中日建筑自然防排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比研究

曹燦峰

中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

1 引言

當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，以房地產(chǎn)為代表的建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，但同時(shí)每年的火災(zāi)安全事故仍出現(xiàn)頻繁高發(fā)態(tài)勢，建筑消防安全形勢不容樂觀。建筑防煙系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建筑防火安全設(shè)計(jì)的重要組成部分。國內(nèi)外的多次火災(zāi)表明，火災(zāi)中可燃物燃燒產(chǎn)生煙氣的遮光性，有毒性和高溫缺氧等因素是導(dǎo)致人員傷亡的最主要原因[1]。

建筑防排煙系統(tǒng)可分別采用自然與機(jī)械兩種方式，其中自然防排煙方式因其簡單易行、不依靠機(jī)械設(shè)備，值得優(yōu)先采用。從《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》起我國的自然防排煙部分技術(shù)措施雖然借鑒了日本經(jīng)驗(yàn)[2]，但綜合考慮我國實(shí)際國情有所改進(jìn)，且隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，兩國防排煙規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都在迭代更新。目前中日兩國建筑防排煙相關(guān)法律法規(guī)體系如表1：

如表1 所示，宏觀上看，中日兩國關(guān)于防排煙系統(tǒng)的消防法規(guī)體系類似，都分為三大層次：即法律先要求建筑需滿足的基本消防安全，再由規(guī)范或法規(guī)明確何類建筑及何等場所需設(shè)置消防設(shè)施，最后由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或施行規(guī)則明確防排煙系統(tǒng)的設(shè)置部位和技術(shù)措施。相較于日本強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)邏輯性和結(jié)構(gòu)完整性，我國法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)更側(cè)重于技術(shù)針對性和專業(yè)指向性[3]。

2 需設(shè)置防排煙設(shè)施的場所及防排煙系統(tǒng)形式對比

建筑物內(nèi)的疏散樓梯間、前室、避難區(qū)域等場所，需要設(shè)防煙設(shè)施，防止煙氣侵入或聚集，為人員疏散和消防救援創(chuàng)造良好條件。排煙場所是則是火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的房間或者逃生距離較長的疏散通道，需設(shè)置排煙設(shè)施，將煙氣熱量盡快排出，減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

日本根據(jù)《消防法》及《建筑基準(zhǔn)法》要求需設(shè)防煙設(shè)施的場所：1）防煙樓梯間的前室；2）消防電梯前室或合用前室。需設(shè)排煙設(shè)施的場所：1）總面積超過500 m2的以下特殊建筑物：（一）影劇院、電影院、禮堂等；（二）醫(yī)院、診所（有病人住宿設(shè)施的）、酒店、公寓、宿舍、兒童福利設(shè)施等；（三）學(xué)校、體育館、圖書館、體育練習(xí)場等；（四）百貨公司、展廳、酒吧、餐廳、商店等；2）三層及以上且總面積大于500 m2的建筑物；3）排煙窗面積不足地面面積1/50 的居室（即無排煙窗的居室）4）總面積超過1000 m2的建筑中，建筑面積超過200 m2的居室。

而我國據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》需設(shè)防煙設(shè)施的場所：1）防煙樓梯間及其前室2）消防電梯前室或合用前室3）避難層走道的前室、避難層（間）4）封閉樓梯間。需設(shè)排煙設(shè)施的場所：1）設(shè)置在一、二、三層且房間建筑面積大于100 m2的歌舞娛樂放映游藝場所，設(shè)置在四層及以上樓層、地下或半地下的歌舞娛樂放映游藝場所；2）中庭；3）公共建筑內(nèi)建筑面積大于100 m2且經(jīng)常有人停留的地上房間；4）公共建筑內(nèi)建筑面積大于300 m2且可燃物較多的地上房間；5）建筑內(nèi)長度大于20 m 的疏散走道；6）地下或半地下建筑（室）、地上建筑內(nèi)的無窗房間。當(dāng)總建筑面積大于200 m2或一個(gè)房間建筑面積大于50 m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多時(shí)。

日本防煙場所重點(diǎn)是消防隊(duì)員進(jìn)行滅火撲救的起始場所即前室及合用前室，排煙場所則重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了人員密集及面積較大的房間。而我國防煙場所同時(shí)還重視了防煙樓梯間、封閉樓梯及避難層等區(qū)域，進(jìn)一步確保了疏散通道安全的完整性。排煙場所相較于日本，我國則根據(jù)國情和事故案例，強(qiáng)調(diào)了歌舞娛樂放映游藝等場所，并增加了中庭及長走道等的排煙要求。

系統(tǒng)形式方面，從上表2 看，與我國劃分為防煙系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)兩個(gè)獨(dú)立組成部分不同，日本視防排煙為一個(gè)整體，分為密閉型、蓄煙型、排煙型、遮煙型等四種類型[4]。采用自然防煙方式的前提條件，與日本強(qiáng)調(diào)地下及無窗情況不一樣，我國則考慮建筑高度帶來風(fēng)壓的不利影響，而采用自然排煙方式的前提條件。兩國則基本一致，滿足排煙窗要求即可。

表2 中日防排煙設(shè)施方式及可采用自然方式前提對比

3 自然防煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比

有別于日本，我國認(rèn)為前室作為火災(zāi)疏散時(shí)的安全場所，應(yīng)先保證無煙而非被動(dòng)排煙。故《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中已將防煙系統(tǒng)的“自然排煙”說法改為“自然通風(fēng)”。

