基于层次分析法的既有建筑排烟系统消防安全评估研究

李 军，周欣鑫

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，城市面临的火灾风险也越来越大。火灾的高发，使得政府、社会和人们日益关注城市出现的消防安全问题。消防安全评估是目前评估城市消防安全现状的重要技术手段，评估的类型主要体现在如下两个方面：一是对单体建筑进行评估；二是对某一个区域进行评估。评估的主要方法有检查表评价法、事故树分析法、层次分析法、专家打分法、火灾爆炸指数评价方法等。无论使用哪一种方法，对建筑消防系统进行评估，是了解该建筑或该区域消防安全现状最基本的工作方式。

既有建筑排烟系统消防安全评估主要是对建筑内的排烟系统现状和性能进行评估。排烟系统是建筑消防系统的组成部分之一，是控制建筑火灾烟气蔓延，确保人员疏散和火灾有效扑救的重要保证，主要包括自然排烟系统和机械排烟系统［1］。据以往评估检查经验，一些建筑由于管理不善或年老失修，导致排烟系统基本处于瘫痪状态，此类建筑一旦发生火灾，基于烟囱效应火灾烟气的垂直蔓延速度远远超过人员疏散速度，极易造成严重事故，因此排烟系统是否完好有效至关重要。本文将根据以往评估检查经验，总结出现场检查要点、标准、检查方法和评估模型，为细化排烟系统消防安全评估研究提供参考。

1 排烟系统特点

建筑排烟主要有两种形式：自然排烟和机械排烟，图 1 为排烟系统主要组成部分。

图1 建筑排烟系统组成

自然排烟是较简单、不消耗动力的排烟方式，其利用火灾发生时热烟气流的浮力和外部风力的作用，将烟气通过建筑物房间或走道的开口排至室外。因此对于满足自然排烟条件的建筑，首先应考虑采取自然排烟方式［2］。

当建筑不具备自然排烟条件时，均应采用机械排烟系统，利用排烟风机、排烟道、排烟口等将火灾中建筑房间、走道内的烟气和热量排出建筑外［3］。高层建筑由于受自然条件影响较大，一般均采用机械排烟系统。值得注意的是，同一防烟分区内仅允许采用其中一种排烟方式，避免气流相互干扰影响排烟效果。

2 排烟系统消防安全评估指标体系结构

根据对国内外消防系统评估相关研究成果的分析，结合以往既有建筑消防系统评估经验，综合考虑评估方法的可操作性和适用性，对既有建筑排烟系统的消防安全评估，采用层次分析法和专家打分法的危险度评估方法比较适宜。针对排烟系统的特点，本文拟从参考规范、结合实地调研评估经验、咨询专家反复论证三方面将排烟系统的指标体系各划分为三个层次，具体如下。

图2 排烟系统消防安全评估层次结构模型

排烟系统二级指标包括防烟分区、自然排烟设施、机械排烟设施、补风系统和系统控制；三级指标包括挡烟设施、防烟分区面积、排烟风机、排烟管道、排烟防火阀、排烟口、固定窗、自然排烟窗、手动开启装置、补风口、补风管道、补风机、控制方式、联动方式和显示方式的相关内容［4-5］。

3 评估模型

3.1 排烟系统消防安全评估流程

排烟系统是一项传统的、历史久远的消防系统，在我国目前的经济条件下，仍是建筑消防设施中作为主动消防设施的主要技术手段之一。排烟系统评估流程如图 3 所示。

图3 排烟系统消防安全评估流程图

3.2 各指标权重设定建议和评定标准

目前国内外消防安全评估指标权重设置的研究多种多样，不同国家因为国情、经济、人员等方面的不同评估方法各有特色，权重设置方法可以分为定性、定量和半定量三类［6-7］。本文采用半定量分析法中的专家打分法，由若干专家对所建立的排烟系统消防安全评估指标体系进行初始权重赋值。

假设第 j 名专家确定的权重系数集为：

（λ1j，λ2j，…，，λij，…，λmj）

若专家权重集的平方和误差均在其允许误差 ε 范围内，即：

式中：λij为 j 专家对 i 指标给出的初始权重，ε 为允许误差，最大为 20 %。

为满意的权重系数集。否则，对一些偏差较大的指标权重 λi再征求相应专家意见进行修改，直到满意为止。

根据以往项目实践经验和专家打分，本文针对排烟系统各级指标提出建议权重，如表 1、表 2 所示。

表1 排烟系统二、三级指标权重设定建议

表2 排烟系统评定标准和权重设定建议

续表2

表3 排烟系统消防安全风险等级及特征

3.3 系统风险划分

根据上述检查表和权重设置建议，对系统进行评分，评分结果与系统消防安全挂钩，系统安全水平划分为 4 个等级，如表 3 所示。

4 案例

本评估方法在实际应用中取得了较好的效果，以某商场项目为例，该项目排烟系统在现场评估检查过程中发现了如下问题。

1）防烟分区。未按照规范要求划分防烟分区，防烟分区面积过大，未设置挡烟设施进行防烟分区划分。

2）自然排烟设施。设置在高处的自然排烟窗，未设置手动开启装置

3）机械排烟设施。①排烟风机未设置在专用机房内；②机械排烟口设置位置不合理，设置高度较低；③机械排烟口未设置手动开启装置；④排烟管道有局部破损；④穿越防火分区处未设置 280 ℃ 排烟防火阀。

表4 某商场排烟系统指标评分表

续表4

4）系统控制。经现场测试，火灾自动报警系统不能自动联动排烟系统实现开启常闭防火阀，启动排烟风机排烟等功能。

某商场排烟系统消防安全水平得分为 60.7 分，根据表 4 可知，该商场排烟系统消防安全等级为 III 级，属于中危险级。

5 结语

防排烟系统消防安全评估可以更加客观、准确、直观地了解建筑防排烟系统的运行状态，从而为建筑消防系统整体安全提供保障和依据，防排烟系统消防安全评估指标体系因素众多，本文基于对防排烟系统的特性分析，提炼出系统检查要点，梳理出检查标准，有针对性地建立了普适性的防排烟系统评估模型，可使评估结果更加有效，为细化防排烟系统评估研究提供参考。