高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 棟 宇

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

由于防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)及維護(hù)成本較高，且國內(nèi)針對民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)條例尚未完善，使得高層建筑質(zhì)量安全不達(dá)標(biāo)，對公眾生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅?；诖?，本文圍繞高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開深度探究，旨在促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 建筑防排煙設(shè)計(jì)的實(shí)際意義

現(xiàn)如今公眾的住房觀念隨之改變，對高層民用建筑的外觀、性能及質(zhì)量要求逐步提高，且建筑結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化，增加了發(fā)生火災(zāi)事故的概率。如果高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏合理性，將會造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，并激起社會動蕩。由此可見，保證高層民用建筑消防安全具有實(shí)際意義。另外，防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)既是消防設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，也是消防安全稽查的重點(diǎn)監(jiān)控對象，成為社會各界關(guān)注的焦點(diǎn)。

高層民用建筑防排煙設(shè)施主要分為如下兩種：防煙設(shè)施和排煙設(shè)施。其中，防煙設(shè)施的場所和部位包括：1)防煙樓梯間及前室；2)消防電梯前室；3)防煙與消防合用前室；4)封閉式樓梯間；5)突發(fā)安全事故避難層。而排煙設(shè)施的的場所或部位包括:1)地下室；2)建筑內(nèi)走廊；3)中庭區(qū)；4)封閉無窗房間。高層民用建筑防排煙系統(tǒng)的主要作用是保障公眾生命財(cái)產(chǎn)安全，但由于部分設(shè)計(jì)施工人員對防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏深刻認(rèn)知，對國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)條例了解不透徹，導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)存在諸多問題，需要采取一系列有針對性的措施加以改進(jìn)。

2 高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式

2.1 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式

2.1.1防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

在設(shè)計(jì)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，要以如下三方面為切入點(diǎn)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的合理性和高效性，具體如下所述：

1)合理確定防煙系統(tǒng)形式。建筑的防煙系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑高度、使用性質(zhì)等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)可以采用自然通風(fēng)方式時(shí)，宜優(yōu)先采用自然通風(fēng)，這樣簡便易行，運(yùn)行可靠。當(dāng)條件受限時(shí)再采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。2)提高送風(fēng)量計(jì)算的精確性。通常，設(shè)計(jì)開啟門數(shù)與常閉風(fēng)閥個(gè)數(shù)是影響送風(fēng)量的關(guān)鍵因素，對于避難層，其面積也對送風(fēng)量有較大影響。送風(fēng)量過小就難以保證正壓值，達(dá)不到防煙效果；送風(fēng)量過大會引起超壓，影響人員疏散。針對此，在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，根據(jù)規(guī)范嚴(yán)格計(jì)算，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，保證系統(tǒng)運(yùn)行的通暢性和安全性。3)優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)的控制方式。在發(fā)生緊急火災(zāi)事故時(shí)，加壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)啟動，以達(dá)到防煙效果。為此，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保證加壓送風(fēng)機(jī)具備多種啟動方式，還應(yīng)能獨(dú)立控制，不受火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)故障因素的影響,確保著火區(qū)域防煙系統(tǒng)的啟動順暢性。

2.1.2排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

建筑排煙方式主要分為自然排煙和機(jī)械排煙兩種，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定完善的建筑排煙方案。在設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重注意如下幾方面問題：1)自然排煙的基本原理是煙霧的物理浮力效應(yīng)。在發(fā)生緊急火災(zāi)事故時(shí)，消防噴淋系統(tǒng)會在一定程度上影響煙霧排放，為此，在條件允許時(shí)可采用機(jī)械排風(fēng)方式，提高煙霧排放效率。排煙窗在迎風(fēng)方位極易發(fā)生煙氣倒灌，為改善這一問題，可將窗體結(jié)構(gòu)設(shè)置成平移窗或弦窗，確保煙氣的高效排放。此種方式可滿足排煙需求，也不會影響建筑采光及通風(fēng)，但礙于其造價(jià)成本較高，因此，實(shí)際應(yīng)用尚未普及。2)在發(fā)生緊急火災(zāi)事故時(shí)，由于室內(nèi)溫度會急速升高，且煙氣中含有大量未燃燒氣體，煙霧的擴(kuò)散會加快火災(zāi)的蔓延。通常來說，自然排煙口的高度要設(shè)置在儲煙倉內(nèi)，以此為人員的疏散提供時(shí)間、空間。當(dāng)建筑層高較高時(shí)，應(yīng)在人員可觸及到的高度設(shè)置手動開啟排煙窗的裝置。采用機(jī)械排煙時(shí)，當(dāng)煙氣溫度超過280 ℃，煙氣中已經(jīng)帶火，需終止排煙系統(tǒng)的運(yùn)行，以此控制火勢蔓延。

2.2 防排煙系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

在設(shè)計(jì)建筑防排煙系統(tǒng)的過程中，需充分參考建筑的基本結(jié)構(gòu)特征，在提高安全性能指數(shù)的基礎(chǔ)上，最大限度的控制成本，增大空間利用率。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》針對防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)各項(xiàng)細(xì)節(jié)提出了具體規(guī)定，其內(nèi)容如下所述：

