高層建筑防排煙系統(tǒng)常見問題探析

●張鎮(zhèn)宇，丁 瑋

(河南省消防總隊(duì)，河南鄭州 450008)

建筑防排煙系統(tǒng)能有效控制火勢蔓延擴(kuò)大，對(duì)減少煙害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失起著非常重要的作用，尤其在高層建筑消防安全中其作用更為顯著。統(tǒng)計(jì)資料顯示，在各類火災(zāi)事故死亡的人數(shù)中，由于煙氣熏死的約占50% ～70%，而且被火燒死的人當(dāng)中多數(shù)也是因煙氣窒息、中毒，不能安全疏散所致。為在火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)排除煙氣并有效防止煙氣進(jìn)入安全疏散通道，保證人員安全疏散，同時(shí)使消防人員更有效的開展滅火救援工作，最大限度地減人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，必須進(jìn)行科學(xué)地防排煙設(shè)計(jì)、施工和管理。隨著高層建筑的不斷增多，建筑造型越來越復(fù)雜多樣，疏散樓梯和前室的設(shè)置也日趨多樣化。因此，防排煙系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)各個(gè)建筑自身的特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)置。本文針對(duì)近期運(yùn)行的部分建筑防排煙系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析討論。

1 排煙系統(tǒng)常見問題分析

1.1 風(fēng)口的設(shè)置

防排煙系統(tǒng)中的風(fēng)口有多種形式，主要分為常閉型和常開型兩類。不同形式的風(fēng)口決定了參數(shù)的不同。經(jīng)常被忽略的問題是風(fēng)口具有不同的有效面積系數(shù)。根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施(暖通空調(diào)·動(dòng)力)》中的說明，防雨百葉窗有效面積系數(shù)可取0.6，一般百葉窗有效面積系數(shù)宜取0.8。需要特別說明的是，上述數(shù)據(jù)僅僅是對(duì)風(fēng)口簡單分類的粗略數(shù)據(jù)，是依靠工程經(jīng)驗(yàn)而推薦采用數(shù)據(jù)，實(shí)際選用還需進(jìn)一步核實(shí)。如不能根據(jù)實(shí)際有效面積選用風(fēng)口，一旦有效面積偏小，將致使局部阻力過大，風(fēng)口風(fēng)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。筆者曾檢測過某工程的消防電梯前室正壓送風(fēng)系統(tǒng)，原使用固定斜百葉風(fēng)口，有效面積系數(shù)估計(jì)僅為0.5，實(shí)測風(fēng)口風(fēng)量約為5 000m3·h－1，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求;后來更換為單層百葉風(fēng)口，實(shí)測風(fēng)口風(fēng)量可達(dá)8 000m3·h－1。因此設(shè)計(jì)時(shí)需考慮風(fēng)口的有效面積系數(shù)，設(shè)備訂貨時(shí)需再次核對(duì)風(fēng)口實(shí)際面積以及實(shí)際出風(fēng)風(fēng)速是否滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求。

1.2 自然排煙窗的設(shè)置及開窗面積

1.2.1 自然排煙窗的設(shè)置

自然排煙因其運(yùn)行可靠，成本低廉，維護(hù)簡單，在高層建筑中也有廣泛應(yīng)用。在部分工程中將平時(shí)作為通風(fēng)用的自然排煙窗設(shè)置為固定窗或者設(shè)置類似玻璃墻的半開窗、斜開窗，其設(shè)置的形式和位置均不利于自然排煙，應(yīng)改用直接可對(duì)外開啟的排煙窗。同時(shí)，自然排煙口應(yīng)設(shè)于房間或內(nèi)走道凈高的1/2以上，距頂棚或頂板下800mm以內(nèi)(以排煙口下邊緣計(jì))。自然排煙窗應(yīng)采用非燃材料制作，宜設(shè)置手動(dòng)或自動(dòng)開啟裝置，手動(dòng)開關(guān)應(yīng)設(shè)在距地坪0.8～1.5m處。

1.2.2 開窗面積

建筑工程設(shè)計(jì)和消防審核中需要注意，開窗面積滿足現(xiàn)行國標(biāo)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)第8.2.2條規(guī)定的可開啟外窗面積(見表1)不應(yīng)包含固定窗面積和推拉窗打開時(shí)另一半的面積。目前在一些建筑中懸窗設(shè)計(jì)較為常見，當(dāng)懸窗開窗角度小于70°時(shí)，還應(yīng)按照其實(shí)際開窗角度進(jìn)行有效面積的計(jì)算。按照圖紙計(jì)算往往是計(jì)算滿窗面積，窗戶面積滿足規(guī)范要求，但所設(shè)窗戶的實(shí)際通風(fēng)面積和排煙面積卻不足。對(duì)于這種折減排煙面積的情況應(yīng)給予足夠的重視。

