建筑防排烟设计中固定窗设置探讨

郭宇

摘要：

防排烟设计是建筑消防设计基础内容，其质量直接影响建筑消防水平，关系建筑消防救援效率与安全。在建筑防排烟设计过程中，如何解决固定窗设置问题，保证固定窗作用最大程度发挥，成为相关人员关注思考的重点问题之一。本文在深度解析相关标准与规定基础上，结合建筑防排烟工程案例，对建筑防排烟系统、固定窗设置作用、影响因素、相关要求、典型问题、解决办法进行了简要分析，希望为相关工作人员提供指导。

关键词：防排烟；固定窗；建筑消防；设计

引言

建筑火灾是日常生活中较为常见的一种灾害，对居民财产与生命安全影响巨大。一方面，建筑火灾发生后可产生大量烟气，影响光线，降低空气能见度，干扰疏散、救援行为。另一方面，烟气具有毒性，可通过口鼻进入人体，损害组织器官，增加死亡风险。据不完全统计，建筑火灾中60%以上的伤亡与火灾烟气有关。因此，做好建筑防排烟设计与工程审查工作至关重要。《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）的发布为建筑防排烟工作组织开展提供了指导。该标准中提到，固定窗是建筑防排烟工程中机械防烟系统的重要保障措施，建筑火灾发生后可通过启动固定窗促进火灾烟气排出。在实践中，固定窗设置遇到诸多问题，如何有效执行相关规定与标准，科学、合理解决固定窗设置问题，成为相关人员思考与探究的重点。

一、建筑防排烟系统及其重要性分析

防排烟系统作为建筑中较为关键的系统之一，其构成较为复杂，在实际设计过程中应综合考虑各个因素。

（一）建筑防排烟系统

在现代建筑中，防排烟系统是一个重要的组成部分。主要功能是在火灾发生时，有效排除烟气，减少火灾对人员生命安全的威胁。

1.排烟风机。排烟风机是能够产生强大吸力的设备，将烟雾从火源处吸入，经排烟管道排出。排烟风机的设计和选择需要考虑到火源大小、烟雾浓度、建筑物结构等因素[1]。

2.排烟管道。排烟管道是用于输送烟雾的通道，由金属或塑料制成。排烟管道设计和选择需要考虑到烟雾流量、管道长度、弯曲程度等因素。

3.排烟阀。排烟阀是控制烟雾流向的设备，安装在排烟管道上。排烟阀的设计和选择需要考虑到火源位置、烟雾流动方向、建筑物结构等因素。

4.控制系统。控制系统是用于控制排烟风机、排烟阀等设备运行状态的系统，由控制器、传感器等组成。控制系统设计和选择需要考虑到火源变化、烟雾浓度、建筑物结构等因素。

（二）建筑防排煙设计的重要性

1.提高建筑物的安全性能。火灾是建筑物面临的安全隐患，烟雾是火灾中最危险的因素之一。烟雾中的有毒气体和颗粒物会导致人员窒息、中毒甚至死亡。因此，通过有效的防排烟设计，可以降低火灾中的烟雾危害，提高建筑物内人员的逃生几率。

2.减少火灾对建筑物的破坏。火灾发生时，烟雾会迅速蔓延，导致火势扩大。此外，烟雾还会影响消防人员的灭火工作，增加灭火难度。通过合理的防排烟设计，有效控制烟雾扩散，减缓火势蔓延速度，为消防人员争取宝贵的灭火时间，降低火灾对建筑物的破坏程度。

3.提高建筑物的能源利用效率。在现代建筑中，空调、通风等系统对于保证室内空气质量和舒适度起着至关重要的作用。而这些系统在火灾发生时可能会成为烟雾扩散的通道。通过防排烟设计，可以在不影响系统正常运行的前提下，实现烟雾的有效排放，提高建筑物的能源利用效率。

4.提高建筑物的美观度。传统的防排烟设施往往占用较大空间，影响建筑物的整体外观。随着科技的发展，新型防排烟设备逐渐出现，如隐藏式排烟口、无动力排烟风机等。这些设备不仅具有高效的排烟性能，而且外观美观，能够与建筑物的整体风格相融合，提高建筑物的美观度[2]。

5.增强建筑物的使用价值。具备良好防排烟设计的建筑物可以在火灾等紧急情况下保障人员安全，并在平时为人们提供舒适、安全的生活环境，大大提高建筑物的使用价值，吸引更多的投资者和使用者。

