乌鲁木齐高层建筑某类防烟设计分析

靳元斌　龙桂先　符博

摘 要：笔者通过对乌鲁木齐某高层办公建筑防烟楼梯间加压送风系统设计的简要分析，提出乌鲁木齐高层建筑中同类型防烟设计中的加压风道断面过小、地上地下共用风道、楼梯间加压送风采用常闭风口的问题，并针对问题提出增加风道断面尺寸或地上地下加压送风分开设计，楼梯间加压采用常开风口等解决方案。

关键词：防烟设计 加压送风 高层建筑

高层建筑在我国现在的城市生活中已经占据城市建筑形式的主导地位。伴随对纵向空间的利用，同时也带来了防火防烟和火灾救援等问题。对于高层建筑，一旦发生火灾，火势蔓延快，烟气流动迅速。高层建筑人员疏散到地面的时间据加拿大有关研究表示，50层高每层240人的建筑内，1.1m宽的一部楼梯，人员全部到达楼外地面需131分钟。

火灾过程中会产生大量烟气，烟气中含有众多的有毒成分，足以致人缺氧、中毒甚至窒息；日本“千日”百货大楼火灾死亡人数中，约有80%是被烟气毒死的。那么对于高层建筑，防烟设计作为火灾前期，通过对烟气的控制达到为人员疏散和消防队员火灾救援提供宝贵时间及降低烟气危害，具有极大作用。

乌鲁木齐地处我国北方严寒地区，其特殊的气候环境（尤其是在冬季）对于防烟设计提出了更高的要求。

1 乌鲁木齐地区火灾的特点

乌鲁木齐地处我国西北：东经87°37′，北纬43°47′；平均海拔高度917.9m，年均温度7℃，冬季供暖室外计算温度-19.7℃，冬季通风室外计算温度-12.7℃，冬季室外平均风速1.6m/s，夏季室外计算相对湿度34%。乌鲁木齐在我国气候分区中属于严寒地区B区。

因此，根据以上气候参数推断出乌鲁木齐冬季寒冷，全年气候干燥、多风，具有严寒地区的普遍特征。所以，高层建筑一旦起火，尤其是冬季，火势将在热压的作用下快速通过竖井向上蔓延（竖井压力分布如图1所示）；同时在室外风力的影响下，烟气水平方向扩散。其火灾扩散速度远高于南方暖湿地区，因此乌鲁木齐等严寒地区的防火防烟形势更加严峻，防烟设计必须更加严谨安全。

2 浅析乌鲁木齐某高层建筑防烟设计

此高层办公建筑位于乌鲁木齐市高新区，总共27层，地下2层，地上25层，地下为车库和设备机房，地上为办公用房；地上F1至F3为裙楼并连接1#和2#塔楼，总建筑面积101560m2，高约106.7m。建筑为框架-核心筒结构，核心筒构造如图3所示，核心筒外围为办公用房。建筑外形效果如图2所示。

本工程防烟楼梯间、防烟楼梯间前室及合用前室设置机械加压送风系统防烟，平面图如图3所示。

2.1 在建筑设计方案阶段因考虑尽量增加办公区域面积，对楼梯间加压风道截面积按地上和地下分开加压送风设计选取。取14m/s风速，因加压风道的截面积为1200*650mm，则送风量=14×1.2×0.65×3600×1.2=47180m3/h。而依据《全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力-2009》4.10.9.5条，“地上和地下在同一位置的防烟楼梯间若合用一个风道时，风量应叠加，且均应满足地上和地下加压送风系统的要求”。（显然，若满足此要求，方案设计中所取风量小于《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（下简称《高规》）表格8.3.2-1所规定的叠加后的风量60000-70000m3/h。）

2.2 设计中，防排烟设计师认为地上和地下不会同时起火，因此共用土建风道，地上和地下的加压风机均置于塔楼屋面，楼梯间地上和地下的加压送风口选为电动常闭风口，分地上和地下分开控制，即地上起火时地上部分加压风口打开；地下部分起火时，地下部分加压风口打开；保证地上和地下在加压送风时互不影响，独立运行。加压防烟系统示意图如图4所示。

