高層建筑消防排煙設計中的問題及對策

（黃島區消防救援大隊，山東 青島 266500）

0 引言

近年來，因為人們的消防安全觀念滯后，導致建筑領域消防相關設施的投入力度不足，通常只是對于建筑物火災的自動報警系統及自動噴水滅火系統關注度較高，多數情況下忽略了建筑物消防排煙裝置的設置。高層建筑消防消防排煙工程主要技術指標包括以下4點：首先，高層建筑需要合理設置能夠開啟外窗。自然通風模式的封閉樓梯間或者防煙樓梯間，應在最高位置設置面積不小于1 m2的可開啟的外窗或開口；當建筑總高大于10 m時，應在樓梯間外墻上每5層內設置面積不小于2.0 m2的可開啟外窗，并且保證布置間隔不大于3層。其次，機械排煙系統采用管道進行排煙，排煙管道必須使用阻燃材料并且保證內壁應光滑。排煙管道內壁為金屬或者非金屬時，管道的設計風速分別不大于20 m/s和15 m/s；并且設置吊頂內部的管道以及穿過防火分隔區的管道，其耐火極限保證要大于1 h。再次，防火閥被大量應用在消防排煙系統中，通常由閥體、葉片、傳動機構及溫度感器等部件構成，并且排煙防火閥能夠實現手動和遠程操控開啟，可以大大增強防火分隔區的防煙分隔效果。最后，加壓送風口的風速不宜大于7 m/s，排煙口的風速不宜大于10 m/s。然而在實際安裝進程中缺乏重視，導致風速數值過低或過高。所以，現場作業人員必須對風速進行嚴格把控，使其滿足相關標準。

1 高層建筑物消防排煙系統設計的重要意義及技術方案

1.1 高層建筑物排煙系統設計的意義

高層建筑物的發展快速，其高度及密度持續增加，規模持續增加，每一座高層建筑物均能夠成為一個人員密度高的區域，這種情況也可能為廣大人民群眾帶來一定程度的消防安全隱患。一旦高層建筑物發生火情，該建筑物高度較大、豎直方向通道較多，極易造成火情快速蔓延等，不利于被困人員迅速撤離，因為火情的蔓延速度較快，極易變成立體化燃燒，消防人員的救援搶險任務執行難度比較大。根據有關統計數據，在高層建筑物設計時，采用相應的預防措施確保建筑物內部廣大居民可以避免火災有毒有害氣體的危害，就能在火情出現時最大限度地保證被困人員的財產安全。因此，高層建筑物的消防排煙系統的規劃設計具有實際意義[1]。

1.2 建筑物內部空間的規劃

相關設計人員必須了解全部的煙霧可排放通道，保證其完整性，為煙霧的排放過程提供便利，充分發揮煙霧排放系統的作用。因此需要進行科學合理的規劃設計。

首先，了解每個空間和通道之間的連接狀態，為排煙裝置的運行提供良好的外部環境。其次，對于相關的排煙方案，研究其和室內各個空間之間的關系。滿足預期的設計目標。最后，在建筑內部空間規劃步驟，需要考慮多個因素，例如安全管理體系、功能和用途等。

1.3 排煙通道的規劃設計環節

排煙相關通道的規劃設計是高層建筑物的消防排煙設計過程的關鍵環節。對于不同的樓層，如果要實現優良的疏散功能，可以在相應的位置設立專門的人員疏散通道，并將相關連接位置作為煙霧排放的通道。相應的維護系統和建筑框架結構相連，還需要將所有的煙霧排放渠道歸結到其中，例如框架結構、高低壓配電井等，確保排煙效果。對于高低壓配電井、電梯井來說，為了達到良好的煙霧排放效果，都可以與出現火情的樓層進行連接，以增強排煙效果，最大限度地保護人員的安全。

1.4 科學設計消防滅火的給水裝置

在消防滅火的給水設裝置規劃設計進程中，設計人員需要結合高層建筑的情況及國家相關標準和規范綜合考慮。例如在實施消防栓的排布設計環節中，需要以水柱的長度尺寸為設計根據，針對水柱的長度進行合理的設定。如果建筑物高度小于等于100 m時，10 m就是相關水柱的最小值。否則，水柱的長度尺寸必須大于12 m。高層建筑的消防電梯是一類非常關鍵的設備，發揮了消防滅火作業中極其重要的作用。因此，必須強化針對消防電梯的設計工作，最大限度地減輕火災帶來的各方面損失。

