基于建筑暖通空調防排煙設計的常見問題分析

陳 璐

(甘肅省工程設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

現(xiàn)階段，在城市化不斷推進的背景下，我國建筑行業(yè)有了越來越廣闊的發(fā)展前景。項目建設數(shù)量不斷增加，規(guī)模也越來越大，特別是在高層建筑。在這些高層建筑建設期間，往往需要高度重視暖通空調中的排煙系統(tǒng)設計，這是防止火災發(fā)生時危害居民人身安全的關鍵所在，可以為居民們提供更多逃離時間。但從當前的實際情況來看，在我國的建筑暖通空調建設過程中，防排煙設計依舊存在各種各樣的問題，比如外窗設計、風機管路設計、風機選擇、配電設施、排煙閥和防火閥等方面。在以下內容中，本文提出了有效的解決措施，包括重視設計可行性、優(yōu)化消防排煙設計、引進先進節(jié)能技術、對比多種設計方案、把握影響防排煙的主要因素等方面。

1 建筑暖通空調防排煙設計的常見問題分析

在當前的建筑暖通空調防排煙設計中，常見問題集中于外窗設計、風機管路設計、風機選擇、配電設施、排煙閥和防火閥這5個方面(如圖1所示)。

圖1 建筑暖通空調防排煙設計問題

1.1 自然排煙外窗設計問題

目前，存在一些設計人員在設計自然排煙外窗時缺少考慮實際情況的問題，過分關注擴大設計面積，還有一些設計人員不具備良好的專業(yè)素質，無法充分理解與運用專業(yè)概念。比如，可以開啟的外窗面積和原有的外窗面積出現(xiàn)了概念混淆的情況，最終影響到了外窗設計的科學性。除此之外，還有一些設計人員在外窗設計過程中，沒有充分分析施工期間可能發(fā)生的各種問題，僅按照主觀意愿、成本要求、審美需求等進行實際工作，甚至出現(xiàn)了排煙外窗設計數(shù)量或者位置不合理的問題。同時，還可能存在設計尺寸過小或者開鑿位置不恰當?shù)膯栴}，這也是現(xiàn)如今十分常見的一種不合理設計。比如，排煙窗口如果設計較低，則由于煙霧密度較小而不容易下沉，最終影響到煙氣的正常排出；排煙窗手動開啟裝置存在故障，在遇到緊急情況下無法及時打開，不利于開展救援工作。針對建筑物當中的避難間與避難層而言，在需要進行自然通風的情況下，同樣需要在多個朝向下設置可開啟式的外窗，并確保開窗時的有效面積與朝向面積是科學的，保證發(fā)生火災后可以讓人員及時自救。

1.2 防排煙風機與管路設計問題

1)風管設計的截面尺寸不夠合理，風速與要求不符。截面尺寸一旦過小，則無法基于風力資源的影響下完成防排煙工作。風速合理屬于確保風機能夠正常運行的一個前提條件，而一般需要結合鍍鋅鋼板強度來確定風管風速；2)存在排放量與送風量的規(guī)劃不夠科學這種問題。在設計期間，需要對不同防火區(qū)域設計不同的送風量，并遵循相關技術標準。尤其是在建筑中的疏散通道屬于合用前室或者樓梯間時，則應當分別獨立設置加壓送風系統(tǒng)，但在設計期間，設計人員極有可能會按照粗略計算的方式設計送風量，從而導致風量計算偏大偏小，最終帶來嚴重的不良后果。同時，進行機械排煙的區(qū)域還應當根據(jù)防煙分區(qū)來設計系統(tǒng)劃分，尤其是對于車庫來說，在不同的防煙分區(qū)往往有著不同的風機排煙量需求。最后，就是存在送風管道與排風管理設計不夠合理的問題。部分設計人員在設計送風管道與排風管道過程中，往往只是結合自身經(jīng)驗進行有關工作，并未嚴格遵循有關的設計規(guī)范。還有可能因此出現(xiàn)風口位置不合理，風速設計不合理，在設計期間沒有充分考慮自垂百葉或者單層百葉使用時的遮擋系數(shù)，導致風口位置的風速與規(guī)范要求不符[1]。

1.3 風機選擇問題

在防排煙設計期間，風機的選擇格外關鍵，如果所選風機和系統(tǒng)之間存在嚴重不符的問題，則會對后續(xù)的防排煙系統(tǒng)自身性能帶來不良影響，導致安全事故發(fā)生的概率大大增加。因為部分配電、正壓送風、雙刨路的設計不夠合理，和電負荷標準之間存在明顯差異，因此在正壓送風口位置便可能發(fā)生系統(tǒng)瑕疵等問題。其次，一些金屬管沒有充分涂抹好防火涂料，還有部分設備并未按照相關規(guī)定設置余壓閥，最終對系統(tǒng)性能造成了不良影響。除此之外，在實際工作中，部分企業(yè)還存在過分關注成本的問題，進而發(fā)生了有意壓縮建筑層高和管井面積的情況，導致風管尺寸因此被壓縮，在設計風速相對較大的情況下，所選風機風量和壓力偏差同樣會因此變大。