3 严寒地区此类设计中存在的问题

3.1 问题一，在方案设计阶段，设计师可能对乌鲁木齐地区的气候特性及该地区防排烟设计的重要性考虑不周，为了获取更大的办公区面积，以致加压风道截面尺寸选择较小，给防排烟设计造成了方案选择性局限、设计困难；

3.2 问题二，在加压风道截面尺寸较小的情况下，加压防烟地上地下共用风道且风机分开设置虽然规范中没有相应规定，但是地上地下若同时起火，加压风道将无法同时满足地上和地下的防烟风机同时运行要求，可能会导致加压防烟效果不理想或没有效果，使风险增大；

3.3 问题三，在加压风道截面尺寸较小的情况下，地上地下共用风道，则楼梯间加压风口须考虑选为电动常闭风口，地上和地下加压风口分开控制，且地上和地下分设远程控制加压风机，这无形中增加了控制风险。

3.4 若以上风险同时发生，并且是在乌鲁木齐寒冷干燥的冬季，其可能会造成十分严重的危害和损失。

4 此类问题解决方案

针对上述问题，笔者根据工程实际情况和个人工作经验，通过对乌鲁木齐室外气候环境、建筑内部构造以及建筑功能要求的分析，总结出以下两个方案：

4.1 方案一，在对乌鲁木齐的气候和火灾特性充分考虑和研究的前提下，设计师对防排烟的建筑要求给予充分考虑和恰当预留。防排烟设计师在此基础上可以地上地下合用一台大风量高压风机，满足地上地下同时起火、共用风道的要求。地上、地下加压风量根据《高规》8.3.2条文说明部分的方法分别进行计算，再与《高规》表8.3.2-1进行比较，选其中的较大值并考虑漏风后进行叠加，叠加结果作为设备选型的风量参考；风压按沿程阻力损失、局部阻力损失、漏风和余压进行计算，余压满足《高规》8.3.7条规定。风口选用自垂百叶风口，其他设计均按规范要求执行。加压防烟系统示意图如图5所示。

4.2 方案二，在加压风道截面积尺寸较小且必须地上地下分开加压送风的情况下，将地上部分的加压风机设置于屋面，地下部分的加压风机置于地下室，地上和地下的加压风道用防火楼板隔断，分别加压送风，这样也可以满足地上和地下同时起火，可以同时防烟的问题。地上和地下的风量计算方法同方案一，但不叠加汇总，各自的风量分别作为地上和地下设备选型的风量参考；风压算法同方案一。楼梯间加压风口采用自垂百叶风口。但此方案须在地下室加设加压风机房，并认真考虑室外取风通路、送风至加压风道通路及加压风机防火保护等问题。加压防烟系统示意图如图6所示。

5 结语

虽然原加压送风防烟设计存在一定的安全隐患问题，但对于这些问题，现行国家相关规范和标准未有明确规定，所以笔者建议设计师在设计时不能仅仅以不违反规范和标准为设计原则，而应尽量考虑周全当地气候特征、建筑形式和设计条件等，在满足规范要求的基础上，尽可能做到更安全、更周全的设计。将安全作为防排烟设计的第一责任，将保护生命作为防排烟设计的最终出发点。

参考文献

[1] 中华人民共和国公安部.GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S].北京：中国计划出版社，2005.

[2] 中国建筑科学研究院.GB 50189-2005，公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3] 中国建筑科学研究院.GB 50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力-2009[M].北京：中国计划出版社，2009.

[5] 潘云钢.高层民用建筑空调设计-第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[6] 张吉光，史自强，崔红社.高层建筑和地下建筑通风和防排烟[M].北京：中国建筑工业主板社，2005.

