建筑防排煙系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題探析

●范恩強(qiáng)

(青島市消防支隊(duì)，山東青島 266071)

建筑防排煙系統(tǒng)是控制建筑火災(zāi)煙氣蔓延擴(kuò)散，人員安全疏散和火災(zāi)有效撲救的重要保證。但由于消防技術(shù)規(guī)范對(duì)于防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在未予明確之處，加之設(shè)計(jì)人員對(duì)相關(guān)條款理解不夠深入，致使設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)了較多的問(wèn)題。本文就防排煙系統(tǒng)一些常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析探討，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了相關(guān)的解決措施。

一、防煙和排煙方式

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》)第9.1.1條規(guī)定:“建筑中的防煙可采用機(jī)械加壓送風(fēng)防煙方式或可開(kāi)啟外窗的自然排煙方式。建筑中的排煙可采用機(jī)械排煙方式或可開(kāi)啟外窗的自然排煙方式”。即防煙和排煙同時(shí)使用了“可開(kāi)啟外窗的自然排煙方式”，建議防煙系統(tǒng)可改為“自然通風(fēng)方式”，而排煙系統(tǒng)則依然采用“自然排煙方式”。既突破了防煙僅有的開(kāi)窗方式，也給予了較好的區(qū)分度。

二、加壓送風(fēng)

(一)正壓送風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)入口設(shè)置不夠合理

加壓送風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)必須是室外不受火災(zāi)和煙氣威脅的空氣。一般應(yīng)將進(jìn)風(fēng)口設(shè)在排煙口下方，并保持一定的高度差;必須設(shè)在同層時(shí)，應(yīng)保持兩風(fēng)口間的相當(dāng)距離或設(shè)在不同朝向的墻面上，并應(yīng)將進(jìn)風(fēng)口設(shè)在該地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。送風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口宜直接與室外空氣相連通，送風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口不宜與排煙機(jī)的出風(fēng)口設(shè)在同一層面。如必須設(shè)在同一層面時(shí)，具體可以參考《建規(guī)》第9.4.7條及其條文解釋對(duì)新鮮空氣的進(jìn)風(fēng)口和煙氣排出口在同一層或在隔層中時(shí)的規(guī)定，進(jìn)風(fēng)口與煙氣排出口垂直布置時(shí)，水平距離不宜小于10m、垂直距離不小于3m。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)風(fēng)口與煙氣排出口因建筑立面和功能等條件的限制而可能出現(xiàn)多種組合。例如，地下室或首層排煙，排煙口設(shè)在距室外地面2m以上的高度，進(jìn)風(fēng)口卻在屋頂，雖然水平距離不能滿足要求，但可以通過(guò)進(jìn)風(fēng)口與煙氣排出口的進(jìn)、排風(fēng)方向的合理設(shè)置而滿足進(jìn)風(fēng)的質(zhì)量要求。同時(shí)，建議在加壓送風(fēng)機(jī)出口或入口處用防火閥代替止回閥，可避免相鄰建筑物的火災(zāi)煙氣或者本建筑物排煙系統(tǒng)的煙氣通過(guò)送風(fēng)機(jī)引入本建筑物。

(二)壓差調(diào)節(jié)

根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)第8.3.1.1條規(guī)定:“不具備自然排煙條件的防煙樓梯間應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙設(shè)施，其不具備自然排煙條件的前室可以利用樓梯間送風(fēng)的余壓達(dá)到規(guī)范要求，無(wú)需再設(shè)置正壓送風(fēng)”。有的工程分別設(shè)置了加壓送風(fēng)系統(tǒng)，雖然提高了系統(tǒng)的可靠性，但是增加了造價(jià)。對(duì)于防煙樓梯間、前室或合用前室共用同一加壓送風(fēng)系統(tǒng)，在通向合用前室的支風(fēng)管上未設(shè)壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，導(dǎo)致樓梯間正壓無(wú)法進(jìn)入前室，造成樓梯間的風(fēng)壓太大，影響防火門開(kāi)啟，而前室只靠樓梯防火門的縫隙漏風(fēng)，風(fēng)壓又不足，因此應(yīng)在樓梯與前室之間設(shè)置余壓閥。

