基于層次分析法的既有建筑排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估研究

李 軍，周欣鑫

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市面臨的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也越來越大。火災(zāi)的高發(fā)，使得政府、社會(huì)和人們?nèi)找骊P(guān)注城市出現(xiàn)的消防安全問題。消防安全評(píng)估是目前評(píng)估城市消防安全現(xiàn)狀的重要技術(shù)手段，評(píng)估的類型主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：一是對(duì)單體建筑進(jìn)行評(píng)估；二是對(duì)某一個(gè)區(qū)域進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估的主要方法有檢查表評(píng)價(jià)法、事故樹分析法、層次分析法、專家打分法、火災(zāi)爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)方法等。無論使用哪一種方法，對(duì)建筑消防系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，是了解該建筑或該區(qū)域消防安全現(xiàn)狀最基本的工作方式。

既有建筑排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估主要是對(duì)建筑內(nèi)的排煙系統(tǒng)現(xiàn)狀和性能進(jìn)行評(píng)估。排煙系統(tǒng)是建筑消防系統(tǒng)的組成部分之一，是控制建筑火災(zāi)煙氣蔓延，確保人員疏散和火災(zāi)有效撲救的重要保證，主要包括自然排煙系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)［1］。據(jù)以往評(píng)估檢查經(jīng)驗(yàn)，一些建筑由于管理不善或年老失修，導(dǎo)致排煙系統(tǒng)基本處于癱瘓狀態(tài)，此類建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，基于煙囪效應(yīng)火災(zāi)煙氣的垂直蔓延速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人員疏散速度，極易造成嚴(yán)重事故，因此排煙系統(tǒng)是否完好有效至關(guān)重要。本文將根據(jù)以往評(píng)估檢查經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出現(xiàn)場(chǎng)檢查要點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、檢查方法和評(píng)估模型，為細(xì)化排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估研究提供參考。

1 排煙系統(tǒng)特點(diǎn)

建筑排煙主要有兩種形式：自然排煙和機(jī)械排煙，圖 1 為排煙系統(tǒng)主要組成部分。

圖1 建筑排煙系統(tǒng)組成

自然排煙是較簡(jiǎn)單、不消耗動(dòng)力的排煙方式，其利用火災(zāi)發(fā)生時(shí)熱煙氣流的浮力和外部風(fēng)力的作用，將煙氣通過建筑物房間或走道的開口排至室外。因此對(duì)于滿足自然排煙條件的建筑，首先應(yīng)考慮采取自然排煙方式［2］。

當(dāng)建筑不具備自然排煙條件時(shí)，均應(yīng)采用機(jī)械排煙系統(tǒng)，利用排煙風(fēng)機(jī)、排煙道、排煙口等將火災(zāi)中建筑房間、走道內(nèi)的煙氣和熱量排出建筑外［3］。高層建筑由于受自然條件影響較大，一般均采用機(jī)械排煙系統(tǒng)。值得注意的是，同一防煙分區(qū)內(nèi)僅允許采用其中一種排煙方式，避免氣流相互干擾影響排煙效果。

2 排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外消防系統(tǒng)評(píng)估相關(guān)研究成果的分析，結(jié)合以往既有建筑消防系統(tǒng)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮評(píng)估方法的可操作性和適用性，對(duì)既有建筑排煙系統(tǒng)的消防安全評(píng)估，采用層次分析法和專家打分法的危險(xiǎn)度評(píng)估方法比較適宜。針對(duì)排煙系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文擬從參考規(guī)范、結(jié)合實(shí)地調(diào)研評(píng)估經(jīng)驗(yàn)、咨詢專家反復(fù)論證三方面將排煙系統(tǒng)的指標(biāo)體系各劃分為三個(gè)層次，具體如下。

圖2 排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估層次結(jié)構(gòu)模型

排煙系統(tǒng)二級(jí)指標(biāo)包括防煙分區(qū)、自然排煙設(shè)施、機(jī)械排煙設(shè)施、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)和系統(tǒng)控制；三級(jí)指標(biāo)包括擋煙設(shè)施、防煙分區(qū)面積、排煙風(fēng)機(jī)、排煙管道、排煙防火閥、排煙口、固定窗、自然排煙窗、手動(dòng)開啟裝置、補(bǔ)風(fēng)口、補(bǔ)風(fēng)管道、補(bǔ)風(fēng)機(jī)、控制方式、聯(lián)動(dòng)方式和顯示方式的相關(guān)內(nèi)容［4-5］。

