暖通空調防火排煙問題淺析

林曉微 姚鵬飛

【摘要】防火與防排煙設計是高層建筑設計中非常重要的組成部分，由暖通行業所承擔的防火部分是針對于空調和通風系統自身而言的，目的是阻止火勢通過空調和通風系統蔓延，在暖通空調系統的設計中則應考慮空調系統、通風設計、防排煙設計以及整個建筑中的人身安全問題。文章對暖通空調防火排煙問題進行了討論。

【關鍵詞】暖通空調；防火；排煙

建筑物一旦發生火災，就有大量的煙氣產生，這是造成人員傷亡的主要原因，如果其煙氣控制不利，將錯失人員安全疏散和火災撲救的最佳時間，可能造成巨大的人員傷亡和財產損失。因此，這就需要一個防排煙系統來控制火災發生時煙氣的流動，及時將其排出，在建筑物內創造垂直疏散通道無煙和水平疏散通道無煙的安全區，以確保人員安全疏散，并為消防撲救員創造條件。

一、暖通空調防排煙系統存在的問題

1、自然排煙中的外窗設計不合理

目前，在進行建筑工程排煙設計時，由于設計人員沒有考慮到窗戶的類型，而僅僅只是按照規定要求滿足了窗戶面積的設計，因此使得排煙體系出現障礙性問題，導致難以預想的隱患。這就要求在自然排煙外窗設計中，需要嚴格按照要求規定，防煙樓梯間前室、消防電梯間前室可開啟外窗面積不應小于2.00m2，合用前室不應小于3.00m2；靠外墻的防煙樓梯間每五層內可開啟外窗總面積之和不小2.00m2；在窗戶設計上，必須要考慮到不同類型的窗戶可能會對建筑排煙造成的影響，并主要考慮可開啟的外窗，且避免采用固定窗或是內窗替代外窗。

2、防排煙風機設置存在的問題

根據實際的工程實踐數據表明，若采用的是土建豎井，漏風率大于20%。而且對于加壓送風機風量的確定中所需要考慮的風道漏風系數在《高規》中并沒有做出明確的規定，因此，對于需要加壓的防煙樓梯間及其前室、合用前室、消防電梯間前室等將得不到規定的送風量，而且這還是在選擇加壓送風機時如果不考慮漏風系數的影響下。當前，很多設計人員誤以為送風量越大越好，但是風量太大同樣會造成前室或樓梯間的門難以開啟，反而影響防煙效果。因此，在考慮漏風系數時，應根據規定值進行計算設計，不可以隨意加大。

二、建筑排煙技術要點分析

1、自然排煙

自然排煙是利用火災產生的煙氣流的浮力和外部風力作用通過建筑物的對外開口把煙氣排至室外的排煙方式的實質是熱煙氣和冷空氣的對流運動。在自然排煙中，必須有冷空氣的進口和熱煙氣的排出口。煙氣排出口可以是建筑物的外窗，也可以是專門設置在側墻上部的排煙口。自然排煙由于構造簡單，易于操作，不需要專門的排煙設備和外加動力，因此在建筑的排煙設計中應用較多。但自然排煙效果不穩定，易受火災煙氣溫度、室外風向和風速等影響，存在火災通過排煙口蔓延到上層的危險性。如對于開口排煙，如果著火房間溫度很高，煙氣中可能含有大量未燃氣體，則煙氣排除后即會形成火焰，將導致火勢沿著建筑物外壁面向上層蔓延的貼壁效應。如有一火源起始溫度為1100℃，建筑采用寬高比較大的窗（如寬4.8m高1.5m，寬高比3.2），可產生的貼壁效應如圖1所示。

