高層建筑通風(fēng)及防排煙設(shè)計(jì)

陳興鋒

（蘭州新現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

高層建筑因?yàn)橄鄬械娜藛T物資、復(fù)雜的功能、巨大的體型，導(dǎo)致防范火災(zāi)的難度較大，很容易使人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全受到威脅。火災(zāi)發(fā)生后會(huì)有煙氣產(chǎn)生，也會(huì)在很大程度上影響到人們的生命安全，所以在開展高層建筑的設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須重視其通風(fēng)防排煙設(shè)計(jì)。

1 高層建筑通風(fēng)及防排煙設(shè)計(jì)方法

1.1 控制煙霧產(chǎn)生量

在設(shè)計(jì)高層建筑防排煙系統(tǒng)時(shí)，最直接、最有效的措施就是消除產(chǎn)生煙氣的源頭，所以在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該重視自動(dòng)滅火系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而為相關(guān)人員尋找火災(zāi)源頭提供方便，將火災(zāi)及時(shí)撲滅，防止大量濃煙產(chǎn)生，或者是將火災(zāi)控制在一定范圍內(nèi)[1]。并且如果相關(guān)條件能夠得到滿足，在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該盡量選用耐高溫材料，在這種情況下，即使有火災(zāi)發(fā)生，也只會(huì)以緩慢的速度產(chǎn)生較少的煙氣，人們的逃生時(shí)間更加充足，減少火災(zāi)帶來的影響。

1.2 建立通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

對原有設(shè)備進(jìn)行利用，通過使用空調(diào)系統(tǒng)加壓送風(fēng)，能夠?qū)Ω邔咏ㄖ耐度氤杀具M(jìn)行有效控制。空調(diào)系統(tǒng)防排煙根據(jù)排煙方向的不同分為以下兩類：（1）向著火區(qū)排煙。將煙氣通過空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口排出，可以有效配合普通排煙管道，從而有效減輕空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行壓力，使其運(yùn)行能夠變得更加穩(wěn)定，能夠幫助空調(diào)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，可持續(xù)地發(fā)揮自身的排煙能力；（2）向非著火區(qū)排煙。通過送風(fēng)口、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)，將風(fēng)送向非著火區(qū)，非著火區(qū)形成正壓，從而使非著火區(qū)免受著火區(qū)煙氣的影響[2]。

1.3 合理設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)排煙系統(tǒng)

設(shè)計(jì)機(jī)械加壓送風(fēng)排煙系統(tǒng)，是為了當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠有效地將煙氣控制在預(yù)定范圍，使人們擁有充足的逃生以及避難空間，有效降低火災(zāi)的影響。基于此，機(jī)械加壓送風(fēng)排煙系統(tǒng)經(jīng)常設(shè)計(jì)在這些地方：自然排煙要求無法得到滿足的前室、消防電梯前室、防煙樓梯間以及封閉的避難場所等。并要求與高層建筑其他通風(fēng)排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，在合理的位置上設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，從而保證人們的安全。

2 高層建筑通風(fēng)防排煙設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)規(guī)范中并沒有明確規(guī)定高層建筑要設(shè)置排煙風(fēng)機(jī)機(jī)房，導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)人員對該問題有所忽略，特別是在將集中型排煙系統(tǒng)設(shè)置在水平空間時(shí)，只有少部分的設(shè)計(jì)人員會(huì)設(shè)置專用排煙機(jī)房[3]。機(jī)械排煙系統(tǒng)配備的排煙風(fēng)機(jī)，不但耐熱性非常強(qiáng)，而且不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而產(chǎn)生變形，能夠在火災(zāi)中長時(shí)間保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。但是現(xiàn)階段的排煙風(fēng)機(jī)大多屬于軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)，在關(guān)閉風(fēng)機(jī)后煙氣很可能沿著管道和風(fēng)機(jī)向建筑內(nèi)蔓延，并且該問題難以有效解決。