2 高層建筑物消防排煙系統規劃設計中存在的問題

2.1 高層建筑物消防監管體系不完善

高層建筑物的防煙通風系統規劃設計是基本完善的監管體系條件下的，相關消防監督管理體系是一類非常值得關注的問題。有關部門關注相關監管體系及制度的搭建及改善，消防安全相關監管制度缺失就可能引起執法過程不嚴格的狀況，高層建筑物的排煙系統規劃設計缺乏適當的制度進行監管，也會引起一系列問題。此外，某些施工建筑企業只關注經濟效益，忽略了對消防工程品質的要求，如果發生相關質量問題，責任劃分不明確。對于高層建筑物消防排煙系統規劃設計的規范順利發展形成了比較嚴重的阻礙作用。因此，需要盡快改善體系，加強對于相關消防工作制度約束是非常關鍵的。

2.2 相關消防安全從業人員職業素養偏低

根據現階段國內相關領域的狀況，高層建筑物的消防排煙系統的專家學者通常缺少實際的工作經驗及相關領域的專門技能，不能完全適應相應的工作需要，這種情況影響了消防排煙工程的最終品質。相關從業人員缺乏相關的工作經歷及專門技能，就無法對高層建筑物的消防安全、排煙等系統工作內容有清晰的認識。相關從業人員對高層建筑物的防火系統、消防排煙系統的結構缺少充分的認識，就無法高效、高質量地進行與之相關的規劃設計任務。所以，提高相關從業者的業務素養，對于提高升高層建筑物的防火排煙系統的規劃設計的最終品質具有非常重要的現實意義[2]。

2.3 高層建筑物消防設施不完備

在火情出現時使用消防設施能最大限度地減少不必要的損失。現階段，絕大多數高層建筑物內部都應該設置消防相關設施，然而因為某些高層建筑物建成年代比較久遠，針對高層建筑物發生火情的相關安全防火意識還存在問題，許多消防設施規劃及安裝作業不夠完善，如果發生火情，無法發揮出應有的消防減災作用。加上許多陳舊高層建筑物內部的消防設施規劃及施工不合理，相關設施的日常管理及維修保養難度較高，時間一長，就導致相關消防設施缺少妥善的管理及維修保養，使相關消防設施在不穩定的情況下工作。因此，一些火災的發生是由于設計和施工進程中操作不規范，消防設施一旦發生故障將會帶來較大的潛在隱患。

2.4 高層建筑物內部裝修工程的不科學

在許多高層建筑物的裝修過程中，廣大住戶考慮更多的是美觀性、舒適性及功能，經常忽視了防火功能的重要性。多數居民的防火安全意識不足，經常使用大面積易燃的裝修裝飾原材料進行裝修，這種情況大大增加了高層建筑物的火災隱患，加上現階段絕大多數裝修原材料均為極易燃燒的有機合成材料，導致原材料燃燒以后產生了大量的有毒有害氣體及熱能，提高了火情蔓延的速率，產生的高溫或者有毒有害氣體可能導致窒息情況的發生，嚴重威脅著高層建筑物內部被困人員及消防救援人員的安全。

2.5 高層建筑物內部防煙及防火區域劃分的問題

相關消防工程技術人員在規劃設計高層建筑物內部格局時，對于防煙及防火區域劃分的考慮缺乏系統性的規劃。所有防煙及防火區域劃分不合理，導致發生火情時有毒有害氣體無法被有效控制，在防煙及排煙系統擔負多個區域的排煙工作時，區域劃分或者排煙系統規劃未能全方位考慮其他區域狀況時，可能發生火情生產的有毒有害氣體無法被有效控制，容易導致火情快速蔓延，加重人員的傷亡狀況。

2.6 高層建筑消防煙排煙系統安裝施工不合理

相關消防工程技術人員在對高層建筑物的防火排煙系統規劃過程中，多數情況會使用規格一致的百葉窗形式的風口作為送風口的縱向防煙排煙系統，由于其管道長度較大、內層表面比較粗糙、密封性能較差及彎頭拐角初較大等原因可能大幅度降低相關消防系統的作業效率。還存在消防自然排煙窗的排布不合理的狀況，標準化的消防自然排煙窗（圖1）排布的規定是要在高層建筑物的上方，并且必須安裝容易開啟的機構。然而在絕大多數高層建筑物中，手動開啟這種機構是不能實現的。因此，必須設計自動開啟的模式，借助自動化傳動機構或者其他的相關消防設施的聯動作用來完成自動開啟工作。此類機構造價較高，造成絕大多數高層建筑物配備的排煙窗均為側拉式或者平開式[3]，并且安裝位置較低，上述情況在某種程度上制約了火情出現時高層建筑物的排煙效果。