火災煙氣沖出著火層外，至著火層上一層的溫度約500℃，上二層約300℃，而玻璃破裂溫度一般為200℃—300℃，因此含高溫火焰的煙氣仍有可能使上兩層玻璃爆裂，使火災蔓延至室內。特別是對于高層建筑室內出現火災的條件下，火焰由窗口或洞內溢出并引起外保溫系統的燃燒再導致火焰通過窗口或洞口引入而導致其它樓層失火。因此，為了提高自然排煙的有效性，建筑外立面應設置一些突出裝置防止煙氣的貼壁效應，如樓層之間向外突出的通廊，窗臺上部設置橫向突出，使煙氣盡量遠離外墻。還可以通過調節排煙窗的幾何形狀，如降低窗的寬高比將有助于降低排出煙氣的貼壁效應。另外應盡量使用自動窗口，以便火災時及時打開形成早期排煙，避免溫度上升過快。

2、機械排煙系統

1）全面通風排煙方式

在對房間利用排煙機進行機械排煙的同時，利用送風機進行機械送風，這種方式稱為全面通風排煙方式。由于這種機械排煙方式給控制區送入了大量的新鮮空氣，為避免產生助燃的影響，它不適用于應用在著火區的，可用于非著火的有煙區。這種方式的優點是防煙排煙效果好，而且穩定，不受任何氣象條件的影響從而確保控制區域的安全，缺點是需要送、排風兩套機械設備。投資較高。耗電量也較大。

2）負壓機械排煙方式

利用排煙機把著火房間中產生的煙氣通過排煙口排到室外的排煙方式稱為負壓排煙方式。在火災發展初期，這種排煙方式能使著火房間內壓力下降，造成負壓，煙氣不會像其它區域擴散。但火災猛烈發展階段，由于煙氣大量產生，排煙機如來不及把其完全排除，煙氣就可能擴散到其它區域中去。另外排煙機要求能承受高溫煙氣，而且還需要設防火閥，在超溫時自動關閉停止排煙。所以，不僅初投資高，而且日常維護管理費用也高。

3）設置范圍

對于一類建筑和高度超過的二類建筑，符合以下條件的均應設機械排煙系統：無直接天然采光和自然通風，內走道長度大于20m，或有天然采光和自然通風但內走道長度大于60m；面積大于100平米，且經常有人停留或有較多可燃物的房間、無法開窗的及地下的房間。

4）系統設置和排煙量計算

內走道可按水平防火分區設置垂直排煙系統，風量按60m3/m2·h計算。當房間與走道之間的門為防火門時可只計算走道面積，為普通門時，計算面積應適當增加一部份房間面積，即根據排煙區域的大小增加該區房間面積的1/8--1/4。上面計算出的風量應大于與之相對應的正壓送風量的30%左右，以維持著火區的負壓。因著火層及其上下鄰層有正壓送風，所以排煙應集中于著火層。按著火層面積計算風量。但系統總風量，即用作選擇風機時的風量應乘以1.3--1.5的漏風系數。對于超高層建筑可同時計算二個著火層，如中間設有避難層可分為二個系統設置。符合排煙要求的公用區域，排煙系統不可跨越防火分區，若一個防火分區太大，可內設兩個以上的排煙系統，即排煙分區。排煙系統的風量根據房間高度決定，高度大于10m按6次/小時換氣計算，高度不大于10m，按60m3/m2·h計算。對于兼作平時排風的系統，其排風量應與以上計算的風量進行比較，取其中較大者。

5）排煙口的設置

內走道的風口設于每層的頂棚或近頂棚的墻面上，盡量位于排煙區中部。風口斷面按總風量、排煙口風速10m/s左右及同時開啟一個計算。公用區的排煙口，可根據系統實際情況，盡量在排煙區內均勻布置，同一系統排煙口，數量不宜太多，排煙口風速以10m/s為宜的。

結束語

建筑物內設置防排煙系統不是為了稀釋煙氣的濃度，而是要使火災區的煙氣向室外有序流動，使煙氣不侵入疏散通道或使通道中的煙氣流向室外，即人為地控制煙氣流動。只有掌握了煙氣擴散、流動的規律和防排煙方式的特點才可能設置合理的防排煙系統，使煙氣按設計路線流向室外。

參考文獻

[1]方修睦。高層建筑供暖通風與空調設計[M].黑龍江科學技術出版社。2009

[2]吳明。建筑防排煙消防設計中的問題探討[J].制冷與空調。2012