建筑防排煙設計常見問題

高海泉 山東濱地建筑設計院有限公司工程師

隨著經濟建設的發展，人們對自身及財產安全有了更高的要求。在此背景下，國家及時制定了《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）。該標準實施以來，對規范建筑防排煙系統的設計、保障施工質量起到了巨大作用。針對該標準不明確的地方，部分省市出臺了相應的地方性文件等，以便于設計人員正確理解并執行標準。在建筑工程設計中，暖通空調是防排煙設計的主要內容之一，需要嚴格按照相關標準執行，對標準尚不明確的地方，應仔細斟酌參考地方標準。應該認識到，防排煙設計不是暖通一個專業的任務，需要各專業明確設計界面，確保防排煙系統設計落實到位，不留安全隱患。

1 防煙系統設計中的幾個問題

1.1 通風

部分高層建筑設置有裙房，其主體部分的防煙樓梯間及其前室可以利用外窗實現自然防煙，而主體部分布置在裙房以內的樓層，因四周被裙房包圍，樓梯間及前室無法設置外窗，所以不具備自然排煙條件。此時防排煙設計應依據《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）第3.1.3 條執行，即“當樓梯間、前室、合用前室不能采用自然通風方式時，其設計應根據各自的通風條件，選用規范給出的相應的機械加壓送風方式。考慮到安全性，共用前室與消防電梯前室合用時宜采用機械加壓送風方式的防煙系統。”但有設計人員認為該條文的描述不完整，未對不滿足自然排煙的樓梯間部分作出描述。根據條文解釋，針對這種建筑布局，為了保證被裙房包圍部分防煙樓梯間的安全，且不影響該樓梯間的上部自然通風效果，防煙樓梯間及不具備自然通風排煙條件的前室均可以采用局部加壓送風系統[1]。可以理解為主樓的樓梯間在裙房以下不滿足自然防煙要求時，只要其前室或合用前室采用機械加壓送風系統，則樓梯間可以不采取其他防煙措施。但要注意采用該種防排煙方案時，裙房一定要嚴格符合《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）中的定義，不能任意擴大范圍。

1.2 封閉樓梯間或前室的自然通風

首層前室或擴大前室通常需要設置直通室外的外門，發生火災時，人員一般均通過此外門疏散，外門幾乎一直處于開啟狀態。此時一層前室的正壓送風將直接從外門排出，無法滿足前室對走道、房間的正壓要求，也無法保持所需的門洞風速。同時因為大量正壓送風無效流走，也會影響到其他樓層前室的門洞風速或正壓值[2]。根據擴大封閉樓梯間或前室的特點，建議此處采用自然通風的方式，設置一定面積的外窗進行自然排煙，以保證前室的安全。還要注意此時應保留封閉樓梯間、防煙樓梯間前室的乙級防火門，進一步保證疏散通道的安全[1]。

1.3 機械加壓系統的泄壓

《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）規定了疏散門打開之后阻擋煙氣進入所需的風量，該風量要求保證疏散門開啟時，門洞處能保持一定的風速。但是樓梯間或前室的疏散門在火災時處于關閉狀態，只有逃生人員推開門的一段時間內處于開啟狀態，故大多數時間內樓梯間或前室只需要很小的風量即可達到阻擋煙氣所需的壓差值，此時系統的設計送風量要遠大于門關閉時維持正壓所需的風量，很容易引起超壓。為了避免系統超壓時疏散門開啟困難，影響人員安全疏散，此時應在加壓送風管上設置旁通閥泄壓，超壓時開啟。但是泄壓風量如何計算，規范中并未予以明確，部分資料中建議旁通管管徑不大于主風管管徑的1/2，個人認為，泄壓旁通管徑應按泄壓風量計算確定，泄壓風量為系統設計風量減去門關閉時維持壓差所需的風量，該壓力差不應直接取22 ～30 Pa，或者40 ～50 Pa，而應根據疏散門開啟時所需推力計算確定。旁通管風速建議參考防排煙標準中加壓送風管的風速限值確定，且應該盡量取規定的上限值。

1.4 老年照料設施中的防煙

除常規設置防排煙的部位外，老年照料設施中還有需要單獨采取防煙措施的部位，即電梯前室。《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）（2018 年版） 第5.5.14 條規定：“老年人照料設施內的非消防電梯應采取防煙措施，當火災情況下需用于輔助人員疏散時，該電梯及其設置應符合本規范有關消防電梯及其設置要求。”老年人場所一般可燃物質較多，且人員疏散非常困難。建筑物內的普通電梯一般不具備防煙、防火性能，而電梯井一般貫通多層樓層，發生火災時此處可能造成火勢蔓延擴大。因此，老年人設施內的普通電梯應盡量設置侯梯廳。當建筑專業未在候機廳和走道間設置隔墻時，相關專業應協商采取設置擋煙垂壁等其他防煙措施的方式，盡量減少火災時煙氣對老年人疏散的影響。

