建筑防排煙系統常見問題探析

●范恩強

(青島市消防支隊，山東青島 266071)

建筑防排煙系統是控制建筑火災煙氣蔓延擴散，人員安全疏散和火災有效撲救的重要保證。但由于消防技術規范對于防排煙系統設計存在未予明確之處，加之設計人員對相關條款理解不夠深入，致使設計和施工中出現了較多的問題。本文就防排煙系統一些常見的問題進行分析探討，根據實際經驗總結了相關的解決措施。

一、防煙和排煙方式

《建筑設計防火規范》(以下簡稱《建規》)第9.1.1條規定:“建筑中的防煙可采用機械加壓送風防煙方式或可開啟外窗的自然排煙方式。建筑中的排煙可采用機械排煙方式或可開啟外窗的自然排煙方式”。即防煙和排煙同時使用了“可開啟外窗的自然排煙方式”，建議防煙系統可改為“自然通風方式”，而排煙系統則依然采用“自然排煙方式”。既突破了防煙僅有的開窗方式，也給予了較好的區分度。

二、加壓送風

(一)正壓送風系統的新風入口設置不夠合理

加壓送風機的進風必須是室外不受火災和煙氣威脅的空氣。一般應將進風口設在排煙口下方，并保持一定的高度差;必須設在同層時，應保持兩風口間的相當距離或設在不同朝向的墻面上，并應將進風口設在該地區主導風向的上風側。送風機的進風口宜直接與室外空氣相連通，送風機的進風口不宜與排煙機的出風口設在同一層面。如必須設在同一層面時，具體可以參考《建規》第9.4.7條及其條文解釋對新鮮空氣的進風口和煙氣排出口在同一層或在隔層中時的規定，進風口與煙氣排出口垂直布置時，水平距離不宜小于10m、垂直距離不小于3m。實際工程設計中，進風口與煙氣排出口因建筑立面和功能等條件的限制而可能出現多種組合。例如，地下室或首層排煙，排煙口設在距室外地面2m以上的高度，進風口卻在屋頂，雖然水平距離不能滿足要求，但可以通過進風口與煙氣排出口的進、排風方向的合理設置而滿足進風的質量要求。同時，建議在加壓送風機出口或入口處用防火閥代替止回閥，可避免相鄰建筑物的火災煙氣或者本建筑物排煙系統的煙氣通過送風機引入本建筑物。

(二)壓差調節

根據《高層民用建筑設計防火規范》(以下簡稱《高規》)第8.3.1.1條規定:“不具備自然排煙條件的防煙樓梯間應設置獨立的機械加壓送風的防煙設施，其不具備自然排煙條件的前室可以利用樓梯間送風的余壓達到規范要求，無需再設置正壓送風”。有的工程分別設置了加壓送風系統，雖然提高了系統的可靠性，但是增加了造價。對于防煙樓梯間、前室或合用前室共用同一加壓送風系統，在通向合用前室的支風管上未設壓差自動調節裝置，導致樓梯間正壓無法進入前室，造成樓梯間的風壓太大，影響防火門開啟，而前室只靠樓梯防火門的縫隙漏風，風壓又不足，因此應在樓梯與前室之間設置余壓閥。

同時，依靠計算或者規范規定值所得出的加壓送風量可靠性很難說，因此，在防煙樓梯間與前室之間、前室與走廊之間，配置自力式“超壓閥”是很有必要的。尤其針對加壓送風系統負擔層數較少和采用常閉型加壓送風口的前室或合用前室，常常容易超壓。在前室與走道之間，宜設置限壓裝置或自動泄壓閥。特別是在僅需開啟火災層風口的情況下，應設置帶防火閥的限壓裝置或自動泄壓閥。

