防排煙標準在建筑火災救援中的應用

曹 永 生

(大同消防救援支隊,山西 大同 037000)

1 煙氣在建筑火災中的作用及防排煙方法

1.1 煙氣的組成及其危害

建筑火災現場的煙氣大體由三類物質組成：燃燒物質釋放出的高溫蒸氣和有毒氣體；被分解和凝聚的未燃物質；被火焰加熱而帶入上升氣流中的大量空氣。煙是上述三類物質充分混合而成的混合物，具有窒息性、毒害性、灼熱性、蔽光性等危害。高溫有毒的火災煙氣是阻礙疏散逃生、影響消防救援、導致人員傷亡、造成經濟損失的主要原因。

1.2 建筑火災中煙氣流動蔓延

建筑火災中產生的高溫煙氣上升到火焰上方形成煙羽流，煙羽流在上升過程中不斷帶動周圍的空氣，在熱對流和煙囪效應的作用下上升到頂棚，在頂棚表面形成向四周水平擴張的煙氣射流。隨著溫度的升高，煙氣流動速度加快，與周圍空氣的混合作用減弱，當火勢發展到一定程度，形成火風壓，火風壓會改變空氣流動方向，產生逆流，從而加劇火勢蔓延。尤其在結構復雜的建筑中，由于通風系統造成的壓力差、高溫造成氣體密度差、煙囪效應以及自然風的影響，煙氣流動規律有許多不確定性和復雜性。

1.3 建筑防排煙方法

按照防排煙標準要求建筑中必須設置的所有防/排煙設施組成的系統稱為防/排煙系統。

防煙系統的作用是在建筑發生火災時能夠及時有效地將煙氣控制在劃定的區域范圍內，限制煙氣擴大蔓延到其他區域。其主要形式為：機械加壓送風和可開啟外窗的自然排煙兩種設施。

排煙系統的作用是在建筑發生火災時能夠快速動作，及時將火災產生的煙氣排出建筑，為人員疏散和消防救援創造有利環境。其主要形式為：機械排煙和可開啟外窗的自然排煙兩種設施。

2 新舊防排煙標準差異對建筑火災救援的影響

2018年7月，住房城鄉建設部發布國家標準GB 51251—2017建筑防煙排煙系統技術標準的公告，自2018年8月1日起實施，此次防排煙標準修訂結合我國消防救援現狀和多年來的實戰經驗，采用了性能化設計方法計算后簡化的方式方法，以求用準確、快速、簡便、易掌握的方法將建筑防排煙的設計做的更好、更合理。新標準實行后，現有的建筑很難進行改造，現行的項目方案可能要有較大的改動，最主要的是對今后建筑火災的撲救產生更加深刻的影響。

2.1 新標準對應的不同和變化

1)新標準防煙分區的劃分增加與建筑凈高有關，并增加防煙分區長邊的要求，凈高大于9 m不劃分區。凈高不大于3 m，防煙分區不大于500 m2；長邊不大于24 m； 3 m<凈高≤6 m,防煙分區不大于1 000 m2；長邊不大于36 m，凈高大于6 m，防煙分區不大于2 000 m2。與舊標準中建筑防煙分區不大于500 m2，凈高大于6 m不劃分區。依據新標準建筑室內防煙分區更加清晰明確，與之配套的室內消防設施增多，在火災發生時可以更加有效的阻止煙氣蔓延。

2)擋煙垂壁主要用于高層建筑、倉庫等大空間場合，能有效阻擋煙霧在建筑頂棚下橫向流動，以利提高在防煙分區內的排煙效果，其設置標準為自頂棚下垂不小于500 mm的擋煙設施或吊頂面積不大于500 m2，新標準擋煙垂壁的設置改為與儲煙倉厚度有關。這就延長了建筑物抵御火災初期對煙氣的控制，能夠更好的控制火災蔓延的速度和時間。