防止疏散通道中進(jìn)入煙氣是進(jìn)行通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，火災(zāi)時(shí)能夠使人員在一定程度上免受煙氣的影響。在開展滅火行動(dòng)和人員疏散時(shí)樓梯間及其前室是最重要的場所，如果在前室或者樓梯間安裝排煙風(fēng)機(jī)，在施工質(zhì)量和設(shè)備性能等各種因素的影響下，前室或樓梯間的風(fēng)管很可能進(jìn)入煙氣，從而導(dǎo)致通風(fēng)防排煙目標(biāo)無法得到有效滿足。因此，在合理科學(xué)的位置上設(shè)置通風(fēng)防排煙風(fēng)機(jī)室十分重要。

另外，高層建筑在設(shè)計(jì)通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)充分考慮衛(wèi)生安全、節(jié)能環(huán)保等方面，盡量選擇低振動(dòng)、低噪音、節(jié)能、高效的設(shè)備。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某工程于2010年動(dòng)工，2013年底交付使用，現(xiàn)階段具有較好的使用狀態(tài)。該工程為大型綜合類高層建筑群，包含四棟樓，均為高層建筑。該建筑群的耐火等級不低于二級，總用地面積約21800m2，總建筑面積約177000m2，地上建筑面積約122500m2，地下建筑面積54500m2（包含約3900m2的地下人防面積），地下3層，地上49層，建筑總高約219.55m。

3.2 通風(fēng)及防排煙設(shè)計(jì)

3.2.1 人防及地下室車庫

該工程的3層地下車庫，在設(shè)計(jì)機(jī)械排煙系統(tǒng)時(shí)，選取6次/h的凈高換氣量；在設(shè)計(jì)機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，選取3m層高6次/h換氣量；排煙和排風(fēng)共用一個(gè)系統(tǒng)，切換通過雙速風(fēng)機(jī)完成。在正常情況下，由于車庫內(nèi)排風(fēng)排煙需求不大，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)風(fēng)機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倌Ｊ剑ＷC及時(shí)足量排煙。在3層地下車庫無法充分利用自然風(fēng)的區(qū)域，需要額外設(shè)置機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，以平時(shí)排風(fēng)量為基準(zhǔn)，補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)該在其80%以上，同時(shí)最低需要滿足50%的火災(zāi)消防排煙量需求，另外需要利用適當(dāng)?shù)姆绞綄Υ嬖谧匀贿M(jìn)風(fēng)的區(qū)域進(jìn)行自然補(bǔ)風(fēng)。

地下3層有戰(zhàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)1個(gè)、六級人防防護(hù)單元2個(gè)。地下2層設(shè)人防物資庫1個(gè)。使用電動(dòng)腳踏兩用風(fēng)機(jī)進(jìn)行濾毒送風(fēng)和清潔送風(fēng)，人防設(shè)備的選用充分考慮建筑平面布置和需要掩蔽的人數(shù)，在進(jìn)行人防區(qū)域電站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮平面設(shè)計(jì)以及電氣等方面的因素。在正常情況下，人防區(qū)域用作車庫，人防進(jìn)風(fēng)機(jī)房用于相關(guān)排風(fēng)排煙設(shè)備的存放，兩者共用一個(gè)風(fēng)管系統(tǒng)。在機(jī)房中平時(shí)設(shè)備就能夠轉(zhuǎn)換為戰(zhàn)時(shí)設(shè)備，相關(guān)轉(zhuǎn)換工作只具有較少的工作量，使轉(zhuǎn)換時(shí)間縮短，不但能夠使平、戰(zhàn)兩種需求得到有效滿足，還能夠使車庫內(nèi)需要設(shè)置的風(fēng)管數(shù)量減少，有效避免車庫內(nèi)存在較多的交叉管線[4]。

