建筑防煙系統設置方式的辨析

丁顯孔

摘要：本文結合《建筑防煙排煙系統技術標準》對自然通風系統和機械加壓送風系統的具體設置要求，分析了建筑防火設計過程中可能遇到的各種情況，闡述了建筑使用功能、建筑高度、樓梯間及其前室對自然通風系統和機械加壓送風系統選擇的影響;從工作原理出發，對建筑防煙系統設置方式進行了探討和辨析。

關鍵詞：建筑防煙排煙系統技術標準;建筑防火設計;樓梯間;防煙系統;排煙系統

《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017（以下簡稱《煙規》）頒布實施后，如何科學設置建筑防煙排煙系統，認真貫徹落實《煙規》，減少火災損失和人員傷亡，特別是減少火災中煙氣對人的侵害，是消防工作者密切關注的熱點問題。防煙系統分為自然通風系統和機械加壓送風系統兩種方式，根據各自的工作原理不同，兩種防煙方式有不同的適用對象，按照《煙規》，哪些建筑或者部位適用于自然通風系統，哪些建筑或者部位適用于機械加壓送風系統，是值得認真探討的問題。如果選擇不當，非但不能發揮作用，還有可能適得其反。本文結合《煙規》的具體條款，在防煙系統設置方式方面展開討論。

由《煙規》對兩種防煙方式的定義可知，自然通風的核心是“防止火災煙氣在樓梯間……等空間內積聚”，關鍵詞是“防止積聚”;而機械加壓送風方式則“阻止火災煙氣侵入……等空間”，關鍵詞是“阻止侵入”，雖然方式各有不同，但是目標卻是完全一致的。然而，機械加壓送風方式在造價、管理等方面，與自然通風方式相差懸殊。從經濟合理的角度考慮，應當盡可能的選擇自然通風。但是自然通風有很多不足之處，可靠性不及機械加壓送風方式，所以要具體問題具體分析，不能“一刀切”，這也就造成了《煙規》在理解執行方面出現仁者見仁、智者見智的情形，影響《煙規》的貫徹落實。如果要深入理解《煙規》，就需要從原理上加以辨析，以求得共識，推動建筑防煙排煙技術不斷向前發展。

一、建筑使用功能對防煙方式的影響

建筑使用功能是建筑防火設計的決定性因素，而建筑防煙排煙系統是建筑防火設計的有機組成部分，絕不可割裂開來，多種建筑防火設計技術的綜合應用，才能保證建筑防煙排煙系統發揮最大效益。按照《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）（以下簡稱《建規》）對建筑物的分類，民用建筑可以按照使用功能的不同，進一步劃分為公共建筑和住宅兩類;工業建筑一般劃分為倉庫和廠房兩類。

公共建筑人員密集、使用功能顯然比住宅復雜得多，火災危險性大于住宅，所以即便是相同高度的民用建筑，在設置防煙方式方面，公共建筑也比住宅嚴格。倉庫和廠房屬于工業建筑，相比較民用建筑而言，工業建筑內人的密集程度低，但是工業建筑火災荷載大，發生火災以后，可燃物的煙氣量大，煙氣控制難度大，特別是建筑高度相對較高的工業建筑，發生火災以后煙氣控制困難，為了給工業建筑內部人員疏散提供安全的通道，在建筑高度達到一定值以后，也應當采用更為可靠的機械加壓送風防煙方式。

二、建筑高度對防煙方式的影響

建筑高度越高，火災撲救難度越大，人員疏散時間越長。所以，對于高層建筑而言，采用機械加壓送風防煙方式更為合理。《煙規》第3.1.2條對公共建筑、工業建筑設置機械加壓送風防煙方式的高度限值是大于50m;對住宅建筑則是大于100m。同理，《煙規》第3.1.3條對50m和100m以下的建筑也進行了明確規定：“……應采用自然通風系統;當不能設置自然通風系統時，應采用機械加壓送風系統。”這一規定的意義在于防煙方式僅限于自然通風、機械加壓兩種，根據不同的對象，合理選擇其中一種，這兩種方式各有優、缺點，相對而言自然通風的設置有其自身的條件，如果達不到條件或者由于種種原因不能設置，則還應當采用機械加壓送風防煙方式。

三、樓梯間對防煙方式的影響

樓梯間是生命安全通道，設置防煙排煙設施、加強消防安全管理是非常關鍵的。2015年6月25日，河南省鄭州市金水區西關虎屯新區4號樓2單元一層發生重大火災中，一層樓梯間用戶接線箱內起火冒煙，火勢迅速蔓延，樓梯間內放置的電動自行車、自行車、座椅等被引燃后產生大量高溫有毒煙氣，沿樓梯間向上擴散。某酒店員工租住在2單元七層西戶，建筑面積約120m2，除衛生間外其余房間用作集體宿舍，常住人員19名，火災發生時，共有17人居住。這些員工獲知火情后盲目逃生，強行穿越充滿高溫有毒煙氣的樓梯間，結果釀成15人死傷于樓梯間內的慘劇，教訓極為深刻。以下逐一分析各種形式的樓梯間在建筑防火中的情形。

