談地下建筑防煙排煙系統設計及消防檢查要點

薄 濤

(太原市消防救援支隊，山西 太原 030012)

地下建筑發生火災時，由于建筑與大氣聯通開口較少，可燃物燃燒不充分、發煙量大、有毒煙氣難以排出室外，極易造成重大人員傷亡和財產損失。因此對地下建筑進行消防安全設計時，合理設計防煙、排煙系統，并保證其在使用過程中完好有效就顯得尤為重要。

1 地下建筑防煙排煙系統設計的任務

地下建筑發生火災時，建筑物內人員常規的逃生路徑為：房間→走廊→樓梯間前室→樓梯間→室外，同時起火房間產生的煙氣其主要擴散流動路線為：房間→走廊→樓梯間前室→樓梯間→上部各樓層→室外，如圖1所示。由此可見，在無干擾情況下，有毒熱煙氣在建筑內的擴散方向與人員疏散方向一致。一旦熱煙氣進入人員疏散路徑，就會極大地增加逃生的危險性。特別是當煙氣進入樓梯間并向上擴散時，將會嚴重影響著火部位以上各樓層人員的逃生，甚至會封閉直通室外的安全出口，從而造成重大傷亡。因此，掌握地下建筑發生火災時煙氣的流動規律，通過設置防煙、排煙設施來控制煙氣走向，將煙氣對人員疏散的影響降到最低，保證逃生路徑安全可靠，是防煙、排煙系統設計的根本任務。

2 地下建筑防煙排煙系統設計的內容

根據地下建筑的火災特點，其防煙排煙系統設計主要包括：防煙系統選型設計，排煙系統選型設計，補風系統選型設計三大部分內容，如圖2所示。

2.1 防煙系統

防煙系統是指采用自然通風方式防止火災煙氣在樓梯間、前室、避難層(間)等疏散區域積聚[1]，或采用送風機對需要防煙的部位送入空氣，阻止煙氣侵入的方式。防煙系統可分為自然通風和機械加壓送風兩種方式。

自然通風防煙方式實際上是熱煙氣和冷空氣的一種對流，也就是利用火災時熱氣流的浮力作用和外部風力作用，使進入地下建筑樓梯間、前室內的熱煙氣通過開口部位排出室外。地下建筑多利用采光豎井或者采光窗的方式實現自然通風防煙。

機械加壓送風系統設置在不具備自然通風條件的樓梯間和前室內。該系統是利用送風機進行強制動作，通過專用風道對樓梯間、前室、避難層(間)等部位送入足夠量的新鮮空氣，保持氣壓高于建筑物其他部位，從而把火災煙氣擋在防煙部位之外。它不受室外氣候條件的影響，防排煙效果穩定。但需要設有專用的通風設備、可靠的消防電源，自動控制裝置，并需要日常維護管理，因此造價和維護管理費用較高。

2.2 排煙系統

起火區域通過采用自然排煙方式或者機械排煙方式將有毒熱煙氣通過排煙口(窗)和排煙通道排至建筑物外的系統。在設計排煙系統前，應根據建筑的使用性質和凈空高度劃分防煙分區，且同一防煙分區內應采用同一種排煙方式[1]。排煙系統也可分為自然排煙系統和機械排煙系統兩種類型。

2.2.1自然排煙

地下建筑排煙方式的選擇，應既能滿足設計要求，又要盡可能節約成本。自然排煙方式在建筑成本控制和系統可靠性方面有著先天的優勢。因地形限制，可以在地下建筑的頂部設置若干排煙豎井或采光窗井來實施排煙，特別在地勢寬闊的區域還可以設置下沉庭院和下沉廣場來進行排煙，這樣既增加了建筑的層次感，也起到了很好的排煙效果。

如果地下建筑上部是廣場、綠地、公園等獨立開敞空間，可以考慮設置自然通風豎井的排煙方式，但要在結構布置上，應注意以下幾點：一是垂直通風井的布置應與防煙分區結合起來考慮。二是對于凈高不大于6 m的空間，排煙豎井開口面積的總和應不小于排煙部位總面積的2%；對于凈高大于6 m的空間，每個防煙分區的設計排煙量需選取通過熱釋放速率、煙羽流質量流量模型公式計算得到的數值與規范所提供的數值中的較大者，自然排煙口的面積需要根據排煙量和風口風速反推得到。

附屬建設的地下建筑，可通過開啟采光窗井進行自然排煙。但是這種排煙方式受室外風速與室內外氣壓差影響較大，如開啟窗口設在迎風面，室外風速壓力大于室內熱煙氣壓，有可能出現煙氣倒灌現象。另外此種排煙方式會造成火勢向上層建筑蔓延的趨勢，應設計必要的保護措施。鑒于此種方式在排煙效果上的不確定性，筆者建議謹慎使用。

2.2.2機械排煙

機械排煙是指利用機械設備通過排煙口和排煙管道將火災熱煙氣排至室外的強制排煙方式。機械排煙方式的優點是能克服外界天氣條件以及建筑熱壓作用的影響，排煙量穩定效果明顯，特別在火災初期階段，排煙系統能使著火區域壓力下降形成負壓，減緩煙氣向其他區域蔓延，有利于非著火區域的人員逃生。但當火災發展到猛烈燃燒階段時，排煙效果將大幅降低。且因為排煙系統所選用的風機及管道須在高溫狀態下連續工作，所以在系統建設初期投資和使用過程中的維護費用較高。

