建筑防排煙設(shè)計(jì)若干問題的探討

肖剛

建筑防排煙設(shè)計(jì)若干問題的探討

肖剛

針對目前建筑工程防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的諸多問題及不合理之處，進(jìn)行深入的探討，供設(shè)計(jì)人員參考借鑒。

建筑工程；消防設(shè)計(jì)；防排煙；問題；措施

前言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，城市建筑技術(shù)更加成熟。城市建筑越來越呈現(xiàn)出大型化、高層化、功能多樣化的發(fā)展趨勢，人員密集程度也進(jìn)一步加大。一旦發(fā)生火災(zāi)，所波及的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失必然十分巨大，是過去那種小型、低層、功能單一化的建筑所不能比擬的。為此建筑工程的消防設(shè)計(jì)成為了建筑工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。在建筑工程消防設(shè)計(jì)中，現(xiàn)階段對于防排煙設(shè)計(jì)的重視度不足，在建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一半以上人員的死亡原因是火災(zāi)煙氣，由此可見，對于建筑防排煙設(shè)計(jì)是消防設(shè)計(jì)的重中之重。

1　建筑火災(zāi)煙氣的特點(diǎn)及危害

關(guān)于加強(qiáng)建筑防排煙設(shè)計(jì)的原因，首當(dāng)其沖，應(yīng)該對建筑火災(zāi)煙氣的特點(diǎn)和危害進(jìn)行探討。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生熱量極高的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)，與空氣混合后，隨著空氣流動(dòng)不斷擴(kuò)散。在氧氣充分的情況下，物質(zhì)充分燃燒，形成的煙氣主要包括CO2、CO和H2O（水蒸氣），如果物質(zhì)在不完全燃燒的情況下，其燃燒所形成的煙氣成分除了CO2、CO和H2O之外，還包括醇類物質(zhì)和醚類物質(zhì)等。如果發(fā)生火災(zāi)的物質(zhì)含碳量比較多，在不充分燃燒的情況下，煙氣中也會(huì)存在大量的碳顆粒。在陰燃階段，煙氣中會(huì)有大量的液滴粒子存在，從而使得煙氣顏色呈現(xiàn)白色或青白色[1]。在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于存在大量的有毒煙氣，容易引起中毒、窒息、甚至死亡。另外，煙氣的存在也使得人們視物模糊，疏散難度也不斷增加。另外，火勢兇猛的火災(zāi)也容易給人帶來心理打擊，使人驚慌失措。總而言之，建筑煙氣的危害可以簡單歸結(jié)為有毒性、減光性和恐懼性這九個(gè)字。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，建筑火災(zāi)死亡原因可以分為窒息、燒傷和其他原因。其中，因?yàn)槲胗卸練怏w或煙塵而窒息的占據(jù)了總?cè)藬?shù)的62.4%，成為了火災(zāi)致人死亡的第一大殺手。為此，在建筑工程的消防設(shè)計(jì)中，應(yīng)該不斷加強(qiáng)防排煙設(shè)計(jì)，保證人們的生命安全，降低火災(zāi)對于人們生命安全的威脅系數(shù)。

2　建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的諸多問題及解決措施

2.1防煙樓梯的自然排煙口設(shè)置在建筑的迎風(fēng)面

自然排煙是在自然作用下，使室內(nèi)外空氣對流進(jìn)行排煙。自然力包括火災(zāi)時(shí)可燃物燃燒產(chǎn)生的熱量使室內(nèi)空氣的溫度上升，由于室內(nèi)外空氣的容重不同，產(chǎn)生了熱壓。室外空氣的流動(dòng)產(chǎn)生風(fēng)壓，隨著作用于建筑物位置不同而變化，在建筑的迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓，背風(fēng)面產(chǎn)生負(fù)壓，如果防煙樓梯間的自然排煙口處在迎風(fēng)面時(shí)，由于排煙受到風(fēng)壓的作用，煙氣就很難排出，甚至把煙氣吹回到防煙樓梯間及建筑物內(nèi)擴(kuò)散，影響火災(zāi)時(shí)人員的疏散。雖然國家的相關(guān)規(guī)范只規(guī)定了自然排煙口的有效通風(fēng)面積，并未對排煙口的設(shè)置位置做詳細(xì)規(guī)定，但作為防排煙的設(shè)計(jì)人員在確定自然口位置的時(shí)候不能不考慮室外風(fēng)壓對排煙效果的影響程度，為了充分發(fā)揮自然排煙口的排煙能力應(yīng)結(jié)合建筑將防煙樓梯間的自然排煙口設(shè)置在建筑的背風(fēng)面，如果不具備條件可設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