作者简介：靳元斌（1987.01- ），男，汉族，助理工程师，主要从事通风空调及防排烟专业设计工作。

摘 要：笔者通过对乌鲁木齐某高层办公建筑防烟楼梯间加压送风系统设计的简要分析，提出乌鲁木齐高层建筑中同类型防烟设计中的加压风道断面过小、地上地下共用风道、楼梯间加压送风采用常闭风口的问题，并针对问题提出增加风道断面尺寸或地上地下加压送风分开设计，楼梯间加压采用常开风口等解决方案。

关键词：防烟设计 加压送风 高层建筑

高层建筑在我国现在的城市生活中已经占据城市建筑形式的主导地位。伴随对纵向空间的利用，同时也带来了防火防烟和火灾救援等问题。对于高层建筑，一旦发生火灾，火势蔓延快，烟气流动迅速。高层建筑人员疏散到地面的时间据加拿大有关研究表示，50层高每层240人的建筑内，1.1m宽的一部楼梯，人员全部到达楼外地面需131分钟。

火灾过程中会产生大量烟气，烟气中含有众多的有毒成分，足以致人缺氧、中毒甚至窒息；日本“千日”百货大楼火灾死亡人数中，约有80%是被烟气毒死的。那么对于高层建筑，防烟设计作为火灾前期，通过对烟气的控制达到为人员疏散和消防队员火灾救援提供宝贵时间及降低烟气危害，具有极大作用。

乌鲁木齐地处我国北方严寒地区，其特殊的气候环境（尤其是在冬季）对于防烟设计提出了更高的要求。

1 乌鲁木齐地区火灾的特点

乌鲁木齐地处我国西北：东经87°37′，北纬43°47′；平均海拔高度917.9m，年均温度7℃，冬季供暖室外计算温度-19.7℃，冬季通风室外计算温度-12.7℃，冬季室外平均风速1.6m/s，夏季室外计算相对湿度34%。乌鲁木齐在我国气候分区中属于严寒地区B区。

因此，根据以上气候参数推断出乌鲁木齐冬季寒冷，全年气候干燥、多风，具有严寒地区的普遍特征。所以，高层建筑一旦起火，尤其是冬季，火势将在热压的作用下快速通过竖井向上蔓延（竖井压力分布如图1所示）；同时在室外风力的影响下，烟气水平方向扩散。其火灾扩散速度远高于南方暖湿地区，因此乌鲁木齐等严寒地区的防火防烟形势更加严峻，防烟设计必须更加严谨安全。

2 浅析乌鲁木齐某高层建筑防烟设计

此高层办公建筑位于乌鲁木齐市高新区，总共27层，地下2层，地上25层，地下为车库和设备机房，地上为办公用房；地上F1至F3为裙楼并连接1#和2#塔楼，总建筑面积101560m2，高约106.7m。建筑为框架-核心筒结构，核心筒构造如图3所示，核心筒外围为办公用房。建筑外形效果如图2所示。

本工程防烟楼梯间、防烟楼梯间前室及合用前室设置机械加压送风系统防烟，平面图如图3所示。

2.1 在建筑设计方案阶段因考虑尽量增加办公区域面积，对楼梯间加压风道截面积按地上和地下分开加压送风设计选取。取14m/s风速，因加压风道的截面积为1200*650mm，则送风量=14×1.2×0.65×3600×1.2=47180m3/h。而依据《全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力-2009》4.10.9.5条，“地上和地下在同一位置的防烟楼梯间若合用一个风道时，风量应叠加，且均应满足地上和地下加压送风系统的要求”。（显然，若满足此要求，方案设计中所取风量小于《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（下简称《高规》）表格8.3.2-1所规定的叠加后的风量60000-70000m3/h。）

2.2 设计中，防排烟设计师认为地上和地下不会同时起火，因此共用土建风道，地上和地下的加压风机均置于塔楼屋面，楼梯间地上和地下的加压送风口选为电动常闭风口，分地上和地下分开控制，即地上起火时地上部分加压风口打开；地下部分起火时，地下部分加压风口打开；保证地上和地下在加压送风时互不影响，独立运行。加压防烟系统示意图如图4所示。