3.2.2 設(shè)備用房

（1）公共衛(wèi)生間根據(jù)14次/h左右的換氣頻率完成機(jī)械排風(fēng)設(shè)置，負(fù)壓補(bǔ)風(fēng)。

（2）變配電房在完成排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置的基礎(chǔ)上，也應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置，在設(shè)計(jì)時(shí)選取15次/h左右的排風(fēng)量，選取平時(shí)排風(fēng)量80%以上的補(bǔ)風(fēng)量。應(yīng)將70℃電動(dòng)防火閥設(shè)置在進(jìn)風(fēng)及排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管接風(fēng)井處，正常情況下處于開啟狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)，并且會(huì)及時(shí)關(guān)閉與其存在關(guān)聯(lián)的平時(shí)排風(fēng)機(jī)，在完成排煙工作后70℃電動(dòng)防火閥將自動(dòng)開啟，同時(shí)開啟與其存在關(guān)聯(lián)的排風(fēng)機(jī)，重新恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，將火災(zāi)后的各種有害氣體排除。在設(shè)置變配電房時(shí)相關(guān)人員應(yīng)事先考慮空調(diào)的插座需求，提前完成預(yù)留工作。

（3）將機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置在柴油發(fā)電機(jī)房，在設(shè)計(jì)時(shí)選取8次/h左右的排風(fēng)量，負(fù)責(zé)平時(shí)排風(fēng)和火災(zāi)后有害氣體的排除，同樣需要將70℃電動(dòng)防火閥設(shè)置在通風(fēng)系統(tǒng)接風(fēng)井處風(fēng)管上，正常情況下處于開啟狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)就會(huì)及時(shí)完成向關(guān)閉狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，在完成排煙工作后會(huì)自動(dòng)開啟，將廢氣排除。同時(shí)需要注意的是只有在專業(yè)廠家的指導(dǎo)下才能夠開展柴油發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化工作，否則將無法保證優(yōu)化的效果和合理性。

（4）將機(jī)械送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置在水泵房，設(shè)計(jì)時(shí)選取6次/h的排風(fēng)量，同時(shí)補(bǔ)風(fēng)量不得低于平時(shí)排風(fēng)量的80%。

（5）在設(shè)計(jì)電梯機(jī)房時(shí)選取15次/h的換氣量，同時(shí)需要注意分體空調(diào)預(yù)留。

（6）將機(jī)械送風(fēng)（空調(diào)）系統(tǒng)設(shè)置在走道、標(biāo)準(zhǔn)層室內(nèi)以及大堂，保證對風(fēng)量的要求得到滿足。

3.2.3 辦公樓

辦公樓擁有近220m的高度，屬于超高層建筑，地下地上共52層，其中消防避難層為31層和15層。其通風(fēng)防排煙設(shè)計(jì)如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)層走道呈回型，豎向進(jìn)行排煙系統(tǒng)布置，將280℃常閉式排煙風(fēng)口安裝在各層走道上，在火災(zāi)時(shí)開啟，280℃關(guān)閉，并且與排煙風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，在屋頂層和兩層避難層安裝排煙風(fēng)機(jī)；根據(jù)60m3/（h·m2）計(jì)算各層排煙風(fēng)口排煙量，同時(shí)根據(jù)120m3/h計(jì)算排煙風(fēng)機(jī)和排煙井道風(fēng)量；采用自然排煙的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)層室內(nèi)排煙，合理進(jìn)行手動(dòng)開啟窗設(shè)置，開啟窗應(yīng)具有房間地面面積2%以上的有效排煙面積。

（2）1層店鋪均與室外互通，并且面積在100m2以內(nèi)，無須進(jìn)行通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)置。

