高層建筑暖通空調(diào)工程中的防排煙施工技術(shù)

王躍華

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

高層建筑暖通空調(diào)工程中的防排煙系統(tǒng)對提高建筑使用安全性有著至關(guān)重要的影響，如果高層建筑發(fā)生火災(zāi)險情，防排煙系統(tǒng)能夠發(fā)揮出延緩火勢蔓延和快速排出煙霧等作用，可以讓建筑用戶擁有更多撤離時間。而深入研究高層建筑暖通空調(diào)防排煙施工問題和施工技術(shù)，不僅僅是為了提升防排煙施工技術(shù)應(yīng)用效果，對我國建筑工程行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展也有著重要意義。

1 影響建筑排煙的主要因素

高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)險情時往往需要開啟防排煙系統(tǒng)，其目的是盡量快速排出室內(nèi)有毒煙氣，進(jìn)而為建筑內(nèi)部人員的安全撤離爭取更多的時間和安全空間，但一些內(nèi)部或外部因素會對建筑防排煙系統(tǒng)的運(yùn)行效率產(chǎn)生不同程度的影響。高層建筑防排煙影響因素主要包括以下內(nèi)容。

（1）建筑內(nèi)部氣體流動因素。建筑內(nèi)部氣體流動為出現(xiàn)火災(zāi)閑情時有毒氣體的擴(kuò)散提供了助力，由于高層建筑內(nèi)部氣流方向大多處于不斷變化的狀態(tài)，很容易對建筑用戶的撤離產(chǎn)生阻礙，并對高層建筑內(nèi)部安全性帶來了更多的不確定因素[1]。

（2）建筑內(nèi)外溫差因素的影響。高層建筑內(nèi)外溫差通常會使建筑內(nèi)部產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，如圖1 所示，也就是建筑內(nèi)部的空氣往往會涌向建筑上部開口處流出，而建筑外部空氣則是通過建筑下部開口處進(jìn)入。當(dāng)建筑內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)險情時，產(chǎn)生的煙霧通常會因煙囪效應(yīng)而出現(xiàn)向樓上蔓延的現(xiàn)象。除此之外，建筑內(nèi)部溫度還會對煙霧體積和蔓延移動速度產(chǎn)生影響，根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究結(jié)果表明，火災(zāi)現(xiàn)場溫度分別達(dá)到500℃和800℃時，煙霧體積會分別膨脹到原有體積的2 倍和3 倍，且煙霧蔓延速度也會有小幅度的提升，無形中增加了建筑內(nèi)部有毒煙氣帶來的威脅性。

圖1 煙囪效應(yīng)示意圖

（3）外界風(fēng)力因素的影響。外界風(fēng)力對高層建筑防排煙產(chǎn)生的影響，主要是因?yàn)橥饨顼L(fēng)向和風(fēng)速的變化會導(dǎo)致高層建筑產(chǎn)生正壓或負(fù)壓，而建筑風(fēng)壓類型不僅會對內(nèi)部煙霧流向產(chǎn)生極大的干擾，還會使建筑內(nèi)部煙霧蔓延速度難以捉摸，這會對室內(nèi)住戶的安全撤離以及現(xiàn)場救援工作帶來不同程度的阻礙。

2 暖通空調(diào)工程中防排煙施工技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 自然排煙技術(shù)

高層建筑防排煙系統(tǒng)中所用的自然排煙技術(shù)，是對建筑內(nèi)部煙囪效應(yīng)的有效利用。在高層建筑內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)險情時，室內(nèi)溫度會呈現(xiàn)出持續(xù)升高的趨勢，并導(dǎo)致建筑內(nèi)外溫差的進(jìn)一步增加，當(dāng)高層建筑室內(nèi)外溫差達(dá)到一定數(shù)值，建筑內(nèi)部會產(chǎn)生氣流浮力，這也是煙囪效應(yīng)的一種體現(xiàn)形式。自然排煙技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在適宜的區(qū)域設(shè)置冷空氣進(jìn)口、熱煙氣出口以及排煙豎井，其中熱氣出口通常設(shè)置在建筑外墻以及側(cè)墻上部等區(qū)域。自然排煙技術(shù)擁有設(shè)備需求更低、維護(hù)成本更少以及排煙效果較為顯著等優(yōu)勢，但也存在排煙豎井的設(shè)置會占用建筑內(nèi)部一定空間等局限性[2]。

