高層建筑暖通防排煙系統施工技術研究

文／朱佳富、蔣澄 中國電子系統工程第二建設有限公司 江蘇無錫 214000

引言：

在高層建筑工程中，防排煙系統作為機電安裝工程重要的組成部分，尤其在涉及消防安全，驗收與維護使用過程中尤為重要，因此在實際暖通系統設計的時候，要結合實際情況，確保防排煙系統施工技術方案的合理性，才能使防排煙系統可以切實地發揮效能。

1.高層建筑排煙效果影響因素分析

煙霧具有流動性的特點，在外部特定環境下，可能會出現大范圍的蔓延，對于高層建筑而言，煙霧對于建筑安全性的影響更大，為了確保將煙霧對建筑物產生的負面影響降到最低。在防排煙系統設計之前，需要對項目現場情況進行全面調研，要了解建筑物內部與外部的氣流情況，在此基礎上制定合理的設計方案；當高層建筑區域出現火災時，隨著建筑內部的溫度不斷提升，此時外界溫度相對較低，室內外存在氣壓差，氣流從上到下處于持續性閉環流動的狀態，從而形成煙囪效應，加劇了火災的蔓延，對高層建筑而言，周邊遮擋物是有限的，風力也比較高，在風速和風壓兩個因素的影響下，還可能會出現氣流差，使得煙霧在建筑外面不斷擴散。從這樣的煙霧特點來看，在高層建筑暖通空調工程方案設定的時候，要綜合考慮上述多方面的因素，進行多維度的優化配置，使得防排煙設計方案可以切實的發揮作用。

2.高層建筑防排煙系統設計訴求

從防排煙系統架構和功能的角度來看，在系統設計的時候能夠注重防煙與排煙功能的發揮，需要注意的有：防煙系統，可以依靠自然通風或機械加壓送風的方式防止煙霧在樓梯間及前室、走廊、房間等區域聚集，從而影響消防通道疏散功能的發揮。對排煙系統來說，需要依靠合理的技術方案，引導煙霧有效轉移到相應的排煙區域，并通過自然排煙或機械排煙的方式將其及時排出，同時將火災傷亡損失程度降到最低。從這個角度來看，防排煙系統設計的價值集中體現在：第一，可以有效的將煙霧作為火災危險因素的控制進入到更加全面的狀態，不僅要積極采取的預防措施，還要采取有效的排煙措施，兩者綜合起來才可使得防排煙的效果達到最佳；第二，高層建筑防排煙系統設計方案的科學設定，使得高層建筑安全系數得以提升，從而保證高層建筑在火災發生時，能夠延緩火災蔓延的速度，及時疏散樓內人員，為消防救援贏得寶貴的時間。

3.高層建筑暖通系統防排煙施工技術

高層建筑防排煙系統施工技術效能的發揮，要保證能夠在科學分析技術需求的基礎上，合理的進行施工技術的管控，保證施工效益可以發揮出來，具體如下：

3.1 合理的設置排煙方式

對于高層建筑暖通系統而言，在防排煙施工中，可采用自然排煙或機械排煙的方式進行防排煙系統設置。

首先，對于自然排煙方案而言，操作比較簡單，實際經濟投入也比較少，操作比較迅速，也不需要進行電能的供應，在出現火災斷電的情況下，也能有效的發揮作用。利用建筑內外部結構的優勢來進行高強度氣流差的塑造，配合開門窗或者通風口等措施，確保在自然狀態下，實現對煙霧的排放。為了達到理想的排煙效果，需要對建筑物開窗面積實行的有效管理和控制，要結合房屋結構合理的進行界定。對于防煙樓梯間前室、消防電梯間前室而言，要保證外窗可開啟面積能夠大于等于2m2，合用前室大于等于3m2；對于高度大于10m 的建筑，在防煙樓梯間靠近外墻的墻體上每五層內，可開啟面積之和要保證大于2m2，且應在該樓梯間的最高處設置面積大于等于1m2的可開啟外窗或在開口的封閉樓梯間和防煙樓梯間設置機械加壓送風系統；對于長度小于等于60m 的內走道而言，需要保證外窗開啟面積大于等于走道面積的2%，對于需要排煙的房間而言，需要保證外窗開啟面積大于等于該房間面積的2%，對于凈空高度在12m 以下的中庭，其可開啟的天窗或側窗的面積應大于等于該中庭地面面積的2%。