機械排煙系統設計時應根據GB 51251建筑防煙排煙系統技術標準的要求，將設計區域根據其建筑性質和高度劃分為起火房間、內部走道或回廊、中庭三種類型分別計算設計。排煙量應按照煙羽流類型，根據火災熱釋放速率、清晰高度、煙羽流質量流量及煙羽流溫度等參數計算確定。

需要強調的是當一套排煙系統負責多個防煙分區排煙時，計算系統的排煙量應依照以下規定[1]：

1)當系統負擔的所有區域的凈高相同時，當建筑空間凈高大于6 m，系統的排煙量應選取排煙量最大防煙分區的數值；當建筑空間凈高不大于6 m時，系統的排煙量應選取同一防火分區中任意兩個相鄰防煙分區的排煙量之和的最大值計算。

2)當系統負擔的區域凈高不同時，應根據前一款的方法對系統中每個場所的排煙量分別進行計算，系統的排煙量取其中的最大值。

2.3 補風系統

地下建筑是一個相對封閉的空間，能否順暢補風是有效排煙的重要條件。根據補風系統不同，可將補風系統分為三種方式：1)機械強制補風方式：著火區域采用機械排煙方式，補風系統也采用機械設備通過專用風管補風，送風量為排煙量的一半，這種方式可以使著火區域保持空氣流動，保證排煙效果；2)自然通風補風方式：著火區域采用自然排煙或機械排煙，補風則利用通風窗或與大氣聯通開口對著火區域補風，這種方式補風量不定，但補風可靠性高；3)無專用補風方式：封閉內走道或建筑面積小于500 m2的房間，未設計機械補風設備和開窗，著火時由該區域內設置的機械排煙系統排煙。第三種方式因無可靠補風在地下建筑中排煙效果較差，不應使用。

3 地下建筑防煙排煙設施消防安全檢查要點

在地下建筑中，防煙、排煙系統是關系到人員疏散和滅火救援成功與否的重要消防設施，建設過程必須要認真設計、細致安裝，使系統能夠達到規范要求。并且在日常使用過程中進行細致、規范的消防安全檢查，以保證其性能狀態完好有效。

3.1 系統設置檢查

在進行檢查時，應對照建筑的消防驗收意見書和消防設計文件，掌握地下建筑的防煙排煙設施設置情況，現場核對、查看防煙排煙設施的設計類型、設置部位是否符合規范要求。特別是地下建筑的補風系統，一定要核對其設計選型是否合理，設置的位置能否起到作用。

3.2 自然排煙窗(口)檢查

自然排煙窗(口)應設為可開啟外窗或開口，可以通過自動、手動、溫控釋放等方式開啟[1]。自然排煙窗(口)的開啟形式應有利于火災煙氣的排出，并有方便開啟的裝置，其開窗面積應符合設計要求。電動排煙窗的自動和手動開啟，以及電動復位操作應靈活可靠，相應的動作信號在消防控制主機上反饋正確。

3.3 風機和控制柜檢查

現場查看正壓送風機和排煙風機的銘牌是否清晰完整，其風量、風壓等功能參數是否符合設計要求。風機控制柜的儀表盤顯示應正常，指示燈標記明確，開關及控制按鈕動作靈活可靠，手自動控制切換功能正常。在消防控制室遠程手動啟、停風機，運行及反饋信號應正常；任一常閉排煙閥或排煙口開啟時，排煙風機均應能聯動啟動[1]；全部風機在消防控制柜是否設有手動啟動按鈕；正壓送風機和排煙風機均應采用消防電源，并在最末一級配電箱上能進行主備電源自動切換；風機的配電線路連接正確且符合相應的防火性能要求。

3.4 加壓送風口、排煙閥、排煙防火閥檢查

加壓送風口、排煙閥、排煙防火閥應安裝牢固，關閉時應嚴密，其型號規格、截面尺寸、安裝位置和安裝方向、數量應符合規范規定和設計要求。電動、手動動作裝置及溫度釋放裝置的開啟與復位功能靈活可靠，動作狀態信號在消防聯動主機的反饋應正確。

3.5 送風和排煙管道(豎井)檢查

系統應采用管道送風或排煙，風管的材料、厚度及耐火極限應符合規范要求，不得直接采用土建風道。檢查中要及時發現因管道連接不嚴、風口關閉不實而產生的漏風問題，或因管道內雜物堵塞，引起的風速、風量不足的問題。

3.6 聯動控制功能檢查

將報警控制器或聯動控制主機設置為自動狀態，模擬火災報警，當信號確認后根據動作邏輯，防煙分區內的空調、新風系統應在30 s內關閉，相應區域的加壓送風口和加壓送風機應在15 s內開啟，電動擋煙垂壁在60 s內下降到位，電動排煙窗或排煙口、排煙閥、機械排煙風機應在15 s內開啟，設有機械補風系統的，應在啟動排煙系統的同時啟動，動作反饋信號應在火災報警控制器或聯動控制主機上顯示。