2.2防煙樓梯間自然排煙口的有效通風(fēng)面積計(jì)算不合理

對于采用自然排煙的防煙樓梯間按相關(guān)規(guī)范的要求每5層內(nèi)可開啟的外窗的有效面積不應(yīng)小于2m2，設(shè)計(jì)在計(jì)算自然排煙口的面積時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注“可開啟”和“有效面積”，因?yàn)楣潭ù安荒茏鳛樽匀慌艧熆?，有遮擋或不能完全開啟的外窗的其有效通風(fēng)面應(yīng)按下列要求確定：

（1）當(dāng)開窗角大于70°時(shí)，其面積應(yīng)按窗的面積計(jì)算；

（2）當(dāng)開窗角小于70°時(shí)，其面積應(yīng)按窗的水平投影面積計(jì)算；

（3）當(dāng)采用側(cè)拉窗時(shí)，其面積應(yīng)按開啟的最大窗口面積計(jì)算；

（4）當(dāng)采用百葉窗時(shí)，其面積應(yīng)按窗的有效開口面積計(jì)算；

（5）當(dāng)采用平推窗設(shè)置在頂部時(shí)，其面積應(yīng)按窗的1/2周長與平推距離乘積計(jì)算，且不應(yīng)大于窗面積；

（6）當(dāng)平推窗設(shè)置在側(cè)墻時(shí)，其面積應(yīng)按窗的1/4周長與平推距離乘積計(jì)算，且不應(yīng)大于窗面積。

2.3設(shè)計(jì)自然排煙時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

（1）可開啟的外窗應(yīng)盡量設(shè)置在樓層的上方，并應(yīng)有方便開啟的裝置，方便開啟的裝置宜設(shè)置在距地1.3～1.5的高度位置。

（2）在防煙樓梯間的最頂部設(shè)置有效通風(fēng)面積不小于1m2的可開啟外窗或開口，加強(qiáng)樓梯間的煙囪效應(yīng)，有利于煙氣的排出。

（3）為了減少室外風(fēng)壓對自然排煙的影響，排煙口部位宜盡量設(shè)置與建筑物形體一致的擋風(fēng)措施，如圖1～2所示。

2.4采用機(jī)械加壓送風(fēng)的場所不應(yīng)有通風(fēng)口

機(jī)械防煙的原理是在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，對發(fā)生火災(zāi)區(qū)域之外的區(qū)域進(jìn)行加壓送風(fēng)，使其保持一定的正壓，以防止煙氣的侵入，以保證疏散通道的安全從而快速的疏散人群。而這種方式特別適合于不具備自然排煙的防煙樓梯間及其前室或合用前室，就目前防煙樓梯間及其前室或合用前室的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中缺乏與建筑專業(yè)的溝通，在防煙樓梯間及其前室或合用前室的外墻設(shè)置可開啟外窗或百葉窗，這對于保證防煙區(qū)域的正壓值是非常不利的，甚至無法形成正壓區(qū)，這種情況的存在對火災(zāi)時(shí)人員的疏散通道埋下了嚴(yán)重的安全隱患，使其發(fā)揮不了應(yīng)有的疏散作用，造成更大的傷亡。因此為了保證防煙樓梯間及其前室或合用前室在火災(zāi)時(shí)采用機(jī)械加壓送風(fēng)時(shí)能迅速的形成正壓區(qū)阻止煙氣進(jìn)入，保證人員的安全疏散，設(shè)計(jì)不應(yīng)在防煙樓梯間及其前室或合用前室的外墻設(shè)置可開啟外窗或百葉窗。

圖1　設(shè)有擋風(fēng)措施的凹廊

圖2　設(shè)有擋風(fēng)措施的陽臺(tái)

2.5采風(fēng)口與排煙口距離太近

目前建筑防排煙系統(tǒng)工程中存在的一個(gè)普遍現(xiàn)象就是，室外采風(fēng)口與排煙口的距離靠的太近，這種情況的存在就會(huì)導(dǎo)致排出室外的煙氣直接又被采風(fēng)口吸入后送至需要清潔風(fēng)的區(qū)域，形成風(fēng)系統(tǒng)的短路，嚴(yán)重時(shí)直接影響火災(zāi)時(shí)的人員疏散，造成嚴(yán)重的人員傷亡，所以在設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)時(shí)應(yīng)特別注意室外排煙口與采風(fēng)口的相對位置關(guān)系，注意煙氣的流向，將排煙口設(shè)置在采風(fēng)口的下風(fēng)向位置，同一水平位置布置時(shí)保證不小于10m的水平距離，當(dāng)排煙口與采風(fēng)口豎向布置時(shí)應(yīng)將排煙口設(shè)置于采風(fēng)口的上面，并保證兩者邊緣的最小距離不小于3m。