3 評(píng)估模型

3.1 排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估流程

排煙系統(tǒng)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的、歷史久遠(yuǎn)的消防系統(tǒng)，在我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)條件下，仍是建筑消防設(shè)施中作為主動(dòng)消防設(shè)施的主要技術(shù)手段之一。排煙系統(tǒng)評(píng)估流程如圖 3 所示。

圖3 排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估流程圖

3.2 各指標(biāo)權(quán)重設(shè)定建議和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)內(nèi)外消防安全評(píng)估指標(biāo)權(quán)重設(shè)置的研究多種多樣，不同國(guó)家因?yàn)閲?guó)情、經(jīng)濟(jì)、人員等方面的不同評(píng)估方法各有特色，權(quán)重設(shè)置方法可以分為定性、定量和半定量三類［6-7］。本文采用半定量分析法中的專家打分法，由若干專家對(duì)所建立的排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行初始權(quán)重賦值。

假設(shè)第 j 名專家確定的權(quán)重系數(shù)集為：

（λ1j，λ2j，…，，λij，…，λmj）

若專家權(quán)重集的平方和誤差均在其允許誤差 ε 范圍內(nèi)，即：

式中：λij為 j 專家對(duì) i 指標(biāo)給出的初始權(quán)重，ε 為允許誤差，最大為 20 %。

為滿意的權(quán)重系數(shù)集。否則，對(duì)一些偏差較大的指標(biāo)權(quán)重 λi再征求相應(yīng)專家意見進(jìn)行修改，直到滿意為止。

根據(jù)以往項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專家打分，本文針對(duì)排煙系統(tǒng)各級(jí)指標(biāo)提出建議權(quán)重，如表 1、表 2 所示。

表1 排煙系統(tǒng)二、三級(jí)指標(biāo)權(quán)重設(shè)定建議

表2 排煙系統(tǒng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重設(shè)定建議

續(xù)表2

表3 排煙系統(tǒng)消防安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及特征

3.3 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)劃分

根據(jù)上述檢查表和權(quán)重設(shè)置建議，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分結(jié)果與系統(tǒng)消防安全掛鉤，系統(tǒng)安全水平劃分為 4 個(gè)等級(jí)，如表 3 所示。

4 案例

本評(píng)估方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果，以某商場(chǎng)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目排煙系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估檢查過程中發(fā)現(xiàn)了如下問題。

1）防煙分區(qū)。未按照規(guī)范要求劃分防煙分區(qū)，防煙分區(qū)面積過大，未設(shè)置擋煙設(shè)施進(jìn)行防煙分區(qū)劃分。

2）自然排煙設(shè)施。設(shè)置在高處的自然排煙窗，未設(shè)置手動(dòng)開啟裝置

3）機(jī)械排煙設(shè)施。①排煙風(fēng)機(jī)未設(shè)置在專用機(jī)房?jī)?nèi)；②機(jī)械排煙口設(shè)置位置不合理，設(shè)置高度較低；③機(jī)械排煙口未設(shè)置手動(dòng)開啟裝置；④排煙管道有局部破損；④穿越防火分區(qū)處未設(shè)置 280 ℃ 排煙防火閥。

表4 某商場(chǎng)排煙系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)分表

續(xù)表4

4）系統(tǒng)控制。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不能自動(dòng)聯(lián)動(dòng)排煙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開啟常閉防火閥，啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)排煙等功能。

某商場(chǎng)排煙系統(tǒng)消防安全水平得分為 60.7 分，根據(jù)表 4 可知，該商場(chǎng)排煙系統(tǒng)消防安全等級(jí)為 III 級(jí)，屬于中危險(xiǎn)級(jí)。

5 結(jié)語

防排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估可以更加客觀、準(zhǔn)確、直觀地了解建筑防排煙系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而為建筑消防系統(tǒng)整體安全提供保障和依據(jù)，防排煙系統(tǒng)消防安全評(píng)估指標(biāo)體系因素眾多，本文基于對(duì)防排煙系統(tǒng)的特性分析，提煉出系統(tǒng)檢查要點(diǎn)，梳理出檢查標(biāo)準(zhǔn)，有針對(duì)性地建立了普適性的防排煙系統(tǒng)評(píng)估模型，可使評(píng)估結(jié)果更加有效，為細(xì)化防排煙系統(tǒng)評(píng)估研究提供參考。