高层建筑防火排烟设计对策

汪伟

摘要：随着城镇化的发展，高层建筑的数量不断增多，有效解决了土地紧缺的问题，但是一旦发生火灾，将会造成更加严重的危害，因此高层建筑的防火设计，尤其是排烟设计更是重中之重，直接关系到高层住户的生命财产安全。概述了高层建筑防火排烟的难题，提出防火排烟设计的重要性，从当前实际情况出发，探讨高层建筑防火排烟设计的优化措施，为高层建筑设计提供参考。

关键词：高层建筑;防火排烟;设计

高层建筑的消防安全问题是当前社会讨论的热点，受到社会各界人士的关注。为了保证高层建筑的消防安全，需要对设计阶段、施工阶段到投入使用进行全方位的把控，尤其是防火排烟设计，对于控制火势、疏散人群、降低燃烧危害性等方面发挥了重要的作用，对住户的生命财产安全起到了防护作用。因此在建筑设计过程中要重视防火排烟设计，从当前实际情况出发，突破难点问题，优化设计方案，为高层建筑的消防安全打下坚实的基础。

1  高层建筑消防安全面临的问题

随着建筑行业的发展，建筑设计施工水平和消防排烟能力不断提升，但是高层建筑的防火排烟设计水平面临着一些因素的制约。由于高层建筑的实际特点，一旦发生火灾，楼梯间、管道间等竖向烟道在风力因素的影响下，会使火势更加迅猛，给人员疏通以及消防救援工作产生不利影响，导致更加严重的事故[1]。由于高层建筑体量大，发生火灾后受困人员数量多，浓烟、粉尘会造成被困人员呼吸困难、大面积灼烧，严重影响生命安全。高层建筑发生火灾时面临以下难题。

①火势发展迅速。当高层建筑发生火灾后，火灾会迅速蔓延开来，产生浓烟、粉尘，其蔓延速度远远大于人员疏散速度。高层建筑发生火灾后，竖井、幕墙之间的缝隙会加快火势蔓延，一旦火灾到达一定程度，产生热风压现象，会导致火势逆转，遇到外部空气时有轰然的风险。

②疏散困难。高层建筑体量大、楼层多，内部拥有众多的房间以及人员，一旦发生火灾，人员疏散问题将是主要问题。同时高层建筑有很多易燃物品，一旦发生火灾，火势蔓延后疏散通道会被堵塞，建筑内部的人员很难进行疏散。高层建筑发生火灾后被困人员比较多，造成消防通道比较拥挤，有引发踩踏事故的风险，进一步扩大了火灾的伤害。同时建筑材料燃烧会产生大量的有害气体，进一步增加救援疏散人员的难度，在高层建筑火灾中死亡、受伤的人员中很大一部分是因为浓烟、粉尘窒息，因此发生火灾时烟气的排放尤为重要。

③消防设施不完善。高层建筑内部消防安全主要有报警系统、灭火系统以及排烟系统等部分构成。高层建筑的消防设施必须经过严格审查，只有确认合格后才能投入使用，发生火灾时，消防设施就是高层人员生命的保证。在使用消防设施过程中要随时抽检，出现问题及时检修，确保消防设施的运行质量[2]。当前部分企业为了保证检查过关，故意隐瞒高层建筑消防设施问题，严重影响了高层建筑的消防安全，增加了火灾发生的可能性。

④缺乏安全管理。在高层建筑消防管理过程中，一些工作人员没有明确消防管理的重要性，缺乏专业技能和职业素养，消防管理和维护工作质量比较差。这些问题导致高层建筑存在很多安全隐患，消防设施维护不到位、消防设备出现损坏或者老化等情况，甚至部分住户在消防通道堆放杂物，一旦发生火灾将会严重影响高层建筑的消防安全。

⑤用户消防意识薄弱。高层建筑很多火灾都是用户操作不当引发的，这些问题在很大程度上都是可以预防的，但是由于用户的消防意识薄弱，很多不当操作是诱发火灾的关键因素。例如在室内装修时片面地追求美观和舒适，而忽视消防安全，没有注重装饰材料的防火性能，一旦发生火灾，将会造成严重的影响。同时住户不按规定用电也是引发火灾的原因，用户私自接拉电线、使用不合格的电气设备以及大功率电器超荷负载，这些都是引发消防安全事故的重要原因。

⑥消防区域划分不合理。很多高层建筑在设计阶段，对消防通道设计不合理，缺乏整体、系统的规划[3]。很多消防设施承担着排烟任务，而消防区域的规划不合理，导致浓烟不能及时排除，不能发挥消防系统作用，对救援和疏散工作产生了不利影响。

