高层建筑暖通防排烟系统施工技术研究

文／朱佳富、蒋澄 中国电子系统工程第二建设有限公司 江苏无锡 214000

引言：

在高层建筑工程中，防排烟系统作为机电安装工程重要的组成部分，尤其在涉及消防安全，验收与维护使用过程中尤为重要，因此在实际暖通系统设计的时候，要结合实际情况，确保防排烟系统施工技术方案的合理性，才能使防排烟系统可以切实地发挥效能。

1.高层建筑排烟效果影响因素分析

烟雾具有流动性的特点，在外部特定环境下，可能会出现大范围的蔓延，对于高层建筑而言，烟雾对于建筑安全性的影响更大，为了确保将烟雾对建筑物产生的负面影响降到最低。在防排烟系统设计之前，需要对项目现场情况进行全面调研，要了解建筑物内部与外部的气流情况，在此基础上制定合理的设计方案；当高层建筑区域出现火灾时，随着建筑内部的温度不断提升，此时外界温度相对较低，室内外存在气压差，气流从上到下处于持续性闭环流动的状态，从而形成烟囱效应，加剧了火灾的蔓延，对高层建筑而言，周边遮挡物是有限的，风力也比较高，在风速和风压两个因素的影响下，还可能会出现气流差，使得烟雾在建筑外面不断扩散。从这样的烟雾特点来看，在高层建筑暖通空调工程方案设定的时候，要综合考虑上述多方面的因素，进行多维度的优化配置，使得防排烟设计方案可以切实的发挥作用。

2.高层建筑防排烟系统设计诉求

从防排烟系统架构和功能的角度来看，在系统设计的时候能够注重防烟与排烟功能的发挥，需要注意的有：防烟系统，可以依靠自然通风或机械加压送风的方式防止烟雾在楼梯间及前室、走廊、房间等区域聚集，从而影响消防通道疏散功能的发挥。对排烟系统来说，需要依靠合理的技术方案，引导烟雾有效转移到相应的排烟区域，并通过自然排烟或机械排烟的方式将其及时排出，同时将火灾伤亡损失程度降到最低。从这个角度来看，防排烟系统设计的价值集中体现在：第一，可以有效的将烟雾作为火灾危险因素的控制进入到更加全面的状态，不仅要积极采取的预防措施，还要采取有效的排烟措施，两者综合起来才可使得防排烟的效果达到最佳；第二，高层建筑防排烟系统设计方案的科学设定，使得高层建筑安全系数得以提升，从而保证高层建筑在火灾发生时，能够延缓火灾蔓延的速度，及时疏散楼内人员，为消防救援赢得宝贵的时间。

3.高层建筑暖通系统防排烟施工技术

高层建筑防排烟系统施工技术效能的发挥，要保证能够在科学分析技术需求的基础上，合理的进行施工技术的管控，保证施工效益可以发挥出来，具体如下：

3.1 合理的设置排烟方式

对于高层建筑暖通系统而言，在防排烟施工中，可采用自然排烟或机械排烟的方式进行防排烟系统设置。

首先，对于自然排烟方案而言，操作比较简单，实际经济投入也比较少，操作比较迅速，也不需要进行电能的供应，在出现火灾断电的情况下，也能有效的发挥作用。利用建筑内外部结构的优势来进行高强度气流差的塑造，配合开门窗或者通风口等措施，确保在自然状态下，实现对烟雾的排放。为了达到理想的排烟效果，需要对建筑物开窗面积实行的有效管理和控制，要结合房屋结构合理的进行界定。对于防烟楼梯间前室、消防电梯间前室而言，要保证外窗可开启面积能够大于等于2m2，合用前室大于等于3m2；对于高度大于10m 的建筑，在防烟楼梯间靠近外墙的墙体上每五层内，可开启面积之和要保证大于2m2，且应在该楼梯间的最高处设置面积大于等于1m2的可开启外窗或在开口的封闭楼梯间和防烟楼梯间设置机械加压送风系统；对于长度小于等于60m 的内走道而言，需要保证外窗开启面积大于等于走道面积的2%，对于需要排烟的房间而言，需要保证外窗开启面积大于等于该房间面积的2%，对于净空高度在12m 以下的中庭，其可开启的天窗或侧窗的面积应大于等于该中庭地面面积的2%。

