辦公建筑消防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)論述與經(jīng)濟(jì)分析

陳鑫CHEN Xin

（富力集團(tuán)總工室，廣州 510623）

0 引言

隨著城市進(jìn)程的不斷發(fā)展，辦公建筑日益增多，方案設(shè)計(jì)是辦公項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵因素，而消防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為方案設(shè)計(jì)中的重要的組成部分，與建筑設(shè)計(jì)、工程造價(jià)等密切相關(guān)。消防排煙系統(tǒng)分為機(jī)械排煙系統(tǒng)和自然排煙系統(tǒng)，辦公建筑消防排煙系統(tǒng)可采用這兩種系統(tǒng)中一種將房間、走道等空間的火災(zāi)煙氣排到建筑物外。

1 機(jī)械排煙系統(tǒng)

防排煙標(biāo)準(zhǔn)將機(jī)械排煙系統(tǒng)定義為通過(guò)采用排煙風(fēng)機(jī)抽吸的形式，將排煙口附近的煙氣吸入管道通過(guò)排煙風(fēng)管排至室外的排煙方式。圖1為辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)層房間和走道采用機(jī)械排煙系統(tǒng)的平面示意及計(jì)算結(jié)果；房間及走道需要設(shè)置排煙機(jī)房、風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、防火閥等設(shè)備，達(dá)到消防排煙要求。

2 自然排煙系統(tǒng)

自然排煙系統(tǒng)為利用火災(zāi)熱煙氣流浮力和外部風(fēng)壓作用，通過(guò)建筑開(kāi)口將建筑內(nèi)的煙氣直接排至室外的排煙方式。防排煙標(biāo)準(zhǔn)明確要求，根據(jù)建筑使用性質(zhì)、平面布局等因素，優(yōu)先使用自然排煙系統(tǒng)。

自然排煙無(wú)需在單元房間和走道安裝占用空間的設(shè)備、機(jī)房和管井，只需在外墻上設(shè)置一定數(shù)量的自然排煙窗，做足有效排煙面積，即可滿(mǎn)足消防排煙要求。

通過(guò)外立面設(shè)置排煙窗來(lái)達(dá)到自然排煙，看似簡(jiǎn)單，但如要兼顧立面美觀、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用也非易事，需設(shè)計(jì)時(shí)從建筑設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)角度充分考慮，以下分四方面進(jìn)行詳細(xì)論述。

2.1 自然排煙窗的類(lèi)型及優(yōu)缺點(diǎn)

自然排煙窗有上懸窗、下懸窗、中懸窗、平開(kāi)窗、推拉窗、平推窗等類(lèi)型。出于建筑立面設(shè)計(jì)美觀、水密性、氣密性及擋雨雪效果等方面的綜合考慮，辦公建筑目前應(yīng)用最多的為上懸窗、平開(kāi)窗，其相關(guān)要求如表1。

表1 上懸窗、平開(kāi)窗規(guī)范要求[1]，[2]，[3]，[4]

由相關(guān)文獻(xiàn)可知，平開(kāi)窗與上懸窗的優(yōu)缺點(diǎn)如表2。

表2 平開(kāi)窗與上懸窗優(yōu)缺點(diǎn)分析[5]，[6]

綜上，平開(kāi)窗和上懸窗的單方造價(jià)相差不大，可根據(jù)項(xiàng)目具體需求進(jìn)行選擇，如出于立面美觀及劃分效果考慮，則建議優(yōu)選上懸窗；如為了達(dá)到更好的通風(fēng)排煙效果，則建議選用平開(kāi)窗。

2.2 自然排煙窗安裝高度和開(kāi)啟方式

辦公建筑排煙窗按其安裝高度，分為常規(guī)高度安裝及高位安裝；常規(guī)高度通常指離地0.8m-1.1m，對(duì)于該類(lèi)窗以下簡(jiǎn)稱(chēng)常規(guī)窗；高位通常指高于人的視線，一般離地1.8m以上，對(duì)于該類(lèi)窗以下簡(jiǎn)稱(chēng)高窗。防排煙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)置在高位不便于直接手動(dòng)開(kāi)啟的排煙窗應(yīng)在距地面高度1.3m-1.5m處設(shè)置手動(dòng)開(kāi)啟裝置。