同時(shí)，依靠計(jì)算或者規(guī)范規(guī)定值所得出的加壓送風(fēng)量可靠性很難說(shuō)，因此，在防煙樓梯間與前室之間、前室與走廊之間，配置自力式“超壓閥”是很有必要的。尤其針對(duì)加壓送風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)較少和采用常閉型加壓送風(fēng)口的前室或合用前室，常常容易超壓。在前室與走道之間，宜設(shè)置限壓裝置或自動(dòng)泄壓閥。特別是在僅需開(kāi)啟火災(zāi)層風(fēng)口的情況下，應(yīng)設(shè)置帶防火閥的限壓裝置或自動(dòng)泄壓閥。

(三)地下室與地上層必須共用樓梯間的問(wèn)題

地下層與地上層如果沒(méi)有進(jìn)行有效的分隔，容易造成地下層火災(zāi)蔓延到地上建筑?！陡咭?guī)》第6.2.8條規(guī)定:“地下室或半地下室與地上層不應(yīng)共用樓梯間，當(dāng)必須共用樓梯間時(shí)，應(yīng)在首層與地下或半地下層的出入口處，設(shè)置耐火極限不低于2.00h的隔墻和乙級(jí)的防火門隔開(kāi)，并應(yīng)有明顯標(biāo)志”。若共用樓梯間需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，因?yàn)榉指舻拇嬖冢訅核惋L(fēng)系統(tǒng)就不能按照常規(guī)設(shè)計(jì)來(lái)做?！度珖?guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—暖通空調(diào)·動(dòng)力》的第4.10.9－5條規(guī)定:“地上和地下部分在同一位置的防煙樓梯間需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)時(shí)，加壓送風(fēng)系統(tǒng)宜分別設(shè)置;若合用一個(gè)風(fēng)道時(shí)，風(fēng)量應(yīng)疊加，且均應(yīng)滿足地上、地下加壓送風(fēng)系統(tǒng)的要求?！?/p>

但筆者在審核中發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)人員忽視了該道防火隔墻和防火門(著火時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài))的存在，上下仍設(shè)一個(gè)加壓送風(fēng)系統(tǒng)。同時(shí)部分地區(qū)允許用電動(dòng)風(fēng)口，而避免使用風(fēng)量疊加的風(fēng)道風(fēng)機(jī)，但相對(duì)可靠性不高。對(duì)于防煙系統(tǒng)，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，需全部正常運(yùn)行，并不是地上和地下部分分別運(yùn)行。因此其加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量應(yīng)同時(shí)滿足地上和地下的要求，地上部分風(fēng)量計(jì)算較為成熟，主要注意地下部分，因?qū)訑?shù)不同，風(fēng)量計(jì)算會(huì)有差別，且其送風(fēng)口應(yīng)分別設(shè)置。

三、防煙分區(qū)

(一)防煙分區(qū)劃分

防煙分區(qū)的劃分是防排煙系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響系統(tǒng)排煙量、排煙閥數(shù)量和控制面積的確定。由于對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范的不完全理解，不少有關(guān)大面積房間設(shè)計(jì)中防煙分區(qū)的劃分是錯(cuò)誤的，相應(yīng)導(dǎo)致排煙量計(jì)算錯(cuò)誤。

如果一個(gè)房間無(wú)吊頂或采用網(wǎng)格吊頂，尤其是大面積空間場(chǎng)所(如車庫(kù)、超市等)，按目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，框架梁一般都能“從頂棚下突出不小于500mm”。這樣可省去擋煙垂壁，不但節(jié)省投資而且滿足安全要求。但對(duì)于大面積房間，往往這些主梁和次梁將房間劃分成若干小的防煙分區(qū)，設(shè)計(jì)人員若利用這些自然形成的防煙分區(qū)，則排煙量設(shè)計(jì)將偏小，排煙口眾多，這種做法是不現(xiàn)實(shí)的，因火災(zāi)初期產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣不可能僅限于一兩個(gè)小的防煙分區(qū)內(nèi)，可能需要幾個(gè)防煙分區(qū)同時(shí)排煙，即同時(shí)打開(kāi)幾個(gè)排煙口，因此只能滿足兩個(gè)防煙分區(qū)同時(shí)排煙的排煙量是不能滿足要求的。

