高层建筑消防排烟设计中的问题及对策

（黄岛区消防救援大队，山东 青岛 266500）

0 引言

近年来，因为人们的消防安全观念滞后，导致建筑领域消防相关设施的投入力度不足，通常只是对于建筑物火灾的自动报警系统及自动喷水灭火系统关注度较高，多数情况下忽略了建筑物消防排烟装置的设置。高层建筑消防消防排烟工程主要技术指标包括以下4点：首先，高层建筑需要合理设置能够开启外窗。自然通风模式的封闭楼梯间或者防烟楼梯间，应在最高位置设置面积不小于1 m2的可开启的外窗或开口；当建筑总高大于10 m时，应在楼梯间外墙上每5层内设置面积不小于2.0 m2的可开启外窗，并且保证布置间隔不大于3层。其次，机械排烟系统采用管道进行排烟，排烟管道必须使用阻燃材料并且保证内壁应光滑。排烟管道内壁为金属或者非金属时，管道的设计风速分别不大于20 m/s和15 m/s；并且设置吊顶内部的管道以及穿过防火分隔区的管道，其耐火极限保证要大于1 h。再次，防火阀被大量应用在消防排烟系统中，通常由阀体、叶片、传动机构及温度感器等部件构成，并且排烟防火阀能够实现手动和远程操控开启，可以大大增强防火分隔区的防烟分隔效果。最后，加压送风口的风速不宜大于7 m/s，排烟口的风速不宜大于10 m/s。然而在实际安装进程中缺乏重视，导致风速数值过低或过高。所以，现场作业人员必须对风速进行严格把控，使其满足相关标准。

1 高层建筑物消防排烟系统设计的重要意义及技术方案

1.1 高层建筑物排烟系统设计的意义

高层建筑物的发展快速，其高度及密度持续增加，规模持续增加，每一座高层建筑物均能够成为一个人员密度高的区域，这种情况也可能为广大人民群众带来一定程度的消防安全隐患。一旦高层建筑物发生火情，该建筑物高度较大、竖直方向通道较多，极易造成火情快速蔓延等，不利于被困人员迅速撤离，因为火情的蔓延速度较快，极易变成立体化燃烧，消防人员的救援抢险任务执行难度比较大。根据有关统计数据，在高层建筑物设计时，采用相应的预防措施确保建筑物内部广大居民可以避免火灾有毒有害气体的危害，就能在火情出现时最大限度地保证被困人员的财产安全。因此，高层建筑物的消防排烟系统的规划设计具有实际意义[1]。

1.2 建筑物内部空间的规划

相关设计人员必须了解全部的烟雾可排放通道，保证其完整性，为烟雾的排放过程提供便利，充分发挥烟雾排放系统的作用。因此需要进行科学合理的规划设计。

首先，了解每个空间和通道之间的连接状态，为排烟装置的运行提供良好的外部环境。其次，对于相关的排烟方案，研究其和室内各个空间之间的关系。满足预期的设计目标。最后，在建筑内部空间规划步骤，需要考虑多个因素，例如安全管理体系、功能和用途等。

1.3 排烟通道的规划设计环节

排烟相关通道的规划设计是高层建筑物的消防排烟设计过程的关键环节。对于不同的楼层，如果要实现优良的疏散功能，可以在相应的位置设立专门的人员疏散通道，并将相关连接位置作为烟雾排放的通道。相应的维护系统和建筑框架结构相连，还需要将所有的烟雾排放渠道归结到其中，例如框架结构、高低压配电井等，确保排烟效果。对于高低压配电井、电梯井来说，为了达到良好的烟雾排放效果，都可以与出现火情的楼层进行连接，以增强排烟效果，最大限度地保护人员的安全。

1.4 科学设计消防灭火的给水装置

在消防灭火的给水设装置规划设计进程中，设计人员需要结合高层建筑的情况及国家相关标准和规范综合考虑。例如在实施消防栓的排布设计环节中，需要以水柱的长度尺寸为设计根据，针对水柱的长度进行合理的设定。如果建筑物高度小于等于100 m时，10 m就是相关水柱的最小值。否则，水柱的长度尺寸必须大于12 m。高层建筑的消防电梯是一类非常关键的设备，发挥了消防灭火作业中极其重要的作用。因此，必须强化针对消防电梯的设计工作，最大限度地减轻火灾带来的各方面损失。

