高層民用建筑防排煙系統問題分析

何建芳

（山西華鼎建筑設計有限公司，山西 太原 030000）

由于我國人口的增長以及居民人口密度的增大，高層建筑的需求也逐漸增加，高層建筑密度的出現在縮減土地應用面積的同時滿足了廣大人民群眾的住房需求，并在一定程度上緩解了民用建筑購買與需求之間的壓力。但由于設計部門的任務量加大以及設計人員質量的良莠不齊導致在住房設計中存在一定的問題，常見高層建筑中的問題主要包括高層建筑防火、防排煙、節能等問題，其中以其防排煙設計問題較為嚴重。但由于高層建筑具有樓層數較高，出行存在一定的局限性，因此當高層建筑中存在火災現象時造成的危害也較常規低層建筑范圍更廣、擴散速度更快、程度更深。火災發生后由可燃物產生的大量有害氣體以及煙霧在經人體吸收后會導致其出現窒息以及中毒現象，因此當火災發生時，樓層的防火性能以及防排煙性能是決定建筑內部人員是否有足夠的逃生時間以及能否存活的先決條件之一，因此高層民用建筑的防排煙設計是否有效合理、如何兼顧安全性并節約施工建設成本等問題是高層民用建筑防排煙設計領域中面臨的主要問題。

通常高層民用建筑設置防煙設施的場所主要包括防煙樓梯間、封閉樓梯間、獨立前室、共用前室、合用前室以及消防電梯間前室、避難層（間）等；設置排煙設施的場所主要有地下室、走道、中庭、無窗房間或者設置固定窗的房間等。防排煙設施是高層民用建筑中保障人民生命財產安全必不可少的消防設施。科學合理的防排煙設計，能夠及時排除火災時產生的煙氣，保障建筑內人員的安全疏散和消防救援的展開。合理設置防排煙系統，規范系統的施工、調試、驗收以及維護保養，是十分必要的。但是由于部分設計和施工人員，對國家頒布的有關防火、防排煙規范和標準理解不夠透徹，導致在設計和施工中存在了諸多問題，本文對高層民用建筑防排煙系統中所遇的常見問題以及其相應的解決措施進行了簡要討論。

1 高層建筑防煙系統可能出現的問題

建筑物的防煙方式分為自然通風的防煙方式和機械加壓送風的防煙方式。雖然自然通風方式相對于機械加壓送風系統更加簡便易行，但是在設計工程中，應該結合建筑物的特性，在提高安全性能和滿足相應規范、標準的基礎上，綜合考慮各種因素，選擇合適的防煙方式。

1.1 自然通風系統達不到防煙要求

前室可開啟外窗面積不夠。前室采用自然通風方式時，獨立前室、消防電梯前室可開啟外窗或開口面積不應小于2.0m，共用前室、合用前室不應小于3.0m。由于開窗面積大，經常需要將整個窗戶都做成可開啟。但在實際工程中，施工單位或者建設方，為了減少成本，會減少開啟扇的數量，一旦發生火災，前室通風面積不夠，很難保證所需的正壓要求，不能有效阻止煙氣進入前室，嚴重影響建筑內人員的疏散和消防救援人員的撲救工作。

1.2 機械防煙設施達不到防煙要求

1）風機選型不當。按規范要求，防煙樓梯間、獨立前室、共用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量應由計算確定。當計算值和規范規定的值不一致時，應按兩者中較大值確定。有的設計者直接按規范給定的值確定，往往導致選用的風機風量、風壓偏小，不能滿足要求；有的建設單位不按設計的風機型號訂貨，購買功率規格較小的風機，導致風機風量嚴重不足。風機風量不足，會導致正壓送風口風量嚴重不足，正壓送風系統余壓值達不到規范要求，開啟門洞處風速近似于零的情況。

2）設置機械加壓送風系統的防煙樓梯間設置有可開啟外窗。在實際工程中，有的住戶為了滿足平時通風要求，擅自將樓梯間的固定窗改為可開啟窗。一旦發生火災，樓梯間的加壓送風量就會通過窗戶擴散到室外，樓梯間正壓得不到保證，煙氣極有可能蔓延至樓梯間，影響建筑內人員的疏散。

3）加壓送風口風量不足。由于管道連接不嚴實、常閉風口關閉不嚴密，漏風十分嚴重，導致送風口的風速、風量達不到規范要求。

4）機械加壓送風系統未設置測壓裝置及風壓調節措施。機械加壓送風系統設置測壓裝置，既可作為系統運作的信息掌控，又可作為超壓后啟動余壓調節閥，風壓調節措施的動作信號。由于疏散門的方向是朝疏散方向開啟，而加壓送風作用方向與疏散方向恰好相反。若風壓過高則會引起開門困難，甚至不能打開門，影響疏散。而風壓太低，前室和樓梯間很難保證所需的正壓要求，不能有效阻止煙氣進入前室，嚴重影響建筑內人員的疏散和消防救援人員的撲救工作。