二、固定窗及其科学设置的主要作用

（一）固定窗定义

在建筑防排烟设计中，固定窗是关键环节，是不能打开或关闭的窗户。这种窗户的设计和安装主要是为了实现特定的功能，如防火、防烟等。在设计固定窗时，需要考虑以下几个原则。一是安全性，能够有效防止火灾和烟雾蔓延；二是功能性，满足特定的功能需求，如防火、防烟、隔音、保温等；三是美观性，安装后应充分考虑到建筑物的整体美观效果。固定窗安装要在建筑物的施工阶段进行。安装时，确保窗户位置准确，窗户与墙体连接牢固，窗户表面平整。此外，对窗户进行密封处理，防止烟雾和火焰通过窗户缝隙蔓延[3]。后期应定期进行检查和维护，确保窗户正常运行。注意清洁窗户表面，检查窗户密封性能以及修复窗户损坏部分。随着科技的发展，固定窗设计和制造技术也在不断进步。未来的固定窗会更加智能化，可通过智能控制系统，根据建筑物的实际需求，自动调整窗户开启程度。

（二）固定窗主要作用

在建筑防排烟设计中，固定窗起到防止烟雾扩散的作用。当火灾发生时，烟雾会迅速蔓延，威胁到人们的生命安全。通过设置固定窗，可以有效阻止烟雾扩散，为人们争取宝贵的逃生时间。固定窗还可以减少火灾对周围环境的影响，降低火灾扑救难度。同时，固定窗能够引导烟雾排放。在火灾现场，烟雾排放非常重要。如果烟雾排放不畅，会导致火势蔓延更快，增加火灾扑救难度。通过设置固定窗，可以将烟雾引导到指定的排放区域，有利于火势控制和扑灭。此外，固定窗能够提高室内空气质量。火灾发生时，室内空气质量会急剧下降，对人体健康造成严重威胁。通过设置固定窗，有效提高室内空气质量，为人们提供更安全的逃生环境。在实际应用中，固定窗设计和布局需要根据建筑物的特点和火灾风险进行合理选择。例如，对于高层建筑，可以设置多个固定窗，以提高烟雾排放效率；对于低层建筑，可以设置一个大型固定窗，以满足通风和排烟需求。

三、影响固定窗设置的主要因素

在建筑防排烟系统中，固定窗设置是对机械排烟的一种补充举措。通常情况下，建筑可利用通风空调系统、加压送风系统、隔墙装置、挡烟垂壁等多种设施进行排烟，建筑火灾烟气与热量排除率可达到80%以上[4]。在实践中，当机械排烟系统无法正常启动或启动作用降低时，则需要通过其他手段进行排烟，以降低建筑火灾烟气影响。固定窗设置则给予了有效补充。固定窗作为固定排烟设施，在设计与施工过程中，容易受到一些因素影响，增加工程难度、影响作用发挥。例如，建筑火灾产生的烟气中带有诸多热量，且随着温度升高，烟气体积不断增大，通常温度＞700℃时，烟气会膨胀至3倍以上，水平方向与竖直方向的扩散速度分别达到（0.7±0.1）m/s、（3.5±0.5）m/s，这对固定窗排烟能力与耐热性能提出了更高要求。又如，相关规定指出机械排烟系统正常运行前，固定窗不启动，考虑到当前建筑结构的复杂性、多样性，如何判断固定窗开启时机，确定固定窗启动既能够补充机械排烟系统，又不影响机械排烟系统运行成为相关人员思考的重点问题之一。一般情况下，经验丰富的工作人员可能做出较好规划，给出解决方案，但对于经验欠缺且对相关规定标准认知不足工作人员，难度较大。一些建筑设置固定窗后可能违背其他建筑规定，形成次生风险。因此，有效处理固定窗相关风险至关重要。

四、固定窗设置要求、问题与解决方法

（一）设置要求

为深入了解固定窗设置要求，现结合某多层商场类建筑进行分析。已知该建筑工程项目地上4层，主要用于商业经营与日常办公。建筑项目总面积超过79000m2，地上每层面积约为8950m2。建筑项目主楼配备机械加压送风系统，外围设置建筑消防疏散通道（平时用于货物运输）。根据《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）要求，该建筑项目固定窗位置主要分布在1层、2层、3层、4层外墙、封闭楼梯间顶层、中庭、固定玻璃窗等。在固定窗设置过程中，需要注意以下几点：位于顶层的固定窗总面积需要≥2%的楼地面面积，位于中庭的固定窗总面积需要≥5%的楼地面面积；非顶层区域但邻近外墙的固定窗需要与地面保持50%以上建筑层高距离，固定窗大小需要超过1m2，但与外墙之间的距离应＜20m[5]。