随着城镇化的发展，城市人口数量急剧增加，高层建筑是解决居民居住问题的有效措施，为了保障住户的生命财产安全，需要重视消防安全。高层建筑一旦发生火灾，造成伤害将是巨大的，甚至会引发严重的社会问题。高层建筑由于自身体量大，救援难度比较大，因此在规划设计高层建筑时，要充分考虑这些因素。根据相关数据表明，在高层建筑发生火灾时，死亡人员中超过八成是浓烟、粉尘中毒和窒息造成的。因此在高层建筑设计过程中，需要重视消防工程设计规划工作，尤其防火排烟系统。

2  高层建筑防火排烟设计存在的问题

2.1  自然排烟设计

高层建筑在设计过程中，针对排烟防火系统会使用自然排烟窗户，以保证高层建筑的排烟效果。高层建筑发生火灾时，仅仅靠扑灭动作不能很好地完成火情控制，需要启动消防设施，从而更好地控制火情。但是这种设施的造价比较高，很多高层建筑采用的都是玻璃窗，自动化水平不够，影响消防排烟的效果。

2.2  送风口设置

防火排烟设计过程中需要针对烟雾的实际情况确定送风口的尺寸，确保开口的大小符合要求，同时要保持封闭的状态。在设计管道时，表面不需要太过光滑，一般不采用叠层供气这种方式。如果管道太长或者没有封闭，会导致控制不平衡，影响防火排烟的效果。在高层建筑中，由于楼层高、体量大，在进风口和管道设计方面有着更严格的要求，需要根据规定严格把控。

2.3  排烟设计

在高层建筑设计规划过程中，很多时候忽略了排烟系统，并没有设置自然排烟窗。在设计过程中需要采用相应的措施保持正压状态，保證排烟效果和排烟效率，为发生火灾时的救援工作打下基础。当前很多高层建筑都设置外窗、防火门以及排烟装置，这些是防烟的重要措施。同时高层建筑在设计过程中会设计裙房，在设计过程中忽略窗户的自然排烟功能，未在房间内安装机械排烟系统。

2.4  机械排烟系统设计

在高层建筑防火排烟设计中，需要在防烟楼梯设置独立送风系统，并安装自动装置，让其余压值高于楼梯间，但是在实际设计过程中，由于设计人员缺乏专业的消防知识，防火排烟系统没有安装自动调节装置，同时对于风口的选择也存在很多问题，风口面积随意调整，不符合相关要求，影响风量和风速，对防火排烟系统的工作效果产生了较大影响。

3  高层建筑及其消防防火排烟设计优化措施

3.1  防火排烟系统设计

高层建筑的防火排烟系统有自然排烟装置和机械排烟装置两种。自然排烟装置设计过程中，必须保证各个开口朝向位置的差异性，然后对排烟系统的開口面积进行计算，确定开启方式是人工还是自动启动，从而保证自然排烟装置的排烟效果和排烟效率。

对于机械排烟装置主要有两个要求，一是排烟管道和排烟口，需对它们进行合理布局，对设计管道的规格、排烟量以及材质选择需要根据实际情况进行计算，从而保障排烟管道的横截面、排烟口的位置符合相关要求。二是保证烟气流动的可控性，同时机械排烟送风口的位置需要和排风口保持适当的距离，从而保证火灾气流和机械排烟装置的气流速度存在差异，避免两种气流相撞，从而降低火情蔓延趋势[4]。

在高层建筑排烟设计过程中还要考虑排烟口，排烟口的位置要尽量位于建筑下风口开阔位置，当发生火灾时，产生的烟气可以及时排到室外，最大程度降低风向风速对排烟效果的影响。商业建筑和住宅建筑的排烟装置标准有一定差异，部分高层建筑是商业和住宅结合的方式，在设置送风口时要保证送风口处于上风方向、排烟口处于下风方向，同时保证送风口和排烟口的距离在3m以上，排烟口和门窗的距离则是要大于6m。

3.2  防火单元格的设计

多个防火单元格构成高层建筑的防火区域，因此要做好防火单元格的设计才能保证防火区的安全。在设计防火单元格时，要设置一定的烟气阻挡设施，例如防火门、防火卷帘，当发生火灾时，关闭隔离设施，降低火势蔓延的速度。在设置隔离设施时要保证其效果，对水平分区、垂直分区可以采用不同的隔离措施。水平分区主要是采用隔热材料防止火势在水平面蔓延，而垂直分区主要是利用隔热材料减缓火势的蔓延，隔热设施的形式有防火门、防火墙以及防火卷帘等。科学的扩大室内空间，和火灾自动报警系统、自动灭火系统以及消防联动系统结合使用，可以在第一时间有效控制火情，防止火势蔓延，降低火灾带来的伤亡和损失，提升高层建筑的安全性能。