(三)地下室與地上層必須共用樓梯間的問題

地下層與地上層如果沒有進行有效的分隔，容易造成地下層火災蔓延到地上建筑。《高規》第6.2.8條規定:“地下室或半地下室與地上層不應共用樓梯間，當必須共用樓梯間時，應在首層與地下或半地下層的出入口處，設置耐火極限不低于2.00h的隔墻和乙級的防火門隔開，并應有明顯標志”。若共用樓梯間需設置機械加壓送風系統，因為分隔的存在，加壓送風系統就不能按照常規設計來做。《全國民用建筑工程設計技術措施—暖通空調·動力》的第4.10.9－5條規定:“地上和地下部分在同一位置的防煙樓梯間需設置機械加壓送風時，加壓送風系統宜分別設置;若合用一個風道時，風量應疊加，且均應滿足地上、地下加壓送風系統的要求。”

但筆者在審核中發現一些設計人員忽視了該道防火隔墻和防火門(著火時處于關閉狀態)的存在，上下仍設一個加壓送風系統。同時部分地區允許用電動風口，而避免使用風量疊加的風道風機，但相對可靠性不高。對于防煙系統，火災發生時，需全部正常運行，并不是地上和地下部分分別運行。因此其加壓送風系統的風量應同時滿足地上和地下的要求，地上部分風量計算較為成熟，主要注意地下部分，因層數不同，風量計算會有差別，且其送風口應分別設置。

三、防煙分區

(一)防煙分區劃分

防煙分區的劃分是防排煙系統的關鍵環節，直接影響系統排煙量、排煙閥數量和控制面積的確定。由于對設計規范的不完全理解，不少有關大面積房間設計中防煙分區的劃分是錯誤的，相應導致排煙量計算錯誤。

如果一個房間無吊頂或采用網格吊頂，尤其是大面積空間場所(如車庫、超市等)，按目前國內常見的結構形式，框架梁一般都能“從頂棚下突出不小于500mm”。這樣可省去擋煙垂壁，不但節省投資而且滿足安全要求。但對于大面積房間，往往這些主梁和次梁將房間劃分成若干小的防煙分區，設計人員若利用這些自然形成的防煙分區，則排煙量設計將偏小，排煙口眾多，這種做法是不現實的，因火災初期產生大量的煙氣，煙氣不可能僅限于一兩個小的防煙分區內，可能需要幾個防煙分區同時排煙，即同時打開幾個排煙口，因此只能滿足兩個防煙分區同時排煙的排煙量是不能滿足要求的。

為達到較好的效果，排煙口仍應該按500m2范圍內距最遠點的水平距離不超過30m的原則設置，至于多出來的梁相當于增加了一些擋煙垂壁，無疑對擋煙和疏散起到較好的作用。但同時應提高火災的探測，感煙和感溫探測器應該按照各個小的分區分別設置，以便及早發現火情，在火災初期發現火災，配合完善自動排煙設施的功能。同時，防煙分區劃分完后，設計人員還應注意相應防煙分區的周圍設置明顯的擋煙垂壁，以保證相鄰防煙分區之間不串煙或少串煙。

(二)一套系統帶多個防煙分區的問題

《高規》第8.4.2條，規定了排煙風機風量的計算方法，并在第8.4.2.2部分提到擔負兩個或兩個以上防煙分區排煙時的設計，卻并沒有說明“兩個以上”究竟最多能到幾個分區。規范考慮到局部火災不同時發生的可能性，提出擔負兩個或兩個以上防煙分區排煙時，排煙量只按最大防煙分區面積不小于120m3·h－1·m－2計算。畢竟風機的能力是有限的，到底能擔負幾個防煙分區的任務呢?一般情況下，排煙系統是跟著防火分區走的，排煙系統盡量不要穿越防火分區，每個防火分區應該至少一個排煙系統，風機風量按最大防煙分區面積乘以120m3·h－1·m－2計算，可考慮10%漏風量選擇。防煙分區可以用擋煙垂壁來合理劃分，以便使風機的風量處于合理的效率范圍，對于較大面積的防火分區，防煙分區適當大一些，以便提高風機排煙能力，而防火分區偏小的地方，防煙分區可適當小一些，風量不需要太高。

