環形排煙系統在辦公建筑中的應用探析

俞學煒

(廈門上城建筑設計有限公司 福建廈門 361000)

0 引言

建筑存在的形式總是伴隨著社會和時代的進步而發展，隨著中國經濟的快速發展，辦公建筑以其地標性的高聳姿態印證了城市的繁華。設計者孜孜不倦地探索與追求，旨在給使用者帶來技術發展與藝術所共同賦予的新時代辦公體驗。與此同時，人們對這類建筑的安全性問題所帶來的挑戰也十分關注[1]。因此，在寸土寸金的中國樓市，如何實現建筑自身的防火安全設計與空間利用率最大化，及系統運行維護等方面的完美協調，將對設計師的能力提出考驗。

1 項目概況

該項目為廈門某辦公商業組合建筑，地上共12層，地下共3層。地上部分：1-1#樓一層為辦公大堂、商業及配套用房；二層為商業及配套用房；三層至十二層為辦公。1-2#樓為商業、變配電室及設備用房等。

2 辦公建筑機械排煙方案對比分析

由于方案設計師在創作時，出于外立面整體美觀性等因素考慮，且自然排煙在實際設置過程中，仍存在諸多不足之處[2]，因此通常采用機械排煙系統。為了滿足租戶間裝修互不影響，排煙風管主管、空調風管主管等均設置在走道區域，再引支管接到各辦公區域，住戶后續裝修時，僅需調整末端支管即可。以下分析3種常見的辦公建筑機械排煙系統設計方案。

2.1 方案一：核心筒設1口排煙豎井

為滿足甲方對辦公區域可租售面積最大化的要求，一般將各專業豎井集中設置在核心筒內。回形內走道劃分為兩個防煙分區，各間辦公室均為獨立防煙分區，排煙井負責內走道和各辦公區域的火災排煙，如圖1所示。

圖1 方案一排煙風管平面圖

排煙方案一僅利用設置在核心筒內的一口排煙豎井來負擔標準層內所有防煙分區的排煙，此方案有效地將排煙豎井面積最小化，保證了辦公區域租售面積的最大化。但是，此方案水平排煙主管長度較長，覆蓋走道區域面較大，加劇了走道區域各專業管道交叉和碰撞，增大了管道合理布置和滿足檢修要求的難度。并且，受限于走道寬度和水平排煙主管的布置，使得其他專業的管道很難與排煙主管在同一高度并排布置，并且為滿足管道的檢修需求，降低了走道吊頂高度可設置的上限。

2.2 方案二：核心筒設多口排煙豎井

為優化方案一中公共區域管道擁擠和提高吊頂上限值，設計師通常會在核心筒內設置多口排煙豎井，分散負擔就近防煙分區的排煙，減少排煙主管長度和覆蓋面，在不影響其他管道檢修的情況下，通過管道間的協調和避讓，釋放走道吊頂內機電管道布置空間，提高吊頂高度可設置的上限。本文以設置兩口排煙為例進行比較分析，如圖2所示。

圖2 方案二排煙風管平面圖

通過圖2和圖1比較，可以明顯看出，排煙主管覆蓋的走道區域面有所降低，釋放了一些空間，方便其他專業管道的布置和避讓，有利于提高吊頂高度。但隨著后續小業主對辦公區域的重新分隔改造，防煙分區數量增多，而排煙豎井的數量和位置，很難根據新的分隔相應增加和均勻布置，勢必導致出現方案一的弊端，原設計的走道吊頂高度無法滿足小業主入駐后的精裝改造需求。

2.3 方案三：環形排煙系統方案

隨著經濟全球化的進程，各地政府大力推行總部經濟計劃，越來越多的高檔次辦公建筑在城市的核心區域拔地而起[3]。公共區域的吊頂高度的空間大氣感，給造訪者判斷項目高端與否的一種直觀體現。因此，越高檔的辦公建筑，其對吊頂高度的要求也越來越高。通過前述對方案一和方案二的比較分析可知，上訴兩種排煙方案都具有自己顯著的優點，但都是通過犧牲某一項指標來換取另一項指標的優化。因此，本文探索分析一種環形排煙系統方案，在繼承其他方案優點的基礎上，更好地滿足使用者對辦公區的精裝改造需求，如圖3所示。

圖3 方案三排煙風管平面圖

3 環形排煙系統排煙量舉例計算

辦公建筑首層一般為挑空大堂，排煙量較大，因此往往獨立設置排煙系統， 3層及以上的標準層通常設置豎向排煙系統。辦公建筑標準層凈高小于6 m，單間房間分隔一般不大于300 m2，自《建筑防煙排煙系統技術標準》(GB51251-2017)(以下簡稱“新煙規”)執行后，小于250 m2的單個防煙分區排煙量較舊規有所增大，排煙支管和主管的尺寸也相應變大，對走道區域的管道布置的和吊頂高度控制，帶來了很大的難度。

