高层建筑暖通空调防排烟施工设计技术分析

孙 梅，秦 睿

［陕西省建筑设计研究院（集团）有限公司，陕西 西安 710003］

0 引言

防排烟施工是暖通空调系统工程中十分重要的环节，其施工质量对整个建筑物的安全性具有非常大的影响。现阶段，暖通空调防排烟施工作业中还存在着一定的问题，比如设计质量问题、防火阀、排烟防火阀及排烟阀概念不清、耐火极限问题、防排烟机问题等，需要通过科学的施工技术来进行解决，进而保证防排烟施工品质得以提升。因此，更加应该对防排烟施工技术加以分析，从而确保高层建筑的安全。

1 暖通空调防排烟概述

防排烟施工是暖通空调系统安装中十分重要的环节，应该做好前期的设计工作，将防排烟板块进行规划。排烟系统能够将高层建筑中出现的烟气及时排放到外部，避免烟气对人体健康带来伤害。可以有效降低高层建筑物内部的含烟量，从而大幅度削减火灾中烟气对人体的危害。在高层建筑出现火灾问题后，可以立刻启动防排烟系统，对建筑物内部的烟雾进行有效排风，为身处火灾中的用户争取更多生存的机会，能够迅速逃离火灾现场。建筑物内部的烟雾减少，就不会发生吸入烟雾而窒息的问题。更加不会影响人们的逃生视线，加快逃生速度。设计人员在进行防排烟系统的设计工作中，应该考虑系统的参数设计工作，要求达到一定的标准后，才能够及时排出烟雾，同时排烟风口设置应于人员疏散方向相反，以免烟雾影响人员逃生[1]。

2 高层建筑暖通空调排烟形式

2.1 自然排烟

自然排烟是高层建筑中防排烟的一种常见的方式，当高层建筑物内部出现火灾时，不依托机械外力排出烟雾，而是根据高层建筑内部存在的压力差和风力的作用来进行烟雾的排放，降低室内烟雾浓度，此种方式被称为自然排烟。该方法需要设计人员在建筑物中设置排烟口和补风口，也可以利用建筑物靠外墙设置一定数量的窗户，解决烟雾排放的问题。传统建筑物会通过排烟竖井的方式来进行烟雾的排放，实现内部空气的清洁，让用户避免被烟气所伤害。但是因为表里温差的原因，导致出现烟囱效应，虽然能够起到排烟的作用，减缓火势的蔓延，但是该种方式缺乏人工方面的干预，正常情况下排烟效果不是很好[2]。

2.2 机械排烟

机械排烟是高层建筑中防排烟的一种普遍方式，该方式会在建筑物的内部安装一定数量的排烟设施。若是高层建筑内部出现火灾，消防控制系统会自动启动排烟设施，当排烟系统接受到命令后，可以将建筑物内部的烟气排放到室外，同时室外新鲜空气会通过机械或自然方式补充进室内。机械排烟方式的使用，能够通过内部的压力下降而形成一定的气压差，可以快速将建筑物内部的烟气向外排处。此种排烟方式对一些比较小型的火灾来说具有非常大的作用，但若是火势比较大，无法实现快速排烟，也无法阻止烟雾的弥漫。那么可以在排烟设施的周边设置防火阀，需要对建筑物内部的温度进行检测，若是温度超过一定设定数值，会自动进行排烟设施的封闭，同时能够将实现烟雾的排出。但是防火阀的设置会增加成本的投入，从经济方面进行考量，很多施工单位不会选择使用防火阀。可以通过排烟机来进行排烟操作，同时在排烟机的设置时，设置补风机，进一步加强排烟的效果，可以提高排烟的速度。但是全部通风排烟方式会将外部的空气注入其中，增加高层建筑内部的氧气，反倒不利于灭火。为此，补风机风量设计要求不能大于排烟风机风量的80%，不小于排烟风机风量的50%。自然排烟方式更加适用于室内没有火源的情况下的使用。

3 暖通空调防排烟施工存在的问题

3.1 设计质量问题

对于现阶段的暖通空调防排烟施工作业来说，存在设计方面的质量问题。设计人员在日常的设计工作中，能够根据实际情况进行全面分析，并且设计防排烟系统。一般来说，高层建筑内部的封闭楼梯间需要每五层来开启外窗，而且要求窗口的面积大于2m2，才能够满足排烟的基本需求。在进行自然排烟方式的设计时，要求外窗的面积应该大于3m2。而对于消防电梯间来说，其设计的外窗面积应该大于2m2。而在设计人员的实际工作中，只是根据技术标准来进行外窗面积的设计，却对窗户的类型不加重视，这样会严重影响防排烟工作的实施效果，不利于及时进行烟雾的排出[3]。