2 高层建筑物消防排烟系统规划设计中存在的问题

2.1 高层建筑物消防监管体系不完善

高层建筑物的防烟通风系统规划设计是基本完善的监管体系条件下的，相关消防监督管理体系是一类非常值得关注的问题。有关部门关注相关监管体系及制度的搭建及改善，消防安全相关监管制度缺失就可能引起执法过程不严格的状况，高层建筑物的排烟系统规划设计缺乏适当的制度进行监管，也会引起一系列问题。此外，某些施工建筑企业只关注经济效益，忽略了对消防工程品质的要求，如果发生相关质量问题，责任划分不明确。对于高层建筑物消防排烟系统规划设计的规范顺利发展形成了比较严重的阻碍作用。因此，需要尽快改善体系，加强对于相关消防工作制度约束是非常关键的。

2.2 相关消防安全从业人员职业素养偏低

根据现阶段国内相关领域的状况，高层建筑物的消防排烟系统的专家学者通常缺少实际的工作经验及相关领域的专门技能，不能完全适应相应的工作需要，这种情况影响了消防排烟工程的最终品质。相关从业人员缺乏相关的工作经历及专门技能，就无法对高层建筑物的消防安全、排烟等系统工作内容有清晰的认识。相关从业人员对高层建筑物的防火系统、消防排烟系统的结构缺少充分的认识，就无法高效、高质量地进行与之相关的规划设计任务。所以，提高相关从业者的业务素养，对于提高升高层建筑物的防火排烟系统的规划设计的最终品质具有非常重要的现实意义[2]。

2.3 高层建筑物消防设施不完备

在火情出现时使用消防设施能最大限度地减少不必要的损失。现阶段，绝大多数高层建筑物内部都应该设置消防相关设施，然而因为某些高层建筑物建成年代比较久远，针对高层建筑物发生火情的相关安全防火意识还存在问题，许多消防设施规划及安装作业不够完善，如果发生火情，无法发挥出应有的消防减灾作用。加上许多陈旧高层建筑物内部的消防设施规划及施工不合理，相关设施的日常管理及维修保养难度较高，时间一长，就导致相关消防设施缺少妥善的管理及维修保养，使相关消防设施在不稳定的情况下工作。因此，一些火灾的发生是由于设计和施工进程中操作不规范，消防设施一旦发生故障将会带来较大的潜在隐患。

2.4 高层建筑物内部装修工程的不科学

在许多高层建筑物的装修过程中，广大住户考虑更多的是美观性、舒适性及功能，经常忽视了防火功能的重要性。多数居民的防火安全意识不足，经常使用大面积易燃的装修装饰原材料进行装修，这种情况大大增加了高层建筑物的火灾隐患，加上现阶段绝大多数装修原材料均为极易燃烧的有机合成材料，导致原材料燃烧以后产生了大量的有毒有害气体及热能，提高了火情蔓延的速率，产生的高温或者有毒有害气体可能导致窒息情况的发生，严重威胁着高层建筑物内部被困人员及消防救援人员的安全。

2.5 高层建筑物内部防烟及防火区域划分的问题

相关消防工程技术人员在规划设计高层建筑物内部格局时，对于防烟及防火区域划分的考虑缺乏系统性的规划。所有防烟及防火区域划分不合理，导致发生火情时有毒有害气体无法被有效控制，在防烟及排烟系统担负多个区域的排烟工作时，区域划分或者排烟系统规划未能全方位考虑其他区域状况时，可能发生火情生产的有毒有害气体无法被有效控制，容易导致火情快速蔓延，加重人员的伤亡状况。

2.6 高层建筑消防烟排烟系统安装施工不合理

相关消防工程技术人员在对高层建筑物的防火排烟系统规划过程中，多数情况会使用规格一致的百叶窗形式的风口作为送风口的纵向防烟排烟系统，由于其管道长度较大、内层表面比较粗糙、密封性能较差及弯头拐角初较大等原因可能大幅度降低相关消防系统的作业效率。还存在消防自然排烟窗的排布不合理的状况，标准化的消防自然排烟窗（图1）排布的规定是要在高层建筑物的上方，并且必须安装容易开启的机构。然而在绝大多数高层建筑物中，手动开启这种机构是不能实现的。因此，必须设计自动开启的模式，借助自动化传动机构或者其他的相关消防设施的联动作用来完成自动开启工作。此类机构造价较高，造成绝大多数高层建筑物配备的排烟窗均为侧拉式或者平开式[3]，并且安装位置较低，上述情况在某种程度上制约了火情出现时高层建筑物的排烟效果。

