建筑暖通工程中防排煙系統(tǒng)常見質量問題分析

趙陽

（華東理工大學設計院，上海 200237）

1 引言

暖通空調系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑工程消防系統(tǒng)的一大重要組成部分。我國對暖通空調系統(tǒng)中防排煙系統(tǒng)的研究時間相對較短，在實際應用中仍然存在許多質量問題。因此，需要防排煙系統(tǒng)設計人員根據(jù)建筑工程的實際應用需求和暖通系統(tǒng)設計標準規(guī)范進行風機、管道、配套設施的設計，使防排煙系統(tǒng)的實用性切實得到提升。

2 建筑暖通工程中防排煙系統(tǒng)的重要作用

暖通系統(tǒng)不僅有環(huán)保節(jié)能的作用，還能提高建筑使用的舒適度。而防排煙系統(tǒng)則是暖通工程消防安全系數(shù)提升的關鍵途徑之一。重視防排煙系統(tǒng)的設計質量能夠保證在日常使用中順利排除煙氣，降低暖通系統(tǒng)的安全隱患，保證整個系統(tǒng)中各個設備與電路的正常運行，同時也能夠通過對防排煙系統(tǒng)的設計提高暖通系統(tǒng)的運行效率，能夠最大程度上發(fā)揮暖通系統(tǒng)的節(jié)能作用，能夠使建筑內的空氣流通的溫度控制效果最大化，對建筑工程有重要的現(xiàn)實意義。

3 建筑暖通工程防排煙系統(tǒng)設計常見質量問題

3.1 防排煙風機設計問題

防排煙風機的位置和設計數(shù)量都影響到暖通系統(tǒng)中的防排煙系統(tǒng)質量。一旦風機位置設置不合理不僅不利于煙氣的順利排出，還容易導致煙氣反過來堵在管道中，導致煙霧反串到室內。

3.2 自然排煙外窗設計問題

自然排煙外窗根據(jù)功能性可以分為不同的類型，但自然防煙系統(tǒng)的排煙窗安裝和機械防煙系統(tǒng)排煙窗安裝步驟存在相似性，大部分也是設置在建筑物的頂棚位置，因此，設計人員常常出現(xiàn)沒有按照建筑暖通系統(tǒng)的需求盲目設計外窗的情況。同時，部分設計人員自身對自然排煙外窗的各個不同組成部分的概念認識不清晰，這就導致外窗的設計面積不符合實際使用需求，或是安裝后才發(fā)現(xiàn)可開啟面積不足，導致排煙系統(tǒng)的運行效率受到影響。此外，由于自然排煙外窗連接建筑外觀，實際工程設計中還存在過分重視美觀而導致排煙外窗使用性能受限的問題，部分設計人員認為自然排煙并不依賴外窗，而選擇最低成本的設計方案，甚至直接用普通天窗發(fā)揮自然排煙外窗等這類不規(guī)范設計行為都是導致自然排煙外窗設計質量問題頻出的主要因素。

部分自然排煙外窗不僅具有排煙作用，還能在關鍵時刻用作消防救援窗口，因此，需要對外窗的尺寸、開鑿位置進行科學測算。但實際設計中存在外窗位置過低不能順利排出煙氣；位置過高不利于救援人員通過外窗進入室內等問題。

3.3 正壓送風系統(tǒng)余壓設計

目前，我國相關施工技術標準中對于暖通空調系統(tǒng)的防排煙系統(tǒng)設計做出了明確規(guī)定，其中就包括對防排煙系統(tǒng)性能影響較大的機械加壓送風量。但設計人員在進行正壓送風系統(tǒng)余壓設計時若沒有根據(jù)設計規(guī)范中規(guī)定的壓差對施工設計進行預測與風險評估就會導致正壓送風系統(tǒng)余壓裝置的設計不到位，容易導致在實際使用中余壓超出規(guī)定范圍[1]。此外需要注意的是，建筑的前室與避難間、走廊與樓梯間等不同建筑分區(qū)之間的壓差規(guī)定是不同的，應當根據(jù)不同的壓差范圍進行不同的正壓送風系統(tǒng)設計。同時，也要充分考慮到規(guī)定中給出的壓差范圍是在空間封閉情況下進行測量，而在實際使用中受到人為開關門等因素的影響可能出現(xiàn)余壓差過大的問題，對此需要設置相應的泄壓措施，但目前的防排煙系統(tǒng)設計中這一點也是經(jīng)常被忽視的問題。

