暖通空调防火排烟问题浅析

林晓微 姚鹏飞

【摘要】防火与防排烟设计是高层建筑设计中非常重要的组成部分，由暖通行业所承担的防火部分是针对于空调和通风系统自身而言的，目的是阻止火势通过空调和通风系统蔓延，在暖通空调系统的设计中则应考虑空调系统、通风设计、防排烟设计以及整个建筑中的人身安全问题。文章对暖通空调防火排烟问题进行了讨论。

【关键词】暖通空调；防火；排烟

建筑物一旦发生火灾，就有大量的烟气产生，这是造成人员伤亡的主要原因，如果其烟气控制不利，将错失人员安全疏散和火灾扑救的最佳时间，可能造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此，这就需要一个防排烟系统来控制火灾发生时烟气的流动，及时将其排出，在建筑物内创造垂直疏散通道无烟和水平疏散通道无烟的安全区，以确保人员安全疏散，并为消防扑救员创造条件。

一、暖通空调防排烟系统存在的问题

1、自然排烟中的外窗设计不合理

目前，在进行建筑工程排烟设计时，由于设计人员没有考虑到窗户的类型，而仅仅只是按照规定要求满足了窗户面积的设计，因此使得排烟体系出现障碍性问题，导致难以预想的隐患。这就要求在自然排烟外窗设计中，需要严格按照要求规定，防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2；靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不小2.00m2；在窗户设计上，必须要考虑到不同类型的窗户可能会对建筑排烟造成的影响，并主要考虑可开启的外窗，且避免采用固定窗或是内窗替代外窗。

2、防排烟风机设置存在的问题

根据实际的工程实践数据表明，若采用的是土建竖井，漏风率大于20%。而且对于加压送风机风量的确定中所需要考虑的风道漏风系数在《高规》中并没有做出明确的规定，因此，对于需要加压的防烟楼梯间及其前室、合用前室、消防电梯间前室等将得不到规定的送风量，而且这还是在选择加压送风机时如果不考虑漏风系数的影响下。当前，很多设计人员误以为送风量越大越好，但是风量太大同样会造成前室或楼梯间的门难以开启，反而影响防烟效果。因此，在考虑漏风系数时，应根据规定值进行计算设计，不可以随意加大。

二、建筑排烟技术要点分析

1、自然排烟

自然排烟是利用火灾产生的烟气流的浮力和外部风力作用通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式的实质是热烟气和冷空气的对流运动。在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。烟气排出口可以是建筑物的外窗，也可以是专门设置在侧墙上部的排烟口。自然排烟由于构造简单，易于操作，不需要专门的排烟设备和外加动力，因此在建筑的排烟设计中应用较多。但自然排烟效果不稳定，易受火灾烟气温度、室外风向和风速等影响，存在火灾通过排烟口蔓延到上层的危险性。如对于开口排烟，如果着火房间温度很高，烟气中可能含有大量未燃气体，则烟气排除后即会形成火焰，将导致火势沿着建筑物外壁面向上层蔓延的贴壁效应。如有一火源起始温度为1100℃，建筑采用宽高比较大的窗（如宽4.8m高1.5m，宽高比3.2），可产生的贴壁效应如图1所示。

火灾烟气冲出着火层外，至着火层上一层的温度约500℃，上二层约300℃，而玻璃破裂温度一般为200℃—300℃，因此含高温火焰的烟气仍有可能使上两层玻璃爆裂，使火灾蔓延至室内。特别是对于高层建筑室内出现火灾的条件下，火焰由窗口或洞内溢出并引起外保温系统的燃烧再导致火焰通过窗口或洞口引入而导致其它楼层失火。因此，为了提高自然排烟的有效性，建筑外立面应设置一些突出装置防止烟气的贴壁效应，如楼层之间向外突出的通廊，窗台上部设置横向突出，使烟气尽量远离外墙。还可以通过调节排烟窗的几何形状，如降低窗的宽高比将有助于降低排出烟气的贴壁效应。另外应尽量使用自动窗口，以便火灾时及时打开形成早期排烟，避免温度上升过快。

2、机械排烟系统

1）全面通风排烟方式

在对房间利用排烟机进行机械排烟的同时，利用送风机进行机械送风，这种方式称为全面通风排烟方式。由于这种机械排烟方式给控制区送入了大量的新鲜空气，为避免产生助燃的影响，它不适用于应用在着火区的，可用于非着火的有烟区。这种方式的优点是防烟排烟效果好，而且稳定，不受任何气象条件的影响从而确保控制区域的安全，缺点是需要送、排风两套机械设备。投资较高。耗电量也较大。

2）负压机械排烟方式

利用排烟机把着火房间中产生的烟气通过排烟口排到室外的排烟方式称为负压排烟方式。在火灾发展初期，这种排烟方式能使着火房间内压力下降，造成负压，烟气不会像其它区域扩散。但火灾猛烈发展阶段，由于烟气大量产生，排烟机如来不及把其完全排除，烟气就可能扩散到其它区域中去。另外排烟机要求能承受高温烟气，而且还需要设防火阀，在超温时自动关闭停止排烟。所以，不仅初投資高，而且日常维护管理费用也高。

3）设置范围

对于一类建筑和高度超过的二类建筑，符合以下条件的均应设机械排烟系统：无直接天然采光和自然通风，内走道长度大于20m，或有天然采光和自然通风但内走道长度大于60m；面积大于100平米，且经常有人停留或有较多可燃物的房间、无法开窗的及地下的房间。

4）系统设置和排烟量计算

内走道可按水平防火分区设置垂直排烟系统，风量按60m3/m2·h计算。当房间与走道之间的门为防火门时可只计算走道面积，为普通门时，计算面积应适当增加一部份房间面积，即根据排烟区域的大小增加该区房间面积的1/8--1/4。上面计算出的风量应大于与之相对应的正压送风量的30%左右，以维持着火区的负压。因着火层及其上下邻层有正压送风，所以排烟应集中于着火层。按着火层面积计算风量。但系统总风量，即用作选择风机时的风量应乘以1.3--1.5的漏风系数。对于超高层建筑可同时计算二个着火层，如中间设有避难层可分为二个系统设置。符合排烟要求的公用区域，排烟系统不可跨越防火分区，若一个防火分区太大，可内设两个以上的排烟系统，即排烟分区。排烟系统的风量根据房间高度决定，高度大于10m按6次/小时换气计算，高度不大于10m，按60m3/m2·h计算。对于兼作平时排风的系统，其排风量应与以上计算的风量进行比较，取其中较大者。

5）排烟口的设置

内走道的风口设于每层的顶棚或近顶棚的墙面上，尽量位于排烟区中部。风口断面按总风量、排烟口风速10m/s左右及同时开启一个计算。公用区的排烟口，可根据系统实际情况，尽量在排烟区内均匀布置，同一系统排烟口，数量不宜太多，排烟口风速以10m/s为宜的。

结束语

建筑物内设置防排烟系统不是为了稀释烟气的浓度，而是要使火灾区的烟气向室外有序流动，使烟气不侵入疏散通道或使通道中的烟气流向室外，即人为地控制烟气流动。只有掌握了烟气扩散、流动的规律和防排烟方式的特点才可能设置合理的防排烟系统，使烟气按设计路线流向室外。

参考文献

[1]方修睦。高层建筑供暖通风与空调设计[M].黑龙江科学技术出版社。2009

[2]吴明。建筑防排烟消防设计中的问题探讨[J].制冷与空调。2012