（3）在原施工過程中都是防煙樓梯間，前室和樓梯間的加壓送風(fēng)只能作用于樓梯間，合用前室和樓梯間能夠?qū)烧叻謩e送風(fēng)，當(dāng)有前室在避難層樓梯間單獨(dú)存在時(shí)，需要設(shè)計(jì)獨(dú)立的加壓送風(fēng)作用于此前室；應(yīng)該將電控常閉加壓送風(fēng)口設(shè)置在每層前室，并與加壓風(fēng)機(jī)和風(fēng)口共用控制系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)樓層及其上層的送風(fēng)口會(huì)打開，同時(shí)加壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。應(yīng)將自垂式百葉送風(fēng)口設(shè)置在合適的樓梯間，正常情況下都是保持間隔2層或3層設(shè)置一個(gè)，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，能夠保證加壓送風(fēng)作用于上述區(qū)域，使其始終保持正壓狀態(tài)。大多情況下避難空間、合用前室選取25Pa 的設(shè)計(jì)參數(shù)，而防煙樓梯是它們的兩倍[5]。加壓送風(fēng)量應(yīng)該選取相關(guān)規(guī)定的最大值，在屋頂層和兩層避難層安裝加壓送風(fēng)機(jī)，從而使所有的前室和樓梯間都能夠得到有效的加壓送風(fēng)。

（4）避難層處于封閉狀態(tài)，應(yīng)該對加壓送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，加壓送風(fēng)量按30m3/（h·m2）進(jìn)行計(jì)算，取28Pa左右正壓值，在避難層內(nèi)集中布置設(shè)備用房，盡量在當(dāng)?shù)爻Ｒ婏L(fēng)向上游方向進(jìn)風(fēng)，在風(fēng)向下游排風(fēng)，應(yīng)該注意不要在當(dāng)?shù)爻Ｒ婏L(fēng)向上放置多聯(lián)機(jī)室外機(jī)組，從而防止過大的風(fēng)壓對正常運(yùn)行的多聯(lián)機(jī)室外機(jī)組產(chǎn)生影響。

（5）由于對所有標(biāo)準(zhǔn)層房間采用自然排煙的方式，應(yīng)將煙感裝置安裝在所有避難層的加壓風(fēng)機(jī)入口，并有效連接加壓風(fēng)機(jī)，當(dāng)有煙氣進(jìn)入相關(guān)的加壓風(fēng)機(jī)時(shí)，能夠及時(shí)關(guān)閉加壓風(fēng)機(jī)，避免加壓風(fēng)機(jī)將煙氣帶到避難層、合用前室以及樓梯間。

3.3 設(shè)計(jì)總結(jié)

（1）人防設(shè)計(jì)應(yīng)該努力實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)進(jìn)風(fēng)機(jī)房和平時(shí)排風(fēng)機(jī)房的合用，能夠在使車庫擁有更少風(fēng)管數(shù)量的同時(shí)，使平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換耗時(shí)更短。

（2）電梯機(jī)房、變配電用房除了需要完成通風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)置外，同時(shí)應(yīng)充分考慮空調(diào)設(shè)置的相關(guān)問題。

（3）機(jī)房是存放避難層設(shè)備的最佳場所，并且布置設(shè)備房應(yīng)盡量使它們處于同一區(qū)域，當(dāng)避難層不具備不同敞開面的設(shè)置條件并且存在較多設(shè)備房時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)封閉式的避難層，并且有效合理地完成避難層的加壓送風(fēng)。

（4）分段設(shè)計(jì)高層建筑通風(fēng)防排煙系統(tǒng)，并且與相關(guān)的間距標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合布置加壓送風(fēng)設(shè)備和排煙設(shè)備。

（5）當(dāng)選用自然排煙的標(biāo)準(zhǔn)層排煙方式時(shí)，為了防止避難層加壓風(fēng)機(jī)吸入相鄰樓層排煙，應(yīng)該將煙感器安裝在加壓送風(fēng)機(jī)入口；當(dāng)煙氣進(jìn)入加壓送風(fēng)機(jī)入口時(shí)，應(yīng)保證加壓送風(fēng)機(jī)工作立即停止。

4 結(jié)束語

綜上所述，在設(shè)計(jì)高層建筑通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求，否則高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，人們的生命財(cái)產(chǎn)安全將會(huì)受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致產(chǎn)生不可估量的損失。所以，應(yīng)該高度重視高層建筑通風(fēng)及防排煙設(shè)計(jì)工作，與業(yè)主需求和建筑物實(shí)際情況相結(jié)合，保證通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理科學(xué)，從而有效提升高層建筑的穩(wěn)定性和安全性。