1)采用自然通風(fēng)、自然排煙方式的開窗面積應(yīng)滿足如下幾方面基本條件：a.消防電梯前室與獨(dú)立前室所設(shè)置的可開啟外窗面積不小于2 m2，合用前室不得低于3 m2；b.防煙樓梯間每5層內(nèi)要開啟面積至少2 m2的外窗，且在樓梯間最高處設(shè)置不小于1 m2的可開啟外窗；c.建筑空間凈高不大于6 m的場所，其自然排煙窗有效面積應(yīng)不小于該房間面積的2%，凈高大于6 m時(shí)，應(yīng)按規(guī)范計(jì)算確定。2)采取機(jī)械排煙方式的建筑，在設(shè)置排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量的過程中要遵循如下幾方面基本原則：a.建筑空間凈高不大于6 m的場所，其機(jī)械排煙量應(yīng)按不小于60 m3/(h·m2)計(jì)算，且不小于15 000 m3/h(走道不小于13 000 m3/h)，凈高大于6 m時(shí)，應(yīng)按規(guī)范計(jì)算確定；b.當(dāng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)，且建筑空間凈高不大于6 m時(shí)，其系統(tǒng)排煙量應(yīng)按統(tǒng)一防火分區(qū)中任意兩個(gè)相鄰防煙分區(qū)的排煙量之和的最大值計(jì)算；c.當(dāng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)，且建筑空間凈高大于6 m(或系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)不同凈高場所)時(shí)，其系統(tǒng)排煙量應(yīng)按排煙量最大的一個(gè)防煙分區(qū)的排煙量計(jì)算；d.中庭周圍場所設(shè)有排煙系統(tǒng)時(shí)，中庭排煙量應(yīng)按周圍場所防煙分區(qū)中最大排煙量的2倍計(jì)算，且不小于107 000 m3/h。中庭周圍場所不需要設(shè)置排煙系統(tǒng)，僅在回廊設(shè)置排煙系統(tǒng)時(shí)，回廊排煙量不小于13 000 m3/h，中庭排煙量不小于40 000 m3/h。

3 深度剖析高層民用建筑防排煙設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的缺陷

針對高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的缺陷，應(yīng)當(dāng)采取切實(shí)可行的優(yōu)化改進(jìn)措施，保證防排煙系統(tǒng)發(fā)揮實(shí)際作用，消除安全隱患，維護(hù)居民生命財(cái)產(chǎn)安全?？v觀高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀可知，其中仍存在諸多亟待完善的缺陷，增加了建筑安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。具體問題體現(xiàn)在如下幾方面：1)自然排煙窗設(shè)置不合理，未按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置手動啟動裝置、有效開啟面積不滿足要求，加大風(fēng)險(xiǎn)。2)加壓送風(fēng)風(fēng)量、機(jī)械排煙風(fēng)量計(jì)算不精確。由于《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，送、排風(fēng)量的確定需嚴(yán)格按照規(guī)范中公式計(jì)算，且計(jì)算結(jié)果差異較大，如果設(shè)計(jì)人員不能結(jié)合實(shí)際情況采取恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方式，會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不相符，影響排煙系統(tǒng)的運(yùn)行效果。3)防排煙風(fēng)機(jī)安裝位置不合理，未進(jìn)行性能調(diào)試。防排煙風(fēng)機(jī)的主要作用是強(qiáng)化機(jī)械排煙效果，在完成安裝工藝后，如果未按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行調(diào)試，將會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能下降，實(shí)際排煙效果達(dá)不到理想水平。

4 優(yōu)化防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體策略

針對現(xiàn)階段防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題，應(yīng)采取一系列措施，切實(shí)強(qiáng)化防排煙運(yùn)行效果，降低風(fēng)險(xiǎn)，具體措施如下所述：

1)優(yōu)化自然排煙窗設(shè)計(jì)。為確保自然排煙窗在發(fā)生緊急火災(zāi)事故時(shí)能正常運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)增設(shè)強(qiáng)制性制動裝置，進(jìn)而保證高位窗和天窗發(fā)揮實(shí)際作用。2)加強(qiáng)計(jì)算的精確性。針對機(jī)械防排煙風(fēng)量計(jì)算問題，要嚴(yán)格履行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特征選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算公式。此外，為增強(qiáng)計(jì)算的精確性，必須對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核，以滿足實(shí)際使用效果。3)針對安裝完成的風(fēng)機(jī)開展性能調(diào)試。在完成安裝工藝后，需要指定專業(yè)器械調(diào)試人員開展調(diào)試工作，采取試運(yùn)行的方式獲取設(shè)備的基本運(yùn)行參數(shù)，并以此為理論依據(jù)，強(qiáng)化調(diào)試效果。在完成調(diào)試后，再安排質(zhì)量驗(yàn)收人員檢查風(fēng)機(jī)安裝質(zhì)量，確保萬無一失。

5 結(jié)語

建筑防排煙設(shè)計(jì)在整個(gè)高層民用建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)著重要位置，需要嚴(yán)格履行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)化防排煙方式，完善通風(fēng)設(shè)施。另外還要調(diào)整構(gòu)造布局，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに?。上文結(jié)合高層民用建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作開展現(xiàn)狀，從自然排煙和機(jī)械排煙兩方面著手，深度剖析了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的不足，并提出了合理的改進(jìn)策略，力求優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減小建筑風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，保障高層建筑發(fā)揮實(shí)際性能。