圖1 消防自然排煙窗

2.7 居民的火災安全防范觀念不足

許多火災是可以避免的。某些居民消防安全防火觀念比較薄弱，在裝修房屋時，為了最大限度地追求美觀性及舒適度，選用許多極易燃燒的布藝沙發及窗簾壁紙等易燃材質，完全忽略上述裝修材料的防火等級。在日常生活中，許多火災險情的出現，都是居民日常用電過程不規范造成的，假如居民自接的電路質量較差，或者家中的電器的功率較大，造成電網超負荷運行的結果，都會增加火災事故出現的概率。

3 高層建筑物防火排煙系統的規劃設計改善措施

3.1 防火排煙系統的規劃設計

高層建筑物的排煙系統通常可以分為2類：自然排煙系統及機械化排煙系統。對于自然排煙系統，需要確保所有的開口方向的區域有所差別，隨后分析和計算排煙裝置的實際開口區域的面積，對自然排系統的排煙效率進行精確的分析，使用人工開啟方案或是自動化開啟方案，進而實現排煙的功能。對于機械化系統消防排煙裝置（如圖2所示），主要包括2個方面的規定。首先是排煙的管道、排煙口需要由設計人員合理地排布及規劃，然后對管道的規格、尺寸、排煙能力和材質進行考慮，分析計算相關管道的斷面的面積、排煙口的所處位置等。其次要確保煙氣流動的可控程度，當火情出現的時候，要保證機械化送煙口的所處位置及排風口有適當的間距，保證火情發生時氣流及機械裝置排煙系統內部的氣流速度不統一，防止發生兩者互相干涉的情況，有效緩解火情的蔓延速度。在現階段，需要將兩類排煙模式有機結合，最大限度地保證排煙系統的安全及穩定運行。

圖2 機械化系統消防排煙裝置

3.2 防火區域的單元格的規劃設計

相關消防工程技術人員可以將某個防火區域作為多個防火單元構成的有機整體。做好防火單元格相關細節的防火規劃，才可以保證相關防火區域的安全。因此，在所有的細小單元內部，需要排布某些煙氣分隔裝置，阻礙火情的蔓延。并且要科學地設定防火分區，包括水平方向的分區、豎直方向的分區等。水平防火分區使用防火隔離門、防火墻及防火卷簾門等隔絕設施用來延緩或阻止火情的蔓延。合理的防火單元格的規劃設計工作，可以顯著增加室內有效空間，配合火情自動警報裝置、自動噴水滅火裝置的共同工作，可以在最短的時間內將火情實施有效的控制，最大限度地降低人員傷亡及財產損失。

3.3 材料及裝備的科學選取

相關消防工程施工單位在針對高層建筑物內部的防火排煙系統進行作業的過程中，對于工程品質的把控也是一項非常關鍵的要素。一定要選擇適合的排煙相關裝備，如排煙的管道、排煙口及風機等。在挑選材料的進程中，根據有關標準及行業規范，嚴格針對材料對品質進行把關，堅持品質為主的選取準則。例如，排風機需要挑選離心式的，保證室內溫度高于280 ℃時依舊可以正常運行0.5 h以上，在實際火情發生時，可以延長排風機的工作時間。此外，針對其他品類的消防防火裝備優先需要使用耐火性能較強的材質，確保火情出現時，相關裝置可以正常運行，實現防火排煙的預期效果。

3.4 完善和健全相關監督機制

建立及完善的相關防火監督和管理機制同時也是在消防排煙規劃設計過程中一項需要高度重視的問題。設置約束及激勵的相關制度，提升建設、規劃設計、現場施工和監理等相關單位對于高層建筑物消防規劃設計作業過程中的責任感。完善相關消防管理系統及相關責任制度，將責任切實落實到崗位及個人，約束相關人員的具體行為，規范相關工作者工作的合理性及嚴謹性。強化法規層面的完善，對于的違規的行為大力追究相關責任主體的相關責任。

3.5 排煙方案的改善

排煙方案是高層建筑物消防規劃的關鍵環節。必須做好排煙規劃方案的合理優化，設計所有的環節，保證整體方案的有效性。

4 結語

高層建筑在滿足居住和辦公需要的同時也給居民的安全帶來了潛在的風險。只有做好防煙排煙的相關工程，才可以確保人們安全。在排煙設施的作業過程中，設置自然排煙系統中的外窗、機械排煙系統中的管道設置、防火閥及有效控制防煙送風口和排煙口的風速，切實完成防煙排煙設施的施工，保證高層建筑物消防排煙系統的安全穩定運行，不但可以有效地保證居民的安全，有益于維護社會的穩定，對其給予高度的重視。