2.6排煙口與疏散出口距離太近

排煙口的設(shè)置位置與疏散出口的距離太近，也是目前建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的一個(gè)普遍問題，應(yīng)加強(qiáng)重視，距離太近會(huì)造成煙氣流動(dòng)方向與人員的疏散方向一致，使得疏散人員穿過煙氣的距離和在煙氣中的滯留時(shí)間都加長了，減緩了疏散速度，增長了傷害度；同時(shí)也會(huì)給消防撲救增長難度。因此，在排煙口的布置問題上應(yīng)該遵循的一個(gè)原則就是，排煙口應(yīng)在遠(yuǎn)離疏散出口的一側(cè)布置，煙氣的流向應(yīng)與火災(zāi)時(shí)人員的疏散方向相反，如果工程中遠(yuǎn)離疏散出口布置排煙口有一定的困難時(shí)，排煙口與附近安全出口相鄰邊緣之間的水平距離應(yīng)不小于1.5m。

2.7排煙風(fēng)機(jī)機(jī)房的設(shè)置

關(guān)于排煙風(fēng)機(jī)機(jī)房的設(shè)置，很多的規(guī)章制度也并沒有做出明確指示，所以在設(shè)計(jì)過程中，排煙風(fēng)機(jī)機(jī)房的設(shè)置問題往往被忽視。在工程實(shí)踐中，排煙風(fēng)機(jī)普遍位于需要排煙的空間、樓梯間、前室內(nèi)，但是都不是最佳的設(shè)置方案[2]。①雖然現(xiàn)階段的排煙風(fēng)機(jī)耐熱性能好，但是在排煙過程中使用的離心風(fēng)機(jī)或軸流風(fēng)機(jī)，在阻止煙氣蔓延方面有著嚴(yán)重的缺陷。②防排煙設(shè)計(jì)的初衷是控制煙氣蔓延，為人員疏散贏得時(shí)間，將排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置在人員疏散必經(jīng)的樓梯間等部位，反而不利于人員的安全疏散。萬一造成煙氣的蔓延，就會(huì)為疏散和救援工作增加難度。為了改變現(xiàn)狀，應(yīng)該在建筑設(shè)計(jì)中設(shè)置專門的排煙風(fēng)機(jī)機(jī)房，并將耐火極限大的隔墻、防火級別高的樓板和房門應(yīng)用于機(jī)房建設(shè)，有效防止煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)泄漏后蔓延。

2.8排煙補(bǔ)風(fēng)與機(jī)械排煙口的設(shè)置問題

對于密閉場所設(shè)置機(jī)械排煙的同時(shí)應(yīng)設(shè)置補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置可采用自然補(bǔ)風(fēng)或機(jī)械補(bǔ)風(fēng)方式，空氣宜直接從室外清潔場所引入，同時(shí)機(jī)械排煙時(shí)的送風(fēng)口設(shè)置位置宜遠(yuǎn)離排煙口，二者的水平距離不應(yīng)小于5m。這個(gè)問題在地下汽車庫的排煙設(shè)計(jì)中普遍存在，特別是建筑剪力墻數(shù)量較多的地下室，由于剪力墻數(shù)量較多，風(fēng)管通道較少，導(dǎo)致排煙系統(tǒng)管道及管件布置困難從而較多的出現(xiàn)補(bǔ)風(fēng)口距離排煙口的水平距離小于5m的情況出現(xiàn)。距離過近就會(huì)引起排風(fēng)短路，導(dǎo)致機(jī)械排煙量不足，排煙效果差。

3　結(jié)語

建筑防排煙設(shè)計(jì)是建筑消防設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，是保證建筑物內(nèi)部人員的生命安全的重要措施。隨著現(xiàn)階段建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑防排煙設(shè)計(jì)也應(yīng)該不斷向前發(fā)展，在具體設(shè)計(jì)中，不斷結(jié)合建筑物自身特點(diǎn)，完善防排煙設(shè)計(jì)，從而對建筑安全提供多一層保障。

[1]賴慶林.建筑防排煙設(shè)計(jì)若干問題的探討[J].暖通空調(diào)，2012，42（1）：17～21.

[2]朱偉國.對建筑防排煙若干問題的探討[J].建材與裝飾，2014（27）：68，69.

TU972+.4

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1673-0038（2015）16-0005-02

2015-3-28

肖剛（1980-），男，四川西昌人，中職，本科，主要從事暖通設(shè)計(jì)工作。