3 严寒地区此类设计中存在的问题

3.1 问题一，在方案设计阶段，设计师可能对乌鲁木齐地区的气候特性及该地区防排烟设计的重要性考虑不周，为了获取更大的办公区面积，以致加压风道截面尺寸选择较小，给防排烟设计造成了方案选择性局限、设计困难；

3.2 问题二，在加压风道截面尺寸较小的情况下，加压防烟地上地下共用风道且风机分开设置虽然规范中没有相应规定，但是地上地下若同时起火，加压风道将无法同时满足地上和地下的防烟风机同时运行要求，可能会导致加压防烟效果不理想或没有效果，使风险增大；

3.3 问题三，在加压风道截面尺寸较小的情况下，地上地下共用风道，则楼梯间加压风口须考虑选为电动常闭风口，地上和地下加压风口分开控制，且地上和地下分设远程控制加压风机，这无形中增加了控制风险。

3.4 若以上风险同时发生，并且是在乌鲁木齐寒冷干燥的冬季，其可能会造成十分严重的危害和损失。

4 此类问题解决方案

针对上述问题，笔者根据工程实际情况和个人工作经验，通过对乌鲁木齐室外气候环境、建筑内部构造以及建筑功能要求的分析，总结出以下两个方案：

4.1 方案一，在对乌鲁木齐的气候和火灾特性充分考虑和研究的前提下，设计师对防排烟的建筑要求给予充分考虑和恰当预留。防排烟设计师在此基础上可以地上地下合用一台大风量高压风机，满足地上地下同时起火、共用风道的要求。地上、地下加压风量根据《高规》8.3.2条文说明部分的方法分别进行计算，再与《高规》表8.3.2-1进行比较，选其中的较大值并考虑漏风后进行叠加，叠加结果作为设备选型的风量参考；风压按沿程阻力损失、局部阻力损失、漏风和余压进行计算，余压满足《高规》8.3.7条规定。风口选用自垂百叶风口，其他设计均按规范要求执行。加压防烟系统示意图如图5所示。

4.2 方案二，在加压风道截面积尺寸较小且必须地上地下分开加压送风的情况下，将地上部分的加压风机设置于屋面，地下部分的加压风机置于地下室，地上和地下的加压风道用防火楼板隔断，分别加压送风，这样也可以满足地上和地下同时起火，可以同时防烟的问题。地上和地下的风量计算方法同方案一，但不叠加汇总，各自的风量分别作为地上和地下设备选型的风量参考；风压算法同方案一。楼梯间加压风口采用自垂百叶风口。但此方案须在地下室加设加压风机房，并认真考虑室外取风通路、送风至加压风道通路及加压风机防火保护等问题。加压防烟系统示意图如图6所示。

5 结语

虽然原加压送风防烟设计存在一定的安全隐患问题，但对于这些问题，现行国家相关规范和标准未有明确规定，所以笔者建议设计师在设计时不能仅仅以不违反规范和标准为设计原则，而应尽量考虑周全当地气候特征、建筑形式和设计条件等，在满足规范要求的基础上，尽可能做到更安全、更周全的设计。将安全作为防排烟设计的第一责任，将保护生命作为防排烟设计的最终出发点。

参考文献

[1] 中华人民共和国公安部.GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S].北京：中国计划出版社，2005.

[2] 中国建筑科学研究院.GB 50189-2005，公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3] 中国建筑科学研究院.GB 50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力-2009[M].北京：中国计划出版社，2009.

[5] 潘云钢.高层民用建筑空调设计-第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[6] 张吉光，史自强，崔红社.高层建筑和地下建筑通风和防排烟[M].北京：中国建筑工业主板社，2005.