其次，另一種排煙方案就是機械排煙，可以將其細分為：全面通風排煙和負壓機械排煙。對于全面通風排煙而言，在利用排煙風機進行排煙的同時，需要利用送風機進行機械送風，通過這種可以將房間內積壓的排除干凈，確?？諝饪梢愿玫妮斎?。但該系統也有自身的缺陷，對通風設備有較強的依賴性，投資成本比較高，經濟實用性特點難以呈現出來，只適用于非著火區域；對于負壓機械排煙而言，依靠高性能的負壓機械設備可實現建筑內壓力的降低，在短時間可以形成室內外壓力差，此時的煙霧就不會向其他區域擴散蔓延，再利用排煙風機將煙霧經排煙口及風道及時排出。但當高層建筑內部火勢較旺且產生大量煙霧時，風機在高溫環境下運行也可能出現失常的情況，導致沒能及時將煙霧排除而造成煙霧擴散，因此，常會在施工方案中配置承受高溫性能的排煙風機，能夠在280℃環境中至少能夠持續工作30min，并設置能夠與風機連鎖啟閉的防火閥。

3.2 科學的選擇防排煙風機

在進行防排煙系統施工方案設計時，通過科學有效的設置風機，可以保證防排煙系統的施工效益得以全面發揮。在此過程中需要注意的有：第一，對于防排煙實際需求進行判斷和分析，可以優先選擇自然排煙裝置，充分發揮通道或門窗在排煙中的作用。第二，在防排煙設計時，要嚴格依照相關規范標準值，結合加壓送風機的工作能力，并根據風量=風速×通風截面面積，送風量=換氣次數×房間容積等計算公式來確定其送風量，其中換氣次數根據規范標準及建筑各個場所的使用性質與需求確定；對于建筑高度超過100m 的超高層建筑，其機械加壓送風系統應按高低區豎向分段獨立設置，且每段高度控制在100m 以下，除此之外，對于除地上建筑的走廊或通道以及建筑面積在500m2以下的房間以外設置排煙系統的場所還應設置直接從室外吸風的補風系統，其補風量應大于等于排煙量的50%，機械補風口的風速不宜超過10m/s，對于人員密集型的場所不宜超過5m/s，自然補風的風速不宜超過3m/s(見下圖1)。第三，排煙風機排煙量的確定應根據國家及行業標準并結合建筑內各個場所使用性質與要求分別進行核算，且應滿足排煙系統的設計風量大于等于計算風量的1.2 倍，比如，對于凈高在6m 及以下的場所，其排煙量應大于等于60m3/(h·m2)，取值應不小于15000m3/h，且單臺排煙風機的排煙量不應少于7200m3/h。當系統負擔多個具有相同凈高場所的防煙分區時，應按任意兩個相鄰防煙分區排煙量之和的最大值計算，對于凈高大于6m 或系統負擔不同凈高的場所時，應對各場所分別計算，并將其中的最大值作為系統排煙量。

圖1 機械排煙與補風系統示意圖

3.3 正確的使用防火閥與排煙閥

防火閥作為暖通系統施工中的重要節點之一，可防止火災通過通風管道向其他區域蔓延，按其功能可分為70℃的防火閥、280℃的排煙防火閥以及排煙口，對于此方面的經驗進行歸結，需要注意以下幾點：第一，當風管穿過有易燃易爆、消控室或空調機房等重要房間的墻體及樓板時，應在風管穿越上述區域的墻體處距墻20cm 范圍內設置防火閥；第二，在水平風管和豎直風管或排煙井的交接區域，應在水平風管靠近豎直風管或豎井處設置防火閥[1]；第三，在變形縫兩側，或在施工過程中需要穿越防火分區的位置，也需要合理的設定防火閥；第四，70℃的防火閥應設置在通風與空調的管道上，平時為常開狀態，當火災溫度達到規定值時閥體自動關閉，而280℃的排煙防火閥與排煙口則是設置在排煙系統的風管上，前者平時常開，溫度達到280℃時閥體關閉，后者為常閉狀態，當火災發生時，由感煙探測器發出火警信號給消控中心，并由火災聯動控制器發出開啟信號指令給相應排煙口的消防模塊，來聯動開啟排煙口進行排煙，同時現場應設置手動開啟裝置。

3.4 合理的設置防火分區與防煙分區

防火分區是指在建筑內采用防火墻和樓板及其他防火分隔設施分隔而成，在一定時間內阻止火勢向同一建筑的其他區域內蔓延的防火單元，其面積的大小應根據建筑物的使用性質、高度、火災危險性、消防撲救能力等因素確定。以民用建筑為例：

（1）耐火等級為一、二級的高層民用建筑，其防火分區最大的允許面積為1500m2；

（2）耐火等級為一、二級的單、多層民用建筑，其防火分區最大的允許面積為2500m2；三級為1200m2，四級為600m2；

（3）耐火等級為一級的地下或半地下建筑(室)建筑，其防火分區最大的允許面積為500m2；其中，設備用房的防火分區最大允許建筑面積應≤1000m2。

防煙分區是指在建筑物內采用擋煙設施分隔而成，能在一定時間內防止火災煙氣向同一防火分區的其余部分蔓延的局部空間，劃分防煙分區的目的在于發生火災時能夠將煙氣控制在一定范圍內，提高排煙口的排煙效率。