2.2 機(jī)械排煙技術(shù)

高層建筑防排煙系統(tǒng)中的機(jī)械排煙技術(shù)，主要是借助各類機(jī)械設(shè)備達(dá)到排出建筑內(nèi)部煙霧等效果，可以大致劃分為全面通風(fēng)機(jī)械排煙技術(shù)以及負(fù)壓機(jī)械排煙技術(shù)等類型。首先，全面通風(fēng)機(jī)械排煙技術(shù)是借助正壓送風(fēng)機(jī)和機(jī)械排煙機(jī)實(shí)現(xiàn)快速排出室內(nèi)煙霧等目的。全面通風(fēng)機(jī)械排煙技術(shù)中送風(fēng)機(jī)的設(shè)置，應(yīng)在建筑內(nèi)部挑選適宜的區(qū)域，因?yàn)榭諝庾鳛橐环N助燃物，如果送風(fēng)設(shè)備設(shè)置不當(dāng)，很容易因空氣的涌入而導(dǎo)致火勢的加大。

其次，負(fù)壓機(jī)械排煙技術(shù)的應(yīng)用原理，是利用排煙風(fēng)機(jī)對著火區(qū)域煙霧進(jìn)行排出并使著火區(qū)域形成負(fù)壓，從而達(dá)到控制火勢蔓延速度以及煙氣擴(kuò)散速度等目的。負(fù)壓機(jī)械排煙技術(shù)同樣具有其特有的劣勢，比如，無法完全排出室內(nèi)煙霧，無形中增加了室內(nèi)有毒煙氣的威脅性，而且，負(fù)壓機(jī)械排煙技術(shù)的應(yīng)用和維護(hù)成本也更高。

與自然排煙技術(shù)相比較，機(jī)械排煙技術(shù)具有排煙效果更好、可控性更高以及穩(wěn)定性更強(qiáng)等優(yōu)勢。但該排煙技術(shù)也存在一定的局限性，例如，機(jī)械排煙技術(shù)需要安裝排風(fēng)設(shè)備和送風(fēng)設(shè)備，使得建設(shè)成本和使用成本更高，同時，如果因火災(zāi)險情導(dǎo)致建筑內(nèi)部電力供給出現(xiàn)問題，還可能對機(jī)械排煙系統(tǒng)運(yùn)行效率造成或多或少的影響[3]。

3 高層建筑暖通空調(diào)防排煙施工問題

3.1 防排煙設(shè)計(jì)問題

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對高層建筑防煙樓梯間可開啟外窗設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了明確，但在具體設(shè)計(jì)工作中，部分設(shè)計(jì)人員雖然能夠?qū)砷_啟外窗的面積給與充分的關(guān)注和規(guī)劃，卻容易忽略對窗戶類型的合理選用，這會對高層建筑防排煙設(shè)計(jì)方案合理性及其施工質(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響。

3.2 防排煙防火閥安裝問題

高層建筑防排煙系統(tǒng)中防火閥的作用，主要體現(xiàn)在對建筑內(nèi)部火勢蔓延速度以及火災(zāi)可能造成的危害進(jìn)行控制，也是高層建筑防排煙系統(tǒng)中不可或缺的構(gòu)件之一。在高層建筑防排煙系統(tǒng)施工中，部分施工人員受安裝施工技術(shù)掌握不熟練以及與技術(shù)人員溝通交流不足等因素的影響，使得防排煙系統(tǒng)防火閥安裝施工缺乏規(guī)范性等現(xiàn)象時有發(fā)生，不僅會對防火閥安裝施工質(zhì)量帶來或大或小的影響，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)防火閥漏裝等問題，致使高層建筑防排煙系統(tǒng)應(yīng)有作用難以得到完全發(fā)揮。