作者简介：靳元斌（1987.01- ），男，汉族，助理工程师，主要从事通风空调及防排烟专业设计工作。

摘 要：笔者通过对乌鲁木齐某高层办公建筑防烟楼梯间加压送风系统设计的简要分析，提出乌鲁木齐高层建筑中同类型防烟设计中的加压风道断面过小、地上地下共用风道、楼梯间加压送风采用常闭风口的问题，并针对问题提出增加风道断面尺寸或地上地下加压送风分开设计，楼梯间加压采用常开风口等解决方案。

关键词：防烟设计 加压送风 高层建筑

高层建筑在我国现在的城市生活中已经占据城市建筑形式的主导地位。伴随对纵向空间的利用，同时也带来了防火防烟和火灾救援等问题。对于高层建筑，一旦发生火灾，火势蔓延快，烟气流动迅速。高层建筑人员疏散到地面的时间据加拿大有关研究表示，50层高每层240人的建筑内，1.1m宽的一部楼梯，人员全部到达楼外地面需131分钟。

火灾过程中会产生大量烟气，烟气中含有众多的有毒成分，足以致人缺氧、中毒甚至窒息；日本“千日”百货大楼火灾死亡人数中，约有80%是被烟气毒死的。那么对于高层建筑，防烟设计作为火灾前期，通过对烟气的控制达到为人员疏散和消防队员火灾救援提供宝贵时间及降低烟气危害，具有极大作用。

乌鲁木齐地处我国北方严寒地区，其特殊的气候环境（尤其是在冬季）对于防烟设计提出了更高的要求。

1 乌鲁木齐地区火灾的特点

乌鲁木齐地处我国西北：东经87°37′，北纬43°47′；平均海拔高度917.9m，年均温度7℃，冬季供暖室外计算温度-19.7℃，冬季通风室外计算温度-12.7℃，冬季室外平均风速1.6m/s，夏季室外计算相对湿度34%。乌鲁木齐在我国气候分区中属于严寒地区B区。

因此，根据以上气候参数推断出乌鲁木齐冬季寒冷，全年气候干燥、多风，具有严寒地区的普遍特征。所以，高层建筑一旦起火，尤其是冬季，火势将在热压的作用下快速通过竖井向上蔓延（竖井压力分布如图1所示）；同时在室外风力的影响下，烟气水平方向扩散。其火灾扩散速度远高于南方暖湿地区，因此乌鲁木齐等严寒地区的防火防烟形势更加严峻，防烟设计必须更加严谨安全。

2 浅析乌鲁木齐某高层建筑防烟设计

此高层办公建筑位于乌鲁木齐市高新区，总共27层，地下2层，地上25层，地下为车库和设备机房，地上为办公用房；地上F1至F3为裙楼并连接1#和2#塔楼，总建筑面积101560m2，高约106.7m。建筑为框架-核心筒结构，核心筒构造如图3所示，核心筒外围为办公用房。建筑外形效果如图2所示。

本工程防烟楼梯间、防烟楼梯间前室及合用前室设置机械加压送风系统防烟，平面图如图3所示。

2.1 在建筑设计方案阶段因考虑尽量增加办公区域面积，对楼梯间加压风道截面积按地上和地下分开加压送风设计选取。取14m/s风速，因加压风道的截面积为1200*650mm，则送风量=14×1.2×0.65×3600×1.2=47180m3/h。而依据《全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力-2009》4.10.9.5条，“地上和地下在同一位置的防烟楼梯间若合用一个风道时，风量应叠加，且均应满足地上和地下加压送风系统的要求”。（显然，若满足此要求，方案设计中所取风量小于《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（下简称《高规》）表格8.3.2-1所规定的叠加后的风量60000-70000m3/h。）

2.2 设计中，防排烟设计师认为地上和地下不会同时起火，因此共用土建风道，地上和地下的加压风机均置于塔楼屋面，楼梯间地上和地下的加压送风口选为电动常闭风口，分地上和地下分开控制，即地上起火时地上部分加压风口打开；地下部分起火时，地下部分加压风口打开；保证地上和地下在加压送风时互不影响，独立运行。加压防烟系统示意图如图4所示。