（一）防煙樓梯間

防煙樓梯間是指在樓梯間入口處設置防煙的前室、開敞式陽臺或凹廊（統稱前室）等設施，且通向前室和樓梯間的門均為防火門，以防止火災的煙和熱氣進入的樓梯間。防煙樓梯間是防煙性能最好的樓梯間，與其他形式的樓梯間最大的區別在于有一個防煙的前室，前室既可以是封閉的，也可以是開敞式陽臺或凹廊。在防煙樓梯間中，防煙前室、開敞式陽臺、開敞式凹廊三者之間是等同關系，都是“前室”。但是需要注意的是，這三者中，只有防煙前室只能采用機械加壓送風防煙方式，其他兩種“前室”均屬于自然通風方式。正因為《建規》對防煙樓梯間的定義是機械加壓送風和自然通風兩種方式并存的，所以《煙規》才對什么情況下采用機械加壓送風、什么情況下采用自然通風作出明確規定，以便于執行和落實，實現防煙樓梯間的防煙效果。

1.防煙樓梯間在工業建筑中的應用

《建規》第3.7.6條規定“建筑高度大于32m且任一層人數超過10人的廠房，應采用防煙樓梯間或室外樓梯”，如果采用防煙樓梯間的話，則與《煙規》第3.1.2條在建筑高度的限值有所不同（50m和32m），從安全角度出發，既可以設置機械加壓送風防煙系統，當然也可以按照《煙規》第3.1.3條的規定，將“建筑高度大于32m且任一層人數超過10人的廠房”劃歸“建筑高度小于或等于50m的工業建筑”，而采用自然通風系統;當不能設置自然通風系統時，應采用機械加壓送風系統。對于倉庫，《建規》第3.8.7條規定：“高層倉庫的疏散樓梯應采用封閉樓梯間。”需要指出，《建規》所指的“高層廠房、高層倉庫”是指建筑高度大于24m的非單層廠房、倉庫。由此可知，不論高層倉庫建筑高度多高，采用封閉樓梯間即可。當然，如果采用防煙樓梯間，防煙方式的選擇與廠房相同。

2.防煙樓梯間在公共建筑中的應用

在民用建筑中，防煙樓梯間也有廣泛的應用。《建規》第5.5.12條規定：“一類高層公共建筑和建筑高度大于32m的二類高層公共建筑，其疏散樓梯應采用防煙樓梯間。”一類高層公共建筑是按照《建規》表5.1.1進行的分類，建筑高度大于50m的公共建筑以及其他符合《建規》表5.1.1規定的建筑，均屬于一類高層公共建筑。除一類高層公共建筑以外的其他高層公共建筑，均屬于二類高層公共建筑（≥24m）。當一類高層公共建筑和建筑高度大于32m的二類高層公共建筑采用防煙樓梯間時，與《煙規》第3.1.2條所指的“建筑高度大于50m的公共建筑”在防煙方式設置高度的要求又有所不同。所以，即使是高層公共建筑采用防煙樓梯間，也要注意不一定全部采用機械加壓送風防煙方式，如果建筑高度大于32m但小于或等于50m的二類高層公共建筑采用防煙樓梯間的話，按照《煙規》第3.1.3條的規定，應將其劃歸“建筑高度小于或等于50m的公共建筑”，采用自然通風系統也是可以的;當不能設置自然通風系統時，應采用機械加壓送風系統。而一類高層公共建筑中“建筑高度大于50m的公共建筑”，只能選擇機械加壓送風系統。

3.防煙樓梯間在住宅建筑中的應用

按照《建規》表5.1.1，一類高層住宅的高度起點是大于54m，二類高層住宅的高度起點是大于27m但不大于54m，同時，《建規》5.5.27條第3款規定：建筑高度大于33m的住宅建筑應采用防煙樓梯間。又據《煙規》第3.1.2條，只有建筑高度大于100m的住宅建筑才應采用機械加壓送風系統。所以，結合起來看，即便是住宅采用了防煙樓梯間，如果建筑高度沒有達到100m，均可以采用自然通風系統;當不能設置自然通風系統時，應采用機械加壓送風系統。

