工業(yè)建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方法分析

王玉博

中國(guó)昆侖工程有限公司遼寧分公司 遼寧 遼陽(yáng) 111003

引言

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)建筑的數(shù)量逐漸增多，建筑內(nèi)運(yùn)行的生產(chǎn)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大。與之同期增加的是建筑面積和發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣的防范與排放。為了實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)煙氣的順利排放，避免出現(xiàn)由于煙氣堵塞或外溢造成的意外情況發(fā)生，建筑內(nèi)的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)受到了重點(diǎn)關(guān)注[2]。專家學(xué)者的不斷努力下，防排煙系統(tǒng)在理論上已經(jīng)取得了良好的成績(jī)，但由于實(shí)際建筑的多樣化程度較高，尤其當(dāng)前建筑趨向高層化發(fā)展，防排煙系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段仍存在不同的問題[3]，整體運(yùn)行仍舊具有一定程度的不穩(wěn)定性和不安全性。為了確保防排煙系統(tǒng)的價(jià)值可以最大化體現(xiàn)，并在實(shí)際應(yīng)用中能夠簡(jiǎn)單安裝、易于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)成本低，且能量消耗少，對(duì)這些問題進(jìn)行詳細(xì)的研究是十分必要的。從根本上講，防排煙系統(tǒng)的作用就是對(duì)廢（煙）氣的運(yùn)輸和管理[4]，而其運(yùn)行的原理就是通過消防防排煙風(fēng)機(jī)收集火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的有害氣體，在外加風(fēng)力的作用下將其通過管道運(yùn)送至室外[5]。因此，在設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的問題也主要圍繞該過程展開?？紤]到實(shí)際建筑的實(shí)際施工條件存在較大差異，設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)時(shí)也需將該部分因素考慮在內(nèi)[1]。

工業(yè)建筑對(duì)安全防護(hù)的要求較高，防排煙系統(tǒng)的技術(shù)也不斷發(fā)展，規(guī)劃合理的防排煙系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)各部件以充分發(fā)揮防排煙系統(tǒng)的效果，提升整體的應(yīng)用效率。為此，本文提出工業(yè)建筑防排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方法分析，研究了防排煙系統(tǒng)在排煙窗設(shè)計(jì)、排煙口風(fēng)量以及管道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的問題，并提出針對(duì)性的解決措施。通過本文的研究，以期為建筑內(nèi)防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考，確保系統(tǒng)的作用價(jià)值得以全面發(fā)揮。

1 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

工業(yè)建筑的防排煙系統(tǒng)通常包括自然排煙和機(jī)械排煙，自然排煙是利用發(fā)生火災(zāi)時(shí)室內(nèi)煙氣溫度較高，煙氣劇烈膨脹，壓強(qiáng)大進(jìn)而排出室內(nèi)空氣的原理，將工業(yè)建筑內(nèi)的煙氣排出。自然排煙對(duì)于室外的建筑本體設(shè)計(jì)要求較高，但考慮其具有能量消耗少的優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用自然排煙的方式，結(jié)合機(jī)械排煙綜合排出建筑內(nèi)煙氣。工業(yè)建筑內(nèi)的防排煙系統(tǒng)主要是包括排煙窗、消防防排煙風(fēng)機(jī)以及排煙管道三個(gè)主要的組成部分，因此，本文分別從這三個(gè)方面對(duì)設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1 自然排煙窗的設(shè)計(jì)問題

排煙窗分為自動(dòng)排煙窗以及手動(dòng)排煙窗兩種，自然排煙窗是通過自主排煙的方式將建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣排至室外[6]。一般情況下，自然排煙窗都是以懸窗或平開窗的形式存在的，并要求開窗角度在70°以上，以此確保其有效開啟面積能夠滿足建筑內(nèi)的排煙需求。但實(shí)際的工業(yè)建筑中，一般都是高大的廠房，迎風(fēng)強(qiáng)度較大，平開窗在風(fēng)力作用的影響下難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，且當(dāng)出現(xiàn)雨雪天氣時(shí)，平開窗也會(huì)由于外立面而降低使用壽命[7]。因此，部分建筑會(huì)采用在建筑高處設(shè)置上懸窗的方式解決該問題，但與平開窗相比，上懸窗在煙氣排出方面的效果并不理想，而這也就造成了排煙窗設(shè)計(jì)上的問題。而以識(shí)別為基礎(chǔ)的工業(yè)化排煙窗，其在高于6m的工業(yè)建筑中較為常見，只有當(dāng)排煙量達(dá)到一定程度時(shí)，應(yīng)用其才具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值，否則會(huì)增加建筑的運(yùn)營(yíng)成本，這對(duì)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