為達(dá)到較好的效果，排煙口仍應(yīng)該按500m2范圍內(nèi)距最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平距離不超過(guò)30m的原則設(shè)置，至于多出來(lái)的梁相當(dāng)于增加了一些擋煙垂壁，無(wú)疑對(duì)擋煙和疏散起到較好的作用。但同時(shí)應(yīng)提高火災(zāi)的探測(cè)，感煙和感溫探測(cè)器應(yīng)該按照各個(gè)小的分區(qū)分別設(shè)置，以便及早發(fā)現(xiàn)火情，在火災(zāi)初期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，配合完善自動(dòng)排煙設(shè)施的功能。同時(shí)，防煙分區(qū)劃分完后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注意相應(yīng)防煙分區(qū)的周圍設(shè)置明顯的擋煙垂壁，以保證相鄰防煙分區(qū)之間不串煙或少串煙。

(二)一套系統(tǒng)帶多個(gè)防煙分區(qū)的問(wèn)題

《高規(guī)》第8.4.2條，規(guī)定了排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算方法，并在第8.4.2.2部分提到擔(dān)負(fù)兩個(gè)或兩個(gè)以上防煙分區(qū)排煙時(shí)的設(shè)計(jì)，卻并沒(méi)有說(shuō)明“兩個(gè)以上”究竟最多能到幾個(gè)分區(qū)。規(guī)范考慮到局部火災(zāi)不同時(shí)發(fā)生的可能性，提出擔(dān)負(fù)兩個(gè)或兩個(gè)以上防煙分區(qū)排煙時(shí)，排煙量只按最大防煙分區(qū)面積不小于120m3·h－1·m－2計(jì)算。畢竟風(fēng)機(jī)的能力是有限的，到底能擔(dān)負(fù)幾個(gè)防煙分區(qū)的任務(wù)呢?一般情況下，排煙系統(tǒng)是跟著防火分區(qū)走的，排煙系統(tǒng)盡量不要穿越防火分區(qū)，每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)該至少一個(gè)排煙系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量按最大防煙分區(qū)面積乘以120m3·h－1·m－2計(jì)算，可考慮10%漏風(fēng)量選擇。防煙分區(qū)可以用擋煙垂壁來(lái)合理劃分，以便使風(fēng)機(jī)的風(fēng)量處于合理的效率范圍，對(duì)于較大面積的防火分區(qū)，防煙分區(qū)適當(dāng)大一些，以便提高風(fēng)機(jī)排煙能力，而防火分區(qū)偏小的地方，防煙分區(qū)可適當(dāng)小一些，風(fēng)量不需要太高。

另外，多個(gè)防火分區(qū)共用一套排煙系統(tǒng)的情況也是會(huì)出現(xiàn)的，如對(duì)于地下功能房間，一套排煙系統(tǒng)即可控制多個(gè)防火分區(qū)。這種情況下，主要問(wèn)題是消防感溫或感煙探測(cè)器與排煙系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，一般應(yīng)將其按照防煙分區(qū)分別設(shè)置。對(duì)于商場(chǎng)之類的可燃物比較多的場(chǎng)合，火勢(shì)蔓延較快，所以按規(guī)范中的要求選擇的風(fēng)機(jī)一般偏小，最好風(fēng)機(jī)風(fēng)量按整個(gè)防火分區(qū)來(lái)計(jì)算。

四、機(jī)械排煙系統(tǒng)漏風(fēng)量的計(jì)算

排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量確定時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)管(風(fēng)道)的漏風(fēng)量及其他防煙分區(qū)未開(kāi)啟排煙閥(口)的漏風(fēng)量?！陡咭?guī)》第8.4.12條規(guī)定:排煙風(fēng)機(jī)“排煙量應(yīng)增加漏風(fēng)系數(shù)”，但漏風(fēng)系數(shù)的選取卻并無(wú)規(guī)定，設(shè)計(jì)和施工上較難把握。建議可參考《建規(guī)》第9.4.8條規(guī)定:排煙風(fēng)機(jī)“排煙量應(yīng)考慮10% ～20%的漏風(fēng)量”，且條文解釋給出了不同材質(zhì)的漏風(fēng)量估計(jì)，“對(duì)于金屬風(fēng)道，其漏風(fēng)量可選擇10%或更大;對(duì)于混凝土等風(fēng)道，則應(yīng)向建筑專業(yè)提出風(fēng)道的密封、平滑性能等要求，其漏風(fēng)量要根據(jù)排煙系統(tǒng)管路的長(zhǎng)短和施工質(zhì)量等選取，最小不宜小于20%，排煙系統(tǒng)長(zhǎng)或施工質(zhì)量差，則宜取30%”［4］。由于高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性較高，在選取漏風(fēng)量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加比例。同時(shí)，應(yīng)考慮其它防煙分區(qū)未開(kāi)啟排煙閥(口)的漏風(fēng)量。