（二）封閉樓梯間

封閉樓梯間是指在樓梯間入口處設置門，以防止火災的煙和熱氣進入的樓梯間。相比較防煙樓梯間，防煙性能差一些，但是也有廣泛的應用。例如高層廠房和甲、乙、丙類多層廠房以及高層倉庫的疏散樓梯，在民用建筑中，高層公共建筑裙房和建筑高度不大于32m的二類高層公共建筑，其疏散樓梯應采用封閉樓梯間。在多層公共建筑中，除與敞開式外廊直接相連的樓梯間外，應采用封閉樓梯間的公共建筑更多，例如6層及以上的公共建筑均應采用封閉樓梯間。按照《煙規》第3.1.6條，封閉樓梯間應采用自然通風系統，不能滿足自然通風條件的封閉樓梯間，應設置機械加壓送風系統。

（三）剪刀樓梯間

剪刀樓梯間是一種特殊的樓梯間，《建規》第5.5.10條對高層公共建筑采用剪刀樓梯間作出了具體規定，要求在高層公共建筑中采用的剪刀樓梯間應為防煙樓梯間，樓梯間的前室應分別設置，因此在高層公共建筑中的剪刀樓梯間可按照防煙樓梯間考慮;剪刀樓梯間在住宅建筑中比較常見，《建規》第5.5.28條有具體要求，但也要求應采用防煙樓梯間。《住宅設計規范》GB50096-2011也有具體要求，因此可以把剪刀樓梯間視為一種特殊的防煙樓梯間。其防煙系統的設置，也要參照防煙樓梯間的要求進行，不再贅述。

四、前室對防煙方式的影響

前室與樓梯間密切相關，綜合起來看，前室的復雜性主要體現在“合用”上，《煙規》對獨立前室、合用前室均給出了明確的定義，合用指的是防煙樓梯間前室與消防電梯前室合用（簡稱“兩合用”）;共用前室特指剪刀樓梯間的兩個樓梯間共用同一前室。雖然《建規》第5.5.28條明確規定剪刀樓梯間的前室或共用前室不宜與消防電梯的前室合用，但是在實際工作中，確實存在剪刀樓梯間的兩個樓梯間共用同一前室之外，還和消防電梯前室合用的情形，這是一種特殊情況，可視為“三合用”。三合用樓梯間的使用面積不應小于12m2，且短邊不應小于2.4m。

前室采取防煙措施在前文已論述甚多，那么，如果前室采取防煙措施的話，樓梯間還需不需要采取防煙措施呢？《煙規》第3.1.3條按照兩種情況分別做出了要求：①如果兩合用前室或者獨立前室采用全敞開的陽臺或凹廊，樓梯間可不設置防煙系統;②如果兩合用前室或者獨立前室設有兩個及以上不同朝向的可開啟外窗，且獨立前室兩個外窗面積分別不小于2m2，合用前室兩個外窗面積分別不小于3m2，樓梯間也可不設置防煙系統。第①種情況實際上是鼓勵采用全敞開的陽臺或凹廊，實現真正意義上的自然通風，第②種情況實際上是對第①種情況的替代措施，用不同朝向的可開啟外窗代替全敞開的陽臺或凹廊，雖然效果不見得比第①種情況好，但是也為自然通風創造了條件;也可以說，一定數量的不同朝向可開啟外窗，實質上是一種半敞開的陽臺或凹廊。這一措施對降低防煙系統造價有益。

進一步地，如果樓梯間采取防煙措施，是采用哪一種防煙措施呢？《煙規》第3.1.3條也按照兩種情況分別作出了要求：①當獨立前室、共用前室及合用前室的機械加壓送風口設置在前室的頂部或正對前室入口的墻面時，樓梯間可采用自然通風系統。這里就要求最好把前室的機械加壓送風口設置在前室的頂部，或者把機械加壓送風口設置成正對前室入口的墻面，這種情況可以看做是一種變通措施，如果當獨立前室、共用前室及合用前室采用的不是機械加壓送風方式，根本沒有機械加壓送風口，這種情況自然也就不能成立了，因此這是一種專門針對獨立前室、共用前室及合用前室采用機械加壓送風方式的情況而言的。②如果做不到第①種要求，則樓梯間應采用機械加壓送風系統，也就有可能出現前室和樓梯間均采用機械加壓送風系統;前室采用機械加壓送風、樓梯間采用自然通風等多種組合。

除此以外，如果建筑高度小于或等于50m的建筑，樓梯間設置加壓送風井（管）道確有困難時，樓梯間可采用直灌式加壓送風系統。直灌式加壓送風系統只適用于樓梯間加壓送風，是機械加壓送風的一種變化形式。直灌式加壓送風系統適用于既有建筑的改造，在新建建筑設計防煙系統時，不應當采用直灌式加壓送風系統。

參考文獻：

GB51251-2017.建筑防煙排煙系統技術標準[S].

GB50016-2014.建筑設計防火規范（2018年版）[S].

GB50096-2011.住宅設計規范[S].