論“防排煙規(guī)范主體”與安全疏散設(shè)施、策略之間的辯證關(guān)系

劉朝賢

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論“防排煙規(guī)范主體”與安全疏散設(shè)施、策略之間的辯證關(guān)系

劉朝賢

（中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都 610041）

將高層建筑火災(zāi)時(shí)人與煙氣的博弈，比作一盤(pán)棋局，規(guī)范主體是“棋手”，所有設(shè)施、方法等都是“棋子”，棋局的勝負(fù)體現(xiàn)棋手的水平。

防煙；排煙；部位；設(shè)施；謀略

0 概述

火災(zāi)發(fā)生過(guò)程中，防排煙規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與煙氣的博弈，猶如一盤(pán)棋局。

規(guī)范主體為“棋手”，所有防煙設(shè)施、排煙設(shè)施和方法策略都是“棋子”，“棋子”本身沒(méi)有好壞之分，但“棋子”存在資格問(wèn)題，如機(jī)械加壓送風(fēng)防煙、機(jī)械排煙、可開(kāi)啟外窗自然排煙或自然通風(fēng)設(shè)施等都是有資格的“棋子”。壓差法、流速法不是棋子，因壓差法在高層建筑中違背了串聯(lián)氣流流動(dòng)的基本規(guī)律，流速法違背了氣流連續(xù)性流動(dòng)的基本原則，都沒(méi)有資格成為“棋子”，而“當(dāng)量流通面積流量分配法”完全符合氣流流動(dòng)規(guī)律已成為合格的“棋子”。

一盤(pán)棋的勝負(fù)，取決于“棋手”的“運(yùn)籌帷幄”和“棋手”對(duì)每顆“棋子”的功能、適應(yīng)條件并能結(jié)合建筑布局作出正確決策，才能成為好的“棋手”。

1 火災(zāi)過(guò)程中“棋手”的運(yùn)作

受篇幅所限，現(xiàn)舉出防煙與排煙方面的案例分析于下。

1.1 防煙方面

1）《標(biāo)準(zhǔn)》[3]第3.4.2條中表3.4.2-3是前室不送風(fēng)、封閉樓梯間、防煙樓梯間加壓送風(fēng)。與《高規(guī)》[1]第8.3.2條中表8.3.2-1防煙方案類同。

（1）解讀：棋局中是“棋手”將“棋子”機(jī)械加壓送風(fēng)置于防煙樓梯間這個(gè)部位，增大防煙樓梯間內(nèi)的壓力△P以抵御煙氣的入侵。

（2）分析：由于防煙樓梯間是個(gè)氣密性極差的高茸空間，火災(zāi)疏散過(guò)程中半數(shù)以上（每個(gè)防火分區(qū)按兩個(gè)安全出入口計(jì)）的人要通過(guò)防煙樓梯間首層直接對(duì)外的安全出口M底或屋面層的安全出口M頂疏散，其開(kāi)啟的頻率很高，有時(shí)處于常開(kāi)狀態(tài)。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.4條第2款規(guī)定：

“樓梯間與走道之間的壓差應(yīng)為40Pa～50Pa”。

假設(shè)M底=M頂均為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的防火門(mén)：1.6m×2.0m=3.2m2，其漏風(fēng)量L=0.827×△1/2×3600m3/h。

一個(gè)防火門(mén)開(kāi)啟時(shí)，其漏風(fēng)量為60254m3/h～67366m3/h。

兩個(gè)防火門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，其漏風(fēng)量為120508m3/h～134732m3/h。

而《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.2條表3.4.2-3中當(dāng)≤100m時(shí)的加壓送風(fēng)量為=45800m3/h，漏風(fēng)量遠(yuǎn)大于送風(fēng)量，是抵御不了煙氣入侵的。

此外，向防煙樓梯間加壓，激活了同時(shí)開(kāi)啟門(mén)數(shù)量《標(biāo)準(zhǔn)》中的1（同《高規(guī)》中的“”）對(duì)加壓送風(fēng)量計(jì)算很不利，顯然方案是不可行的，是“棋手”選擇加壓部位錯(cuò)誤所至。如果“棋手”將加壓部位改為只向前室或合用前室，加壓樓梯間不送風(fēng)，可靠性、經(jīng)濟(jì)性完全兩樣。

因?yàn)閺牧黧w力學(xué)的理論一眼就看出：將加壓部位由防煙樓梯間向內(nèi)移至前室或合用前室。

①使M底、M頂直通室外的門(mén)洞上增加了一道串聯(lián)門(mén)洞2k，減小了無(wú)效氣流通路的面積，可降低無(wú)效氣流流量，而在抵御煙氣入侵的有效氣流通路上減少了一道串聯(lián)的門(mén)洞2k或門(mén)縫2g增大了有效氣流通路面積，對(duì)抵御煙氣入侵有利。