2 排煙系統設計中的幾個問題

2.1 擋煙垂壁的設置高度及選型

《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）規定了防煙分區之間需要設置擋煙垂壁。擋煙垂壁的設置高度與蓄煙倉及清晰高度有關，同時應考慮人員疏散與美觀性的需要，不宜設置過低。但《建筑防排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）中并未規定擋煙垂壁的最小距地高度，經查閱相關資料，部分規范標準中的規定如下。

《 地鐵設計防火標準》（GB 51298—2018）第8.1.7 條規定：“擋煙垂壁或劃分防煙分區的建筑結構應為不燃材料且耐火極限不應低于0.50 h，凸出頂棚或封閉吊頂不應小于0.5 m。擋煙垂壁的下緣至地面、樓梯或扶梯踏步面的垂直距離不應小于2.3 m。”

《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）第5.2.5 條中規定：“活動擋煙垂壁應具有火災自動報警系統自動啟動和現場手動啟動功能，當火災確認后，火災自動報警系統應在15 s 內聯動相應防煙分區的全部活動擋煙垂壁，60 s 以內擋煙垂壁應開啟到位。”故設置擋煙垂壁時，尚需與各專業特別是電氣專業協商，綜合考慮擋煙垂壁的形式。

綜合上述規定，建議采用固定擋煙垂壁時，距離樓地面不應小于2.2 m。如果采用活動式擋煙垂壁，為避免影響人員疏散，建議動作后距離地面高度不小于2.0 m。有條件時應盡量提高擋煙垂壁高度，同時與建筑專業協調，避免建筑凈高較高時擋煙垂壁設置過低，有礙觀瞻。

2.2 走道長邊尺寸的確定

防煙分區劃分應符合《防排煙技術標準》的要求，其規定了防煙分區的最大允許面積及其最大允許長度。防煙分區過大或過小都會影響排煙效果，應合理布置劃分防煙分區。問題在于標準中尚無針對走道局部超過2.5 m 情形的具體技術規定。而在實際工程設計中，經常會遇到走道局部變寬的情況，會造成防煙分區劃分過多，排煙困難[2]。

針對該種情況，部分地方出臺了一些地方消防文件、意見等，對走道局部放大的特殊情況予以規定和控制，避免執行過程中因設計人員對規范條文的理解不一致，造成排煙方案不統一或不經濟。梳理各地的相關規定，對局部放寬部分的規模及指標控制大致有兩種思路。一是控制局部變寬部分長度所占走道總長度的比例，或在控制比例的同時，控制局部變寬部分的寬度。例如，《山東省建筑工程消防設計部分非強制性條文適用指引》中便對走道局部變寬的累計長度與局部變寬處的寬度均作出限制。二是控制走道的總面積，如《川渝地區建筑防煙排煙技術指南》中第27 條規定：“當走道局部加寬或防煙分區包含電梯廳(不得放置可燃物)，其局部加寬后的走道總面積不大于180 m2時，可執行上述的防煙分區長邊長度要求。”現代建筑功能復雜，走道形式多樣，寬度多變，有時采用控制比例的方式不宜準確把握，建議按照控制面積的方式執行，簡單方便，操作性強，面積可按不超過150 m2控制[3]。

2.3 自然排煙的補風問題

《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）第4.5.1 條規定了設置排煙系統時，應同時設置補風系統的場所。本條為強制性條文，按理必須嚴格執行。之所以引起爭議，主要是因為該條文正文中未明確排煙系統是自然排煙系統還是機械排煙系統，而在條文解釋中則提出：“根據空氣流動的原理，必須要有補風才能排出煙氣。排煙系統排煙時，補風的主要目的是為了形成理想的氣流組織，迅速排除煙氣，有利于人員的安全疏散和消防人員的進入。對于建筑地上部分的機械排煙的走道、小于500 m2的房間，由于這些場所的面積較小，排煙量也較小，可以利用建筑的各種縫隙，滿足排煙系統所需的補風，為了簡便系統管理和減少工程投入，本條規定可以不用專門為這些場所設置補風系統。”根據此解釋，似乎機械排煙系統才需要設置補風。