1.2 機(jī)械排煙口風(fēng)量的設(shè)計(jì)問題

在防排煙系統(tǒng)中，排煙量的設(shè)計(jì)也是極為重要的一環(huán)，當(dāng)送風(fēng)量過大時(shí)，會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也增加系統(tǒng)的運(yùn)行成本，當(dāng)送風(fēng)量過小時(shí)，會(huì)影響待排煙體在管道內(nèi)的駐留時(shí)間，不僅增加煙氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也不利于排煙窗的運(yùn)行。防排煙系統(tǒng)中每個(gè)排煙口的風(fēng)量需要根據(jù)對(duì)應(yīng)排煙空間的大小以及產(chǎn)煙量進(jìn)行設(shè)置，在最新發(fā)布的“新防排煙標(biāo)準(zhǔn)”中，提高對(duì)單位建筑面積以及單位煙氣體積的排煙要求，煙倉(cāng)凈高越小單個(gè)排煙口允許排煙量越小，這樣不僅加大了管道風(fēng)口的施工難度，也增加了排煙閥的隱患，對(duì)于部分對(duì)外觀要求較高的建筑，也會(huì)直接影響其觀賞性。其次，“新防排煙標(biāo)準(zhǔn)”中明確了防煙分區(qū)排煙口的分布密度，最大間距不得超過30m，在此條件下，對(duì)于承擔(dān)2個(gè)或多個(gè)空間排煙任務(wù)的鼓風(fēng)裝置提出了更高的要求。主風(fēng)管近端的風(fēng)量較大，遠(yuǎn)端風(fēng)量較小，在末端風(fēng)口滿足最遠(yuǎn)水平距離30m的條件下，如何平衡不同位置的通風(fēng)量也成了防排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。

1.3 排煙管道的設(shè)計(jì)問題

現(xiàn)代工業(yè)建筑已經(jīng)無法通過土建風(fēng)道實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的排放，因此，在防排煙系統(tǒng)中，需要搭建必要的管道以供排煙需求。但現(xiàn)階段的管道搭建對(duì)于內(nèi)壁的管理標(biāo)準(zhǔn)并不一致，因此，煙氣在其中運(yùn)行時(shí)會(huì)受到較大的阻力，影響最終的排煙效果。除此之外，管道的排布方式對(duì)于煙氣的運(yùn)行也有較大影響，較為常見的豎井內(nèi)襯風(fēng)道不僅對(duì)管道的尺寸要求較高，施工過程中的難度也較大，受安裝距離的限制，安裝過程中會(huì)對(duì)豎井尺寸產(chǎn)生一定的影響，增加空間占用面積，對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用不容忽視。除此之外，考慮到部分工業(yè)建筑對(duì)應(yīng)的企業(yè)實(shí)際經(jīng)濟(jì)條件，完全廢棄原始的土建風(fēng)道，搭建新的排煙管道較難實(shí)現(xiàn)，不僅僅是經(jīng)濟(jì)上難以實(shí)現(xiàn)，建筑本身也難以承受大范圍的重建工程，這也是制約現(xiàn)階段排煙管道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)解決方法

通過上文的分析不難看出，在防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要難點(diǎn)分別在排煙窗、排煙風(fēng)力大小控制以及排煙管道三個(gè)方面，為此，本文針對(duì)上述分析結(jié)果提出了相應(yīng)的解決方法，具體如下。

2.1 優(yōu)化排煙方式及排煙窗、擋煙垂壁的選材

在防排煙系統(tǒng)中，要確保其在實(shí)際的應(yīng)用中能夠在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)揮理性作用，首先確保設(shè)計(jì)的合理性，而落實(shí)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)就是安裝施工和建筑材料的選擇。上文已經(jīng)分析得出，機(jī)械排煙雖然使用價(jià)值較高，但從企業(yè)實(shí)際經(jīng)營(yíng)角度考慮并不是最佳選擇，而自然排煙窗容易受到外部環(huán)境的影響出現(xiàn)問題，但是投資及維護(hù)成本相對(duì)較低，為此，可以在設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)之前，利用建筑自身的結(jié)構(gòu)梁對(duì)內(nèi)部空間進(jìn)行劃分，按照劃分的防煙分區(qū)，利用隔墻實(shí)現(xiàn)空間的拆分，利用有效條件增加自然排煙的使用量。部分建筑的結(jié)構(gòu)存在一定的特殊使用性，對(duì)此，可以通過擋煙垂壁實(shí)現(xiàn)空間的隔斷。空間拆分的標(biāo)準(zhǔn)要按照“新防排煙標(biāo)準(zhǔn)”，機(jī)械排煙與自然排煙同時(shí)存在時(shí)，儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度應(yīng)滿足兩者最不利的條件，即擋煙設(shè)置高度應(yīng)在空間凈高的20%以上，且數(shù)值大于500mm。當(dāng)劃分后的空間吊頂凈高在安裝固定式擋煙垂壁后無法滿足工作人員的基本通行需求時(shí)，可以用卷簾式擋煙垂壁、翻板式擋煙垂壁進(jìn)行適當(dāng)替換，但該類型的垂壁需要設(shè)置相應(yīng)的控制裝置，并且其運(yùn)行速度要符合相關(guān)規(guī)范的要求。需要特別注意的是，擋煙垂壁的材料要具有不燃、耐高溫、抗風(fēng)擺的基本屬性，當(dāng)擋煙部分出現(xiàn)破洞、傾斜、挖補(bǔ)、撕裂、拼接錯(cuò)位等缺陷時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行更換，以避免出現(xiàn)排煙外溢的情況。