3 严寒地区此类设计中存在的问题

3.1 问题一，在方案设计阶段，设计师可能对乌鲁木齐地区的气候特性及该地区防排烟设计的重要性考虑不周，为了获取更大的办公区面积，以致加压风道截面尺寸选择较小，给防排烟设计造成了方案选择性局限、设计困难；

3.2 问题二，在加压风道截面尺寸较小的情况下，加压防烟地上地下共用风道且风机分开设置虽然规范中没有相应规定，但是地上地下若同时起火，加压风道将无法同时满足地上和地下的防烟风机同时运行要求，可能会导致加压防烟效果不理想或没有效果，使风险增大；

3.3 问题三，在加压风道截面尺寸较小的情况下，地上地下共用风道，则楼梯间加压风口须考虑选为电动常闭风口，地上和地下加压风口分开控制，且地上和地下分设远程控制加压风机，这无形中增加了控制风险。

3.4 若以上风险同时发生，并且是在乌鲁木齐寒冷干燥的冬季，其可能会造成十分严重的危害和损失。

4 此类问题解决方案

针对上述问题，笔者根据工程实际情况和个人工作经验，通过对乌鲁木齐室外气候环境、建筑内部构造以及建筑功能要求的分析，总结出以下两个方案：

4.1 方案一，在对乌鲁木齐的气候和火灾特性充分考虑和研究的前提下，设计师对防排烟的建筑要求给予充分考虑和恰当预留。防排烟设计师在此基础上可以地上地下合用一台大风量高压风机，满足地上地下同时起火、共用风道的要求。地上、地下加压风量根据《高规》8.3.2条文说明部分的方法分别进行计算，再与《高规》表8.3.2-1进行比较，选其中的较大值并考虑漏风后进行叠加，叠加结果作为设备选型的风量参考；风压按沿程阻力损失、局部阻力损失、漏风和余压进行计算，余压满足《高规》8.3.7条规定。风口选用自垂百叶风口，其他设计均按规范要求执行。加压防烟系统示意图如图5所示。

4.2 方案二，在加压风道截面积尺寸较小且必须地上地下分开加压送风的情况下，将地上部分的加压风机设置于屋面，地下部分的加压风机置于地下室，地上和地下的加压风道用防火楼板隔断，分别加压送风，这样也可以满足地上和地下同时起火，可以同时防烟的问题。地上和地下的风量计算方法同方案一，但不叠加汇总，各自的风量分别作为地上和地下设备选型的风量参考；风压算法同方案一。楼梯间加压风口采用自垂百叶风口。但此方案须在地下室加设加压风机房，并认真考虑室外取风通路、送风至加压风道通路及加压风机防火保护等问题。加压防烟系统示意图如图6所示。

5 结语

虽然原加压送风防烟设计存在一定的安全隐患问题，但对于这些问题，现行国家相关规范和标准未有明确规定，所以笔者建议设计师在设计时不能仅仅以不违反规范和标准为设计原则，而应尽量考虑周全当地气候特征、建筑形式和设计条件等，在满足规范要求的基础上，尽可能做到更安全、更周全的设计。将安全作为防排烟设计的第一责任，将保护生命作为防排烟设计的最终出发点。

参考文献

[1] 中华人民共和国公安部.GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S].北京：中国计划出版社，2005.

[2] 中国建筑科学研究院.GB 50189-2005，公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3] 中国建筑科学研究院.GB 50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力-2009[M].北京：中国计划出版社，2009.

[5] 潘云钢.高层民用建筑空调设计-第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[6] 张吉光，史自强，崔红社.高层建筑和地下建筑通风和防排烟[M].北京：中国建筑工业主板社，2005.

作者简介：靳元斌（1987.01- ），男，汉族，助理工程师，主要从事通风空调及防排烟专业设计工作。