高層建筑消防防煙及排煙設(shè)計(jì)探討

劉泫靈 廖艷琳

(廈門市公安消防支隊(duì)，福建 廈門 361021)

高層建筑消防防煙及排煙設(shè)計(jì)探討

劉泫靈 廖艷琳

(廈門市公安消防支隊(duì)，福建 廈門 361021)

結(jié)合高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)，闡述了建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)的重要性，并對當(dāng)前高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了深入分析，提出了高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)的方案與對策。

高層建筑，消防，防火，防煙排煙

0 引言

由于我國具有極其龐大的人口數(shù)量，而城市人口的密度又非常之高，因此，我國的建筑行業(yè)也正向著高層化、綜合化、多功能的方向發(fā)展。在這種情況下，一旦火災(zāi)事故發(fā)生，那么事故將比以前更難處理。這是因?yàn)?，高層建筑具有更加?fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧會模糊人們的視野，消防車又很難在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的高度，這些都給火災(zāi)救援帶來極大的難度。

1 高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)

從這些建筑布局以及風(fēng)口設(shè)計(jì)的角度來看，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于電梯井、樓梯間、管道井等豎向管井產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)，外加風(fēng)力的影響，會使得火勢變得更加猛烈，所導(dǎo)致的事故代價(jià)也會變得更大。根據(jù)對國外高層建筑發(fā)生火災(zāi)事故的人員傷亡情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，我們了解到有一半以上的人員傷亡都是由于窒息而導(dǎo)致，還有一些人員是因?yàn)闊o處逃生而跳樓所致?？梢?，對高層建筑消防防煙、排煙進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常有必要的。

高層建筑的火災(zāi)主要具備以下特征：

1)火勢蔓延速度極其之快，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為立體火災(zāi)，并且很難對其進(jìn)行控制，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來無法估量的損失。在高層建筑內(nèi)，由于管道、豎井?dāng)?shù)量較多，甚至部分樓板在建造時(shí)因封堵不到位，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會形成所謂的煙囪效應(yīng)，此時(shí)建筑內(nèi)部的管道井、樓梯間等豎向空間，就如同一個(gè)個(gè)煙囪，導(dǎo)致火勢迅速擴(kuò)大，蔓延至整個(gè)建筑。

2)人員密集繁多，非常不利于消防人員開展疏散工作。由于高層建筑多為商場、住宅樓或者寫字辦公樓等等，建筑的高度決定了極長的垂直距離，因此當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，及時(shí)使建筑內(nèi)部人員迅速疏散成為一個(gè)難點(diǎn)：人處于濃煙及高溫的環(huán)境時(shí)，精神也進(jìn)入極度恐慌的狀態(tài)，想要在短時(shí)間內(nèi)將人員全都撤離是極其困難的，而根據(jù)多個(gè)火災(zāi)案例統(tǒng)計(jì)表明，在火災(zāi)事故中喪生的人多半是由窒息而導(dǎo)致的。

3)裝備存在較大的局限性導(dǎo)致應(yīng)急救援能力有限。和其他發(fā)達(dá)國家相比，我們國家在高層建筑消防安全疏散的設(shè)計(jì)理念上仍然有待提高。從目前的情況來看，我國的消防云梯車?yán)碚撟鳂I(yè)的高度約為100 m，但較高的云梯車展開作業(yè)所需的場地和時(shí)間也有很苛刻的要求，難以迅速進(jìn)行撲救。甚至需要在樓頂借助直升機(jī)展開救援，但并非所有高層建筑都將直升機(jī)停機(jī)坪列為必要的設(shè)施，加上我國直升機(jī)及飛行操作人員的稀缺，以及建筑物密集且復(fù)雜的城市，導(dǎo)致直升機(jī)救援短期內(nèi)難以成為普及的救援手段。

2 加強(qiáng)高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)的重要性

由于我國具有龐大的人口基數(shù)，并且自從改革開放以來，城市化進(jìn)程明顯加快，據(jù)媒體引用國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)：2016年，我國城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诒戎?城鎮(zhèn)化率)已達(dá)57.35%?？梢娢覈某鞘小貏e是大城市人口數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢。為了降低用地成本，各類建筑的高度不斷增加，并且商業(yè)、辦公、住宿、車庫等功能的集成度也越來越高，在這樣的發(fā)展情況下，高層建筑的防煙、排煙越來越多的弊端逐漸暴露出來，甚至影響火災(zāi)發(fā)生時(shí)建筑物內(nèi)人員疏散逃生的重大問題。由于高層建筑的樓層較高，樓梯間、電梯間、采光井等豎向管道產(chǎn)生的煙囪效果外加風(fēng)力產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致火勢蔓延的速度非常之快，一旦形成立體燃燒，火災(zāi)的撲救工作也會變得非常困難?？梢?，加強(qiáng)高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)，對于防火工作來說具有非常重要的意義。