②節(jié)制了《標(biāo)準(zhǔn)》中的1（或《高規(guī)》中的“”）這都是“棋手”運(yùn)作的失誤造成的失敗。

2）《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.2條表3.4.2-4防煙樓梯間及獨(dú)立前室，合用前室分別加壓送風(fēng)（與《高規(guī)》8.3.2條中表8.3.2-2防煙方案類同）。

（1）解讀：棋局中是“棋手”將一枚“棋子”機(jī)械加壓送風(fēng)置于防煙樓梯間，又將相同的一枚“棋子”置于獨(dú)立前室合用前室，對(duì)二者采用分別加壓的防煙方式，以抵御煙氣的入侵。

（2）分析：從流體力學(xué)空氣流動(dòng)理論分析，分別加壓屬多點(diǎn)送風(fēng)，空氣流向是不確定的，只能用流體網(wǎng)絡(luò)分析，才能確定氣流流向?！捌迨帧闭J(rèn)為分別加壓，氣流都是往內(nèi)走道方向流動(dòng)的，那只是一種臆想。研究表明[6]：除了送入防煙樓梯間的風(fēng)量全部從防煙樓梯間直接對(duì)外的疏散外門(mén)流失成為無(wú)效氣流外，送入前室或合用前室中的一部分風(fēng)量也通過(guò)防煙樓梯間從疏散外門(mén)流失。

規(guī)范規(guī)定分別加壓，是想達(dá)到防煙樓梯間的壓力P大于合用前室的壓力P，都是辦不到的。直接對(duì)外的疏散外門(mén)M底、M頂都是往疏散方向開(kāi)啟的，防煙樓梯間內(nèi)壓力是升不上去的。

分別加壓是想提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)際上，從可靠性框圖分析，分別加壓的兩個(gè)系統(tǒng)是一種相互依存的關(guān)系，它的總可靠度是兩個(gè)系統(tǒng)可靠度的乘積，其可靠度不是提高而是降低，事與愿違。由此可見(jiàn)分別加壓是不正確的，是不可行的。

3）《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.2條表3.4.2-1消防電梯前室加壓送風(fēng)（與《高規(guī)》8.3.2條中表8.3.2-3類同）。

（1）解讀：棋局中是“棋手”將“棋子”機(jī)械加壓送風(fēng)置于消防電梯間前室，增大消防電梯間前室內(nèi)的壓力，以抵御煙氣的入侵。

（2）分析：消防電梯前室是消防電梯的獨(dú)用前室，不是疏散通道是只供消防隊(duì)員運(yùn)送消防器材和火災(zāi)過(guò)程中少數(shù)傷病員專用的專用電梯，只有一個(gè)防火門(mén)M，只在火災(zāi)層的下一層或上一層和地面層?？?，與同時(shí)開(kāi)啟門(mén)數(shù)量“1”無(wú)關(guān)（或與《高規(guī)》“”無(wú)關(guān)），與系統(tǒng)負(fù)擔(dān)負(fù)數(shù)或高度（m）也沒(méi)有關(guān)系，這里將它與疏散通道上的作法完全一樣是不靠譜的。

因?yàn)楠?dú)用前室內(nèi)的縫隙面積很小，只要加壓送風(fēng)系統(tǒng)一啟動(dòng)防火門(mén)M就打不開(kāi)了，是不能使用的。

4）《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.2條表3.4.2-2樓梯間自然通風(fēng)，獨(dú)立前室、合用前室加壓送風(fēng)，3.3.11條規(guī)定：靠外墻的防煙樓梯間，尚應(yīng)在外墻上每5層設(shè)置總面積不小于2m2的固定窗。（與《高規(guī)》8.3.2條中表8.3.2-4類同，表8.3.2-4表頭中規(guī)定：防煙樓梯間采用自然排煙，前室或合用前室不具備自然條件的送風(fēng)量。8.2.2.2條規(guī)定與《標(biāo)準(zhǔn)》3.3.11規(guī)定相同）。

（1）解讀：棋局中是“棋手”將“棋子”機(jī)械加壓送風(fēng)置于獨(dú)立前室，合用前室，增大獨(dú)立前室，合用前室內(nèi)的壓力，以抵御煙氣的入侵。將可開(kāi)啟外窗自然排煙這顆“棋子”置于防煙樓梯間。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》4.1.1條……應(yīng)優(yōu)先采用自然排煙系統(tǒng)。故在內(nèi)走道設(shè)自然排煙外窗A=1.0m2，假設(shè)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)層數(shù)=15層按表3.4.2-2加壓送風(fēng)量為44700m3/h。