1.4 配電設施問題

風機使用通常有著特殊性，所以在防排煙設計期間，需要積極做好用電負荷線路段的單獨鋪設工作。但在分析現(xiàn)實際情況時不難發(fā)現(xiàn)，在一些建筑當中，專用的配電線路鋪設工作經(jīng)常被忽視，尤其是其中的消防電源鋪設，盲目運營普通配電箱與單回路配電箱，從而導致在出現(xiàn)緊急情況時，供電線路不能夠正常運行。同時，排煙機與送風機配電線路應當借助于防火或者耐火線纜進行鋪設，在選擇普通管材的情況下，則會導致安全隱患大大增加。同時，為保證風機不會收到風、雨以及各種異物的侵蝕影響，在火災發(fā)生時可以穩(wěn)定運行，則需要把防煙風機、補風機以及排煙風機設置到專用的機房當中，同樣在現(xiàn)實中卻沒有重視排煙設備的日常維護工作，導致在出現(xiàn)火災時系統(tǒng)不能夠正常運行[2]。

1.5 排煙閥與防火閥問題

在排煙系統(tǒng)分析過程中，不難發(fā)現(xiàn)，排煙閥與防火閥屬于十分關鍵的組成部分，特別是在出現(xiàn)火災的情況下，因為這兩部分的耐火性良好，可以有效阻攔明火和煙霧，確保消防系統(tǒng)當中的作用能夠順利發(fā)揮。但如果想要保證排煙閥與防火閥作用能夠得以充分發(fā)揮，則需要進行合理化配置。但現(xiàn)如今部分風機管道在借助于防火隔離這一區(qū)域時并未根據(jù)有關規(guī)定來配置排煙閥與防火閥。另外，就是排煙閥與防火閥配置工作需要結合具體情況與具體需求加以合理調整。比如廚房內的排油煙管道連接部位就需要設置150℃的防火閥；機械排煙支管煙氣入口位置則需要設置280℃的排煙閥；而補風機設備總管則需要設置70℃的防火閥。同時，排煙閥和防火閥還有著顯著差異，其性能、參數(shù)、使用要求都各不相同，所以嚴禁隨意替換[3]。

2 建筑暖通空調防排煙設計問題的有效解決措施分析

針對以上常見問題，可以采取以下措施加以解決，從大方面上的解決思路著手，基于優(yōu)化設計、技術引進、方案對比、影響因素把握這幾個方面出發(fā)，能夠有效解決上述問題(如圖2所示)。

圖2 建筑暖通空調防排煙設計問題的解決措施

2.1 設計適合的排煙方式

在高層建筑當中，往往有著十分復雜的內部結構，因此需要設計人員結合建筑物的具體需求來設計一個更適合的排煙方式，通過優(yōu)化設計來解決自然排煙外窗設計存在的問題[4]。建筑物當中的房間、樓梯間、電梯前室等部位一般都會設置專門的防排煙系統(tǒng)，這部分位置由于具有不同的性能，所以在排煙方式上同樣存在顯著差異。以地下室為例，地下室一般屬于典型的封閉空間，在20m以上的部位明顯缺少自然排風專用通道，所以地下室在排煙方式設計過程中就需要注重機械化排煙方式的選用；而房間與電梯前室一類部位則需要著重設計自然通風窗。通過這種排煙方式的優(yōu)化設計，能夠從根本上解決由于自然排煙外窗設計不科學而引發(fā)的排煙不暢等問題。

2.2 優(yōu)化消防排煙設計

1)在高層建筑當中，因為結構較為復雜，內部管線還有著嚴密的分布。在擋煙垂壁安裝期間，基于滿足技術標準的前提下，需要盡量減少布置。結合當前高層建筑的普遍高度，因為傾角與單一的排煙孔不具備良好排煙能力，一般儲煙倉厚度較大，因此適合選擇卷簾式的擋煙垂壁；2)對比大氣，煙塵的排放相對較少，并且集中在建筑物頂部位置。結合這個特性，在設計排煙口過程中，要求設計人員把排煙口設計到高處，在設計標準滿足要求時，則需要將排煙口設計到風管頂部或者側面，從而加大通風口和儲煙室底部的實際高度，減少不必要的通風孔，讓排煙口風速被控制到10m/s以內；3)在一些高層層建筑當中，因為樓梯間采取分段布置的方式，導致避難層交通與內部樓梯間無法滿足規(guī)范要求，所以可以在頂層設置設置應急排煙設施，并根據(jù)具體情況將中間層加設到避難層當中，讓固定窗戶和內部樓梯可以連通，提供與防火極限相符的通風管道，用于連接樓梯[5]。通過這種消防排煙設計的優(yōu)化，能夠有效解決防排煙風機與管路設計的問題。

