刍议高层建筑消防防火排烟设计

杨菲菲

摘 要：精密、系统、完善的消防防火排烟设计，能够从根源上降低火灾事故的发生频率，保证人们的生命、财产安全。本文以某高层商业综合建筑体为例，对项目概况、消防防火、排烟、补风等系统的预期设计要求进行了介绍，根据消防防火排烟系统的设计要点，结合实际情况进行了精确计算，以供参考。

关键词：高层建筑;消防防火排烟;通风系统;补风系统

高层建筑虽然显著提升了土地利用率，为城市化发展做出了贡献，但同时也应该看到，由于楼层高、人口密度大，一旦出现火灾等重大突发安全事故，将会极大地增加居民的逃生难度。数据表明，火灾中的遇难者往往吸入了过多的烟尘，窒息而亡。基于此，做好高层建筑消防防火排烟设计至关重要。

1 高层建筑消防防火、通风、排烟、补风系统预期设计要求

1.1 高层建筑项目概况

某高层商业综合建筑体位于某市新区中心地段，建筑总面积达到82.7万m²，地上部分总面积共57.5万m²，建筑总高度达130m，共计30层，其中1～5层为大型商业广场（与万达广场排布结构高度相似）;6～23层为商业高级写字楼，用作主要的办公区域，日常进出人口较多;24、25两层为设备层和综合控制室，负责对整栋建筑进行全面控制。地下部分总面积共25.2万m²，其中建筑面积为6.3万m²，地下1层为儿童娱乐城、地下2、3两层为车库及配套设施备用房。

1.2 高层建筑消防防火排烟预期设计要求

在此高层商业综合建筑体中，为了切实做到防火、排烟，全面提升建筑各个区域的消防安全等级，规划设计人员将重点放在通风、排烟、补风三项内容。其中通风系统属于中央空调系统总体的一部分，但在实际运行时保持独立性，主要针对地下1层～地面5层的商业休闲娱乐区以及地下2、3层的车库。在预期计划中，上述8层建筑，每层均设置独立的机械通风系统，常规时间内每小时排风次数为6次（一般情况下每10分钟排风一次，出现特殊情况时可以临时调整，视空气中一氧化碳、二氧化碳、其他固态颗粒物的具体数量而定）、每小时送风次数为5次。此外，由于每层大型商业公共区域的面积超过2500m²，因此在预期计划中，消防排烟及补风系统的正常工作荷载必须按照超过3000m²的区域进行防火排烟计算设计。根据《汽车库建筑设计规范》和该市高层建筑消防防火有关要求，该商业综合建筑体地下三层、地上五层公共商业区单位时间内的补风量必须超过排烟量的60%，6层以上区域单位时间内补风量应该不小于排烟量的50%^[1]。

2 高层建筑消防防火排烟系统设计要点

2.1 消防防火通风系统设计

通风是消防防火排烟系统的重要环节，根据该项目的整体构造，围绕送排风风量、设备类型、风管、风口、风俗、气流形态、防火阀、噪声削减等内容进行设计。

第一，由于地下1层及地上1～5层、地下2、3层车库、地上6层以上的使用功能存在差异，故而共设置3大类别，每层保持独立的机械性送排风系统，其中包含诱导风机。此外，排风、排烟是独立运行的两个系统，不能混淆使用;送风、消防排烟、补风功能，可以在相同系统中同时存在。

第二，对排风量、排风口数量设置进行复核。一般来说，将机械通风量、废气量作为核心参数。在进行计算时，机械通风量必须满足规定废气总量的百分比要求。通风系统实际运转过程中，高层建筑每层的实际排风量务必大于基于换气次数法计算得出的数值。根据有关规定，该商业综合体地下车库每小时的理想换气次数为5次、单一通风口排风量每小时可达300m³;商业区每小时换气次数为6次、每小时排风量可达500m³;6层以上办公区每小时换气次数为4次、每小时排风量可达400m³。如上文所述，地下車库和商业区的排风系统有所不同，两层地下车库每层按照2500m²的面积进行计算，楼层间高度为5米，则每层车库每小时实际排风量为：

（1）地下车库排风量=2500m²×5m×5次/h=62500m³/h

按照地下车库单一通风口300m³/h的排风量，满足一层地下车库排风量的排风口数量为：

（2）地下车库排风口数量=62500m³/h÷300m³/h=208.33≈209个

即地下车库每层需要均匀布置209个排风口，方可满足通风要求。

6层商业区每层按照3000m²的面积进行计算，楼层间高度为7米每层商业区每小时实际排风量为：

（3）商业区排风量=3000m²×7m×6次/h=126000m³/h

根据商业区单一通风口500m³/h的排风量，满足一层商业区排风量的排风口数量为：

（4）商业区排风口数量=126000m³/h÷500m³/h=252个

6～25层办公、设备区每层实际工作面积为740m²，楼层间高度为3.5m，则办公区每小时十几排风量为：

（5）办公区排风量=740m²×3.5m×4=10360m³/h

（6）办公区排风口数量=10360m³/h÷400m³/h=25.9≈26个

通过上述过程确认的商业综合体不同功能区域的排风口设置个数，均为最大值，在实际使用时，可以酌情降低通风机组的运行功率，或是有针对性开关一部分通风口，只需满足建筑的正常通风要求即可^[2]。

2.2 消防防火排烟及补风系统设计

该高层商业综合建筑体的消防排烟及捕风系统设计要点为：排烟量、排烟补风量、排烟口位置选择、防火阀等。根据相关要求，结合建筑体不同功能区域的实际条件，不同排烟区的预期排烟量如表1所示。

需要注意的是，消防防火排烟系统必须使用专业的排烟轴流风机，绝不能与常规的排风机混淆。在选用时，应该就是否能够在280℃的环境下连续工作超过半小时进行仔细检测。

对于消防防火排烟系统来说，风管的单位长度不得小于1250mm、横截面周长不得小于500mm;根据表1所载的排烟量预期值，经过计算发现，5个不同区域的排烟速度最小为15.73m/s、最大为18.68m/s，均在15m/s～20m/s的合理范围之内。

经过全面测量后，发现在补风口处，可以采用双层百叶的设计，足以满足预期消防防火排烟要求。

进行消防防火阀设计时，虽然该高层商业综合建筑体共分为5个防火区域，但防火阀的设计均应该遵循如下原则：第一，垂直排布的风管与每层水平方向风管的交界处必须位于水平管段上方;第二，各分区不同楼层之间的排烟支管应该建立在同一个排烟系统中。第三，在排烟风机的入口处、穿越防火分区处分别设置排烟防火阀。此外，为了保证质量，在条件允许的情况下，防火阀应该贴近墙壁端。

3 结语

很多具备丰富经验的消防员认为，在现代高层建筑中，消防隐患的危害性远远高于明火。隐患并非单独存在，其背后往往隐藏着系统性的巨大危机，一旦出现问题，将会引发连锁反应。因此，在开展高层建筑消防防火排烟设计时，设计人员必须考虑到可能引发事故的各种因素，精确计算相关数据，提高防范等级。

参考文献：

[1]朱鹏浩，郑宇翔.高层建筑消防防火排烟设计[J].科技创新与应用，2020（13）：103-104.

[2]郭黎锋.高层建筑消防防火排烟设计探讨[J].消防界（电子版），2018，4（10）：49.