（2）分析：

①空氣流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。

圖1 空氣流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖

—防煙樓梯間；火—著火層前室；非—非著火層前室；火—著火層內(nèi)走道；W—室外；非—非著火層內(nèi)走道；火—著火房間；非—非著火房間；—著火層以外房間

防火門(mén)開(kāi)啟面積：1k=2k=M底=M頂=1.6m×2m=3.2m2

防火門(mén)關(guān)閉面積：1g=2g=0.0276m2

內(nèi)走道房間開(kāi)啟面積：A=1.0m×2.0m=2.0m2

關(guān)閉時(shí)縫隙面積：A=0.018m2

房間外窗關(guān)閉時(shí)面積：A=0.00049m2

內(nèi)走道外窗開(kāi)啟面積：A=1.0m2

內(nèi)走道外窗縫隙面積：A=0.00045m2

②各通路面積：

《標(biāo)準(zhǔn)》3.3.11條規(guī)定：防煙樓梯間外墻上每5層設(shè)置有總面積不小于2.0m2的固定窗15層共計(jì)為0.4m2/層×15層=6m2；

《標(biāo)準(zhǔn)》3.2.1條規(guī)定：……防煙樓梯間最高部位設(shè)置面積不小于1.0m2開(kāi)口；

防煙樓梯間直通室外的疏散出口M底+M頂=3.2m2×2=6.4m2。

③《標(biāo)準(zhǔn)》3.4.6條中規(guī)定：設(shè)計(jì)疏散門(mén)開(kāi)啟的樓層數(shù)1（《高規(guī)》稱“”=3）。

L火分為兩路：一路通過(guò)2K，流向開(kāi)口面積很大的防煙樓梯間，另一路通過(guò)1K→火～。

與1K串聯(lián)后：

康 立 男，1990年5月出生于湖南省汨羅市.現(xiàn)于中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心導(dǎo)航與通信研究室博士在讀.從事GNSS新型導(dǎo)航信號(hào)質(zhì)量評(píng)估研究工作.

樓梯間對(duì)外開(kāi)口面積：

A=6.0+1.0+3.2×2=13.4m2

與1K串聯(lián)后

根據(jù)當(dāng)量流通面積流量分配法，流向1K和2K的流量分配及流速：

故無(wú)法抵御煙氣入侵。

說(shuō)明“棋手”將“棋子”機(jī)械加壓送風(fēng)設(shè)施置于獨(dú)立前室、合用前室。在樓梯間采用自然通風(fēng)的方式是不成立的。

1.2 排煙方面

1.2.1 排煙部位

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》4.1.3條2款：周圍場(chǎng)所應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016—2014（以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》）中的規(guī)定設(shè)置排煙設(shè)施。而《建規(guī)》8.5.2條、8.5.3條中規(guī)定，需要排煙的部位歸納起來(lái)有兩處：

①在《建規(guī)》8.5.2條第4款規(guī)定：高度大于32m的高層廠房（倉(cāng)庫(kù)）內(nèi)長(zhǎng)度大于20m的疏散走道，其他廠房（倉(cāng)庫(kù)）內(nèi)長(zhǎng)度大于40m的疏散走道；

②在《建規(guī)》8.5.3條第5款規(guī)定：建筑內(nèi)長(zhǎng)度大于20m的內(nèi)走道。

（2）著火房間：

①在《建規(guī)》8.5.2條第1.2.3款的房間；

②在《建規(guī)》8.5.3條第1.2.3.4款的房間；

③在《建規(guī)》8.5.4條的房間；

1.2.2 排煙方案

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》中4.1.1條規(guī)定：建筑排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑的使用性質(zhì)、平面布局等因素，優(yōu)先采用自然排煙系統(tǒng)。

（1）內(nèi)走道采用可開(kāi)啟外窗自然排煙。

①解讀：棋局中“棋手”將“棋子”可開(kāi)啟外窗自然排煙置于內(nèi)走道排除由著火房間竄入內(nèi)走道的煙氣。

②分析：由于從著火房間竄入內(nèi)走道的煙氣是經(jīng)過(guò)換熱冷卻，摻混后溫度≯180℃的低溫?zé)煔?，其熱壓作用在可開(kāi)啟外窗上緣產(chǎn)生向外噴出的速度小，無(wú)力與外窗迎面風(fēng)力相抗衡，煙氣是排不出去的，即使采取兩個(gè)對(duì)開(kāi)方向的外窗，或者對(duì)室外風(fēng)速很小的地域，或某個(gè)時(shí)段煙氣可以排得出去。但因?yàn)閮?nèi)走道屬于有限空間，煙氣進(jìn)入內(nèi)走道后背壓升高，會(huì)阻礙加壓空氣通過(guò)前室或合用前室與內(nèi)走道之間的防火門(mén)1用于抵御煙氣入侵的氣流L1通過(guò)，且使其成為動(dòng)態(tài)的無(wú)法計(jì)算的量，會(huì)使所有加壓送風(fēng)量的計(jì)算方法都無(wú)法適應(yīng)，這是個(gè)謀略問(wèn)題，只能采用機(jī)械排煙設(shè)施?！捌迨帧辈捎玫摹捌遄印笔遣煌桩?dāng)?shù)摹?/p>