國家標準圖集《防排煙及暖通防火設計審查與安裝》（20K607）第52 頁審查要點中提出，除特例外，設置機械排煙系統的場所均應設置補風系統。

至于補風口的面積，在《自然排煙窗技術規程》（T/CECS 884—2021）中則明確要求自然排煙需設置補風，且要求當采用自然進風方式進行補風時，其補風口有效面積不宜小于所在空間防煙分區中最大總自然排煙窗有效排煙面積的1/2，補風空氣應直接從室外引入。設置的補風口面積越大，需要的排煙口面積就越小。當補風口和排煙口有效面積比小于0.5 時，補風口面積的減小會顯著增加排煙口面積。綜合考慮，建議自然補風口有效面積不小于所在空間最大防煙分區自然排煙窗有效排煙面積的1/2。然而依據《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）的規定，凈高小于6 m 的場所，其排煙窗面積可直接取房間面積的2%，兩者計算方法并不統一，如果按《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）的規定設置排煙窗面積，再按排煙窗的一般布置補風口，似乎理由不夠充分。

除上述《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）及《防排煙及暖通防火設計審查與安裝》的規定外，各地方出臺的文件中大多數都要求自然排煙系統也應設置補風系統。因該條為強制性條文，雖有部分文獻指出是機械排煙時設置補風，但正文不明確，設計人員大多按照各地規定執行，設置補風系統，建議規范修編時對該處做出明確規定。

3 防排煙設計中與建筑專業的配合

《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）規定的內容應由各專業工種協調完成，暖通專業無法獨自完成全部工作內容，尤其是采用自然防排煙方案時，更需要依靠與建筑專業的密切配合[3]。自然防排煙就是采用直接對外的可開啟外窗，利用風壓及熱壓作用，使室內外空氣流通進而排出室內煙氣。

自然排煙方式經濟、簡單、可靠，容易為建設單位所接受，是一種常見的排煙方式。

建筑專業應根據所需要的排煙窗面積，綜合考慮建筑外立面等因素，合理確定外窗可開啟扇位置及尺寸，繪制門窗詳圖等，并給暖通專業提資。暖通專業應對實際排煙窗面積進行校核，確保符合規范要求。對開啟角度及開啟方向有要求的排煙窗，應在門窗詳圖中予以注明，以便門窗廠家生產制作[4]。

對于采用機械排煙的場合，根據規范要求，部分廠房、商業、歌舞娛樂、中庭等場所需要另行設置固定窗。多起火災案例調研表明，對可燃物較多、燃燒迅速的場所，如丙類廠房、商業等，僅設置機械排煙系統不能很好地滿足人員疏散及救援的需求。

但采取增大機械排煙量的方法則會導致排煙風管尺寸偏大，對室內凈高影響也較大，暖通專業難以實現，投資上也不經濟。而通過設置固定窗的方式，既不影響火災初期的機械排煙效果，又可以在火災規模較大時，通過打碎固定窗的方式排除部分熱量。固定窗的布置應由建筑專業落實到位。

4 防排煙設計中與電氣專業的配合

無論是機械加壓系統還是機械排煙及補風系統，其啟動都需要依賴于火災自動報警系統的聯動控制，因此需要及時向電氣專業提資。

對機械加壓送風系統來說，當防火分區內火災確認后，FAS 應能在15 s 內聯動開啟該防火分區內所有疏散樓梯間的加壓風機；同時應開啟該防火分區內獨立前室、合用前室、共用前室的加壓送風口（著火層及其相鄰上下層），且加壓風口應能聯動開啟加壓風機。加壓送風機入口前設置電動閥門時，該閥要與加壓送風機聯動；加壓送風機開啟，電動風閥開啟，加壓送風機停止運行時，電動風閥關閉[5]。

對機械排煙系統來說，當火災確認后，FAS 應能在15 s 內聯動開啟著火點所在防煙分區內的全部排煙口，并啟動相應的排煙風機和補風設施，與排煙無關的通風空調系統應在30 s 內關閉。排煙風機入口處設置280 ℃熔斷關閉風閥，該閥門關閉后，應連鎖排煙風機關閉。要注意的是，各排煙支路上的280 ℃排煙防火閥關閉后僅需要輸出電信號，無需聯動排煙風機和補風機關閉。

對機械補風系統來說，消防補風風管上各70 ℃防火閥的動作信號作為反饋信號接入報警系統，不需聯動風機。

5 結語

建筑防排煙系統是一個綜合性較強的系統，在實際工作中，各專業工種要明確專業分工，嚴格按照各自的專業職責，根據規范標準要求，密切配合完成相關工作，避免反復提資，延誤設計工期。此外還要全面考慮可能存在的安全隱患，技術方案要滿足規范標準的基本要求，對規范尚不明確的地方，要適度從嚴掌握，避免留下消防安全隱患。