淺析商業(yè)地下建筑消防及排煙設(shè)計

王殿

(重慶市九龍坡區(qū)公安消防支隊，重慶 401329)

0 引言

目前，我國大小城市地下工程鱗次櫛比，國內(nèi)一二線城市市區(qū)繁華地段大多開發(fā)了商業(yè)地下建筑，地下購物中心、地下停車場、地下辦公場所等地下建筑的開發(fā)日趨成熟。地下商業(yè)建筑可以提高城市用地利用率，緩解黃金地段交通壓力。然而，商業(yè)地下建筑人員和物資密度較大，空間相對密閉，其防火工作較為嚴(yán)峻，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延較快，對人員和物資較易造成較大損失。因缺氧等原因，火災(zāi)后可燃物不充分燃燒，易產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體，大量有毒氣體在密閉的空間內(nèi)會使人員產(chǎn)生缺氧窒息等現(xiàn)象，造成人員安全疏散工作難以展開。因此，地下商業(yè)建筑消防以及排煙設(shè)計工作是商業(yè)地下建筑開發(fā)的重中之重。

1 火災(zāi)以及煙霧的危險性

商業(yè)地下建筑主體位于地下，主體處于封閉狀態(tài)，地上出入口較少，通風(fēng)條件較差。貨物堆積若不符合規(guī)范，極易出現(xiàn)火災(zāi)。由于缺氧等因素，可燃物不完全燃燒，產(chǎn)生大量煙霧，向四周擴(kuò)散，由于通風(fēng)條件差，煙霧呈現(xiàn)聚集狀態(tài)，難以消散。在商業(yè)地下建筑能見距離一般為2～5m，在正常情況下，人水平疏散速度為1m/s左右，上下樓速度為0.6m/s左右，而煙霧水平擴(kuò)散速度約0.5m/s，而向上流動的速度為2m/s左右，因此，煙霧快速擴(kuò)散下會造成人安全問題，人員向上疏散，煙霧會緊追人流，造成嚴(yán)重安全事故。

商業(yè)地下建筑若出現(xiàn)地下多層建筑，多會將上下貫通，使地下空間超大。大型地下建筑多將多個建筑連接到一起，且與地上建筑聯(lián)通，火災(zāi)一旦發(fā)生，易發(fā)生“煙囪效應(yīng)”，由于熱空氣上升的原理，高溫?zé)熿F會快速上升到高層建筑，威脅到地上建筑，造成大量人員傷亡現(xiàn)象。

商業(yè)地下建筑多為人員密集建筑?！度嗣穹揽展こ淘O(shè)計防火規(guī)范》等規(guī)范規(guī)定，地下1層人員密度不得超過0.85人/m2，地下2層人員密度不得超過0.8人/m2。據(jù)調(diào)查，在我國一線城市黃金地段商業(yè)地下建筑在節(jié)假日客流量達(dá)到頂峰時，地下建筑內(nèi)平均人員密度可達(dá)到1人/m2，而部分購物中心甚至?xí)_(dá)到1.5人/m2。人員密集程度極高，影響了疏散速度。同時，在地下購物中心貨物多為服裝，絲綢等易燃物，不完全燃燒后產(chǎn)生大量有毒氣體。

2 商業(yè)地下建筑消防設(shè)計

若地下商業(yè)建筑和地上建筑連接為一體，形成一個較大的密閉空間，同時各個地下建筑之間也是相互連通的，根據(jù)建筑特點，將連接處的上部建立多個開口處，打破密閉空間，形成開敞空間；對于下沉廣場等下沉式的建筑構(gòu)造，敞開空間應(yīng)有樓梯或者通道連接至室外地面。此時，若出現(xiàn)火災(zāi)情況，地下相互連通的建筑之間威脅性更大，為了防止某一地下建筑火災(zāi)向相鄰的地下建筑內(nèi)蔓延，要求加大兩個相連的地下商業(yè)建筑之間的距離，具《防火規(guī)范》要求，相鄰的地下商業(yè)建筑之間必須保持不少于8m的防火通道，同時，該通道具有一定的抽力，防止火勢進(jìn)入相鄰的地下建筑。在防火通道盡頭，應(yīng)設(shè)立面積不小于10m2的防火空間，其中設(shè)立吹風(fēng)設(shè)備，以阻止煙霧進(jìn)入相鄰空間。

