高層建筑防排煙設計存在的問題與對策

師彥

隨著我國建筑行業的飛速發展，高層建筑在各城市如雨后春筍般興起。高層建筑的建設不僅能提升城市的品質，還能為城市帶來巨大的經濟效益。但這些建筑結構復雜，裝修材料多，易燃物品多，人員又密集，一旦發生火災，將會造成嚴重的傷亡事故和巨大的經濟損失。近年來，其例已屢見不鮮。因此建筑的消防安全及消防設計顯得尤為重要，而防排煙設計是保證人員安全疏散及保障消防救援的關鍵所在。

一、高層建筑防排煙系統

1.高層建筑防排煙系統設計的重要意義

高層建筑內結構復雜功能龐雜，火災隱患較大，各種管道豎井，比如樓梯間、電梯井、新風排風的豎井等比較多，容易形成煙囪效應，在熱壓的作用下，火災的煙氣會迅速擴散。經過測試，火災初期煙氣在水平方向的擴散速度為0.3～0.4m，而在豎井中的擴散速度竟達3～4m/s.：所以高層建筑一旦發生火災，火勢蔓延快，人員疏散不易，給撲救工作增加了難度。

資料統計，高層建筑發生火災后，造成人員嚴重傷亡事故的主要原因是煙氣和高溫。著火時需要消耗大量氧氣，同時又產生大量煙氣。煙氣是可燃物燃燒后產生的顆粒物和廢氣，其中含有大量的CO和CO2，還有多種有毒有害的氣體。火災發生時人員因缺氧，又吸入高溫煙氣就會很快窒息死亡。

煙氣的大量擴散，使著火樓層的能見度大為降低，導致人員看不清出口的標識和出口。如果不及時控制，煙氣會從著火區域到處蔓延，擴散到較遠的區域，造成更多的人員傷亡。

保證人員的安全是建筑防火設計的第一位，而防排煙的目的就是排除著火區域及走廊的火災煙氣，并阻止煙氣進入防煙樓梯間、前室等安全區域，使這些受保護的區域，在一段時間內不受煙氣侵害成為無煙區，為人員提供安全的疏散通道，并為消防撲救創造有利的條件，以保證生命財產的安全。

：2.高層建筑防排煙系統的設計方法

（1）確定防煙，排煙部位

在新的防火排煙規范還沒有頒布之前，暖通專業消防通風的主要設計依據是《建筑設計防火規范》以及《高層民用建筑設計防火規范》。設計人員拿到一個新的項目，首先應與建筑專業落實項目的防火分類，以此確定項目需要防煙排煙的部位，是否滿足自然排煙條件。

對于高層住宅，主要是對不滿足自然排煙條件的防煙樓梯間及合用前室的加壓送風。除了核對防煙樓梯間及前室外，還要核對是否有無窗房間，是否有需要排煙的內走廊。

（2）合理劃分防煙分區

對于高層公共建筑及其下的商業場所等，在滿足規范要求需要機械排煙時，首先要對防火分區內的排煙區域劃分防煙分區。防煙分區是為了控制層高小于6m的建筑發生火災時煙氣的蔓延和流動，一般采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下突出不小于0.5m的梁等設施。防煙分區面積過小，排煙口增多，控制點增多，系統增多，會增加造價。防煙分區面積過大會使每個排煙口排煙量增大，排煙管徑增大，影響層高，還會使高溫煙氣擴散的面積增大，受災面積增大。所以應根據具體情況劃分，每個防煙分區面積不宜超過500m2，并不應跨越防火分區。系統設置可采用豎向煙道垂直排煙。

（3）加壓送風量及排煙量的計算

加壓送風量

加壓送風量包括對加壓空間的送風量，加壓空間的漏風量。為防止煙氣侵入，防煙區應保持一定的正壓值，現行規范要求防煙樓梯間為40～50Pa，前室、合用前室、消防電梯前室為25～30Pa。加壓送風量的計算有壓差法和風速法兩個。

a.壓差法：按保持疏散通道有一定正壓值的送風量：

L=0.827A△PI/n·1.25·3600：

b.風速法：按火災層疏散通道開啟時，保持門洞處一定風速的送風量：

L=fvm·3600：

加壓送風量用以上兩個公式計算后與《高層民用建筑設計防火規范》表8.3.2-1中建筑相應風量比較后取大值。

排煙口的排煙量按所負擔防煙分區面積60m3/m2h來計算。排煙風機排煙量的計算應依風機所負擔防煙分區的數量計算，每平方米面積不小于60m3/h，且單臺風機最小排煙量不應小于7200m3/h。擔負兩個及兩個以上防煙分區的排煙時，應按最大防煙分區面積每平方米不小于120m3/h計算。