3)防排煙標準中房間、走道、中庭和樓梯以建筑的容積百分比、開窗面積確定自然排煙量或規定排煙機煙量和次數確定機械排煙量，其數值集中在2%～5%，60 cmh/m2，2 m2之間，并沒有其他具體的規范要求。新標準中房間排煙設置不僅與建筑凈高有關，還提高了機械排煙量增加了自然排煙開窗的數量，凈高不大于6 m自然排煙2%；機械排煙60 cmh/m2且不小于150 000 cmh,凈高大于6 m自然排煙開窗面積根據排煙量和風速反推。走道排煙設置為自然排煙時，走道兩側各開窗2 m2,機械排煙不小于13 000 cmh。中庭排煙是機械排煙時，最大防煙分區120 cmh/m2≥107 000 cmh。周圍場所僅回廊排煙不小于40 000 cmh，自然排煙開窗面積根據排煙量和風速反推。樓梯排煙窗每5層開2 m2，頂層開0.8 m2，間隔不多于3層。按新標準設計建筑物的自然排煙和機械排煙不僅在排煙量而且在排煙速度上將有質的飛躍，在火災發展過程中能夠有效排除室內煙氣從而使被困人員安全逃生，消防員高效處置火災。

4)此外標準新增了一些設施，如防煙固定窗，設置要求加壓送風的樓梯頂部不小于1 m2的窗，靠外墻的防煙樓梯間，每5層不小于2 m2的窗。排煙固定窗針對采用機械排煙的無窗房間，面積要求頂層不小于2%，中庭不小于5%，非頂層1/2以上單個不小于1 m2，間距不大于20 m。開啟形式有利于煙氣排出均可，面積不大于200 m2，開啟方向不限。這些新概念的提出雖然增加了設計施工難度和成本，但確實可以有效增加建筑抵御火災的能力。

2.2 防排煙標準在建筑火災救援中的影響

自然排煙由于結構簡單，操作方便，投資少，兼顧采光，維護方便等原因，是大多數建筑排煙的主要方式。在新標準中大量采用自然排煙方式，不僅有固定窗、排煙窗等設計，還對樓梯間、房間、樓道的開窗數量和面積進行了大幅度修改。但在實際使用中，自然排煙效果卻不穩定。自然排煙窗受建筑結構、內外裝修布局等多種因素影響其排煙效果，如高層建筑外墻廣告牌、玻璃幕墻；鋼結構和大跨度建筑屋頂窗的開啟方式；發生火災時的天氣條件、建筑外的風向、風力等等都能夠影響建筑自然排煙的效果。

機械排煙由于反應快，可按需要依標準靈活布置，且不受外界氣候的限制，具有一定的可靠性和穩定性，在各類建筑中廣泛采用。但是建筑物防火設計不規范、設備維護保養不到位以及火災進入全面燃燒階段等條件的影響下排煙效果就會大大降低。排煙量是設計機械排煙系統的基礎。排煙量的定量結果，直接影響機械排煙的施工和效果，因此合理確定排煙量極其重要。由于有關排煙量的計算公式有很多，而影響排煙量的各類因素也十分繁雜，對同一建筑的具體項目選擇不同的計算公式，會產生很大的差別，即使用同一公式，由于參數的不同亦會產生不同的結果。

在建筑設計中各類建規標準中各種防火設計標準與防排煙設計都有聯系，在新防排煙標準正式施行后，各項設計和施工指標有較大的改動。但其他消防規范中沒有同步修改。例如，新標準中防煙分區的改變不僅在面積上有改動，而且和建筑的周長有關，這種改動在建筑施工時會間接影響其他建筑消防設施的設置進而影響滅火救援工作；房間和走道排煙標準變化增加了固定窗、排煙窗的數量和機械排煙的排煙量，建筑發生火災后，此類設置雖能加強初期火災的排煙量，但也增加了通風口可能造成火災蔓延；儲煙倉是控制建筑初期火災煙氣蔓延新設施，標準中的排煙口和補風口也相應的增加了間距和高差，在實際運用中如果出現故障或是操作失誤導致煙氣倒流，有可能造成火勢蔓延。