圖1 開放式地下建筑消防通道

不過，由于商業(yè)地下建筑所處位置的特殊性，不是所有的連接處都適合打破密閉空間，此時，需考慮密閉式消防隔離區(qū)。

對于無法形成開放式隔離區(qū)的商業(yè)地下建筑群，設(shè)計一種密閉式消防隔離區(qū)，即在商業(yè)地下建筑內(nèi)部建立隔離帶，人員可在此進(jìn)行避難，躲避火災(zāi)、煙霧等災(zāi)害。

密閉式消防隔離帶的空間應(yīng)有防火圍墻和耐火材料樓板圍護(hù)，其入口和出口應(yīng)使用高等級防火門。空間內(nèi)設(shè)置送風(fēng)，自動報警、自動噴水等裝置，使其成為防火并保障內(nèi)部人員生命安全的密閉空間。

消防隔離帶設(shè)計原則如下：

以2 000m2作為防火區(qū)域的劃分面積，每個防火區(qū)域有至少兩個安全入口(出口)，若消防隔離帶某一側(cè)出現(xiàn)火災(zāi)，則內(nèi)部人員向另一側(cè)疏散。按照《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》和GB50098—1998規(guī)定，大型地下商業(yè)建筑營業(yè)面積占總面積的比例不得超過34%，即700m2左右。按照比例，防火避難區(qū)域不得少于70m2。

在隔離區(qū)域內(nèi)不得擺放營業(yè)用貨柜、貨物，嚴(yán)禁擺放可燃物。不得將貨物堵塞安全入口(出口)。

3 商業(yè)地下建筑防煙設(shè)計

商業(yè)地下建筑防煙設(shè)計是安全工作的重中之重。對于地下建筑，防煙排煙工作可以迅速降低有毒氣體濃度，使人不會處于窒息的危險中，從而使人員疏散安全進(jìn)行，同時加快滅火速度，減輕財產(chǎn)以及人員損失。

商業(yè)地下建筑采用擋煙墻壁、噴水裝置、排煙裝置、空氣排送裝置等控制煙霧流動方向，保證人員安全。

防煙分區(qū)大小應(yīng)以實際需要為參考標(biāo)準(zhǔn)，既有利于防煙排煙進(jìn)行，減輕煙霧所造成的損失，為人員疏散和滅火工作進(jìn)行創(chuàng)造有利條件，同時有效利用空間，杜絕浪費。在實際應(yīng)用中，防煙區(qū)域的設(shè)計一般在300～400m2之間。

空氣排送裝置功能是將隔離空間內(nèi)部和隔離通道或密閉隔離處內(nèi)的煙霧排除，從而建立相對安全的密閉空間，首先保證人員人身安全。被加熱的煙霧會隨著人員向上流動，因此，除最底層外，各層應(yīng)設(shè)置正壓空氣排送裝置，將煙霧與人員隔離。

為了杜絕浪費，發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)投資效益，可以將空氣排送裝置與空調(diào)裝置進(jìn)行設(shè)備共享。在日常應(yīng)用中，開啟壓縮機(jī)，采用空氣循環(huán)送回的方式，進(jìn)行上部送風(fēng)，下部收風(fēng)或下部送風(fēng)，上部收風(fēng)的方式。在發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉壓縮機(jī)，加大送風(fēng)功率，只進(jìn)行送風(fēng)或者收風(fēng)的功能。

排煙裝置有密閉空間排煙裝置和通道排煙裝置兩種，其中，密閉空間排煙裝置主要目的是將煙霧控制在較低的高度，防止煙霧越過擋煙墻壁，進(jìn)入通道中。通道排煙裝置的主要目的是控制煙霧厚度，使人員在通道內(nèi)沒有窒息的危險，保證通道的疏散效果，使人在通道內(nèi)部安全通過。

若商業(yè)地下建筑每層高度過低，采用密閉空間排煙裝置易出現(xiàn)煙霧溢出的現(xiàn)象，煙霧會流向通道。而采用通道排煙裝置會使得煙霧高度過低，因而使通道內(nèi)部人員面臨窒息的危險。此時，需要在密閉空間背部和通道內(nèi)部設(shè)置排煙口，同時采用開放式的吊頂，從而加高每層高度。但在設(shè)計中需要注意，加高吊頂高度，噴水裝置和煙霧檢測裝置需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，而擋煙墻壁也應(yīng)相應(yīng)地提高高度，從而使排煙區(qū)域成為一個有機(jī)的整體，形成上下統(tǒng)一。

排煙系統(tǒng)設(shè)計中的計算過程所需要的物理量均為國際統(tǒng)一的參照量，按照GB50098—1998規(guī)定，商業(yè)排煙標(biāo)準(zhǔn)中所參照的物理量為歐洲通用的英國標(biāo)準(zhǔn)。在此，以此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計排煙系統(tǒng)。