（4）風機選型

排煙風機應選用離心風機或高溫消防排煙專用風機。排煙風機的全壓應按排煙系統最不利環路管道進行計算，排煙量應在計算的基礎上增加10%～20%的漏風系數。

二、建筑防排煙系統設計中存在的問題

1.重視程度不夠，方案階段沒有介入

對于防排煙系統的設計沒有給予足夠的重視，在方案階段沒有讓暖通專業介入，在施工圖時才發現加壓送風井及排煙豎井數量不夠，風井位置不合適，風井面積不夠，沒有留出排煙機房等一系列問題。比如層數超過32層時，送風系統應分段設計，但前期并沒有考慮，這會導致暖通專業在防排煙設計時陷入被動，加風井會修改平面，造成返工。風井面積不夠時，風井里的風速會超過規范限值，阻力損失大，不能滿足送風要求。

2.專業配合不緊密

排煙方式有自然排煙和機械排煙兩種方式，自然排煙滿足的情況下可以不設機械排煙裝置。自然排煙是利用可開啟的外窗、陽臺、凹廊等排煙，既簡單、節能又安全可靠。要滿足自然排煙條件，需要專業之間的配合，經暖通專業計算后將能滿足自然排煙面積要求的，可開啟外窗面積提供給建筑專業，在規范允許的情況下優先采用自然排煙。

3.排風排煙共用系統時，防火閥的設置

⑩《吳越春秋·越王無余外傳第六》：“禹乃東巡，登衡山，血白馬以祭，不幸所求。”《史記·封禪書》“禹封泰山，禪會稽”之《正義》：“《括地志》云：會稽山，一名衡山，在越州會稽縣東南一十二里也。”但《吳越春秋》作者卻將衡山誤解成南岳衡山。對此問題讀者可參閱《中國歷代名著全譯叢書》中之張覺，《吳越春秋全譯》〔M〕，貴陽：貴州人民出版社，1993，245。

排風排煙合用系統時，有三種形式。第一種：排風排煙風機合用，管道合用。第二種：風管合用，風機分設。第三種：風管和風機均分開設置。采用第一種和第二種形式，設計人員易犯的錯誤是，排風口前端支管上的閥門選用普通的防火閥，發生火災時非著火防煙分區的排風口不能關閉，導致著火分區的排煙量不滿足規范要求。所以排風支管前端的閥應選用70°C防煙防火閥,并給電氣專業提出控制要求。

4.剪刀樓梯間送風口的設置

高層住宅樓一般設置成剪刀樓梯間，其自然排煙不滿足要求時，需設機械加壓送風系統，加壓送風井根據建筑平面有時設在樓梯間端頭，有時設在樓梯間側面。當剪刀梯的兩個風井設在同一端頭時，一個風井在奇數層留風口，另一個風井在偶數層留風口。當兩個風井分設在風井兩個端頭或在樓梯間側面時，兩個風井的送風口應同時開在奇數層或偶數層，否則兩個風口會開在同一套樓梯間，而另一套既沒有風口，也沒有送風。

三、優化建筑防排煙系統設計的措施

建筑防排煙系統要想保證建筑設計符合相關標準，保證住戶的安全，就要實施有效的措施。針對當前設計中存在的問題，我的解決方案如下。

1.提高重視程度，加強各專業之間的配合

設計人員和設計單位都要認識到建筑防排煙設計對于整個建筑的重要性，在思想上引起足夠的重視。消防通風設計要在建筑方案設計開始階段就參與進來，共同規劃，變被動為主動。在施工圖階段各專業之間更要加強配合，加強溝通，避免機房位置沖突，管線打架等問題。

2.提高設計施工人員的專業技術水平

要使建筑防排煙系統在火災發生時有效運轉，需要設計和施工各環節密切配合。設計人員如果不能很好掌握規范要求，沒有豐富的設計經驗，圖紙一旦出錯，會造成后患。如果施工的技術人員不能及時發現施工、安裝不到位，可能會造成系統不啟動，風量不夠等問題，發揮不了它應有的作用。因此提升相關人員的專業技能，并在實踐中不斷積累經驗，保證設計和施工的質量。

四、結語

鑒于新的建筑防排煙設計規范尚未正式頒布，高層建筑防排煙系統設計和施工問題諸多，消防安全隱患嚴重，因此設計單位和人員要有憂患意識，考慮建筑過程中的各種影響因素，優化設計方案，提高防排煙系統設計的安全性，為人民生命財產安全提供有效的保障。