自然排煙窗的開(kāi)啟方式有手動(dòng)開(kāi)啟、電動(dòng)控制開(kāi)啟、自動(dòng)控制開(kāi)啟等，不論采用哪種，均應(yīng)設(shè)置手動(dòng)開(kāi)啟裝置。手動(dòng)開(kāi)啟型排煙窗，純機(jī)械傳動(dòng)裝置，對(duì)于常規(guī)窗，直接設(shè)置開(kāi)窗執(zhí)手即可；對(duì)于高窗，則需設(shè)置手搖鏈盒開(kāi)窗器。電動(dòng)控制型排煙窗，在手動(dòng)基礎(chǔ)上增加專(zhuān)用電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，以電動(dòng)開(kāi)啟和氣動(dòng)開(kāi)啟為主。自動(dòng)控制型排煙窗，也稱(chēng)智能控制型排煙窗，在電動(dòng)基礎(chǔ)上增加自動(dòng)控制或消防聯(lián)動(dòng)功能，自動(dòng)控制信號(hào)由末端設(shè)置的各類(lèi)傳感器發(fā)出，包括雨水傳感器、風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器等。（表3）

表3 不同開(kāi)啟方式造價(jià)對(duì)比（以上懸窗為例）

常規(guī)高度排煙窗采用常規(guī)手動(dòng)開(kāi)窗器造價(jià)低，對(duì)室內(nèi)立面影響小，開(kāi)啟方便。高窗手動(dòng)開(kāi)窗器，造價(jià)高，但由于高窗在高位，不受最大開(kāi)啟角度和開(kāi)啟距離限制，可提高單扇面積和開(kāi)啟角度，增加有效通風(fēng)、排煙面積。不論高窗還是常規(guī)窗，均可采用電動(dòng)控制開(kāi)啟或自動(dòng)控制開(kāi)啟，但由于造價(jià)高，同時(shí)，高窗還需設(shè)置高窗手動(dòng)開(kāi)窗器，造價(jià)疊加后更高，建議僅在定位較高項(xiàng)目上應(yīng)用。

2.3 自然排煙窗與建筑凈高關(guān)系

防排煙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自然排煙窗設(shè)置在外墻上時(shí)，排煙窗應(yīng)在儲(chǔ)煙倉(cāng)以?xún)?nèi)，儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度不應(yīng)小于室內(nèi)凈高20%，且不應(yīng)小于500mm；室內(nèi)凈高不大于3m區(qū)域，自然排煙窗有效排煙高度在室內(nèi)凈高度1/2以上；室內(nèi)凈高大于3m，自然排煙窗有效排煙高度應(yīng)大于最小清晰高度，最小清晰高度按下式：

式中：Hq為最小清晰高度（m）；H′為建筑凈高（m）。

現(xiàn)以4.2m層高為例，分析采用吊頂天花和開(kāi)放式天花兩種不同凈高條件下不同排煙窗的有效排煙面積，詳表4。

由表4可知，當(dāng)辦公建筑采用吊頂天花時(shí)，建議選用常規(guī)窗中的平開(kāi)窗，其有效通風(fēng)、排煙面積均優(yōu)于上懸窗，可減少大量的開(kāi)窗數(shù)量，造價(jià)最低；如為了有效排煙面積最大化，則需選用高窗。

當(dāng)辦公建筑采用開(kāi)放式天花時(shí)，在常規(guī)窗中，上懸窗的有效排煙面積最小，而平開(kāi)窗的有效排煙面積遠(yuǎn)小于采用吊頂時(shí)，需要布置數(shù)量較多的排煙窗才能滿(mǎn)足排煙要求，甚至受限于房間面寬，無(wú)法布滿(mǎn)足夠數(shù)量排煙窗，只能選擇用造價(jià)較高而有效排煙面積最大的高窗作為排煙窗。

