基于建筑暖通空调防排烟设计的常见问题分析

陈 璐

(甘肃省工程设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

现阶段，在城市化不断推进的背景下，我国建筑行业有了越来越广阔的发展前景。项目建设数量不断增加，规模也越来越大，特别是在高层建筑。在这些高层建筑建设期间，往往需要高度重视暖通空调中的排烟系统设计，这是防止火灾发生时危害居民人身安全的关键所在，可以为居民们提供更多逃离时间。但从当前的实际情况来看，在我国的建筑暖通空调建设过程中，防排烟设计依旧存在各种各样的问题，比如外窗设计、风机管路设计、风机选择、配电设施、排烟阀和防火阀等方面。在以下内容中，本文提出了有效的解决措施，包括重视设计可行性、优化消防排烟设计、引进先进节能技术、对比多种设计方案、把握影响防排烟的主要因素等方面。

1 建筑暖通空调防排烟设计的常见问题分析

在当前的建筑暖通空调防排烟设计中，常见问题集中于外窗设计、风机管路设计、风机选择、配电设施、排烟阀和防火阀这5个方面(如图1所示)。

图1 建筑暖通空调防排烟设计问题

1.1 自然排烟外窗设计问题

目前，存在一些设计人员在设计自然排烟外窗时缺少考虑实际情况的问题，过分关注扩大设计面积，还有一些设计人员不具备良好的专业素质，无法充分理解与运用专业概念。比如，可以开启的外窗面积和原有的外窗面积出现了概念混淆的情况，最终影响到了外窗设计的科学性。除此之外，还有一些设计人员在外窗设计过程中，没有充分分析施工期间可能发生的各种问题，仅按照主观意愿、成本要求、审美需求等进行实际工作，甚至出现了排烟外窗设计数量或者位置不合理的问题。同时，还可能存在设计尺寸过小或者开凿位置不恰当的问题，这也是现如今十分常见的一种不合理设计。比如，排烟窗口如果设计较低，则由于烟雾密度较小而不容易下沉，最终影响到烟气的正常排出；排烟窗手动开启装置存在故障，在遇到紧急情况下无法及时打开，不利于开展救援工作。针对建筑物当中的避难间与避难层而言，在需要进行自然通风的情况下，同样需要在多个朝向下设置可开启式的外窗，并确保开窗时的有效面积与朝向面积是科学的，保证发生火灾后可以让人员及时自救。

1.2 防排烟风机与管路设计问题

1)风管设计的截面尺寸不够合理，风速与要求不符。截面尺寸一旦过小，则无法基于风力资源的影响下完成防排烟工作。风速合理属于确保风机能够正常运行的一个前提条件，而一般需要结合镀锌钢板强度来确定风管风速；2)存在排放量与送风量的规划不够科学这种问题。在设计期间，需要对不同防火区域设计不同的送风量，并遵循相关技术标准。尤其是在建筑中的疏散通道属于合用前室或者楼梯间时，则应当分别独立设置加压送风系统，但在设计期间，设计人员极有可能会按照粗略计算的方式设计送风量，从而导致风量计算偏大偏小，最终带来严重的不良后果。同时，进行机械排烟的区域还应当根据防烟分区来设计系统划分，尤其是对于车库来说，在不同的防烟分区往往有着不同的风机排烟量需求。最后，就是存在送风管道与排风管理设计不够合理的问题。部分设计人员在设计送风管道与排风管道过程中，往往只是结合自身经验进行有关工作，并未严格遵循有关的设计规范。还有可能因此出现风口位置不合理，风速设计不合理，在设计期间没有充分考虑自垂百叶或者单层百叶使用时的遮挡系数，导致风口位置的风速与规范要求不符[1]。

1.3 风机选择问题

在防排烟设计期间，风机的选择格外关键，如果所选风机和系统之间存在严重不符的问题，则会对后续的防排烟系统自身性能带来不良影响，导致安全事故发生的概率大大增加。因为部分配电、正压送风、双刨路的设计不够合理，和电负荷标准之间存在明显差异，因此在正压送风口位置便可能发生系统瑕疵等问题。其次，一些金属管没有充分涂抹好防火涂料，还有部分设备并未按照相关规定设置余压阀，最终对系统性能造成了不良影响。除此之外，在实际工作中，部分企业还存在过分关注成本的问题，进而发生了有意压缩建筑层高和管井面积的情况，导致风管尺寸因此被压缩，在设计风速相对较大的情况下，所选风机风量和压力偏差同样会因此变大。