（2）著火房間優(yōu)先采用可開(kāi)啟外窗自然排煙的問(wèn)題。

解讀：棋局中“棋手”對(duì)所有著火房間都采用可開(kāi)啟外窗自然排煙這顆“棋子”優(yōu)先的提法不科學(xué)。所謂優(yōu)先，是兩種方案都成立才有自然排煙優(yōu)先之說(shuō)。如果只有其中某一種方案就不存在優(yōu)先的問(wèn)題。

①對(duì)只有一個(gè)朝向外墻的著火房間，只有自然排煙極限高度H（m）以下的房間才能自然排煙，H以上的房間只能采用機(jī)械排煙，別無(wú)選擇。

②對(duì)有多個(gè)朝向外墻的著火房間[8]，任何高度的房間都可自然排煙，不存在優(yōu)先之說(shuō)。

2 總結(jié)

規(guī)范主體——“棋手”就是火災(zāi)前線的總指揮，指揮官只有對(duì)自己部下的每一個(gè)兵——“棋子”的長(zhǎng)處、短處、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)能干什么、不能干什么了如指掌，才能用兵如神，戰(zhàn)無(wú)不勝。

（1）機(jī)械加壓送風(fēng)防煙這顆“棋子”只能用于前室或合用前室，絕不能用于防煙樓梯間。

（2）可開(kāi)啟外窗自然排煙這顆“棋子”只能用于煙氣溫度很高，具有外窗的著火房間，不能用于疏散通道更不能用于防煙樓梯間。

①著火房間只有一面外窗時(shí)，只有自然排煙極限高度H（m）以下能自然排煙[7]。

②著火房間具有多個(gè)朝向可開(kāi)啟外窗時(shí)，任何高度都可采用開(kāi)啟外窗自然排煙[8]。

（3）防排煙系統(tǒng)只有一種：即向前室或合用前室的機(jī)械加壓送風(fēng)與內(nèi)走道機(jī)械排煙相接合的一體化防排煙系統(tǒng)。

（4）“棋手”的水平高低，就是規(guī)范《標(biāo)準(zhǔn)》的好壞的唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)。

（5）棋局的失敗是“棋手”的失敗，也是規(guī)范《標(biāo)準(zhǔn)》的失敗。

2001—2005年《中國(guó)消防手冊(cè)》統(tǒng)計(jì)的資料表明全國(guó)共發(fā)生火災(zāi)120萬(wàn)起，造成12268人死亡，有3/4的人系吸入有毒、有害煙氣直接導(dǎo)致死亡的，平均每年熏死1841人。防排煙規(guī)范的宗旨是確?；馂?zāi)時(shí)的安全疏散，規(guī)范的宗旨沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，這些無(wú)辜的亡靈該向誰(shuí)問(wèn)責(zé)？值得深思！

[1] GB50045—95[2005年版],高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2005.

[2] GB50016—2014,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2014.

[3] GB51251—2017,建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2017.

[4] DGJ08—88—2006(J10035—2006),建筑防排煙技術(shù)規(guī)程[S].上海:上海新聞市出版局,2006.

[5] 郭鐵男.中國(guó)消防手冊(cè)第三卷第三篇建筑防火設(shè)計(jì)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2006.

[6] 劉朝賢.對(duì)防煙樓梯間及其合用前室加壓送風(fēng)防煙方案的流體網(wǎng)絡(luò)分析[J].暖通空調(diào),2011,41(1):64-70.

[7] 劉朝賢.對(duì)自然排煙極限高度的探討[J].制冷與空調(diào),2007,(4):56-60.

[8] 劉朝賢.高層建筑房建開(kāi)啟外窗朝向數(shù)量對(duì)自然排煙可靠性的影響[J].制冷與空調(diào).

On the Dialectical Relation between The Subject of Smoke Control and Exhaust Standards and Safe Evacuation Facilities and Strategies

Liu Chaoxian

( China Southwest Architectural Design and Research Institute Co., Ltd, Chengdu, 610041 )

The game between people and smoke in high-rise building fire is compared to a chess game. The main body of regulation is "chess player". All facilities and methods are "chess pieces". The winning or losing of chess game reflects the level of chess player.

smoke control; smoke exhaust; location; facilities; strategy

TU834

A

1671-6612（2019）02-119-04

劉朝賢（1934.1-），男，大學(xué)，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士生導(dǎo)師，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家

2018-12-10