綜合造價(jià)及排煙效果，建議辦公單元房間設(shè)置天花，同時(shí)選用常規(guī)窗中的平開(kāi)窗作為排煙窗。

2.4 自然排煙窗與建筑面積關(guān)系

防火規(guī)范規(guī)定公共建筑內(nèi)建筑面積大于100m2且經(jīng)常有人停留的地上房間應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。防排煙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建筑凈高≤6m的場(chǎng)所，如設(shè)自然排煙窗，其有效面積不小于該房間建筑面積2%?！睹裼媒ㄖO(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定工作房間的通風(fēng)開(kāi)口有效面積不應(yīng)小于該房間地面面積的1/20。綜上規(guī)定，現(xiàn)將圖1辦公標(biāo)準(zhǔn)層房間分成建筑面積小于100m2和大于100m2兩種情況，同時(shí)選取表4中采用吊頂天花時(shí)的4種窗進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果詳表5。

表4 不同凈高條件下自然排煙窗的有效排煙、通風(fēng)面積

當(dāng)房間建筑面積在100m2以?xún)?nèi)時(shí)，房間不需要設(shè)置排煙設(shè)施，僅需設(shè)置通風(fēng)窗滿(mǎn)足節(jié)能、綠建等要求。

當(dāng)房間建筑面積在100m2以上時(shí)，房間如選擇自然排煙系統(tǒng)，由表5可知，除常規(guī)上懸窗外，其他幾類(lèi)窗只要數(shù)量滿(mǎn)足通風(fēng)要求即可滿(mǎn)足自然排煙要求。

表5 單元房間不同面積條件下所需自然排煙窗和通風(fēng)窗數(shù)量

將各類(lèi)窗扇（包含開(kāi)窗器）單價(jià)乘以所需數(shù)量，可得辦公標(biāo)準(zhǔn)層采用不同排煙窗各自的總造價(jià)排序?yàn)椋撼Ｒ?guī)平開(kāi)窗<常規(guī)上懸窗<平開(kāi)高窗<上懸高窗。

綜上，建議將標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)房間面積控制在100m2，并選用常規(guī)平開(kāi)窗作為通風(fēng)窗，項(xiàng)目造價(jià)最低。

3 自然排煙系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)對(duì)比分析

辦公建筑采用機(jī)械排煙系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層的機(jī)械排煙系統(tǒng)造價(jià)約為12萬(wàn)（不含通風(fēng)窗造價(jià)），且采用機(jī)械排煙時(shí)還需要滿(mǎn)足自然通風(fēng)要求，由表5可知滿(mǎn)足自然通風(fēng)要求的開(kāi)窗數(shù)量基本可滿(mǎn)足自然排煙要求，可見(jiàn)機(jī)械排煙系統(tǒng)相對(duì)自然排煙系統(tǒng)增加的造價(jià)約為12萬(wàn)/每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層。兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比詳見(jiàn)表6。

表6 自然排煙系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析[8]，[9]

綜上，建議辦公建筑優(yōu)選自然排煙系統(tǒng)，且選用常規(guī)平開(kāi)窗作為排煙窗，如考慮立面效果則選用上懸窗。

4 小結(jié)

文章通過(guò)對(duì)規(guī)范、文獻(xiàn)的詳細(xì)解讀，以常規(guī)辦公建筑為分析對(duì)象，對(duì)兩類(lèi)排煙系統(tǒng)在辦公建筑中的應(yīng)用做了較為全面的論述，在安全、規(guī)范、經(jīng)濟(jì)的前提下，提供了辦公建筑在不同條件下選擇對(duì)應(yīng)排煙系統(tǒng)的建議。文章提供一個(gè)公共建筑選取排煙系統(tǒng)時(shí)的分析思路，后續(xù)工作可以參照文章思路分析其他公共建筑，同時(shí)，可結(jié)合綠建、節(jié)能等專(zhuān)業(yè)深入探討影響公共建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)因素。