建筑防排烟设计的若干问题探讨

窦立新

建筑物一旦发生火灾,往往浓烟弥漫。烟气的扩散会使光线模糊不清,被困人员看不清出口和疏散标志,也给消防人员施救造成阻碍;烟气中含有多种有毒气体,会使人窒息甚至死亡。统计资料表明：在建筑火灾死亡的人员中,有62.4%是由于窒息、吸入烟尘、一氧化碳中毒而死亡,烧伤死亡占26%,其他原因死亡占11.6%,火灾烟气的危害已成为火灾致人死亡的第一大杀手。科学合理的建筑防排烟设计能够减少火灾烟气的毒性,降低烟气温度,确保人员顺利疏散、安全避难,为火灾扑救创造有利条件。因此,加强建筑的防排烟设计在建筑防火设计中占有重要地位。

1 防排烟措施

1.1 控制烟雾的产生量

防排烟最好的办法在于消除发烟的源头。因此,在高层建筑、地下建筑和大空间多层建筑中,应设计火灾报警系统及自动灭火系统,以便尽早发现火灾,在大量浓烟产生之前扑灭火灾或控制火灾发展。同时,在建筑装修时尽量采用不燃或难燃材料进行装修,这样即使发生火灾,发烟量小,发烟速度慢,相对地有较充裕的逃生时间,减少对生命的威胁。

1.2 充分利用建筑物的构造进行自然排烟

自然排烟在一般建筑物中能满足防排烟的要求,同时又节约了投资,是一种比较好且经济的排烟方式。一般采用可开启的外窗和窗外阳台或凹廊进行自然排烟。此外,靠墙的防烟楼梯及其前室,消防电梯间前室及合用前室易采用自然排烟。

1.3 利用通风空调系统进行防排烟

通风空调系统加压送风可以利用原有的设备,节约投资。对于空调系统防排烟可以分为向非着火区送风排烟和对着火区排烟。向非着火区送风排烟即利用风机、风道、送风口向非着火区送风,使非着火区形成正压,从而防止着火区烟气向非着火区蔓延。对着火区排烟即将原送风口作为排烟口,还应增设排烟普通管道,防止烟气经过空调器或空调机。

1.4 设置机械加压送风防烟系统

设置机械加压送风防烟系统的目的是在建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。设置这种系统的部位应视建筑物的具体情况而定,一般有：不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室;可开窗自然排烟的楼梯间但不具备自然排烟条件的前室;不具备自然排烟条件的消防电梯前室;受楼梯井和消防电梯井烟囱效应影响的合用前室;封闭室避难间等。

1.5 利用排风机进行机械排烟

这种排烟方式一般都是利用排烟风机进行强制排烟。据有关资料介绍,一个设计优良的机械排烟系统在火灾中能排出80%的热量,使火灾温度大大降低。因此对人员安全疏散和灭火起着重要作用。利用这种方式进行排烟在设计和使用上应划分防烟分区,合理有效地利用隔墙、挡烟垂壁等进行排烟。

此外,根据火灾时人们在异常心理状态下的行动特点,制定相应的避难疏散计划,配备足够的避难器材也是很重要的。

2 高层民用建筑防排烟设计应该注意的若干问题

2.1 漏风系数的取值

在《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)中没有明确规定加压送风机风量的确定是否需要考虑风道(竖井)漏风系数。很多设计人员陷入了误区,认为风机送风量越大越好,在设计风量时为追求大于计算值或规范规定值,就将送风机的送风量定得很大,造成前室或楼梯间的门难以开启。即使需要考虑风道漏风系数,也应该按规定计算风量,不能随意加大送风量。

排烟风机风量在确定上也存在不合理的地方。有的设计人员在设计计算排烟风机风量时对漏风系数并未予以考虑,而是直接根据不考虑漏风系数的计算结果设计配备排烟风机,这样就可能会导致不能保证需要排烟部位规定的排烟量。为此,在排烟风机风量的计算中,通过确定要控制的时间和控制的烟气层高度来计算确定需要的排烟量,从而合理选择漏风系数,确定排烟风机,以达到经济实用、科学合理的目的。

2.2 排烟风机机房的设置

现行《高规》中对排烟风机机房的设置并没有具体条文的规定,所以设计人员经常忽视这个问题,特别是在水平区域设置集中排烟系统时往往未设置专用排烟机房。要么将排烟风机裸露于需要排烟的空间中,要么将排烟风机设置在楼梯间或前室内。笔者认为上述两种设置方式均存在着一定的缺陷,因为：