3.4 排煙閥與防火閥設計

防排煙系統(tǒng)中，需要通過開關排煙閥與防火閥在日常運行中進行煙氣的排放。在火災來臨時，利用防火閥和排煙閥的共同作用將煙霧與明火隔絕，從而實現(xiàn)消防系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)在任何情況下都能夠維持正常運行，在最大程度上保證建筑暖通系統(tǒng)的運行安全，從而提高建筑的防火安全系數(shù)。在實際應用中若排煙閥與防火閥的配置不合理就會導致二者不能聯(lián)系起來共同協(xié)作，導致煙霧的阻隔作用受損。

最常見的排煙閥與防火閥設計問題是風機管道中排煙閥與防火閥的配置數(shù)量不合理。通常二者之間需要分隔一定的距離，但這個距離的設定應當根據(jù)管道的鋪設以及建筑規(guī)模等因素綜合測算，并沒有過于絕對的實際設計標準。因此，在防排煙系統(tǒng)設計中若是采用同樣的分隔距離應用在不同管道的排煙閥與防火閥之間則必然導致防排煙系統(tǒng)的使用質量下降。除此之外，還存在排煙風機入口處沒有設置排煙閥與防火閥的情況，但在送風管、補風管等位置卻不需要設置這兩種裝置，因此，是否設置、如何設置需要設計人員綜合管道安裝實際情況確定。

3.5 配電設施設計

對多個建筑暖通系統(tǒng)的設計進行分析后不難發(fā)現(xiàn)，仍有許多建筑在設計時忽視了防排煙系統(tǒng)的配套配電設施設計。防排煙系統(tǒng)中主要使用的電氣設備是防排風機，因此，為了滿足防排風機使用中的用電負荷需要為其單獨鋪設一套電路。但實際工程中許多暖通系統(tǒng)的防排風機直接接入暖通系統(tǒng)電路甚至直接接入建筑電路，沒有設置專用的配電線路，更遑論設置單獨的消防電源。這種設計不僅忽視了防排風機的運行功率和用電負荷需求，還忽視了防排風機在運行中的安全風險，一旦建筑電力系統(tǒng)運行發(fā)生故障或是暖通系統(tǒng)運行出現(xiàn)電力供應問題極易導致防排風機跳閘、故障[2]。此外，根據(jù)國家規(guī)定的防排煙系統(tǒng)設計規(guī)范，應當為這樣的消防用電氣設備配置專門的防火線纜或是具有一定防火性能的電線。但許多建筑工程中將防排煙系統(tǒng)直接與建筑電路連接的行為導致線纜的安全等級不足，導致配電設施方面存在巨大安全隱患的同時，也導致一旦某處發(fā)生漏電、明火等事故時，防排煙系統(tǒng)也會受到不良影響而停止運行，這將加劇事故的危害程度。

3.6 與建筑結構產(chǎn)生沖突

暖通系統(tǒng)的設計需要根據(jù)不同建筑主體結構和功能特性進行調整，采用不同的設計使暖通系統(tǒng)的適應性提高，防排煙系統(tǒng)的設計也應當跟隨暖通系統(tǒng)的改變而改變。但在實際設計中存在暖通空調防排煙系統(tǒng)設計方案與建筑結構產(chǎn)生沖突的問題。例如，在帶有車庫的建筑中應當重點加強車庫部分的防排煙設計，同時也要考慮到車庫本身在排風、補風方面的設計。而對于帶有地下室和走廊的建筑則需要重點關注這類較為封閉的場所中的排風設計，并設置單獨的機械排煙裝置，但在實際工程設計中常常存在設計人員沒有根據(jù)地下室和走廊的面積配置排風設計的現(xiàn)象。除此之外，建筑的高度也是影響防排煙設計的重要因素之一。在設計中存在忽視不同樓層高度防排煙設計的問題。對高于20層和低于20層的建筑應當采取不同的防排煙設計，可以通過增加門洞等方式來調節(jié)風速，或是適當增加疏散通道的數(shù)量。