1.4 配电设施问题

风机使用通常有着特殊性，所以在防排烟设计期间，需要积极做好用电负荷线路段的单独铺设工作。但在分析现实际情况时不难发现，在一些建筑当中，专用的配电线路铺设工作经常被忽视，尤其是其中的消防电源铺设，盲目运营普通配电箱与单回路配电箱，从而导致在出现紧急情况时，供电线路不能够正常运行。同时，排烟机与送风机配电线路应当借助于防火或者耐火线缆进行铺设，在选择普通管材的情况下，则会导致安全隐患大大增加。同时，为保证风机不会收到风、雨以及各种异物的侵蚀影响，在火灾发生时可以稳定运行，则需要把防烟风机、补风机以及排烟风机设置到专用的机房当中，同样在现实中却没有重视排烟设备的日常维护工作，导致在出现火灾时系统不能够正常运行[2]。

1.5 排烟阀与防火阀问题

在排烟系统分析过程中，不难发现，排烟阀与防火阀属于十分关键的组成部分，特别是在出现火灾的情况下，因为这两部分的耐火性良好，可以有效阻拦明火和烟雾，确保消防系统当中的作用能够顺利发挥。但如果想要保证排烟阀与防火阀作用能够得以充分发挥，则需要进行合理化配置。但现如今部分风机管道在借助于防火隔离这一区域时并未根据有关规定来配置排烟阀与防火阀。另外，就是排烟阀与防火阀配置工作需要结合具体情况与具体需求加以合理调整。比如厨房内的排油烟管道连接部位就需要设置150℃的防火阀；机械排烟支管烟气入口位置则需要设置280℃的排烟阀；而补风机设备总管则需要设置70℃的防火阀。同时，排烟阀和防火阀还有着显著差异，其性能、参数、使用要求都各不相同，所以严禁随意替换[3]。

2 建筑暖通空调防排烟设计问题的有效解决措施分析

针对以上常见问题，可以采取以下措施加以解决，从大方面上的解决思路着手，基于优化设计、技术引进、方案对比、影响因素把握这几个方面出发，能够有效解决上述问题(如图2所示)。

图2 建筑暖通空调防排烟设计问题的解决措施

2.1 设计适合的排烟方式

在高层建筑当中，往往有着十分复杂的内部结构，因此需要设计人员结合建筑物的具体需求来设计一个更适合的排烟方式，通过优化设计来解决自然排烟外窗设计存在的问题[4]。建筑物当中的房间、楼梯间、电梯前室等部位一般都会设置专门的防排烟系统，这部分位置由于具有不同的性能，所以在排烟方式上同样存在显著差异。以地下室为例，地下室一般属于典型的封闭空间，在20m以上的部位明显缺少自然排风专用通道，所以地下室在排烟方式设计过程中就需要注重机械化排烟方式的选用；而房间与电梯前室一类部位则需要着重设计自然通风窗。通过这种排烟方式的优化设计，能够从根本上解决由于自然排烟外窗设计不科学而引发的排烟不畅等问题。

2.2 优化消防排烟设计

1)在高层建筑当中，因为结构较为复杂，内部管线还有着严密的分布。在挡烟垂壁安装期间，基于满足技术标准的前提下，需要尽量减少布置。结合当前高层建筑的普遍高度，因为倾角与单一的排烟孔不具备良好排烟能力，一般储烟仓厚度较大，因此适合选择卷帘式的挡烟垂壁；2)对比大气，烟尘的排放相对较少，并且集中在建筑物顶部位置。结合这个特性，在设计排烟口过程中，要求设计人员把排烟口设计到高处，在设计标准满足要求时，则需要将排烟口设计到风管顶部或者侧面，从而加大通风口和储烟室底部的实际高度，减少不必要的通风孔，让排烟口风速被控制到10m/s以内；3)在一些高层层建筑当中，因为楼梯间采取分段布置的方式，导致避难层交通与内部楼梯间无法满足规范要求，所以可以在顶层设置设置应急排烟设施，并根据具体情况将中间层加设到避难层当中，让固定窗户和内部楼梯可以连通，提供与防火极限相符的通风管道，用于连接楼梯[5]。通过这种消防排烟设计的优化，能够有效解决防排烟风机与管路设计的问题。