3.3 管道耐火極限問題

相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對高層建筑防排煙系統(tǒng)管道耐火極限進(jìn)行了明確和強(qiáng)調(diào)，例如，管道井內(nèi)設(shè)置的豎向排煙管道以及吊頂內(nèi)設(shè)置的水平排煙管道耐火極限不應(yīng)小于0.50h；而建筑內(nèi)部走道區(qū)域吊頂內(nèi)設(shè)置的排煙管道以及穿越防火分區(qū)的排煙管道，其耐火極限不應(yīng)小于1.00h。但在部分高層建筑暖通空調(diào)工程防排煙施工中，排煙管道耐火極限相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并未得到嚴(yán)格落實(shí)，很多高層建筑普遍存在排煙管道耐火極限不達(dá)標(biāo)的情況，不僅會對高層建筑防排煙系統(tǒng)施工質(zhì)量造成影響，還會導(dǎo)致高層建筑整體安全性以及防排煙系統(tǒng)功能性的下降[4]。

3.4 防排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置問題

有毒煙霧是高層建筑發(fā)生火災(zāi)險情時對住戶生命安全威脅最大的要素，而防排煙系統(tǒng)建設(shè)正是為了更加及時、有效的處理建筑內(nèi)部的有毒煙霧。防排煙風(fēng)機(jī)作為高層建筑防排煙系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)置是否合理對建筑內(nèi)部煙霧排出效率有著直接影響，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中也對建筑排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置給與了說明。目前，很多高層建筑仍然存在防排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置不科學(xué)的情況，例如，受建筑內(nèi)部裙房等結(jié)構(gòu)因素的影響，導(dǎo)致施工單位難以嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行防排煙系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)的安裝，進(jìn)而使高層建筑防排煙系統(tǒng)施工效果出現(xiàn)不同程度的下降。

4 優(yōu)化高層建筑暖通空調(diào)防排煙施工的措施

4.1 加強(qiáng)防排煙防火閥的設(shè)計(jì)

防火閥作為高層建筑防排煙系統(tǒng)的重要組成構(gòu)件，在防止建筑內(nèi)部煙霧蔓延等方面發(fā)揮著不可忽視的重要作用，也是高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。防排煙防火閥設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要如下。

（1）高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)對各個防火閥設(shè)置區(qū)域進(jìn)行分析和翔實(shí)整理，然后嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展防火閥設(shè)計(jì)工作。高層建筑中防火閥設(shè)置通常涉及以下區(qū)域：①水平風(fēng)管和垂直風(fēng)管交界處。②建筑變形縫區(qū)域。③穿越防火分區(qū)以及空調(diào)機(jī)房隔離樓板區(qū)域。④火災(zāi)險情易發(fā)房間以及危險系數(shù)較高的隔離墻區(qū)域。

（2）在高層建筑防火閥設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)具體情況，分析施工條件以及環(huán)境因素可能會對防火閥安裝施工產(chǎn)生的影響，并在此基礎(chǔ)上對防火閥設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，避免對防火閥安裝施工的正常開展以及施工質(zhì)量造成影響[5]。

4.2 增強(qiáng)管道耐火極限

管道耐火極限是關(guān)系到高層建筑防排煙系統(tǒng)施工質(zhì)量和整體性能的關(guān)鍵所在，施工單位應(yīng)重視管道耐火極限的增強(qiáng)，其具體實(shí)施策略如下：首先，施工單位應(yīng)翔實(shí)掌握不同材質(zhì)管道的耐火極限，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及設(shè)計(jì)圖要求，合理選用尺寸、材質(zhì)和性能符合施工所需的管道以及采用相對應(yīng)的施工方法。同時，施工團(tuán)隊(duì)在管道安裝施工環(huán)節(jié)還應(yīng)做好管道質(zhì)量檢驗(yàn)工作，并避免施工操作中因管道磕碰而導(dǎo)致其整體質(zhì)量性能遭受影響。

其次，高層建筑防排煙系統(tǒng)施工中如果使用鍍鋅鋼板等金屬材料制作風(fēng)管，施工單位除了需要嚴(yán)格查驗(yàn)金屬板材厚度等參數(shù)是否符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，更需要采用在金屬風(fēng)管表面包裹絕熱材料等措施，增強(qiáng)金屬風(fēng)管的整體耐火極限，從而確保風(fēng)管耐火性和完整性滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和施工規(guī)范。

4.3 合理應(yīng)用排煙施工技術(shù)