五、中庭排煙煙氣分層問(wèn)題

對(duì)于高度較高的“豎長(zhǎng)”型中庭，在中庭地面火災(zāi)初期或陰燃階段，由于火災(zāi)規(guī)模相對(duì)較小、煙羽流溫度低、熱浮力小，加上煙羽流不斷卷吸周圍冷空氣而不斷被冷卻，使上升過(guò)程中遭遇“熱障”而失去熱浮力，火災(zāi)初期的煙氣將在某一高度懸浮，而出現(xiàn)了煙氣分層。為了減弱中庭煙氣分層，達(dá)到防煙霧要求，并兼顧通透性，可考慮在各樓層邊緣采用自動(dòng)擋煙垂簾進(jìn)行分隔，同時(shí)鑒于“豎長(zhǎng)”型中庭對(duì)早期探測(cè)的影響，需要考慮分層設(shè)置感煙火災(zāi)探測(cè)器。煙氣分層也會(huì)影響排煙量的確定和排煙口的設(shè)置，可以考慮在直流排煙的基礎(chǔ)上，在中庭上中部的回廊處，設(shè)置排煙系統(tǒng)，利用回廊排煙法實(shí)現(xiàn)對(duì)分層煙氣的排除。

六、排煙口布置數(shù)量和間距

如果一個(gè)排煙口的排煙量過(guò)大、流速過(guò)快，則會(huì)在煙層底部撕開(kāi)一個(gè)“洞”，使新鮮的冷空氣也被排出，降低了實(shí)際排煙量，即產(chǎn)生拉穿效應(yīng)(plug－h(huán)oling)。機(jī)械排煙系統(tǒng)中，每個(gè)排煙口的排煙量不應(yīng)大于臨界排煙量。為了避免出現(xiàn)臨界排煙量，應(yīng)該適當(dāng)增加排煙口的數(shù)量，并保證相鄰排煙口的間距，以便更好地控制煙氣排出時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。通常排煙口的數(shù)量，在保證排煙口到最遠(yuǎn)端的距離為30m的前提下，一般一個(gè)防煙分區(qū)一個(gè)，太多在控制上會(huì)增加復(fù)雜程度，因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)，排煙口的布置，應(yīng)參考NFPA92B，將最短距離引入規(guī)范。

七、補(bǔ)風(fēng)口設(shè)置位置

《建規(guī)》雖然對(duì)補(bǔ)風(fēng)條件和風(fēng)量做了規(guī)定，但是對(duì)于補(bǔ)風(fēng)口的位置未進(jìn)行明確。設(shè)計(jì)人員為便于施工和平時(shí)管理，將補(bǔ)風(fēng)口設(shè)置在靠近頂棚的位置，而補(bǔ)風(fēng)口設(shè)置在頂部或距地面較高的位置，會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)風(fēng)氣流直接沖擊煙氣層，加速煙氣下沉，不利于排煙。筆者認(rèn)為，機(jī)械送風(fēng)口或自然補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)設(shè)在儲(chǔ)煙倉(cāng)以下，不能高于預(yù)計(jì)的煙氣層高度，設(shè)計(jì)在空間的底部最有利，但補(bǔ)風(fēng)口的設(shè)置位置不能過(guò)低且靠近火源，否則進(jìn)來(lái)的空氣很快到達(dá)火源，為燃燒提供了大量的氧氣，會(huì)促進(jìn)火勢(shì)增大。同時(shí)為設(shè)置合理的補(bǔ)風(fēng)方向，應(yīng)確定合適的開(kāi)口位置以匹配房間的空間布局，如大空間建筑宜設(shè)置對(duì)稱補(bǔ)風(fēng)口。當(dāng)補(bǔ)風(fēng)口與排煙口設(shè)置在同一空間內(nèi)相鄰的防煙分區(qū)時(shí)，補(bǔ)風(fēng)口位置不限;當(dāng)補(bǔ)風(fēng)口與排煙口設(shè)置在同一防煙分區(qū)時(shí)，補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)設(shè)在儲(chǔ)煙倉(cāng)下沿以下;補(bǔ)風(fēng)口與排煙口水平距離不應(yīng)少于5m。

八、走道防排煙設(shè)計(jì)