2 高層建筑排煙系統可能出現的問題

2.1 自然排煙設施達不到排煙要求

自然排煙是利用外窗將火災時產生的煙氣排至室外，降低著火區的壓力，不使煙氣流向非著火區，同時也排走燃燒產生的熱量，以利于著火區人員的疏散及消防人員的救援。自然排煙不需要電源和風機設備，是一種設施簡單、投資少、日常維護工作少、易操作的排煙方式。但是部分工程由于在設計和施工過程中沒有嚴格安裝防排煙相關規范執行，導致自然排煙的效果大打折扣甚至完全喪失其基礎功能，分析其原因，主要有以下幾個方面。

1）自然排煙窗位置設置不合理。當自然排煙窗設置在迎風面時，一旦發生火災，不僅不能及時高效的排除煙氣，還會造成煙氣倒灌現象。為了避免這種現象，可以把排煙窗設置成平移窗或者懸窗。需要注意的是，當排煙窗設置成懸窗時，需要折算開啟的有效排煙面積：當懸窗開啟角大于70°時，其面積按窗的面積計算；當開啟角度小于或等于70°時，其面積應按窗最大開啟時的水平投影面積計算。

2）高位自然排煙窗未設置手動開啟裝置。一旦發生火災，排煙窗不能立刻開啟，煙氣不能及時排除，勢必會給人民的生命財產造成極大的損失。因此設置在高位不便于直接開啟的自然排煙窗應在距地面高度1.3～1.5m處設置手動開啟裝置。凈空高度大于9m的中庭、建筑面積大于2000m的營業廳、展覽廳、多功能廳等場所，應集中設置手動開啟裝置和自動開啟設施。在火災發生時，理想中的人員按序依次手動開啟排煙窗的這一設想幾乎無法實現，因此手動開啟裝置盡量集中設置在人員疏散口附近。

3）自然排煙窗未設置在儲煙倉范圍內。火災時產時的煙氣會迅速的蔓延在空間的頂部，如果這些煙氣不能及時的排走，則會逐漸積累并下降至影響人員疏散的高度，造成對人員的傷害。因此自然排煙窗應盡量靠近房間的頂棚，這樣才能高效、快速的排除煙氣。

4）自然排煙窗的面積達不到規范要求。在設計過程中設計人員將自然排煙窗的面積計算錯誤；或者是在在施工過程中，由于建設方在追求外立面效果時，將自然排煙窗封堵；或者是為了節約成本，將可開啟外窗做成了固定窗等等一些列的因素。為了避免這些問題的出現，設計人員在設計時必須嚴格遵循相關規范和標準認真仔細的設計校核，施工方和建設方不能擅自更改設計圖紙，相關職能部門要對建設方和施工方就行常態化的監督。

2.2 機械防煙設施達不到排煙要求

相比未經人為以及設備進行干預的自然排煙，機械排煙是指利用專用的排煙風機將由火災產生的有毒氣體以及煙霧進行抽搐，以達到降低火災緊急避險區域的有害煙霧濃度并爭取營救時間的目的。這種排煙途徑在在緊急疏散通道內、火災原發地點等位置的煙氣排出過程中具有極高的效能，同時該方法多用于可燃物燃燒初期。相比于自然排煙，機械排煙不受外界條件的影響，是一種更穩定可靠的排煙方式，但是由于以下因素，機械排煙也許達不到理想效果。

1）火災時，常閉排煙口或者排煙風機不能及時啟動。一般而言，防排煙系統僅著火時使用，平時系統基本是不運行的。一個合格的系統長期不使用，就有可能造成排煙防火閥易熔片脫落；維護管理不當，傳動機構腐蝕，控制系統失靈無法使用。這樣一旦發生火災，排煙系統不能啟動，不能及時將煙氣排至室外，勢必影響人員的疏散和消防救援。因此，設備管理單位應該定期對設備進行檢查和維護、維修。

2）擋煙垂壁設置不合理。設置擋煙垂壁、劃分防煙分區是為了將建筑火災時產生的煙氣聚集在一個防煙分區并及時將其排除，阻止其蔓延至其他防煙分區。擋煙垂壁高度過低，儲煙倉厚度小，煙氣極易蔓延至其他防煙分區；擋煙垂壁設置過高，儲煙倉厚度大，這樣雖然能很好的阻止煙氣蔓延，但是清晰高度降低，影響人員的疏散和消防撲救。因此必須合理計算擋煙垂壁的高度，嚴格控制煙層厚度，以保證足夠的清晰高度。