1)机械排烟系统所选择的排烟风机虽然一般都能满足耐热性能好、变形小,且在280℃的高温下运行30 min后应仍能满足设计需要的要求,但目前排烟风机所使用的离心风机或轴流风机,在风机关闭后都不能有效地阻止烟气通过风机和管道蔓延。

2)防排烟设计的最终目的是防止烟气进入疏散通道,减少烟气对人员疏散和灭火行动的影响,而楼梯间或前室都是人员疏散和灭火行动的必经通道,将排烟风机设置在楼梯间或前室内,往往会因为设备和施工质量等各种原因,造成烟气通过风管涌入楼梯间或前室,这显然与防排烟设计的原则相违背。

所以应将排烟风机单独机房设置。可以设置在用耐火极限不低于2.00 h的隔墙、1.50 h的楼板和甲级防火门与其他部位隔开的专用机房内,并在风管穿越机房的隔墙处设置排烟防火阀,排烟防火阀是防止烟气在排烟风机关闭后蔓延的重要措施。同时也可以避免排烟风机长时间的暴露于高温烟气中,造成对排烟风机不必要的损坏。

2.3 防火阀与排烟阀的设置问题

1)排烟风机入口未设排烟防火阀。虽然《高规》8.4.7条规定：“排烟风机可采用离心风机或采用排烟轴流风机,并应在其机房入口处设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀”,然而在设置局部排烟系统时,排烟风机未设在机房,而设在屋顶(露天布置)或走道的外墙上或直接设在要求排烟的房间,有些设计人员认为这样排烟风机直接将烟气排出了建筑外,不存在排出烟火引起烟火蔓延的问题,因此就没有在排烟风机入口管上设置排烟防火阀(280℃自动关闭)。2)管道穿越防火分隔处未设防火阀。《高规》中对加压排烟管与补风管和送风管穿越防火分隔处是否需要设防火阀和如何设置的问题没有明确的规定。由于设计人员对于防火阀的设置有着不同的认识和理解,其防排烟设计做法也不尽相同。有的设计人员在设计中对加压送风管、排烟管、补风管穿越防火墙处未设任何防火阀;有的全部设置动作温度为280℃的排烟防火阀或全部设置了动作温度为70℃的防火阀;而有的在加压送风管和补风管上设的却是动作温度为70℃的防火阀,在排烟管上设置动作温度为280℃的排烟防火阀。个人认为这些管道穿越防火分隔处,应该设置防火阀而不是排烟阀,不然会影响防火分隔物的分隔效用。

2.4 防火窗是否可视为可开启外窗的问题

可开启外窗是广泛应用于高层民用建筑的一种经济实惠的防排烟设施。在设计中有时会遇到高层民用建筑与周边建筑物防火间距不足的情形,为此《高规》第4.2节提出了一系列可适当减小防火间距的措施,其中第4.2.4条规定两座高层建筑或高层建筑与不低于二级耐火等级的单层、多层民用建筑相邻,当相邻较高的一面外墙耐火极限不低于2.00 h,墙上开口部位设有甲级防火门、窗或防火卷帘时,其防火间距可适当减小,但不宜小于4.00 m。所以在一些设计中采取设置钢质甲级防火窗的方法解决防火间距不足与自然通风、自然采光之间的矛盾,而目前我国所普遍使用的钢质防火窗根据其安装方式主要有固定式和活动式两种,固定式钢质防火窗顾名思义是不可开启的,而活动式钢质防火窗根据要求则应该设有自动关闭装置,以确保防火窗在火灾发生时处于关闭状态,可见无论何种形式的防火窗在火灾发生时所起到的是隔离和阻止火势蔓延的作用,同时也阻止了烟气的排除,不能满足自然排烟的要求,所以设置了防火窗的房间、内走廊、楼梯间和前室等部位应通过设置机械防排烟设施解决防排烟问题。

3 结语

防排烟设计是建筑消防设计中较复杂的环节,也是保障建筑使用者生命财产安全的重要措施,需要建筑消防设计人员认真学习和深刻领会消防技术规范,但在具体工程中,应做到具体问题具体分析,不能生搬硬套现有的规范,努力避免设计细节中出现的偏差和遗漏,力求做到安全、经济、合理的防排烟设计。

[1]GB 50045-95,高层民用建筑设计防火规范[S].

[2]黄洪宇.防排烟系统设计及施工中常见问题[J].安装,2007(8)：55-56.

[3]李德英.民用建筑防排烟系统设计的几点探析[J].山西建 筑,2008,34(26)：177-178.