4 建筑暖通工程防排煙系統(tǒng)設計質量提升要點

4.1 防排煙風機設計優(yōu)化

防排煙風機設計的關鍵在于風量大小和管道材料，在風量設計方面應當充分考慮到建筑面積和不同功能區(qū)的面積。對于中庭體積小于8 000 m3的情況應當參考排煙體積的需求，而對于中庭體積小于18 000 m3的建筑則還要添加換氣量的參考數(shù)據(jù)。此外，也要充分考慮排煙風機在不同功能區(qū)的使用功能性，根據(jù)建筑高度和層數(shù)等因素綜合設置風口風速，并選擇符合國家規(guī)定設計標準的送風管道材料。當送風管道為金屬內壁時，風口風速應小于或等于20 m/s；當送風管道為非金屬內壁時，風口風速應小于或等于15 m/s。同時也要根據(jù)建筑不同結構的設計增加排煙風機，例如，有地下室的建筑中，如地下室沒有窗戶且面積大于50 m2時，應當增設排煙風機或機械排煙裝置，并配置相應的補風系統(tǒng)；對于內部走廊無自然通風且長度大于20 m的建筑結構應設置機械通風排煙裝置。

4.2 自然排煙外窗設計優(yōu)化

GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》中對暖通系統(tǒng)防排煙系統(tǒng)的自然排煙外窗尺寸有明確規(guī)定，建筑中獨立前室的開啟外窗大小需要超過2 m2，同時共用前室也需要進行消防設計，房間樓梯間以及消防電梯間需要共用前室。因此，外窗面積大小需要超過3 m2，在設計工作過程中需要有效考慮到建筑外窗的實際面積大小，同時還需要保證外窗設計成為永久開啟[3]。

4.3 正壓送風系統(tǒng)設計優(yōu)化

對正壓送風系統(tǒng)進行余壓裝置設計優(yōu)化前應當先對建筑內部不同分區(qū)進行壓力檢測。在疏散門完全關閉的狀態(tài)下，分別對走道、前室、樓梯間進行壓力檢測，發(fā)現(xiàn)這3處的壓力呈遞增趨勢，因此，應當重點關注樓梯間的壓差超出規(guī)定的40～50 Pa時如何泄壓，避免此處壓差過大導致排風效率不足等問題。而在疏散門開啟時，則應當將門洞的斷面風速控制在0.7～1.2 m/s，實際設計中可以通過調整疏散門面積和開啟面積等方式解決這一問題。

4.4 排煙閥防火閥設計優(yōu)化

排煙閥在正常運行情況下應當保持在關閉狀態(tài)，設置在排煙風機和排煙管道的吸入口位置，使其能夠在需要排煙時第一時間開啟并運行；防火閥則應當保持完全開啟狀態(tài)，應用在暖通系統(tǒng)的順風通風及回風管道中。需要注意的是，防火閥與排煙閥的控制溫度不同，防火閥的溫度在正常狀態(tài)下應當控制為70℃，但其耐火溫度應當高于280℃。同時，也要檢查在排煙風機入口處和其他管道的關鍵處是否配置數(shù)量足夠的排煙閥與防火閥。在防火閥的設計工作當中，需要將其設置在容易產(chǎn)生火災危險房間樓板的位置或者是間隔墻位置，同時還需要在每層橫向分管和豎向分管的連接位置，每個防火分區(qū)的空氣調節(jié)系統(tǒng)以及通風系統(tǒng)位置安裝防火閥。

4.5 合理利用BIM建模技術

在實際工程施工中，暖通系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)往往需要根據(jù)實際施工需要更改第一次的系統(tǒng)設計方案，許多防排煙系統(tǒng)的設計質量問題也就出在這一環(huán)節(jié)中。因此，對于排煙風機、自然排煙外窗等關鍵結構與設備的設計可以通過使用BIM技術建模的方式進行設計質量評估，從而對二次設計深化加以改進，使更改后的設計也能完全符合建筑主體結構，確保防排煙系統(tǒng)的設計在建筑工程中與其他系統(tǒng)之間的協(xié)調性得到保障。使用BIM進行建模時要格外注意管道鋪設位置、電路電線鋪設是否合理等問題，并根據(jù)建模模擬結果進行優(yōu)化。

5 結語

建筑工程中對暖通系統(tǒng)的設計不僅影響到建筑使用的安全系數(shù)，還影響到建筑的使用舒適性，因此，更需要對防排煙系統(tǒng)的設計質量不斷提升，尤其要重視防排煙風機、自然排煙外窗、送風系統(tǒng)、配套裝置的設計，形成一套立體化的質量保障機制，使防排煙系統(tǒng)的使用質量不斷提升，在設計完成后也可以通過數(shù)字化建模的方式進行風險評估，以便進一步提高防排煙系統(tǒng)的設計質量。