3.2 防火阀的问题

防火阀是高层建筑中防排烟系统内部十分关键的部件，通过防火阀能够实现对火势的有效控制，避免程序火势蔓延的问题，以免对建筑物带来更大的伤害。根据实际问题来分析，在进行防排烟系统施工作业的过程中，工作人员并没有重视防火阀在其中的作用，也未掌握关于防火阀安装的具体技术。而且工作人员之间的沟通不够充分，防火阀的安装不够标准，而影响了防火阀的使用质量。而且也会出现防火阀漏装的问题，在发生火灾时，无法发挥防火阀的作用，进而造成火势的不断蔓延，从而为高层建筑的用户带来非常大的灾难。

3.3 耐火极限问题

根据相关技术要求，对防排烟系统管道的耐火极限进行一定的规定。例如，在《建筑防烟排烟系统技术标准》中特别说明，应该将竖直设置排烟管道安装在管道井的内部，要求管道井具有独立性的特点，而且要求排烟管道自身的耐火极限需要大于0.5h。若是采用水平设置的排烟管道，要求其自身的耐火极限应该大于0.5h。对于高层建筑走廊吊顶中的排烟管道来说，需要保证其耐火极限大于1.0h。但是根据具体的情况来进行分析，高层建筑在进行防排烟系统施工作业时，很多施工单位并未按照此种标准来进行施工，从而导致防排烟管道质量不符合要求，进而在火灾发生的过程中，无法坚持到特定的时间，对用户的生命安全造成了非常大的影响。

3.4 防排烟机问题

对于高层建筑来说，若是出现火灾问题时，会在建筑物内部产生非常多的烟雾，一些烟雾也具有毒气，会严重威胁用户的生命。那么在日常的防排烟系统施工时，施工单元就应该根据建筑物所具有的实际面积来进行分析，同时还应该考虑建筑物所具有的内部结构，对其进行科学设计，有效设置防排烟风机，从而能够确保高层建筑的安全。但是在实际施工的过程中，就会出现防排烟机的设置问题，施工人员并未根据相关规范来进行布置和安装，从而影响防排烟机的使用效果[4]。

4 高层建筑暖通空调防排烟施工技术

4.1 提升设计质量

为了能够有效确保高层建筑的安全性，应该做好防排烟系统的设计工作。现阶段，对于防排烟施工技术的研究工作才刚刚起步，还未建立科学、完善的技术体系。因此，更加需要注重设计工作的开展，不断提高设计质量，才能够为后续的施工安装作业奠定基础。设计人员不要照搬全抄其他建筑物的防排烟系统布置内容，而是需要根据每个高层建筑的结构特点和建筑面积去进行分析，从而确保防排烟系统设计的合理性，才能够避免出现安全问题。设计人员需要进行实地现场考察，关注高层建筑的整体性特点，才能够进行防排烟设备的位置确定，同时进行防排烟设备数量的计算，进而可以在发生火灾时，通过防排烟系统的工作，有效实现烟雾的及时排放，为用户的逃生争取更多时间。在防排烟系统设计的过程中，还应该对系统管道的耐火极限进行设计。设计人员应该根据相关质量标准来进行管道的合理选择，设计人员应该对管道的相关参数进行了解，并且在管道材料制作之后，对其进行一定的耐火性实验检查。对实验报告进行仔细检验，直到满足质量要求才能够对其进行应用，确保防排烟系统管道质量符合要求[5]。

4.2 自然排烟技术

在防排烟施工过程中，要求施工人员掌握自然排烟技术。能够在外部风力和建筑物内部大的气流浮力作用下，可以将建筑物内部的烟雾排放到室外，此种施工技术叫做自然排烟技术。通过高层建筑内部的热气流与外部的冷空气之间进行接触，会形成一定的空气对流，从而能够达到烟雾排出的效果。因此，建筑物应该在其内部设置一定的烟气排出口与冷空气进入口，可以为高层建筑物的排烟工作奠定基础。一般来说，烟气排出口一般都会设置在建筑物的外墙上部，从而提高排气效果。现阶段，很多高层建筑都是使用排烟竖井去完成排气工作。热空气会出现上升的情况，而冷空气会下降，通过此种科学原理而实现建筑物中的烟雾及时排出。若是高层建筑出现火灾问题，其内部的温度会急剧上升，这样会导致建筑物内外之间的温差迅速加大，能够通过排烟设备实现自然排烟，具有良好的排烟效果。自然排烟技术对设备的要求比较低，而且所需要的成本比较少，具有非常多的使用优点，受到施工单位的喜爱。但是此种排烟技术需要进行竖井设备的使用，竖井会占用比较多的用地面积，也要进行全方位考虑。