環形排煙系統立足于新煙規排煙量計算規定的大前提，巧妙借鑒消火栓系統環網的設計做法，利用兩口排煙豎井，將標準層各防煙分區的水平排煙主管連通形成排煙環路，系統圖如圖4所示。單口豎井負擔的排煙量，為任意兩個相鄰防煙分區排煙量之和最大值的一半。

圖4 環形排煙系統示意圖

為更直觀分析環形排煙系統的優點，按照圖4對排煙系統各管道排煙量進行舉例計算，如表1所示。

表1 排煙風管風量計算舉例

當某個防煙分區出現火情時，往往最先向相鄰的其他分區蔓延。排煙管道的環形設計，使防火分區內任意兩個防煙分區發生火情時，每個分區都有兩個不同方向的排煙路徑，或每個分區都有一個對應的排煙豎井來負擔。因此，水平環形管道的設計排煙量，為防火分區計算排煙量的一半。考慮出現火情的相鄰防煙分區可能離兩口豎井距離不同，導致某一側的水平環管和豎向管的風速可能超過規范限定值。因此，表1建議各層排煙環路管徑，按照相應防火分區內的最大防煙分區排煙量計算，每個豎井的內襯風管面積按所有樓層中最大防煙分區的排煙量計算。

4 環形排煙系統的優點

(1)占用較少的排煙豎井面積

圖5為前文介紹的3種排煙方案排煙豎井的面積柱狀圖，通過表1和圖5可知，出于對火災安全性和便于精裝二次分隔調整靈活度考慮，方案三的排煙豎井內襯面積較方案一略有增加，其增加的面積很容易通過優化核心筒管井布置來實現，不會占用可租售的辦公區域。

圖5 不同方案排煙豎井面積柱狀圖

(2)減小排煙主管尺寸，提高公區吊頂高度

表2為不同排煙方案的排煙主管尺寸對比表。通過表2的對比可知，方案三的環形排煙系統可在風管截面高度較小的情況下，將管道寬度控制在1200 mm及以下，無需在風管下端再設置噴淋，以進一步增加吊頂高度的提升空間。雖然方案三的排煙主管也會覆蓋較大區域的公共走道區域，其尺寸已明顯減小，在走道寬度有限的條件下，更有利于其他管道的協調布置，優化檢修條件。因此，環形排煙系統可以有效解決排煙管道過多、占用走道吊頂高度的問題，使得走道吊頂高度和必要的檢修空間均得到保證，使整個公區的裝修效果給人以豪華舒適，氣派超然之感。

表2 不同方案排煙主管尺寸對比

(3)提高裝修分隔靈活度，保證排煙系統安全可靠

建筑設計時，各辦公區域通常是大開間分隔 ，租售后由小業主結合自身需求進行重新裝修分隔，故房間內原來設置的排煙點往往難以滿足新分隔后的房間排煙要求。方案一和方案二的設計，當精裝分隔后的防煙分區數量增多時，走道排煙主管的覆蓋范圍將進一步擴大，進而可能影響裝飾吊頂高度及其他管道的布置和檢修。

而環形排煙系統的主管負擔的排煙量和各段主管尺寸，不受房間分隔和排煙口數量增多的影響。用戶可以根據自身需求靈活分隔，只需在環形主管上增設相應的排煙支管即可，為用戶提供了很好的改造便利性，保證了排煙系統的安全和可靠性。

5 環形排煙系統設計要點

環形排煙系統中，排煙豎井位置的選擇至關重要。首先，在方案階段，設計師應結合建筑平面分隔，考慮排煙豎井與空調豎井及其他主管井錯開布置，盡量使重疊交叉的為較小尺寸的末端管道。

其次，結合屋面的造型和功能需求，規劃屋面水平排煙管道的路徑和排煙機房位置。當高層辦公建筑采用分段排煙系統時，避難層通常無法設置較長的排煙主管。此時，應在兩口排煙豎井附近分別設置排煙機房，由兩臺相同參數的排煙風機并聯來負擔整個排煙系統。

最后，排煙豎井位置確定后，離排煙豎井較近的防煙分區的排煙支管應盡量遠離豎井布置，縮短兩口排煙豎井到相鄰防煙分區的距離差，利用管道長度來利于風量平衡。

6 結語

建筑機械排煙系統設計是建筑火災防控的一個重要環節，是人民人身安全和財產安全的重要保證。對設計師來說，如何在保障建筑消防安全的基礎上盡可能地滿足使用者對建筑空間利用率和裝修效果的要求將是一個不小的挑戰。本文提出的環形排煙系統可以很好的兼顧安全性和改造便利性的需求。