建筑防排煙設計的若干問題探討

竇立新

建筑物一旦發生火災,往往濃煙彌漫。煙氣的擴散會使光線模糊不清,被困人員看不清出口和疏散標志,也給消防人員施救造成阻礙;煙氣中含有多種有毒氣體,會使人窒息甚至死亡。統計資料表明：在建筑火災死亡的人員中,有62.4%是由于窒息、吸入煙塵、一氧化碳中毒而死亡,燒傷死亡占26%,其他原因死亡占11.6%,火災煙氣的危害已成為火災致人死亡的第一大殺手。科學合理的建筑防排煙設計能夠減少火災煙氣的毒性,降低煙氣溫度,確保人員順利疏散、安全避難,為火災撲救創造有利條件。因此,加強建筑的防排煙設計在建筑防火設計中占有重要地位。

1 防排煙措施

1.1 控制煙霧的產生量

防排煙最好的辦法在于消除發煙的源頭。因此,在高層建筑、地下建筑和大空間多層建筑中,應設計火災報警系統及自動滅火系統,以便盡早發現火災,在大量濃煙產生之前撲滅火災或控制火災發展。同時,在建筑裝修時盡量采用不燃或難燃材料進行裝修,這樣即使發生火災,發煙量小,發煙速度慢,相對地有較充裕的逃生時間,減少對生命的威脅。

1.2 充分利用建筑物的構造進行自然排煙

自然排煙在一般建筑物中能滿足防排煙的要求,同時又節約了投資,是一種比較好且經濟的排煙方式。一般采用可開啟的外窗和窗外陽臺或凹廊進行自然排煙。此外,靠墻的防煙樓梯及其前室,消防電梯間前室及合用前室易采用自然排煙。

1.3 利用通風空調系統進行防排煙

通風空調系統加壓送風可以利用原有的設備,節約投資。對于空調系統防排煙可以分為向非著火區送風排煙和對著火區排煙。向非著火區送風排煙即利用風機、風道、送風口向非著火區送風,使非著火區形成正壓,從而防止著火區煙氣向非著火區蔓延。對著火區排煙即將原送風口作為排煙口,還應增設排煙普通管道,防止煙氣經過空調器或空調機。

1.4 設置機械加壓送風防煙系統

設置機械加壓送風防煙系統的目的是在建筑物發生火災時提供不受煙氣干擾的疏散路線和避難場所。設置這種系統的部位應視建筑物的具體情況而定,一般有：不具備自然排煙條件的防煙樓梯間及其前室;可開窗自然排煙的樓梯間但不具備自然排煙條件的前室;不具備自然排煙條件的消防電梯前室;受樓梯井和消防電梯井煙囪效應影響的合用前室;封閉室避難間等。

1.5 利用排風機進行機械排煙

這種排煙方式一般都是利用排煙風機進行強制排煙。據有關資料介紹,一個設計優良的機械排煙系統在火災中能排出80%的熱量,使火災溫度大大降低。因此對人員安全疏散和滅火起著重要作用。利用這種方式進行排煙在設計和使用上應劃分防煙分區,合理有效地利用隔墻、擋煙垂壁等進行排煙。

此外,根據火災時人們在異常心理狀態下的行動特點,制定相應的避難疏散計劃,配備足夠的避難器材也是很重要的。

2 高層民用建筑防排煙設計應該注意的若干問題

2.1 漏風系數的取值

在《高層民用建筑設計防火規范》(以下簡稱《高規》)中沒有明確規定加壓送風機風量的確定是否需要考慮風道(豎井)漏風系數。很多設計人員陷入了誤區,認為風機送風量越大越好,在設計風量時為追求大于計算值或規范規定值,就將送風機的送風量定得很大,造成前室或樓梯間的門難以開啟。即使需要考慮風道漏風系數,也應該按規定計算風量,不能隨意加大送風量。

排煙風機風量在確定上也存在不合理的地方。有的設計人員在設計計算排煙風機風量時對漏風系數并未予以考慮,而是直接根據不考慮漏風系數的計算結果設計配備排煙風機,這樣就可能會導致不能保證需要排煙部位規定的排煙量。為此,在排煙風機風量的計算中,通過確定要控制的時間和控制的煙氣層高度來計算確定需要的排煙量,從而合理選擇漏風系數,確定排煙風機,以達到經濟實用、科學合理的目的。

2.2 排煙風機機房的設置

現行《高規》中對排煙風機機房的設置并沒有具體條文的規定,所以設計人員經常忽視這個問題,特別是在水平區域設置集中排煙系統時往往未設置專用排煙機房。要么將排煙風機裸露于需要排煙的空間中,要么將排煙風機設置在樓梯間或前室內。筆者認為上述兩種設置方式均存在著一定的缺陷,因為：

