡烟垂壁高度按多年来约定俗成的500mm计时就更不可取了.
从设计思路上或者从概念上讲，按（标准》第4.6.2条，采用机械排烟时储烟仓的厚度不应小 于空间净高的10%，且不应小于500mm.前已述及，挡烟垂壁及其所形成的储烟仓是形成排烟系统设计所需烟层厚度的具体措施，设计烟层厚度决定挡烟垂壁高度.在一定的设计火灾条件下，单个排烟口最大允许排烟量V主要取决于排烟口以下 烟层厚度d ，如果挡烟垂壁高度按惯例取500mm，从而d、也直接取500mm，不仅不符合式（4.6.14）对d、的定义，计算出来的V也很小，需要的排烟口数量必定很大，各专业的设计都很困难，那么，排烟口以下烟层厚度d，怎样选取合适的关系上来 呢？问题还得归结到烟层厚度与排烟口尺寸之间
计算公式（4.6.14）首先给人的一个疑惑就是：单个排烟口最大允许排烟量V竟然与排烟口自身的尺寸没有直接关联，这明显有学于专业常识常理.追根溯源，NFPA92在给出上述V的计 算公式后，逐一列举了式中各参数的取值，明确规定“d/D应大于2”，接下来说明了当排烟口为矩形时当量直径的计算方式，这样就解答了前面的疑惑，也给出了烟层厚度d，取值的基本要求d/D>2或d>2D，具体数值可结合《标准》第4.6.2 条有关储烟仓、最小清晰高度的规定分析确定，注意设计烟层厚度决定储烟仓高度或挡烟垂壁高度体现设计烟层厚度.
问题5：机械排烟系统多个排烟口之间的布置间距是否有要求？
《标准》中无明确规定，但机械排烟系统既然有必要设置多个排烟口按专业常识常理，各排烟口之间就应当有一定间距.
（a），（c）有误，d应为排烟吸入口最低点之下的烟用了其中单个排烟口最大允许排烟量V的计算 《标准>第4.6.I4条引自NFPA92，但只采
公式，未涉及多个排烟口的情况.事实上，NFPA92和NFPA204限定单个排烟口V的目的就和体育馆等钢结构网架屋顶上时，道理是完全一样是要求设计考虑多个排烟口，故限定V的同时的.（建筑设计防火规范》已历更替，但在上述问题表达式为 也明确规定了多个排烟口之间的最小间距S，其
设置排烟防火阀.“屋顶排烟风机设在钢结构厂房上基本原理没有改变，复函的意见也依旧是成立 的.
至于壁式排烟风机，原理是一样的，只不过风机安装位置周边条件可能有所不同，需要进一步具体分析.
(1)
式中V，为一个排烟口的排烟量，²/s.
这里之所以采用V，而不是V，也是在表明NFPA在确定机械排烟系统排烟口数量问题上的本意：防止任一排烟口的排烟量V超过V以致 发生“吸穿“现象.
问题8：（标准）第4.6.3条，公共建筑地上部分的 走道或回廊如周边房间面积小于50²，其排烟系统设计适用该条文哪一款？
率景
综上，建议按照NFPA的相关规定计算确定多个排烟口之间的设置间距.
（标准》第4.6.3条第3款和第4款的规定具体体现了走道或回廊排烟设施的设置与周边房间 排烟设施的设置的密切关系.
问题6：建筑高度小于等于50m的公共建筑、工业梯间采用机械加压送风系统，前室采用自然通风系 建筑和建筑高度小于等于100m的住宅建筑，楼统，是否与《标准》第3.1.5条第2款的规定冲突？解答专家：
第3款适用于当公共建筑地上部分“仅需在走道或回廊设置排烟时”，即走道或回廊周边房间可不设置排烟设施的情形，按GB50016-2014《建筑设计防火规范（2018年版））第8.5.3条，这筑面积小于或等于100m²的歌舞娱乐放映游艺场 些房间文可细分为：1）设置在1，2，3层且房间建所：2）经常有人停留但建筑面积小于或等于100²的地上房间；3）可燃物较多但建筑面积小于或常有人停留或可燃物较多，但总建筑面积小于或等 等于300m²的地上房间：4）地上无窗房间，虽经于200m²或一个房间建筑面积小于或等于50m.应当说明的是，这些房间并不因为面积小就没有人员安全疏散需求，仅仅是因为人数较少或疏散条件较好，综合考虑经济合理的原则，房间内才未强制要求（但未必就完全没有）设置排烟设施，相 应地，人员的安全琉散必然就更多地依赖于走道或回廊的排烟，正因为此，（标准）对这类走道或回廊的排烟系统提出了较高的要求.