2.3 注重防排煙施工與施工單位防排煙責任的落實

在防排煙進行了合理化設計之后，要求建筑單位必須充分注重防排煙建設工作的開展[6]。建筑物當中的部分井道往往存在嚴重漏風問題，這就需要建筑單位著重強化對應附加系數(shù)的掌握，優(yōu)化設計風量與風壓。除此之外，還要求施工人員重視因為不科學施工為防排煙性能可能帶來的不良影響，要求施工人員針對容易發(fā)生質量隱患的環(huán)節(jié)做好應急預案；最后，就是要求施工單位及時轉變以往的斜開窗設計方式，根據(jù)高層建筑的內部特征，為其設置專門的排煙防火閥，從而保障防排風設計的全面性，選擇更適合建筑的風機設備，從而解決風機選擇過程中存在的問題。除此之外，落實好消防單位所具有的防排煙責任同樣屬于優(yōu)化高層建筑當中防排煙設計的一個關鍵性手段，這要求建筑企業(yè)必須要和消防單位之間結合建筑物具體特征，著手于防排煙設計，一同商議出防排煙設計期間問題的有效解決方法。為確保消防單位能夠順利推進工作，還要求建筑企業(yè)著重加強對防排煙設計過程中的設施監(jiān)管工作，并安排專業(yè)的技術人員針對防排煙設施進行定期抽查，確認其是否穩(wěn)定，確保其在運行過程中的安全性，提升防排煙設施的整體性能。除此之外，還要求施工單位充分明確自身所肩負的責任。

2.4 風機與相關配電設施的設置

高層建筑當中的防排煙系統(tǒng)之所以要進行優(yōu)化設計，主要就是為了能夠在出現(xiàn)火災時可以第一時間排出煙霧，從而危害人們的生命安全。另外，煙氣的排出還能夠帶走一些熱量，可以起到良好的降溫效果，避免火勢進一步擴大蔓延。為保障排風效果，就必須要確保風機與相關配電設施的設置能夠符合高層建筑中的防火規(guī)范設計要求，確定加壓送風機的最大送風量和風壓，在設計過程中還應當嚴格執(zhí)行相關規(guī)范要求。此外，其他一些配電設施還需要和風機的位置進行合理規(guī)劃，避免相互之間出現(xiàn)影響、干擾等問題。通過這種優(yōu)化設計，能夠有效解決風機選擇與配電設施等方面的問題。

2.5 把握影響防排煙的主要因素

首先，要認識到火災現(xiàn)場往往伴隨著有毒氣體，受氣流作用影響，氣體會蔓延到各個角落，不利于人員安全撤離；其次，就是火災現(xiàn)場通常有著較高溫度，和室外之間的溫差較大，這也會導致室內外出現(xiàn)壓力差，氣體便會在建筑開口位置流向外界，同時室外氣體還會受壓力作用影響涌入到室內，從而產(chǎn)生煙囪效應，這也是引發(fā)煙霧蔓延的一個原因；最后，就是要認識到環(huán)境因素也會影響到煙霧蔓延。火災現(xiàn)場會受到風速與風力一類因素影響，無法有效控制煙霧蔓延的整體速度，導致現(xiàn)場救援難度進一步加大。根據(jù)有關資料顯示，火災現(xiàn)場如果溫度超過500℃，則煙霧氣體體積便會膨脹2倍，此時在沒有外部影響的狀態(tài)下，煙霧會水平移動，速度大約為0.5m/s；當現(xiàn)場溫度超過800℃時，則煙霧氣體體積便會膨脹3倍左右，在沒有外部影響的狀態(tài)下，煙霧會水平移動，速度大約為0.8m/s。由此可見，現(xiàn)場溫度越高，煙霧移動速度也就越快，因此防排煙設計必須充分把握住這種影響因素，能夠應對不同溫度火災現(xiàn)場，采取不同的排煙方案。

3 結語

在現(xiàn)代建筑當中，暖通空調這一系統(tǒng)已經(jīng)成為了必不可少的一項設計內容，為保障建筑施工方案的可行性與居住者的人身安全，要求設計人員必須做好暖通空調的優(yōu)化設計工作，結合常見問題，選擇有效的解決措施和科學的設計方案。