表1 高層建筑自然排煙窗開窗面積表

1.3 風(fēng)機(jī)的選用

軸流風(fēng)機(jī)的Q－H曲線大都屬于陡降型曲線，Q－η曲線在最高效率點(diǎn)附近迅速下降。圖1為風(fēng)機(jī)Q－H(Q－η)性能曲線示意圖，A點(diǎn)為風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)，一旦流量、風(fēng)壓不在設(shè)計(jì)工況下，效率下降很快，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓也就偏離了原設(shè)計(jì)的參數(shù)要求。軸流風(fēng)機(jī)的最佳工作范圍較窄，一般不宜設(shè)置調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)量，而實(shí)際排風(fēng)兼排煙系統(tǒng)又必須使用調(diào)節(jié)閥，這是風(fēng)量調(diào)試往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的重要原因。所以在通風(fēng)兼排煙系統(tǒng)中設(shè)置閥門時(shí)，需注意仔細(xì)核算風(fēng)機(jī)是否能繼續(xù)保持在設(shè)計(jì)的效率點(diǎn)附近，以保證風(fēng)機(jī)在火災(zāi)時(shí)的有效排煙量。此外，現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，除某些信譽(yù)較好的大型企業(yè)的產(chǎn)品外，有些工程使用的軸流風(fēng)機(jī)(含混流、斜流風(fēng)機(jī))質(zhì)量低劣，部分產(chǎn)品的實(shí)測風(fēng)量和風(fēng)壓都達(dá)不到額定值。因此，設(shè)計(jì)人員和建設(shè)單位一定要慎重選用產(chǎn)品。

圖1 風(fēng)機(jī)性能曲線示意圖

2 機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)常見問題分析

2.1 裙房不具備自然排煙條件的樓梯間及其前室的加壓送風(fēng)

裙房(5層以下)的樓梯前室不具備自然排煙條件，需要設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械加壓送風(fēng)防煙設(shè)施時(shí)，會(huì)造成4層以下樓梯前室的送風(fēng)量過大。根據(jù)《高規(guī)》第8.2.2.2 條和第 8.3.1.2條的規(guī)定，若相鄰5層樓梯間開啟外窗總面積不小于2.0m2，樓梯間可采用自然排煙方式，其前室應(yīng)設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，送風(fēng)量往往簡單采用《高規(guī)》第8.3.2條規(guī)定的送風(fēng)量，但由于4層以上前室具備自然排煙條件，無須正壓送風(fēng)，所以風(fēng)量僅送在4層以下的前室，因而會(huì)造成送風(fēng)量過大，而導(dǎo)致防火門開啟困難。因此，類似工程的加壓送風(fēng)應(yīng)在正壓較大區(qū)域設(shè)置面積較大的余壓閥。也有部分專業(yè)人士認(rèn)為，類似工程的樓梯間和前室只要滿足規(guī)范規(guī)定的正壓壓力和門洞風(fēng)速要求即可。

2.2 分段樓梯的正壓送風(fēng)系統(tǒng)問題

根據(jù)《高規(guī)》第6.2.8條規(guī)定:“地下室或半地下室與地上層不應(yīng)共用樓梯間，當(dāng)必須共用樓梯間時(shí)，應(yīng)在首層與地下層或半地下層的出入口處，設(shè)置耐火極限不低于2.0h的隔墻和乙級(jí)防火門隔開，并應(yīng)有明顯標(biāo)志?！焙叵率业母邔咏ㄖ氖枭翘蓍g均分成上下兩段，多數(shù)情況下由于下段樓梯位于地下，不具備自然排煙條件。此時(shí)建筑、暖通等專業(yè)應(yīng)密切配合，調(diào)整下段樓梯的自然排煙設(shè)置或者給下段樓梯設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)。應(yīng)該注意的是，此時(shí)地下部分樓梯間雖然樓層少，空間小，但是根據(jù)規(guī)范要求，其自然排煙窗的面積依舊是每5層不小于2m2。如何設(shè)置這么大的自然排煙窗是建筑專業(yè)和暖通專業(yè)需要關(guān)注的問題。如若滿足不了開窗面積要求，就不可避免的要設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)。

3 高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他問題

在進(jìn)行高層建筑的消防設(shè)計(jì)、審核時(shí)，首先要注意明確建筑物所屬類別、建筑物的高度、層數(shù)、外窗設(shè)置等主要參數(shù)，嚴(yán)格遵守防火規(guī)范，規(guī)范要求的風(fēng)量、風(fēng)速、壓力控制等參數(shù)均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，對(duì)設(shè)計(jì)中涉及的風(fēng)口、設(shè)備、系數(shù)的選取等也應(yīng)符合規(guī)范的要求。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)建筑物自身的情況，合理地設(shè)置防排煙系統(tǒng)。規(guī)范對(duì)不同形式的樓梯間和前室規(guī)定了不同的送風(fēng)組合形式，不同的送風(fēng)組合形式對(duì)設(shè)備的選取、井道和風(fēng)口的設(shè)置都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，這是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以關(guān)注的地方。規(guī)范中對(duì)防煙分區(qū)的劃分也比較靈活，可采用隔墻、頂棚下不小于500mm的結(jié)構(gòu)梁或者在頂棚下獨(dú)立設(shè)置擋煙垂壁等措施。合理地劃分防煙分區(qū)對(duì)于設(shè)備和管路的選型布置都有積極意義。

[1]GB50045－95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)[S].

[2]GB50016－2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3]全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施(暖通空調(diào)·動(dòng)力)[S].

[4]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊[M].第二版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.