3 當(dāng)前高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)中潛在的問題

3.1自然排煙窗的設(shè)置不合理

我國在與高層建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的條文中已經(jīng)明確規(guī)定，在設(shè)計(jì)自然排煙窗時(shí)，要使其處在高層建筑的上方，同時(shí)還要便于隨時(shí)將其開啟。盡管這一規(guī)定達(dá)到了火災(zāi)發(fā)生時(shí)的排煙要求，但是當(dāng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還存在一定的不合理之處。一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)，建筑物內(nèi)部人員第一反應(yīng)是及時(shí)逃離，而依靠人工手動逐一開啟自然排煙窗是難以實(shí)現(xiàn)的。較好的解決方案是給自然排煙窗增加設(shè)置自動傳動裝置，使排煙窗具備聯(lián)動功能，以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能自動開啟進(jìn)行排煙。但是從目前的市場情況來看，這種類型的排煙裝置制作成本較高，并且我國絕大多數(shù)的自然排煙窗都屬于側(cè)拉窗，加上設(shè)計(jì)理念及技術(shù)成熟度的限制，因此這種自動排煙裝置還沒有得到廣泛的推廣。可見，在高層建筑的消防防煙、排煙設(shè)計(jì)中，自然排煙窗的設(shè)計(jì)缺乏實(shí)際可操作性。

3.2排煙口、送風(fēng)口及管道的設(shè)置可操作性較差

一般來說，在設(shè)計(jì)高層建筑消防防煙、排煙裝置時(shí)，機(jī)械排煙系統(tǒng)的送風(fēng)口通常采用規(guī)格相同、尺寸固定的百葉窗式開風(fēng)口，管道的材料也參差不齊，導(dǎo)致非常多的缺陷，包括：管道過長、管道內(nèi)表面不光滑、管道彎頭的拐角比較多等等。這些缺點(diǎn)的存在都導(dǎo)致送風(fēng)口在風(fēng)量、風(fēng)速上出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡。比如：在離風(fēng)機(jī)比較近的地方，風(fēng)速格外的大，而在送風(fēng)口的末端，風(fēng)速又極其小，有時(shí)還出現(xiàn)無風(fēng)的情況。

3.3防煙設(shè)施的設(shè)置在實(shí)際使用中難以實(shí)現(xiàn)效果

我國對高層民用建筑的設(shè)計(jì)防火規(guī)范中要求，高層建筑的一些特定場所，都要安裝機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙設(shè)施。比如，防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室等都要確保其處于正壓的狀態(tài)，這樣一來，一旦火災(zāi)發(fā)生就能達(dá)到及時(shí)防止煙氣侵入逃生通道的目的，同時(shí)還有利于消防人員及時(shí)展開救援工作。但是在實(shí)際的高層建筑中，其常閉式防火門由于物業(yè)、業(yè)主管理及使用不當(dāng)，大多都處于開放狀態(tài)，這就使得火災(zāi)發(fā)生時(shí)，很難使防煙樓梯間等場所處于一個(gè)正壓的狀態(tài)，導(dǎo)致防煙設(shè)施很難發(fā)揮出正常的防煙效果。

3.4通風(fēng)合用系統(tǒng)缺少合理性

按照我國對高層民用建筑的設(shè)計(jì)防火規(guī)范要求，機(jī)械排煙系統(tǒng)與通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在一定條件下是可以合用的，但是在實(shí)際施工及使用時(shí)，合用通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。通風(fēng)合用系統(tǒng)具有以下兩個(gè)弊端：

1)通常情況下，空調(diào)等一些通風(fēng)系統(tǒng)采用開放式的送風(fēng)口，而火災(zāi)發(fā)生時(shí)，只有處于火災(zāi)現(xiàn)場的排煙口才會開啟，其他區(qū)域的排煙口都需要關(guān)閉，這就要求通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)每個(gè)風(fēng)口上都要裝設(shè)自動控制閥才能滿足排煙要求，使安裝及維護(hù)更為復(fù)雜；

2)在通風(fēng)合用系統(tǒng)中，要設(shè)置額外的自動切換裝置，這是因?yàn)楣艿姥b置不能與過濾器、空調(diào)器等直接相連，然而在實(shí)際進(jìn)行安裝時(shí)，很難達(dá)到這一要求，此外還會增大阻力。