其次，另一种排烟方案就是机械排烟，可以将其细分为：全面通风排烟和负压机械排烟。对于全面通风排烟而言，在利用排烟风机进行排烟的同时，需要利用送风机进行机械送风，通过这种可以将房间内积压的排除干净，确保空气可以更好的输入。但该系统也有自身的缺陷，对通风设备有较强的依赖性，投资成本比较高，经济实用性特点难以呈现出来，只适用于非着火区域；对于负压机械排烟而言，依靠高性能的负压机械设备可实现建筑内压力的降低，在短时间可以形成室内外压力差，此时的烟雾就不会向其他区域扩散蔓延，再利用排烟风机将烟雾经排烟口及风道及时排出。但当高层建筑内部火势较旺且产生大量烟雾时，风机在高温环境下运行也可能出现失常的情况，导致没能及时将烟雾排除而造成烟雾扩散，因此，常会在施工方案中配置承受高温性能的排烟风机，能够在280℃环境中至少能够持续工作30min，并设置能够与风机连锁启闭的防火阀。

3.2 科学的选择防排烟风机

在进行防排烟系统施工方案设计时，通过科学有效的设置风机，可以保证防排烟系统的施工效益得以全面发挥。在此过程中需要注意的有：第一，对于防排烟实际需求进行判断和分析，可以优先选择自然排烟装置，充分发挥通道或门窗在排烟中的作用。第二，在防排烟设计时，要严格依照相关规范标准值，结合加压送风机的工作能力，并根据风量=风速×通风截面面积，送风量=换气次数×房间容积等计算公式来确定其送风量，其中换气次数根据规范标准及建筑各个场所的使用性质与需求确定；对于建筑高度超过100m 的超高层建筑，其机械加压送风系统应按高低区竖向分段独立设置，且每段高度控制在100m 以下，除此之外，对于除地上建筑的走廊或通道以及建筑面积在500m2以下的房间以外设置排烟系统的场所还应设置直接从室外吸风的补风系统，其补风量应大于等于排烟量的50%，机械补风口的风速不宜超过10m/s，对于人员密集型的场所不宜超过5m/s，自然补风的风速不宜超过3m/s(见下图1)。第三，排烟风机排烟量的确定应根据国家及行业标准并结合建筑内各个场所使用性质与要求分别进行核算，且应满足排烟系统的设计风量大于等于计算风量的1.2 倍，比如，对于净高在6m 及以下的场所，其排烟量应大于等于60m3/(h·m2)，取值应不小于15000m3/h，且单台排烟风机的排烟量不应少于7200m3/h。当系统负担多个具有相同净高场所的防烟分区时，应按任意两个相邻防烟分区排烟量之和的最大值计算，对于净高大于6m 或系统负担不同净高的场所时，应对各场所分别计算，并将其中的最大值作为系统排烟量。

图1 机械排烟与补风系统示意图

3.3 正确的使用防火阀与排烟阀

防火阀作为暖通系统施工中的重要节点之一，可防止火灾通过通风管道向其他区域蔓延，按其功能可分为70℃的防火阀、280℃的排烟防火阀以及排烟口，对于此方面的经验进行归结，需要注意以下几点：第一，当风管穿过有易燃易爆、消控室或空调机房等重要房间的墙体及楼板时，应在风管穿越上述区域的墙体处距墙20cm 范围内设置防火阀；第二，在水平风管和竖直风管或排烟井的交接区域，应在水平风管靠近竖直风管或竖井处设置防火阀[1]；第三，在变形缝两侧，或在施工过程中需要穿越防火分区的位置，也需要合理的设定防火阀；第四，70℃的防火阀应设置在通风与空调的管道上，平时为常开状态，当火灾温度达到规定值时阀体自动关闭，而280℃的排烟防火阀与排烟口则是设置在排烟系统的风管上，前者平时常开，温度达到280℃时阀体关闭，后者为常闭状态，当火灾发生时，由感烟探测器发出火警信号给消控中心，并由火灾联动控制器发出开启信号指令给相应排烟口的消防模块，来联动开启排烟口进行排烟，同时现场应设置手动开启装置。

3.4 合理的设置防火分区与防烟分区

防火分区是指在建筑内采用防火墙和楼板及其他防火分隔设施分隔而成，在一定时间内阻止火势向同一建筑的其他区域内蔓延的防火单元，其面积的大小应根据建筑物的使用性质、高度、火灾危险性、消防扑救能力等因素确定。以民用建筑为例：

（1）耐火等级为一、二级的高层民用建筑，其防火分区最大的允许面积为1500m2；

（2）耐火等级为一、二级的单、多层民用建筑，其防火分区最大的允许面积为2500m2；三级为1200m2，四级为600m2；

（3）耐火等级为一级的地下或半地下建筑(室)建筑，其防火分区最大的允许面积为500m2；其中，设备用房的防火分区最大允许建筑面积应≤1000m2。

防烟分区是指在建筑物内采用挡烟设施分隔而成，能在一定时间内防止火灾烟气向同一防火分区的其余部分蔓延的局部空间，划分防烟分区的目的在于发生火灾时能够将烟气控制在一定范围内，提高排烟口的排烟效率。