3.3  保证设计的科学性

在设计过程中要合理优化防火排烟设计方案，保证对火灾的防控效果。因此要对高层建筑排烟设计方案进行优化，把控好每一个细节，保证设计方案的合理性和科学性[5]。高层建筑的消防安全幕墙以及各管道是火势蔓延比较快的部分，因此防火排烟设计时要充分考虑这些区域，能够及时、有效地控制火势，防止火势蔓延，降低火灾带来的损失，主要考虑火灾后形成的浓烟对人员的影响。在设计过程设计人员要充分重视高层建筑内部的排烟系统和隔离设施的科学性，从而保证高层建筑发生火灾时能够及时组织消防救援和人员疏散，保证高层建筑的消防安全。例如在电梯前安装排烟系统，在疏散楼梯安装送风装置等，这些措施可以有效地发挥排烟系统的优势，利用其经济性和便捷性的特点，将其作为高层建筑的排风手段。

高层建筑的楼梯间存在热压差，会导致烟气持续直流楼梯间，影响人员疏散和消防救援工作，因此在设计过程中优化楼梯间的结构，采用半封闭型楼梯间，设计半封闭楼梯间时，要对窗户的位置以及面积进行计算，合理规划排烟窗，当高层建筑发生火灾时，打开防火窗，及时排出浓烟，保证消防救援和人员疏散工作有序开展。

3.4  合理布局消防给水系统

当高层建筑发生火灾后，消防给水系统是控制火情的重要措施，因此在进行防火设计时要充分考虑消防给水系统的合理性，尤其是当前高层建筑的规模越来越大，推行强制性标准对于保障高层建筑的消防安全是非常重要的。

消防设施中消火栓水柱的长度需要根据高层建筑的高度而定，如果建筑高度低于100m，消火栓水柱的高度应该大于10m;如果建筑高度大于100m，消火栓的数值高度应大于13m，从而有效控制火灾蔓延。同时水枪的倾角需要根据水箱的口径和流量计算，保证扑灭火势的效果。高层建筑消防电梯要符合标准，保证工作人员及时灭火以及消防系统正常工作，为消防救援提供保障。

3.5  合理选择材料设备

在高层建筑防火排烟设计过程中，需要合理选择消防材料设备，选择合格的排烟装置，按照相关标准严格把控材料的质量。在高层建筑防火排烟系统设计过程中，耐高温、防火材料的选择最关键。建筑内部的墙、门窗以及排风管道等设施都要选择不易燃的材料，为高层建筑提供安全保障。

以高层建筑排风机的离心风机为例，采用阻燃风机，保证在高温工作下可以达到30min以上。同时空调风管要尽量选择离心玻璃棉材料，保证防火效果。高层建筑内部材料符合相关标准，一般选择耐火极限在3h以上的材料作为承重墙的基础材料。同时对于钢筋混凝土结构来说，保护层的厚度要大于3cm，以提高高层建筑整个耐火性能。

3.6  加强监管措施

保证高层建筑防火排烟设计符合标准，需要加强监管，建立有效的监管制度，保证设计效果。建立约束机制，提高设计人员、施工人员的责任心，将职责落到具体的岗位和个人，约束其行为，保证设计工作的严谨和科学。同时要提升设计人员的专业素养，要求其具有丰富的消防理论知识和设计经验，对高层建筑防火排烟系统的设计进行有效把控。

4  结语

综上所述，高层建筑防火排烟设计是保证高层建筑消防安全的重要措施。高层建筑由于体量大，使用人员多，在消防系统设计过程中受到很多问题的限制，在设计过程中要重视防火排烟系统的设计，明确设计工作的重要性，不断优化设计方案，在排烟系统设计、防火系统设计等方面进行优化，保证设计方案的科学性，同时加强材料控制和监督措施，提升设计人员的自身素养，对设计过程进行全方位的把控。在建筑使用过程中，要提升使用人员的消防意识，加强消防设施管理力度，降低火灾发生率，保证高层建筑的消防安全，为使用人员的生命财产安全提供保证。

參考文献：

[1]郭建立.探析高层建筑消防防排烟系统的问题及其设计[J].建筑工程技术与设计，2015（15）：468.

[2]卢艳利.探析建筑消防排烟设计的问题原因及其设计要点[J].装饰装修天地，2017（24）：157.

[3]刘建民.高层建筑防排烟浅析[J].内蒙古科技与经济，2017（20）：83-84.

[4]李峡.高层建筑消防排烟的设计对策[J].今日消防，2020，5（11）：25-26.

[5]王志文，林福林.自动化技术在消防工程中的应用[J].城市建筑，2020，17（27）：107-108.

High-rises smoke control design

Wang Wei

（Jinhua Fire and Rescue Divison， Zhejiang jinhua 321000）

Abstract：With the development of urbanization， people poured into cities， making available land decrease.  The number of high-rises has been increasing to provide more residents and relief the shortage of land. However， this will cause more damage when a fire breaks out in high-rises. Therefore， fire protection design， especially smoke control design of high-rises is crucial， This paper summarizes the problem of high-rises smoke control， puts forward its importance and the optimizing measures of smoke design， providing reference for high-rise building design.

Keywords：high-rise buildings; smoke;design