(一)長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定的疏散內(nèi)走道

由于規(guī)范沒(méi)有明確內(nèi)走道的含義，標(biāo)準(zhǔn)圖集中也沒(méi)有表示清楚，使得內(nèi)走道的防排煙設(shè)計(jì)成為一個(gè)較難準(zhǔn)確把握的邊緣問(wèn)題。筆者根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)相關(guān)規(guī)范圖集和手冊(cè)的綜合理解，認(rèn)為內(nèi)走道的含義是:走道長(zhǎng)向兩側(cè)均為內(nèi)墻的走道。

對(duì)于非高層內(nèi)走道的相關(guān)設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定(公共建筑一般為20m，其它建筑為40m)的疏散內(nèi)走道，應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。此處的排煙設(shè)施一般應(yīng)盡量采用可開(kāi)啟外窗的自然排煙。如果一端有窗，為能有效地排除煙氣，排煙窗距房間最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平距離不應(yīng)超過(guò)30m，所以窗的自然排煙作用長(zhǎng)度為30m;如果兩端有窗，窗的自然排煙作用長(zhǎng)度為60m;長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定時(shí)，可采取走道多處開(kāi)窗的辦法。當(dāng)還是不能滿足時(shí)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施，但此時(shí)的外窗即成為進(jìn)風(fēng)口，排煙面積宜按照全部長(zhǎng)度計(jì)算;應(yīng)從人員疏散至排煙口的極限距離為30m的理念來(lái)理解。但餐飲、歌舞、娛樂(lè)、放映、游藝等人員密集場(chǎng)所，極限距離為20m。

對(duì)于高層建筑，《高規(guī)》第8.4.1條規(guī)定，一類高層建筑和建筑高度超過(guò)32m的二類高層建筑中，無(wú)直接自然通風(fēng)，且長(zhǎng)度超過(guò)20m的內(nèi)走道或雖有直接自然通風(fēng)，但長(zhǎng)度超過(guò)60m的內(nèi)走道，應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施。具有長(zhǎng)距離內(nèi)走道的各種高層建筑，相對(duì)建筑內(nèi)人數(shù)比較多，一般要求設(shè)機(jī)械排煙，因?yàn)槿绻O(shè)自然排煙，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)窗戶都是關(guān)閉的，人員在逃生情況下是不會(huì)去開(kāi)窗的，所以機(jī)械排煙很有必要。另外因?yàn)榛馂?zāi)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)得到的是人在濃煙中的最大通行距離是20～30m，按照“以人為本”的原則，應(yīng)該取下限值，因此建議將60m的數(shù)值適當(dāng)降低，可考慮改為40m。

(二)走道和相連房間的機(jī)械排煙問(wèn)題

關(guān)于走道和相連房間的排煙問(wèn)題，《建規(guī)》第9.4.2條的條文解釋模糊。條文說(shuō)明第9.4.2條，“不設(shè)排煙設(shè)施的部位(包括地下室)可不劃分防煙分區(qū)，與注意事項(xiàng)3.4:“當(dāng)走道按規(guī)定需設(shè)置排煙設(shè)施，而房間(包括半地下、地下房間)可不設(shè)，且房間與走道相通的門為防火門時(shí)，可只按走道劃分防煙分區(qū)。若房間與走道相通的門不是防火門時(shí)，防煙分區(qū)的劃分應(yīng)包括這些房間。”這兩條規(guī)范解釋存在矛盾?筆者認(rèn)為，上述兩部分是針對(duì)不同的對(duì)象而提，前者是主要解釋某個(gè)部位防煙分區(qū)的劃分;后者主要解釋防煙分區(qū)的面積劃分，為便于計(jì)算走道排煙面積，如果走道與房間之間是防火門則單獨(dú)考慮排煙，如果不是防火門則房間面積應(yīng)該計(jì)入走道的排煙面積之內(nèi)。

九、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際工作中，針對(duì)建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)充分理解和遵循有關(guān)規(guī)范和手冊(cè)設(shè)計(jì)理念，領(lǐng)會(huì)其內(nèi)涵，結(jié)合工程實(shí)際，合理合情、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，建議盡快出臺(tái)專門的防排煙規(guī)范，并且規(guī)范中的某些規(guī)定也應(yīng)隨著時(shí)代的發(fā)展而進(jìn)行更新。

［1］朱杰，霍然，付永勝.超高層建筑火災(zāi)防排煙研究［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2007，(1):54 －57.

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