另外，多個防火分區共用一套排煙系統的情況也是會出現的，如對于地下功能房間，一套排煙系統即可控制多個防火分區。這種情況下，主要問題是消防感溫或感煙探測器與排煙系統的聯動，一般應將其按照防煙分區分別設置。對于商場之類的可燃物比較多的場合，火勢蔓延較快，所以按規范中的要求選擇的風機一般偏小，最好風機風量按整個防火分區來計算。

四、機械排煙系統漏風量的計算

排煙風機風量確定時應考慮風管(風道)的漏風量及其他防煙分區未開啟排煙閥(口)的漏風量。《高規》第8.4.12條規定:排煙風機“排煙量應增加漏風系數”，但漏風系數的選取卻并無規定，設計和施工上較難把握。建議可參考《建規》第9.4.8條規定:排煙風機“排煙量應考慮10% ～20%的漏風量”，且條文解釋給出了不同材質的漏風量估計，“對于金屬風道，其漏風量可選擇10%或更大;對于混凝土等風道，則應向建筑專業提出風道的密封、平滑性能等要求，其漏風量要根據排煙系統管路的長短和施工質量等選取，最小不宜小于20%，排煙系統長或施工質量差，則宜取30%”［4］。由于高層建筑的火災危險性較高，在選取漏風量時，應適當增加比例。同時，應考慮其它防煙分區未開啟排煙閥(口)的漏風量。

五、中庭排煙煙氣分層問題

對于高度較高的“豎長”型中庭，在中庭地面火災初期或陰燃階段，由于火災規模相對較小、煙羽流溫度低、熱浮力小，加上煙羽流不斷卷吸周圍冷空氣而不斷被冷卻，使上升過程中遭遇“熱障”而失去熱浮力，火災初期的煙氣將在某一高度懸浮，而出現了煙氣分層。為了減弱中庭煙氣分層，達到防煙霧要求，并兼顧通透性，可考慮在各樓層邊緣采用自動擋煙垂簾進行分隔，同時鑒于“豎長”型中庭對早期探測的影響，需要考慮分層設置感煙火災探測器。煙氣分層也會影響排煙量的確定和排煙口的設置，可以考慮在直流排煙的基礎上，在中庭上中部的回廊處，設置排煙系統，利用回廊排煙法實現對分層煙氣的排除。

六、排煙口布置數量和間距

如果一個排煙口的排煙量過大、流速過快，則會在煙層底部撕開一個“洞”，使新鮮的冷空氣也被排出，降低了實際排煙量，即產生拉穿效應(plug－holing)。機械排煙系統中，每個排煙口的排煙量不應大于臨界排煙量。為了避免出現臨界排煙量，應該適當增加排煙口的數量，并保證相鄰排煙口的間距，以便更好地控制煙氣排出時的流動狀態。通常排煙口的數量，在保證排煙口到最遠端的距離為30m的前提下，一般一個防煙分區一個，太多在控制上會增加復雜程度，因此應當進行綜合考慮。同時，排煙口的布置，應參考NFPA92B，將最短距離引入規范。

七、補風口設置位置

《建規》雖然對補風條件和風量做了規定，但是對于補風口的位置未進行明確。設計人員為便于施工和平時管理，將補風口設置在靠近頂棚的位置，而補風口設置在頂部或距地面較高的位置，會導致補風氣流直接沖擊煙氣層，加速煙氣下沉，不利于排煙。筆者認為，機械送風口或自然補風口應設在儲煙倉以下，不能高于預計的煙氣層高度，設計在空間的底部最有利，但補風口的設置位置不能過低且靠近火源，否則進來的空氣很快到達火源，為燃燒提供了大量的氧氣，會促進火勢增大。同時為設置合理的補風方向，應確定合適的開口位置以匹配房間的空間布局，如大空間建筑宜設置對稱補風口。當補風口與排煙口設置在同一空間內相鄰的防煙分區時，補風口位置不限;當補風口與排煙口設置在同一防煙分區時，補風口應設在儲煙倉下沿以下;補風口與排煙口水平距離不應少于5m。