高層建筑具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜以及樓層更高等特點(diǎn)，而機(jī)械排煙技術(shù)具有受外界環(huán)境因素影響更小以及排煙可靠性更高等特點(diǎn)，使得全面通風(fēng)機(jī)械排煙施工技術(shù)在高層建筑防排煙系統(tǒng)中有著廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用。全面通風(fēng)機(jī)械排煙施工技術(shù)要點(diǎn)主要如下。

（1）全面通風(fēng)機(jī)械排煙技術(shù)主要由正壓送風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)等部分組成，如果送風(fēng)機(jī)安裝位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，很容易對建筑內(nèi)部火災(zāi)區(qū)域產(chǎn)生助燃效果，反而會擴(kuò)大火災(zāi)險情帶來的影響與破壞。所以，送風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)從防排煙系統(tǒng)整體層面設(shè)置在不易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域，并且全面通風(fēng)機(jī)械排煙技術(shù)通常應(yīng)用于未發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域。

（2）機(jī)械排煙施工開始前，施工團(tuán)隊(duì)需要翔實(shí)了解施工技術(shù)要點(diǎn)以及施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這需要施工單位組織開展施工人員專項(xiàng)培訓(xùn)活動，確保機(jī)械排煙施工能夠嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展，避免對機(jī)械排煙施工質(zhì)量以及全面通風(fēng)機(jī)械排煙技術(shù)應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。

4.4 優(yōu)化防排煙風(fēng)機(jī)施工

防排煙風(fēng)機(jī)（圖2）是高層建筑防排煙系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，也是控制建筑內(nèi)部熱量、降低火勢以及排出煙霧的重要設(shè)備之一。高層建筑防排煙風(fēng)機(jī)施工優(yōu)化應(yīng)從以下方面著手。

圖2 防排煙風(fēng)機(jī)

（1）在防排煙風(fēng)機(jī)施工開始前，施工團(tuán)隊(duì)需要對施工方案進(jìn)行仔細(xì)復(fù)核，一方面是為了明確風(fēng)管和風(fēng)機(jī)的安裝位置，并翔實(shí)了解風(fēng)機(jī)施工要點(diǎn)和注意事項(xiàng)等內(nèi)容；另一方面則是需要根據(jù)高層建筑內(nèi)部空間以及相關(guān)防火規(guī)范，對送風(fēng)量以及最小排煙量進(jìn)行計(jì)算，以便能夠發(fā)現(xiàn)和調(diào)整優(yōu)化防排煙風(fēng)機(jī)施工方案中的不合理之處。這對高層建筑防排煙風(fēng)機(jī)施工方案科學(xué)性以及施工質(zhì)量的提升有著顯著的促進(jìn)作用，也是充分發(fā)揮防排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)有作用的有效途徑之一。

（2）對于內(nèi)部有裙房結(jié)構(gòu)的高層建筑，施工單位應(yīng)在適宜區(qū)域設(shè)置形式合理的外窗，以便能夠?qū)⑷狗考捌渖喜拷ㄖY(jié)構(gòu)區(qū)域煙氣快速排出。如果裙房沒有適合設(shè)置外窗的條件，施工單位可以采用在排煙風(fēng)機(jī)機(jī)房內(nèi)設(shè)置機(jī)械排煙機(jī)的方法予以應(yīng)對。

5 結(jié)語

總而言之，隨著我國高層建筑工程規(guī)模和數(shù)量的不斷增加，建筑內(nèi)部環(huán)境更加復(fù)雜、使用到的現(xiàn)代化電氣設(shè)備也更多，無形中增加了高層建筑發(fā)生火災(zāi)險情的概率。再加上高層建筑內(nèi)部人員撤離需要更多的時間，使得高層建筑火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣很容易造成更多的人員傷亡。要求高層建筑工程相關(guān)方以及相關(guān)部門重視和加強(qiáng)暖通空調(diào)防排煙施工技術(shù)的應(yīng)用，并根據(jù)高層建筑具體情況和防排煙系統(tǒng)運(yùn)行需求，科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)高層建筑防排煙系統(tǒng)以及施工方案，從而實(shí)現(xiàn)高層建筑防排煙能力以及整體安全性的提升。