綜上所述，當建筑防排煙標準合理設計施工、防排煙設施正確保養使用、火災現場內外環境相對合適的三個條件共同作用下，防排煙設施在建筑火災初期和發展階段才能夠起到相應的作用。一旦有條件被破壞就可能導致火災現場的變化，由排煙降毒變為高溫煙氣四處蔓延造成火勢擴大，或是將無法排出的高溫煙氣集聚在室內形成轟燃、回燃條件造成更大的危害。

3 標準實際應用中需要注意的問題

3.1 合理規范的設計施工

正確的排煙方式是提升建筑安全性的重要保障。對于標準內諸如風速不宜大于10 m/s或排煙量不應小于7 200 m3/h等有明確界限的不能誤讀，主觀臆斷依照標準數據風速越小越好或是排煙量越大越好，應結合建筑物特點以及自然排煙、機械排煙的性能、特點、適用范圍等綜合考慮。合理確定排煙數據及方法，認真設計設施布置。

3.2 正確操作保養防排煙設施

對于已建成的防排煙系統，合用系統必須設置安全可靠的轉換措施，確保滿足平時、災時的使用需要，同時設置必要的防火安全措施滿足排煙的要求。使用單位應加強日常管理和維護保養，定期聯合消防員進行演練和培訓，一旦建筑物發生火災可以確保自動設施正常啟動 ，操作人員正確開啟手動設施，尤其是自然排煙窗、排煙口、空調系統等需要手動關閉的設施，確保火災時盡可能的合理引導氣流，確保不發生高溫煙氣倒灌、逆流或是影響人員疏散逃生。

3.3 消防救援方面的意見和建議

火災發生時建筑防排煙設施可能因系統損毀或操作原因逐漸失去作用，造成建筑物煙氣控制失敗而導致火災進入全面燃燒階段。因此，消防救援部門針對可能出現的此類情況，利用移動消防設備，固移結合配合正確的滅火戰術改善火場環境，從而掌握火災撲救的主動權。

1)移動排煙設備，風力排煙機或水驅動排煙機可以局部排除或阻截高溫煙氣的流動，彌補固定設施的不足為消防救援人員滅火和阻截火勢蔓延提供有力的支撐。

2)移動防火卷簾，這類裝備可以用滅火毯、伸縮桿等材料改裝，主要用于封堵火災現場破損的窗戶、防火門、排煙口以及其他不利于火場的防排煙的孔洞。此外，移動卷簾可以用于消防員進攻通道上替代防火門，不僅方便消防水帶的鋪設，還可以有效分割火場，達到快速滅火的目的。

3)小型破拆工具，消防救援部門擁有的各類小型破拆工具，可以在火災現場快速打開孔洞或破拆其他障礙物，形成新的自然排煙口，加速火災現場排煙。

4)合理的滅火戰術，不論防排煙設施或消防裝備如何先進，最后滅火的是人。因此，掌握符合火場實際情況的滅火戰術是裝備與人有效結合的重要環節，消防救援人員應掌握相關的防排煙知識，結合現場情況正確控制火場煙氣流動和進風量，充分利用固定防排煙設施和移動消防裝備，以期達到最佳的結合效果。

4 結語

防排煙系統有了獨立的技術標準，相比于《高規》和《建規》中的規定，新標準要求更加嚴格。新標準的變化不僅對消防設施有影響，而且對建筑結構設計影響更為巨大，現有的建筑基本沒有改造的余地。也就是說在執行新標準后的建筑，不論在結構上還是設施上都與現有的建筑有很大程度上的不同，這就給消防救援人員帶來了新的課題，在今后相當一段時期內要面對兩種不同設計結構的建筑，在發生火災后，需要兩種不同的撲救方法。因此，認真學習各類標準規范，掌握手中各種消防器材裝備，靈活運用滅火戰術才能在未來的建筑火災救援中立于不敗之地。