（二）常见问题与解决办法

1.问题1：随着建筑设计与施工技术水平的不断提高，建筑结构具有复杂性、多样性等特征。相关人员进行建筑防排烟系统设计时，常遇到大空间、大跨度建筑物。在进行固定窗设置时，极容易遇到不靠近外墙，也不位于顶层区域现象。例如，一些大型公共建筑项目设计过程中需要配备大长廊，而根据固定窗设置相关规定，需要在60m以上走道设置固定窗。此时的固定窗不靠近外墙，不在顶层。面对这一问题，如何合理设置固定窗成为相关人员思考的重点问题之一[6]。解决办法：立足固定窗设置初衷，联系建筑工程设计与施工相关要求，可在大空间、大跨度建筑工程项目的土建夹层外墙或排热通道（如防火风管）设置固定窗，保证固定窗符合《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）要求中关于外墙固定窗的相关要求。值得注意的是，土建夹层与防火风管的耐火最低限度应在2h以上。

2．问题2：一些建筑立面要求较高，建筑设计过程中大范围使用玻璃幕墙。解决办法：根据相关规定可知，固定窗需要满足两个基本条件。其一，启动后不影响机械排烟系统；其二，容易人工破拆。玻璃幕墙满足上述需求，且符合《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）对玻璃固定窗设置要求时，可作为固定窗。以上述提到的商业性建筑工程为例，相关工作人员在建筑防排烟设计过程中，考虑到玻璃幕墙安全性、可靠性以及玻璃固定窗易拆除性，决定使用安全性较高的玻璃制作玻璃幕墙，并对其进行均质化处理；玻璃固定窗应用保温、耐热性能较强的窗扇，可从外侧开启，同时配置一定控制构件，用以保证固定窗扇在最大程度开启后，可持久固定[7]。

3.问题3：高层建筑中设置固定窗可能遇到无法从外部拆除或设置作用无效问题。解决办法：参照其他规定标准，对GB51251-2017进行补充，要求固定窗设置满足消防操作要求即可。目前，多数地区针对固定窗设置给出补充建议。

4.问题4：顶层固定窗破拆过程中存在潜在风险。解决办法：同样以上述商业性建筑工程为例，该项目中庭对采光具有较高要求，建筑设计过程中配备了采光顶，考虑到顶层玻璃固定窗破除、坠落可能造成的不利影响，相关工作人员适当抬高采光顶，于侧面设置固定窗，既满足排烟需求，也提高了固定窗设置的安全性[8]。

结语

综上所述，建筑防排烟系统中固定窗设置的关键作用在于加快建筑火灾烟气排除，减少对消防救援人员、建筑火灾现场人员的损害以及为建筑消防人员创造良好的救援条件。因此，相关工作人员在进行建筑防排烟设计时，应重视固定窗设置，能够有效执行相关规定标准，保证固定窗设置作用充分发挥。针对特殊情况，相關工作人员应根据建筑工程特征，积极探寻行之有效的方法进行建筑防排烟系统设计，以最大程度满足建筑消防需求。

参考文献

[1]齐树.固定消防设施在高层建筑灭火救援中的应用[J].机电产品开发与创新，2023，36（04）：189-191.

[2]石和建.防排烟设计中的常见问题分析[J].福建建设科技，2023（04）：116-117.

[3]金伟涛，陈瑞帅.灭火救援中固定灭火设施的应用[J].水上安全，2023（06）：115-117.

[4]王凯.对建筑防火设计中固定防排烟设施的探究[J].今日消防，2023，8（01）：91-93.

[5]赵飞.建筑防排烟系统设计若干常见问题的分析[J].建筑发展，2021，5（03）：52-53.

[6]龙广隆.基于消防排烟需求的建筑固定窗设计探讨[J].读天下（综合），2021（07）：1.

[7]艾进.高层建筑防排烟设计中常见问题分析及对策探讨[J].建材与装饰（上旬），2015（48）：2.

[8]傅伟荣.2017版防排烟新规对建筑设计的影响分析——以厦门通富工业厂房项目为例[J].房地产导刊，2020.