此情形适用（标准）第3.1.3条，属于前室可以设置自然通风系统、楼梯间不能设置自然通风系 统的情形.前室采用自然通风的条件适用（标准》第3.2.2条.
《标准》第3.1.5条适用于楼梯间和前室都需要设置机械加压送风系统的情形，对此情形下机械加压送风系统如何设置作出了规定，可见问题中 的情形不适用第3.1.5条，与第3.1.5条第2款自然也谈不上有冲突.
问题7：《标准》第4.4.5条，钢结构厂房和体育馆等钢结构网架屋顶排烟采用屋顶式风机和壁式排烟风机是否可行？
解答专家：
可行.
实际上国家标准（建筑设计防火规范》管理组《关于屋顶风机防火阀安装问题的复函公津建字[2008]33号文件）在解决屋顶风机入口是否需要 设排烟防火阀问题时，也顺带回答了这个问题.复函指出：“排烟风机总管上设的排烟防火阀主要用于防止火灾通过排烟管道蔓延到排烟机房.来函仓库中设置的屋顶排烟风机，无排烟管道和机房，可利用风机直接将烟气排往室外，屋面除屋顶排烟 风机外没有任何可燃物，故该排烟风机人口处可不
第4款适用于当公共建筑地上部分“房间内与房间均需要设置排烟设施的情形，按GB50016- 走道或回廊均需设置排烟时”，即走道或回廊与同边2014（建筑设计防火规范（2018年版）》第8.5.3条，这些房间就是：1）设置在1，2.3层且房间建筑面积大于100的歌舞娱乐放映游艺场所；2）建筑面积大于100²且有人停留的地上房间；3）建 筑面积大于300m²且可燃物较多的地上房间：4）
地上无窗房间，当总建筑面积大于200m²或一个房间建筑面积大于50m²，且经常有人停留或可燃物较多，这些房间的安全疏散需求与第3款所述情形是等同的，但因房间内强制要求设置排烟设施，室 内人员的安全疏散已经具备了较好的条件，走道或回廊的排烟系统要求相应地放宽了一些.
《标准》对于公共建筑、工业建筑中空间净高大于6m的场所（大空间）的排烟量计算采用了性能化设计方法，第4.6.11条推荐了3种类型烟羽流的质量流量M，的计算方法，其所对应的体积流量 即计算排烟量V按式（4.6.I3-1）计算，即V=M T/pT.（其中T为烟层的平均热力学温度p为环境温度下的气体密度，T.为环境的热力学温度），或可简单地表示为VocM ，即排烟量V与烟羽流质量流量M成正比.
明白了条文背后的原理，再回过头来看这2个条文，不难发现一个明显的纰漏，也正是本问题的疑惑所在：周边房间面积小于50m²时，走道或 回廊排烟设施的设置要求究竟是应当依据这些房间理论上是否需要设置排烟设施，还是应当依据这些房间实际上是否设置有排烟设施？必须指出：未强制要求设置排烟设施的房间，并不等同于一定就没有排烟设施，比如，前面提到的4种场所，除了 歌舞娱乐放映游艺场所的一部分和地上无窗房间以外，其他房间通常都是设有外窗的，这些外窗也大都是满足自然排烟要求的，依照前述原理，周边房间开设有外窗、具备自然排烟条件时，走道或回廊排烟设施的设置应当适用第4款：其他情况适 用第3款.
烟羽流质量流量M的计算在此以轴对称型烟羽流为例（余类推），由式（4.6.11-7），（4.6.11-2）可知，无论燃料面到烟层底部的高度Z>火焰极限高度Z还是Z≤Z，M 都随着Z的增大而增大.而Z=H一d，即Z随着设计烟层厚 度d的增大而减小，于是M，或V也将随着设计烟层厚度d的增大而减小.
所以，大空间排烟系统设计计算时，可以在保证清晰高度H的前提下加大设计烟层厚度d，即增加挡烟垂壁的高度或储烟仓的高度，缩短烟气行 程，减少烟羽流对周边冷空气的卷吸进而保持其热浮升力，同时降低系统的计算排烟量V.
问题9：大空间计算排烟量与设计烟层厚度有关系吗？
无疑，采用性能化设计方法，比简单的“处方式”方法更有利于发挥设计人员的主观能动性和创 造性，因地制宜地全面贯彻落实“安全可靠、技术先进、经济合理”的设计原则.
解答专家：
大空间计算排烟量V与设计烟层厚度d密切相关.
水平高等优点，满足站场全年生产、生活的冷、热、电等能源需求，对于天然气输气抢修站场的设计具有示范意义.
参考文献：
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图7供热季能流围