2.3 注重防排烟施工与施工单位防排烟责任的落实

在防排烟进行了合理化设计之后，要求建筑单位必须充分注重防排烟建设工作的开展[6]。建筑物当中的部分井道往往存在严重漏风问题，这就需要建筑单位着重强化对应附加系数的掌握，优化设计风量与风压。除此之外，还要求施工人员重视因为不科学施工为防排烟性能可能带来的不良影响，要求施工人员针对容易发生质量隐患的环节做好应急预案；最后，就是要求施工单位及时转变以往的斜开窗设计方式，根据高层建筑的内部特征，为其设置专门的排烟防火阀，从而保障防排风设计的全面性，选择更适合建筑的风机设备，从而解决风机选择过程中存在的问题。除此之外，落实好消防单位所具有的防排烟责任同样属于优化高层建筑当中防排烟设计的一个关键性手段，这要求建筑企业必须要和消防单位之间结合建筑物具体特征，着手于防排烟设计，一同商议出防排烟设计期间问题的有效解决方法。为确保消防单位能够顺利推进工作，还要求建筑企业着重加强对防排烟设计过程中的设施监管工作，并安排专业的技术人员针对防排烟设施进行定期抽查，确认其是否稳定，确保其在运行过程中的安全性，提升防排烟设施的整体性能。除此之外，还要求施工单位充分明确自身所肩负的责任。

2.4 风机与相关配电设施的设置

高层建筑当中的防排烟系统之所以要进行优化设计，主要就是为了能够在出现火灾时可以第一时间排出烟雾，从而危害人们的生命安全。另外，烟气的排出还能够带走一些热量，可以起到良好的降温效果，避免火势进一步扩大蔓延。为保障排风效果，就必须要确保风机与相关配电设施的设置能够符合高层建筑中的防火规范设计要求，确定加压送风机的最大送风量和风压，在设计过程中还应当严格执行相关规范要求。此外，其他一些配电设施还需要和风机的位置进行合理规划，避免相互之间出现影响、干扰等问题。通过这种优化设计，能够有效解决风机选择与配电设施等方面的问题。

2.5 把握影响防排烟的主要因素

首先，要认识到火灾现场往往伴随着有毒气体，受气流作用影响，气体会蔓延到各个角落，不利于人员安全撤离；其次，就是火灾现场通常有着较高温度，和室外之间的温差较大，这也会导致室内外出现压力差，气体便会在建筑开口位置流向外界，同时室外气体还会受压力作用影响涌入到室内，从而产生烟囱效应，这也是引发烟雾蔓延的一个原因；最后，就是要认识到环境因素也会影响到烟雾蔓延。火灾现场会受到风速与风力一类因素影响，无法有效控制烟雾蔓延的整体速度，导致现场救援难度进一步加大。根据有关资料显示，火灾现场如果温度超过500℃，则烟雾气体体积便会膨胀2倍，此时在没有外部影响的状态下，烟雾会水平移动，速度大约为0.5m/s；当现场温度超过800℃时，则烟雾气体体积便会膨胀3倍左右，在没有外部影响的状态下，烟雾会水平移动，速度大约为0.8m/s。由此可见，现场温度越高，烟雾移动速度也就越快，因此防排烟设计必须充分把握住这种影响因素，能够应对不同温度火灾现场，采取不同的排烟方案。

3 结语

在现代建筑当中，暖通空调这一系统已经成为了必不可少的一项设计内容，为保障建筑施工方案的可行性与居住者的人身安全，要求设计人员必须做好暖通空调的优化设计工作，结合常见问题，选择有效的解决措施和科学的设计方案。