1)確定火災(zāi)發(fā)生的過程確定火災(zāi)發(fā)生所參照的物理量有很多，在此，將熱量的釋放速率作為參考參數(shù)，用來描述火災(zāi)發(fā)生的速度。NFPA92B為英國標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為熱能功率達(dá)到了1 054 kW即為火災(zāi)產(chǎn)生的時刻，達(dá)到上述功率所需要的時間為火災(zāi)引發(fā)的時間，分為4個檔次，分別為75 s、150 s、300 s、600 s，熱釋放速率與火災(zāi)時間之間的函數(shù)關(guān)系：

式中：Q為指熱釋放速率；

t為指從點燃起的時間；

tg為火災(zāi)引發(fā)的時間，此時熱能功率達(dá)到了1 054 kW。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，噴水裝置開始噴水，認(rèn)為從此刻起，火災(zāi)熱量釋放速率不再增長，趨于穩(wěn)定甚至開始下降。根據(jù)密閉空間內(nèi)可燃物的種類以及燃燒程度確定當(dāng)前火災(zāi)發(fā)展速度，繼而對噴水裝置噴水速率進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)熱能釋放速率達(dá)到理想狀態(tài)時，即認(rèn)為此刻火勢已得到控制。此理想狀態(tài)根據(jù)不同場合采取的數(shù)值也不盡相同。歐洲標(biāo)準(zhǔn)為，在9m2的空間內(nèi)部，熱能釋放功率為5MW時，即達(dá)到理想速率。美國標(biāo)準(zhǔn)下以單位面積火災(zāi)情況為參考，如，地下商場為500W/m2，地下住宅區(qū)為230W/m2。目前我國標(biāo)準(zhǔn)沒有相應(yīng)的參數(shù)要求，因此，應(yīng)考慮多方標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定合適的參考參數(shù)。

要根據(jù)《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》設(shè)定安全空氣層的高度，而煙霧層和安全空氣層之間還應(yīng)有1個過渡空氣層。以歐洲標(biāo)準(zhǔn)為例，認(rèn)為安全空氣層高度要2.5m，才可認(rèn)為此空間為安全空間。參照我國人口身高標(biāo)準(zhǔn)，我國安全空氣層高度達(dá)到1.9m即可。我國商業(yè)地下建筑地下層高度約為3m，采取1.9m的標(biāo)準(zhǔn)較為實際，同時，采取增加吊頂高度等措施，可以達(dá)到構(gòu)造理想的安全空氣層的目的。

空氣排送裝置在各密閉區(qū)域之間的壓力差值不能小于50 Pa，在同一密閉空間內(nèi)部的送風(fēng)壓力差值不能小于25 Pa。在密閉空間之間的送風(fēng)量不能低于25 000m3/h，在同一密閉空間內(nèi)部的送風(fēng)量不能低于16 000m3/h，密閉通道與連接的密閉空間的空氣排送裝置壓力與送風(fēng)量要求與密閉空間之間空氣排送裝置的要求類似。而風(fēng)速不能低于1.2m/s，空氣排送裝置的排風(fēng)口應(yīng)正對空氣入室的入門口，且寬度不能小于入門口的寬度。

每個密閉空間必須設(shè)置1個或者多個排煙通道，由于煙霧受熱上升，因此排煙通道應(yīng)設(shè)置于密閉空間的頂部。設(shè)置在側(cè)表面的排煙通道需要組合使用，排煙通道設(shè)置的數(shù)量應(yīng)達(dá)到距離密閉空間內(nèi)的任意一點到最近的排煙通道的直線距離不能超過30m。排煙通道在需要時打開，日常處于關(guān)閉狀態(tài)。

商業(yè)地下建筑的地上進(jìn)出口是人員進(jìn)出的通道，也是空氣送風(fēng)、收風(fēng)的通道，因此，必須遠(yuǎn)離危險地域，遠(yuǎn)離易燃易爆品，同時注意進(jìn)出口的風(fēng)向，不能使自然風(fēng)加大火災(zāi)。

4 結(jié)語

商業(yè)地下建筑的消防和排煙設(shè)計工作是商業(yè)地下建筑開發(fā)工作安全工作的重點。在商業(yè)地下建筑的設(shè)計中，必須科學(xué)地考慮以上問題，才能有效預(yù)防火災(zāi)。在火災(zāi)發(fā)生時，盡量減小人員以及物資損失，更加有效地使商業(yè)地下建筑達(dá)到其利用價值。

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