2.2 精細(xì)化排煙口控制

由于消防防排煙風(fēng)機(jī)的成本較高，因此，在防排風(fēng)系統(tǒng)中，一般由一套防排煙設(shè)備控制整體管道的排煙量，又由于存在一套防排煙風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)多個(gè)防煙分區(qū)的可能，固各排煙口與防排煙風(fēng)機(jī)存在距離不同問題，風(fēng)壓也會(huì)存在明顯差異。為了確保各個(gè)排煙口的壓力需求都能夠得到滿足，本文對(duì)系統(tǒng)的排口位置及狀態(tài)進(jìn)行精細(xì)化控制。首先是位置，建筑內(nèi)走廊是重要的疏散通道，在該位置的排煙口設(shè)施的設(shè)置是重點(diǎn)。但是，在實(shí)際的建筑中，走廊內(nèi)的管線的敷設(shè)較為復(fù)雜，且由于建筑層高的限制，排煙口的位置難以實(shí)現(xiàn)均勻分布。為此，可以在不高于3m的室內(nèi)空間內(nèi)，將排煙口以消防防排煙風(fēng)機(jī)位置為中心分布，將排煙口高度控制在建筑高度的 1/2 以內(nèi)，通過這樣的方式確保每個(gè)排煙口的壓力值相對(duì)均勻，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的有效吸收，在1/2空間距離內(nèi)完成對(duì)煙氣的完全吸收，在建筑上層不設(shè)置跑風(fēng)口的條件下有效排煙。除此之外，將其他位置的排煙口分布到儲(chǔ)煙倉(cāng)之外的區(qū)域內(nèi)，以此緩解擋煙垂壁的運(yùn)行精度，當(dāng)出現(xiàn)所處高度在清晰高度以上時(shí)，也可以滿足防煙需求。此時(shí)的儲(chǔ)煙倉(cāng)厚度需要大于擋煙垂壁高度，與最小清晰高度之間存在部分重疊，這樣排煙口就可以在排煙時(shí)卷吸大量的新鮮空氣，稀釋建筑內(nèi)部的殘留煙氣。同時(shí)，排煙系統(tǒng)的實(shí)際排煙吸入口的設(shè)計(jì)要兼顧儲(chǔ)煙倉(cāng)的存儲(chǔ)量，確保其最低點(diǎn)在儲(chǔ)煙倉(cāng)最高標(biāo)準(zhǔn)以下。

2.3 調(diào)整管道安裝方式

在“新防排煙標(biāo)準(zhǔn)”出臺(tái)之前，僅有部分工業(yè)建筑實(shí)現(xiàn)了管道排煙，大部分還是以經(jīng)濟(jì)型的土建風(fēng)道作為排煙通道，為了提高防排風(fēng)系統(tǒng)的效率，可以采用在原有土建風(fēng)道內(nèi)嵌入工業(yè)管道的方式對(duì)其進(jìn)行修建?？紤]到井道內(nèi)風(fēng)管距與墻間距存在的差異對(duì)施工造成的影響，本文利用安裝技術(shù)解決該問題。首先，在土建風(fēng)道內(nèi)安裝金屬風(fēng)管時(shí)要設(shè)置預(yù)留空間，在豎向土建風(fēng)道內(nèi)，安裝結(jié)構(gòu)板，以此降低風(fēng)道壁的阻力，并在洞口設(shè)置預(yù)留洞，洞口的大小按照風(fēng)道的直徑的10%～15%計(jì)算，考慮到風(fēng)管的安裝過程中的空間需求，在排煙管道外側(cè)增加與風(fēng)管直徑一致的邊距。在此基礎(chǔ)上，將金屬風(fēng)管安置在空隙內(nèi)，并利用鋼筋混凝土對(duì)其進(jìn)行填充，以此避免環(huán)境對(duì)其的腐蝕作用，最后在預(yù)留洞口處搭砌磚墻。由于豎井土建風(fēng)道的長(zhǎng)度較大，因此在其內(nèi)部安裝金屬風(fēng)管的施工難度較大，為此可以采用后砌墻的方式加固風(fēng)道井壁，避免風(fēng)管與原有風(fēng)道壁之間出現(xiàn)物質(zhì)重疊，導(dǎo)致風(fēng)管內(nèi)部被填充，降低排煙效率。

3 結(jié)束語

防排煙系統(tǒng)是控制建筑內(nèi)火災(zāi)等險(xiǎn)情的重要設(shè)施，其運(yùn)行的可靠性與建筑安全息息相關(guān)，合理的設(shè)計(jì)是確保其作用充分發(fā)揮的關(guān)鍵。對(duì)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)研究對(duì)于提高系統(tǒng)運(yùn)行效率具有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)于建筑本身的安全也有積極意義。本文提出工業(yè)建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方法分析，分別在排煙窗、排煙口以及排煙管道三個(gè)方面進(jìn)行針對(duì)性的研究。通過該文章，以期為防排煙系統(tǒng)價(jià)值的充分發(fā)揮提供有價(jià)值的參考。