3）機械排煙口位置設置不合理。按照《建筑防煙排煙系統標準》GB51251—2017中相關規定，排煙口設置在儲煙倉內，才能將火災時產生的煙氣高效、快速的排除，有利于人員的疏散。但是在實際工程中，有的設計人員未按照規范計算儲煙倉厚度，排煙口的位置未設置在儲煙倉范圍內，這樣可能會嚴重影響排煙功效，造成煙氣流組織混亂。排煙口的設置還需使煙氣流方向與人員疏散方向相反，排煙口與附近安全出口相鄰邊緣之間的水平距離不應小于1.5m，這是設計人員容易忽略的一點。因煙氣不斷從起火點冒出，排煙口周圍則會聚集很多濃煙，如果排煙口的位置不避開安全出口，這團濃煙則會堵住安全出口，影響疏散人員識別安全出口位置，不利于人員的疏散。

3 防排煙系統未與火災自動報警聯動

3.1 防煙系統未與火災自動報警聯動

當火災發生時，防火分區的感煙與感溫防煙系統信號會在短時間內發送至消防控制主機，主機進一步發出開啟相關探測設施對應區域的常閉加壓送風口指令至相應的或經聯動模塊并由其開啟送風口，發出指令并啟動全部加壓送風機，因此防煙系統與火災報警系統的聯動控制對于后續的消防工作以及火災緊急避險具有積極意義（如圖1所示），是保障后續消防工作能夠及時開展的重要前提。當相應系統未與自動報警系統聯動時會在影響其防煙系統性能的同時造成火災報警時間的延誤，對后續火災避險造成不利影響。

3.2 排煙系統未與火災自動報警聯動

排煙系統與火災報警裝置（如圖1所示）聯動是指機械排煙系統中的常閉排煙閥或排煙口具有火災自動報警系統開啟、消防控制室手動開啟、現場手動開啟聯動消防報警特性的功能，同時其開啟信號與排煙風機存在聯動關系。當火災發生后期聯動的自動報警系統在15s內聯動開啟同一防煙煙區域內部的所有排煙閥門、排煙口、排煙風機以及與補風設備，并在30秒內關閉與排煙功能不相關的通風、空調設施系統。當排煙系統在設計初期未進行與火災報警系統聯動的相關聯動設計則會對火災發生時的排煙時機進行延誤進一步導致其無法及時達到排煙的目的。

圖1 防排煙系統與火災報警系統的聯動控制

4 解決上述問題的對策

4.1 從職能部門監督管理方面抓落實

根據我國現目前針對這一問題出臺的《建筑工程消防監督管理規定》指出，相關建筑工程單位中的設計部門、施工部門、監督管理等不同職能的部門必須嚴格遵守相關規章與消防法規，并根據職能以及上下級的區分進行定期檢查，對其是否嚴格執行落實相關條例等進行檢查。

4.2 從功能劃分上，強調防排煙設施的重要性

根據防排煙系統的功能以及設施特性加強相關設計單位人員的消防安全技能，深化其消防安全意識，并使其從根本上理解到消防安全以及防排煙設施的重要性，進而優化其最終防排煙系統的質量以及使用效能。

4.3 從設計環節開始嚴格執行規范

由于防排煙系統的設計是否符合建筑特性是其后續能否完全發揮其相應功能的重要前提，因此從設計開始應嚴格按照執行規范進行相應設施安裝等措施的實施。同時應對設計方案進行反復的優化以及團隊討論，此外設計單位的選擇也尤為重要，在敲定設計單位前對設計單位的專業資質進行全方位考察并對設計單位人員資質進行考核，以保證后續設計工程的相關工作能夠順利開展，對后續的相關排煙系統的安裝起到質量保障作用。在后續安裝等環節中嚴格依照流程并結合建筑特點進行防排煙系統的安裝，減少后續因質量監管不合格引起的反復施工造成的工程質量低下以及成本損耗嚴重的現象。

4.4 從施工環節加強工程中監督檢查

對防排煙系統的施工質量進行全程監管，特別是在關鍵性的環節中應進行質量的實時把控，對于監管過程中發現的漏洞實施及時整改措施，以達到規避工程質量問題的目的。同時，對隱蔽工程施工質量進行嚴格質量監督。由于高層民用建筑存在涉及許多施工細節以及隱蔽施工環節，因此在相關系統的安裝以及問題排查中容易產生遺漏，因此對于存在隱蔽施工現象的工程應進行額外關注，以達到改善施工質量的目的。

5 結語

綜上所述，根據現狀顯示，我國高層建筑的防排煙系統在設計以及安裝中均存在一定的管理漏洞以及問題，針對以上常見問題應進行定期定向抽查并及時根據問題開展干預措施，以達到提升防排煙系統功能、保障高層建筑火災緊急避險時人民的生命財產安全的目的。