1)機械排煙系統所選擇的排煙風機雖然一般都能滿足耐熱性能好、變形小,且在280℃的高溫下運行30 min后應仍能滿足設計需要的要求,但目前排煙風機所使用的離心風機或軸流風機,在風機關閉后都不能有效地阻止煙氣通過風機和管道蔓延。

2)防排煙設計的最終目的是防止煙氣進入疏散通道,減少煙氣對人員疏散和滅火行動的影響,而樓梯間或前室都是人員疏散和滅火行動的必經通道,將排煙風機設置在樓梯間或前室內,往往會因為設備和施工質量等各種原因,造成煙氣通過風管涌入樓梯間或前室,這顯然與防排煙設計的原則相違背。

所以應將排煙風機單獨機房設置。可以設置在用耐火極限不低于2.00 h的隔墻、1.50 h的樓板和甲級防火門與其他部位隔開的專用機房內,并在風管穿越機房的隔墻處設置排煙防火閥,排煙防火閥是防止煙氣在排煙風機關閉后蔓延的重要措施。同時也可以避免排煙風機長時間的暴露于高溫煙氣中,造成對排煙風機不必要的損壞。

2.3 防火閥與排煙閥的設置問題

1)排煙風機入口未設排煙防火閥。雖然《高規》8.4.7條規定：“排煙風機可采用離心風機或采用排煙軸流風機,并應在其機房入口處設有當煙氣溫度超過280℃時能自動關閉的排煙防火閥”,然而在設置局部排煙系統時,排煙風機未設在機房,而設在屋頂(露天布置)或走道的外墻上或直接設在要求排煙的房間,有些設計人員認為這樣排煙風機直接將煙氣排出了建筑外,不存在排出煙火引起煙火蔓延的問題,因此就沒有在排煙風機入口管上設置排煙防火閥(280℃自動關閉)。2)管道穿越防火分隔處未設防火閥。《高規》中對加壓排煙管與補風管和送風管穿越防火分隔處是否需要設防火閥和如何設置的問題沒有明確的規定。由于設計人員對于防火閥的設置有著不同的認識和理解,其防排煙設計做法也不盡相同。有的設計人員在設計中對加壓送風管、排煙管、補風管穿越防火墻處未設任何防火閥;有的全部設置動作溫度為280℃的排煙防火閥或全部設置了動作溫度為70℃的防火閥;而有的在加壓送風管和補風管上設的卻是動作溫度為70℃的防火閥,在排煙管上設置動作溫度為280℃的排煙防火閥。個人認為這些管道穿越防火分隔處,應該設置防火閥而不是排煙閥,不然會影響防火分隔物的分隔效用。

2.4 防火窗是否可視為可開啟外窗的問題

可開啟外窗是廣泛應用于高層民用建筑的一種經濟實惠的防排煙設施。在設計中有時會遇到高層民用建筑與周邊建筑物防火間距不足的情形,為此《高規》第4.2節提出了一系列可適當減小防火間距的措施,其中第4.2.4條規定兩座高層建筑或高層建筑與不低于二級耐火等級的單層、多層民用建筑相鄰,當相鄰較高的一面外墻耐火極限不低于2.00 h,墻上開口部位設有甲級防火門、窗或防火卷簾時,其防火間距可適當減小,但不宜小于4.00 m。所以在一些設計中采取設置鋼質甲級防火窗的方法解決防火間距不足與自然通風、自然采光之間的矛盾,而目前我國所普遍使用的鋼質防火窗根據其安裝方式主要有固定式和活動式兩種,固定式鋼質防火窗顧名思義是不可開啟的,而活動式鋼質防火窗根據要求則應該設有自動關閉裝置,以確保防火窗在火災發生時處于關閉狀態,可見無論何種形式的防火窗在火災發生時所起到的是隔離和阻止火勢蔓延的作用,同時也阻止了煙氣的排除,不能滿足自然排煙的要求,所以設置了防火窗的房間、內走廊、樓梯間和前室等部位應通過設置機械防排煙設施解決防排煙問題。

3 結語

防排煙設計是建筑消防設計中較復雜的環節,也是保障建筑使用者生命財產安全的重要措施,需要建筑消防設計人員認真學習和深刻領會消防技術規范,但在具體工程中,應做到具體問題具體分析,不能生搬硬套現有的規范,努力避免設計細節中出現的偏差和遺漏,力求做到安全、經濟、合理的防排煙設計。

[1]GB 50045-95,高層民用建筑設計防火規范[S].

[2]黃洪宇.防排煙系統設計及施工中常見問題[J].安裝,2007(8)：55-56.

[3]李德英.民用建筑防排煙系統設計的幾點探析[J].山西建 筑,2008,34(26)：177-178.