八、走道防排煙設計

(一)長度超過規定的疏散內走道

由于規范沒有明確內走道的含義，標準圖集中也沒有表示清楚，使得內走道的防排煙設計成為一個較難準確把握的邊緣問題。筆者根據多年的設計經驗，以及對相關規范圖集和手冊的綜合理解，認為內走道的含義是:走道長向兩側均為內墻的走道。

對于非高層內走道的相關設計，長度超過規定(公共建筑一般為20m，其它建筑為40m)的疏散內走道，應設置排煙設施。此處的排煙設施一般應盡量采用可開啟外窗的自然排煙。如果一端有窗，為能有效地排除煙氣，排煙窗距房間最遠點的水平距離不應超過30m，所以窗的自然排煙作用長度為30m;如果兩端有窗，窗的自然排煙作用長度為60m;長度超過規定時，可采取走道多處開窗的辦法。當還是不能滿足時，應設置機械排煙設施，但此時的外窗即成為進風口，排煙面積宜按照全部長度計算;應從人員疏散至排煙口的極限距離為30m的理念來理解。但餐飲、歌舞、娛樂、放映、游藝等人員密集場所，極限距離為20m。

對于高層建筑，《高規》第8.4.1條規定，一類高層建筑和建筑高度超過32m的二類高層建筑中，無直接自然通風，且長度超過20m的內走道或雖有直接自然通風，但長度超過60m的內走道，應設置機械排煙設施。具有長距離內走道的各種高層建筑，相對建筑內人數比較多，一般要求設機械排煙，因為如果設自然排煙，在發生火災時窗戶都是關閉的，人員在逃生情況下是不會去開窗的，所以機械排煙很有必要。另外因為火災實驗觀測得到的是人在濃煙中的最大通行距離是20～30m，按照“以人為本”的原則，應該取下限值，因此建議將60m的數值適當降低，可考慮改為40m。

(二)走道和相連房間的機械排煙問題

關于走道和相連房間的排煙問題，《建規》第9.4.2條的條文解釋模糊。條文說明第9.4.2條，“不設排煙設施的部位(包括地下室)可不劃分防煙分區，與注意事項3.4:“當走道按規定需設置排煙設施，而房間(包括半地下、地下房間)可不設，且房間與走道相通的門為防火門時，可只按走道劃分防煙分區。若房間與走道相通的門不是防火門時，防煙分區的劃分應包括這些房間。”這兩條規范解釋存在矛盾?筆者認為，上述兩部分是針對不同的對象而提，前者是主要解釋某個部位防煙分區的劃分;后者主要解釋防煙分區的面積劃分，為便于計算走道排煙面積，如果走道與房間之間是防火門則單獨考慮排煙，如果不是防火門則房間面積應該計入走道的排煙面積之內。

九、結束語

綜上所述，在實際工作中，針對建筑防排煙系統設計和施工，應充分理解和遵循有關規范和手冊設計理念，領會其內涵，結合工程實際，合理合情、經濟實用的進行設計。另外，建議盡快出臺專門的防排煙規范，并且規范中的某些規定也應隨著時代的發展而進行更新。

［1］朱杰，霍然，付永勝.超高層建筑火災防排煙研究［J］.消防科學與技術，2007，(1):54 －57.

［2］梁清泉，楊向暉，梁清水.地下建筑的防排煙設計探討［J］.消防科學與技術，2002，(1):39 －40.

［3］劉勇，付祥釗，謝斌.對不同類型中庭建筑防排煙措施的探討［J］.制冷與空調(四川)，2002，(2):11 －14.

［4］萬紹杰，蘇才英.對高層建筑防排煙設計的幾點探析［J］.廣西民族大學學報(自然科學版)，2006，(S1):132 －133.

［5］James Patterson.Simplified design for fire safety［M］.JOHN WILEY＆SONS，INC.1993.