防烟分区应采用挡烟垂壁、隔墙、结构梁等划分，且排烟分区的划分不应跨越防火分区，采用隔墙等形成封闭的分割空间时，该空间宜作为一个防烟分区，防烟分区面积划分的标准：

（1）当空间净高≤3m 时，防烟分区≤500m2，长边最大长度≤24m；

（2）当3m ＜空间净高≤6m 时，防烟分区≤1000m2，长边最大长度≤36m；

（3）当6m ＜空间净高≤9m 时，防烟分区≤2000m2；长边最大长度≤60m；

（4）当空间净高＞9m 时，可不设防烟分区。

挡烟垂壁的有效高度应≥储烟仓厚度，为了进行有效的隔烟与排烟，排烟口要设置在储烟仓以内，室内净高≤3m 时，排烟口设置在室内净高1/2 以上；当采用自然排烟时，储烟仓厚度不小于室内净高的20%，当采用机械排烟时，储烟仓厚度不应小于室内净高的10%，挡烟垂壁的高度均不小于500mm，且储烟仓底部距地面的高度应大于最小清晰高度，见下图2和图3：

图2 排烟口与补风口及挡烟垂壁安装示意图

图3 自然排烟窗安装示意图

3.5 有效的实现对防排烟系统设计过程的控制

系统设计会对于后续施工具有重要的基础与指导意义，在前期设计的环节，应充分考虑建筑结构与平面布局特点，以及防排烟设备的性能等因素，给出科学合理的防排烟设计方案，并结合实际防火设计诉求来进行优化，为后续防排烟系统施工奠定良好的基础[2]，实际施工技术方案的效益也会很好地发挥出来。

4.高层建筑防排烟施工技术执行保障措施

高层建筑防排烟施工技术效益的发挥，还需要一系列的保障性措施，使得防排烟施工技术方案的效益得以不断发挥，具体如下：

4.1 确保形成专业化的施工队伍

对于高层建筑防排烟系统施工而言，施工人员的技术水平与责任意识的高低，将会对于施工方案效益产生重大影响，必须要保证施工队伍的专业性。需要关注的有：第一，在施工队伍构建的时候，要对施工人员的专业技术与职业素养等因素进行综合判定[3]，选择更加优秀的施工人员，形成专业化的施工队伍，为后续的各项工作开展奠定良好的人力资源基础；第二，注重对施工人员的培训与交底，将系统原理、施工及验收规范等标准融入到交底与培训中去，使得施工人员能够更加准确的理解与执行施工方案，在施工过程中更好的发挥作用。第三，通过建立切实可行的激励机制(如师带徒制度)，使得整个队伍形成相互学习的氛围，有利于整个队伍专业化程度的提升。

4.2 加强施工过程管控，建立健全防排烟施工技术标准及验收程序

从防排烟系统进场施工开始，就要严格把控材料设备进场验收，风管制作与安装，暖通设备在安装前的三速试运转及压力试验，安装过程中的位置、标高及减震等参数，对整个防排烟系统安装完成后的设备、风管、风阀、风口等部件安装、支吊架、风管系统的密封性、防腐与绝热隐蔽验收，单机试运转、调试，以及整个防排烟系统与暖通、消防的联动试运行与调试等全过程进行检验，以确保符合现行国家设计验收规范与标准，并满足建筑使用需求。

根据《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2013)中关于建筑工程质量验收划分的规定，防、排烟系统作为通风空调分部工程中的子分部工程可进行以下质量验收划分，如表1所示。

表1 防、排烟系统子分部工程质量验收划分表

通过对防排烟系统施工经验与教训进行不断总结，邀请行业权威的专家及相关人员对防排烟施工进行研判，分析造成排烟效果不佳的原因，有针对性的对防排烟施工技术标准和管理规范进行检验与改进；在暖通图纸设计与施工合同签订的时候，要能够明确标注好对应施工技术标准和规范，施工方与设计方之间做好充分的设计交底与交流，同时，需要建立完善的评估标准，以便为后续有关高层建筑项目中防排烟系统的设计优化与施工方案的科学论证奠定基础。

结语：

综上所述，在高层建筑防排烟系统施工的过程中，要能够结合建筑物的使用功能，综合考虑自然、设备、环境及人力因素，科学的进行规划，以精细化的态度去进行施工过程的管理和控制，这样对应高层建筑防排烟施工技术方案的效益才会很好地发挥出来。