4 高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)的方案與對策

4.1選擇合理的排煙方式

對于高層建筑消防排煙設(shè)計(jì)來說，最主要的就是選擇合理正確的排煙方式，這對于消防安全的工作來說起著決定性的作用。在對高層建筑消防防煙、排煙系統(tǒng)進(jìn)行選擇時(shí)，我們經(jīng)常選擇機(jī)械排煙系統(tǒng)進(jìn)行空間排煙，雖然和機(jī)械排煙系統(tǒng)相比，自然排煙系統(tǒng)擁有更多的優(yōu)勢，但是由于建筑功能的集成度、面積、體積的快速擴(kuò)展，導(dǎo)致自然排煙系統(tǒng)并不適用于所有場所。選擇正確合理的排煙方式能夠從很大程度上完善高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)。

4.2科學(xué)合理地設(shè)計(jì)排煙布置

這一內(nèi)容通常包含兩個(gè)方面：

1)自然排煙布置。

在設(shè)計(jì)自然排煙裝置的過程中，切記要使排煙裝置的開口朝向各不相同，另外，還要對排煙系統(tǒng)的有效開口面積進(jìn)行合理的計(jì)算，以便對自然排煙裝置的排煙能力大小有一個(gè)明確的掌握。特別是對于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)逐一手動開啟的自然排煙窗，就應(yīng)該安裝自動傳動裝置，使排煙窗具備聯(lián)動功能。

2)機(jī)械排煙裝置。

a.要對排煙口以及排煙管道進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布置。依據(jù)其大小、長短、排煙量等，對排煙管道的橫截面積、排煙口的安裝位置以及其面積等等進(jìn)行合理的計(jì)算；

b.合理設(shè)置延期流動。一旦火災(zāi)發(fā)生時(shí)，切記排風(fēng)口和機(jī)械送煙口之間的距離要經(jīng)過準(zhǔn)確計(jì)算確定，以免導(dǎo)致機(jī)械排煙裝置的氣流和火災(zāi)的氣流相互沖突，使火勢更大。

4.3精選建筑材料

在對高層建筑排煙裝置的材料進(jìn)行選擇時(shí)，特別是在選擇建筑室內(nèi)的空調(diào)、排煙管道等的材料時(shí)，嚴(yán)格挑選符合其燃燒性能的材料，從而確保具有安全性。在選擇排風(fēng)機(jī)時(shí)，最好選用離心排風(fēng)機(jī)，確保其在280 ℃的高溫狀態(tài)下還能夠有效運(yùn)作，并且能夠持續(xù)30 min以上。在選擇其他零部件以及防煙、排煙管道的材料時(shí)，要確保當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，在排煙的過程中要做到環(huán)環(huán)相扣，每一個(gè)環(huán)節(jié)都準(zhǔn)確無誤，從而提高防煙、排煙的高效性、可靠性。

4.4其他注意事項(xiàng)

1)在設(shè)計(jì)高層建筑防煙、排煙裝置時(shí)，要依據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)化計(jì)算，以便當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠使其充分地發(fā)揮出應(yīng)有的功效。

2)質(zhì)監(jiān)、工商、消防等部門、機(jī)構(gòu)要加大對于防、排煙產(chǎn)品在生產(chǎn)、銷售、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)督執(zhí)法力度，確保質(zhì)量合格且安裝符合規(guī)定的產(chǎn)品占據(jù)市場。

3)要大力宣傳消防知識，增強(qiáng)民眾對于防范火災(zāi)的意識，使他們充分意識到火災(zāi)的危害性。平時(shí)能正確識別、維護(hù)消防設(shè)施，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要沉著冷靜的面對，做到迅速逃離。

5 結(jié)語

我們了解到在高層建筑的設(shè)計(jì)與施工的過程中，防、排煙設(shè)置的設(shè)計(jì)對于保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全來說起著至關(guān)重要的作用。因此，不僅要加強(qiáng)人民對于防火的意識，還要進(jìn)一步提高防、排煙設(shè)備的設(shè)計(jì)、使用水平，降低火災(zāi)所造成的危害。

[1] 杜 毅.高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(29)：235-236.

[2] 劉 旺,田 穎.高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)探討[J].科技致富向?qū)?2014(26)：106.

[3] 王永富,胡 鵬.高層建筑消防防煙、排煙設(shè)計(jì)探討[J].消防界,2016(10)：68.

Discussiononsmokepreventionandsmokeexhaustdesignofhigh-risebuildings

LiuXuanlingLiaoYanlin

(XiamenMunicipalPublicSecurityFireBrigade,Xiamen361021,China)

Combining with the characteristics of the high-rise building fire, building fire prevention to illustrate the importance of smoke, smoke exhaust design, existing problems in the design of the high-rise building fire prevention are analyzed, and puts forward the scheme and countermeasure of smoke and exhaust design of high-rise building fire prevention.

high-rise buildings, the fire, fire prevention, smoke exhaust smoke

1009-6825(2017)28-0028-02

2017-07-21

劉泫靈(1986- ),男，助理工程師

TU972.4

A