4.3 机械排烟技术

机械排烟技术是防排烟系统施工中十分关键的基础，可以使用全面通风排烟技术来施工。此种技术能够将正压送风与机械排烟这两种技术进行结合，从而能够实现联合排烟。若是高层建筑出现火灾问题时，工作人员能够通过排烟风机设备去进行操作，将内部的烟雾排放出去，同时也能够在着火区域形成一定的负压，可以避免出现火势蔓延的问题。而对于疏散通道，可以通过送风机的加压送风来进行使用，从而能够形成一定的微正压，避免其他区域的烟雾蔓延过来，实现对该区域的保护。

4.4 防火阀、排烟防火阀及排烟阀

防火阀一般设置于通风、空气调节系统的风管在穿越防火分区处、穿越通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板处等部位，且设置公称动作温度为70℃的一种防火阀门。“用于厨房排油烟管道上的止回阀感温元件的公称动作温度为150℃；用于卫生间排风管道上的止回阀感温元件的公称动作温度为70℃。”这两种阀门应为安装在浴室、卫生间和厨房的排风管上的防火阀，很显然不是“防火阀”，而是排油烟气防火止回阀。

排烟防火阀是安装在机械排烟系统的管道上的阀门，设置公称动作温度为280℃；排烟防火阀有两种不同功能阀：①280℃熔断关闭的排烟防火阀。②既可以280℃熔断关闭，也可以电动关闭的280℃排烟防火阀。280℃熔断关闭是指当机械排烟系统管道内烟气温度达到280℃时，由温感器动作，将排烟防火阀关闭，此时机械排烟系统管道被排烟防火阀切断，不再发挥排烟作用，这种功能可以理解为是一种强制关闭措施，没有人为操作的过程。需要注意的是，排烟防火阀一旦关闭，必须由人手动操作复位，而不应当采用其他方式自动复位，这点是排烟防火阀独有的设置要求。

排烟阀安装在机械排烟系统各支管端部（烟气吸入口）处，平时常闭因为排烟阀常闭所以《建筑防烟排烟系统技术标准》第5.2.3 条规定，常闭排烟阀或排烟口应具有火灾自动报警系统自动开启、消防控制室手动开启和现场手动开启功能。

4.5 防排烟风机施工设计

防排烟风机在高层建筑消防系统中不仅为用户在着火初期赢得逃生时机，也为救援人员能顺利达到着火场所施救及保证自身安全提供必要保障，所以防排烟风机开启及设置合理设计都非常重要。

防排烟风机开启《建筑防烟排烟系统技术标准》第5.2.2 条要求“系统中任一排烟阀或排烟口开启时，排烟风机、补风机自动启动”，由此可见，排烟风机的开启受制于“任一排烟阀或排烟口开启”的动作信号，《建筑设计防火规范》第4.5.2 条第2 款明确规定“应由消防联动控制器联动控制排烟风机的启动”，也就是说，排烟风机的开启要经过消防联动控制器，但排烟风机的关闭不需要经过消防联动控制器，只需要反馈信号即可。

防排烟风机其安装的位置应合理设计，可以有效降低高层建筑着火的风险。设计师应该根据防火规范和现场来进行分析，例如，对于中庭周围场所设排烟系统，中庭排烟量应按周围场所防烟分区中最大排烟量的2 倍数值计算，且不应小于107000m3/h；如中庭采用自然排烟系统时，应按上述排烟量和自然排烟窗（口）的风速不大于0.5m/s 计算有效开窗面积。当中庭周围场所不需设置排烟系统，仅在回廊设置排烟系统时，回廊的排烟量按相关规定设计，中庭的排烟量不应小于40000m/h；中庭采用自然排烟系统时，应按上述排烟量和自然排烟窗（口）的风速不大于0.4m/s 计算有效开窗面积。

4.6 常见问题处理

为了能够确保高层建筑防排烟系统施工质量符合设计要求，需要做好常见的问题处理工作。施工人员看懂整套防排烟系统施工图纸，了解具体的施工安装规范，从而根据设计要求来进行现场安装施工。若是对施工图纸出现异议，应该与设计师就图纸内容进行探讨并优化。

5 结语

综上所述，对于高层建筑来说，其自身的内部环境具有一定的复杂性特点。若是高层建筑出现火灾问题，会产生非常多的烟气，若是未及时排出烟气，会对使用者造成非常大的伤害同事影响救援人员施救。因此，为了能够确保高层建筑的安全，设计师应理解规范制定目的不能只停留在对文字解读，做到活学活用，确保设计质量，为后续的施工作业奠定基础。