图1 消防自然排烟窗

2.7 居民的火灾安全防范观念不足

许多火灾是可以避免的。某些居民消防安全防火观念比较薄弱，在装修房屋时，为了最大限度地追求美观性及舒适度，选用许多极易燃烧的布艺沙发及窗帘壁纸等易燃材质，完全忽略上述装修材料的防火等级。在日常生活中，许多火灾险情的出现，都是居民日常用电过程不规范造成的，假如居民自接的电路质量较差，或者家中的电器的功率较大，造成电网超负荷运行的结果，都会增加火灾事故出现的概率。

3 高层建筑物防火排烟系统的规划设计改善措施

3.1 防火排烟系统的规划设计

高层建筑物的排烟系统通常可以分为2类：自然排烟系统及机械化排烟系统。对于自然排烟系统，需要确保所有的开口方向的区域有所差别，随后分析和计算排烟装置的实际开口区域的面积，对自然排系统的排烟效率进行精确的分析，使用人工开启方案或是自动化开启方案，进而实现排烟的功能。对于机械化系统消防排烟装置（如图2所示），主要包括2个方面的规定。首先是排烟的管道、排烟口需要由设计人员合理地排布及规划，然后对管道的规格、尺寸、排烟能力和材质进行考虑，分析计算相关管道的断面的面积、排烟口的所处位置等。其次要确保烟气流动的可控程度，当火情出现的时候，要保证机械化送烟口的所处位置及排风口有适当的间距，保证火情发生时气流及机械装置排烟系统内部的气流速度不统一，防止发生两者互相干涉的情况，有效缓解火情的蔓延速度。在现阶段，需要将两类排烟模式有机结合，最大限度地保证排烟系统的安全及稳定运行。

图2 机械化系统消防排烟装置

3.2 防火区域的单元格的规划设计

相关消防工程技术人员可以将某个防火区域作为多个防火单元构成的有机整体。做好防火单元格相关细节的防火规划，才可以保证相关防火区域的安全。因此，在所有的细小单元内部，需要排布某些烟气分隔装置，阻碍火情的蔓延。并且要科学地设定防火分区，包括水平方向的分区、竖直方向的分区等。水平防火分区使用防火隔离门、防火墙及防火卷帘门等隔绝设施用来延缓或阻止火情的蔓延。合理的防火单元格的规划设计工作，可以显著增加室内有效空间，配合火情自动警报装置、自动喷水灭火装置的共同工作，可以在最短的时间内将火情实施有效的控制，最大限度地降低人员伤亡及财产损失。

3.3 材料及装备的科学选取

相关消防工程施工单位在针对高层建筑物内部的防火排烟系统进行作业的过程中，对于工程品质的把控也是一项非常关键的要素。一定要选择适合的排烟相关装备，如排烟的管道、排烟口及风机等。在挑选材料的进程中，根据有关标准及行业规范，严格针对材料对品质进行把关，坚持品质为主的选取准则。例如，排风机需要挑选离心式的，保证室内温度高于280 ℃时依旧可以正常运行0.5 h以上，在实际火情发生时，可以延长排风机的工作时间。此外，针对其他品类的消防防火装备优先需要使用耐火性能较强的材质，确保火情出现时，相关装置可以正常运行，实现防火排烟的预期效果。

3.4 完善和健全相关监督机制

建立及完善的相关防火监督和管理机制同时也是在消防排烟规划设计过程中一项需要高度重视的问题。设置约束及激励的相关制度，提升建设、规划设计、现场施工和监理等相关单位对于高层建筑物消防规划设计作业过程中的责任感。完善相关消防管理系统及相关责任制度，将责任切实落实到岗位及个人，约束相关人员的具体行为，规范相关工作者工作的合理性及严谨性。强化法规层面的完善，对于的违规的行为大力追究相关责任主体的相关责任。

3.5 排烟方案的改善

排烟方案是高层建筑物消防规划的关键环节。必须做好排烟规划方案的合理优化，设计所有的环节，保证整体方案的有效性。

4 结语

高层建筑在满足居住和办公需要的同时也给居民的安全带来了潜在的风险。只有做好防烟排烟的相关工程，才可以确保人们安全。在排烟设施的作业过程中，设置自然排烟系统中的外窗、机械排烟系统中的管道设置、防火阀及有效控制防烟送风口和排烟口的风速，切实完成防烟排烟设施的施工，保证高层建筑物消防排烟系统的安全稳定运行，不但可以有效地保证居民的安全，有益于维护社会的稳定，对其给予高度的重视。