如表3 所示，首先兩國對前室和合用前室的開窗面積要求一致，均為前室2 m2、合用前室3 m2，但是日本在前室排煙窗安裝高度上要求更高，為凈高1/2 以上，而我國無要求。其次，相較于日本對疏散樓梯間僅有采光要求，我國對防煙樓梯和封閉樓梯間則要求更高，均要設(shè)置可開啟外窗，總面積達(dá)到2 m2且間隔不大于3 層，同時(shí)安裝在樓梯間最高部位的可開啟外窗不小于1 m2。再次，相比于日本對避難層無自然通風(fēng)要求，我國對于避難層采用自然通風(fēng)做出了2%地面面積的開窗要求，而且對即便已采用機(jī)械加壓送風(fēng)方式的避難層，也需再設(shè)置1%地面面積的可開啟外窗，以保證避難人員的新風(fēng)要求。

表3 中日自然防煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比

另外，日本較特別的自然防煙方式是豎井排煙，即利用室內(nèi)外空氣的熱壓和風(fēng)壓形成“煙囪效應(yīng)”，進(jìn)行有組織排煙。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，無需動(dòng)力，缺點(diǎn)是占地面積大，實(shí)際已很少應(yīng)用。不過，這對于不靠外墻的暗樓梯間或暗前室，采用自然排煙方式時(shí)仍有一定參考價(jià)值。

綜上所述，對于自然防煙，相較于日本主要重視前室區(qū)域，我國同時(shí)兼顧了疏散樓梯間和避難層，確保所有防煙場所均具備無煙無熱的安全條件及人員避難逃生的新風(fēng)需求。

4 自然排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比

對于房間走道等需要排煙的場所，自然排煙窗可以通過自動(dòng)、手動(dòng)、溫控釋放等方式開啟。對于一般建筑，兩國均優(yōu)先采用自然排煙方式，二者技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比如表4。

表4 中日自然排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比

如表4 所示，首先，在通過擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)方面，日本對火災(zāi)危險(xiǎn)性高的房間面積限制更嚴(yán)，而我國則考慮防煙分區(qū)長邊過長時(shí)，煙氣擴(kuò)散中會卷吸冷空氣沉降而不利于排出，故對吊頂凈高和長邊長度進(jìn)行了限制。

其次，日本自然排煙窗的面積計(jì)算是根據(jù)防排煙系統(tǒng)形式進(jìn)行區(qū)分的：對于前室排煙型，自然排煙窗面積與我國凈高6 m 以下的房間相同，均為2%地面面積；對于前室加壓的遮煙型，排煙窗的面積則根據(jù)防煙分區(qū)面積大小采用不同的公式計(jì)算[5]，且地面面積越大，排煙窗開口高度越小，排煙窗面積越大。與之不同的是，我國針對房間、走道及中庭三種不同類型的排煙場所及其凈高、周圍房間等情況，給出了不同的自然排煙窗面積。特別是針對凈高＞6 m 的高大空間以及中庭，自然排煙窗面積計(jì)算參考了英國防火規(guī)范的公式，根據(jù)凈高不同及噴淋有無，有效排煙面積達(dá)到了28～60 m2不等[6]，相較于日本大很多。但這在高大空間的工程實(shí)踐中，往往因開窗面積較大，建筑立面條件難以實(shí)現(xiàn)，而改為采用機(jī)械排煙方式。

再次，日本的自然排煙窗安裝高度與我國要求類似：當(dāng)凈高小于3 m 時(shí)，日本頂棚下0.8 m 儲煙倉高度內(nèi)相較于我國凈高1/2 以上更嚴(yán)。當(dāng)凈高＞3 m 時(shí)，二者則相近均為距地2.1 m 以上。在開窗角度及有效面積計(jì)算方面，我國是以開窗角度70°為界限才算全面積相較于以日本開窗角度45°為界限更嚴(yán)格。但兩國對于防煙分區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)距最近排煙窗的距離均為＜30 m。對于排煙窗手動(dòng)開啟方式，相較于我國簡略的手動(dòng)和自動(dòng)方式的描述，日本則說明得更為具體：手動(dòng)分為現(xiàn)場就地操作的單純手動(dòng)、機(jī)械手動(dòng)及電氣手動(dòng)以及遠(yuǎn)程電動(dòng)的手動(dòng)。

值得一提的是，日本排煙窗開啟方式推薦采用鋼絲繩帶閂鎖的一鍵手拉式下懸外開窗，一拉即可全開，相較于國內(nèi)工程實(shí)踐中經(jīng)常采用的齒條手搖式平開窗，是比較合理有效的，更加滿足突發(fā)火災(zāi)時(shí)快速開窗排煙的緊急特性。

綜上所述，對于自然排煙，相較于日本主要看重防排煙系統(tǒng)形式、排煙場所面積大小以及排煙窗實(shí)際操作的便利快速性，我國則從整體上更強(qiáng)調(diào)排煙場所類型、長度、凈高、噴淋等因素及對排煙窗面積大小的影響，且排煙窗面積與開窗角度要求更大。

5 結(jié)論

本文從自然防煙與自然排煙兩大方面對中日兩國建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了宏觀法規(guī)與微觀條文的對比分析。結(jié)果表明：在自然防煙方面，相較于日本主要重視前室區(qū)域，我國同時(shí)兼顧了疏散樓梯間和避難層，確保所有防煙場所均具備無煙無熱的安全條件及人員避難逃生的新風(fēng)需求。在自然排煙方面，相較于日本主要看重防排煙系統(tǒng)形式、場所面積大小以及排煙窗實(shí)際操作的便利性，我國則從整體上更綜合考慮排煙場所類型、凈高、噴淋等因素對排煙窗面積的影響，且排煙窗面積與開窗角度要求也更為嚴(yán)格。兩國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系密切但各有特點(diǎn)，均符合各自國情，可進(jìn)一步互相補(bǔ)充完善。