防煙分區應采用擋煙垂壁、隔墻、結構梁等劃分，且排煙分區的劃分不應跨越防火分區，采用隔墻等形成封閉的分割空間時，該空間宜作為一個防煙分區，防煙分區面積劃分的標準：

（1）當空間凈高≤3m 時，防煙分區≤500m2，長邊最大長度≤24m；

（2）當3m ＜空間凈高≤6m 時，防煙分區≤1000m2，長邊最大長度≤36m；

（3）當6m ＜空間凈高≤9m 時，防煙分區≤2000m2；長邊最大長度≤60m；

（4）當空間凈高＞9m 時，可不設防煙分區。

擋煙垂壁的有效高度應≥儲煙倉厚度，為了進行有效的隔煙與排煙，排煙口要設置在儲煙倉以內，室內凈高≤3m 時，排煙口設置在室內凈高1/2 以上；當采用自然排煙時，儲煙倉厚度不小于室內凈高的20%，當采用機械排煙時，儲煙倉厚度不應小于室內凈高的10%，擋煙垂壁的高度均不小于500mm，且儲煙倉底部距地面的高度應大于最小清晰高度，見下圖2和圖3：

圖2 排煙口與補風口及擋煙垂壁安裝示意圖

圖3 自然排煙窗安裝示意圖

3.5 有效的實現對防排煙系統設計過程的控制

系統設計會對于后續施工具有重要的基礎與指導意義，在前期設計的環節，應充分考慮建筑結構與平面布局特點，以及防排煙設備的性能等因素，給出科學合理的防排煙設計方案，并結合實際防火設計訴求來進行優化，為后續防排煙系統施工奠定良好的基礎[2]，實際施工技術方案的效益也會很好地發揮出來。

4.高層建筑防排煙施工技術執行保障措施

高層建筑防排煙施工技術效益的發揮，還需要一系列的保障性措施，使得防排煙施工技術方案的效益得以不斷發揮，具體如下：

4.1 確保形成專業化的施工隊伍

對于高層建筑防排煙系統施工而言，施工人員的技術水平與責任意識的高低，將會對于施工方案效益產生重大影響，必須要保證施工隊伍的專業性。需要關注的有：第一，在施工隊伍構建的時候，要對施工人員的專業技術與職業素養等因素進行綜合判定[3]，選擇更加優秀的施工人員，形成專業化的施工隊伍，為后續的各項工作開展奠定良好的人力資源基礎；第二，注重對施工人員的培訓與交底，將系統原理、施工及驗收規范等標準融入到交底與培訓中去，使得施工人員能夠更加準確的理解與執行施工方案，在施工過程中更好的發揮作用。第三，通過建立切實可行的激勵機制(如師帶徒制度)，使得整個隊伍形成相互學習的氛圍，有利于整個隊伍專業化程度的提升。

4.2 加強施工過程管控，建立健全防排煙施工技術標準及驗收程序

從防排煙系統進場施工開始，就要嚴格把控材料設備進場驗收，風管制作與安裝，暖通設備在安裝前的三速試運轉及壓力試驗，安裝過程中的位置、標高及減震等參數，對整個防排煙系統安裝完成后的設備、風管、風閥、風口等部件安裝、支吊架、風管系統的密封性、防腐與絕熱隱蔽驗收，單機試運轉、調試，以及整個防排煙系統與暖通、消防的聯動試運行與調試等全過程進行檢驗，以確保符合現行國家設計驗收規范與標準，并滿足建筑使用需求。

根據《建筑工程施工質量驗收統一標準》(GB50300-2013)中關于建筑工程質量驗收劃分的規定，防、排煙系統作為通風空調分部工程中的子分部工程可進行以下質量驗收劃分，如表1所示。

表1 防、排煙系統子分部工程質量驗收劃分表

通過對防排煙系統施工經驗與教訓進行不斷總結，邀請行業權威的專家及相關人員對防排煙施工進行研判，分析造成排煙效果不佳的原因，有針對性的對防排煙施工技術標準和管理規范進行檢驗與改進；在暖通圖紙設計與施工合同簽訂的時候，要能夠明確標注好對應施工技術標準和規范，施工方與設計方之間做好充分的設計交底與交流，同時，需要建立完善的評估標準，以便為后續有關高層建筑項目中防排煙系統的設計優化與施工方案的科學論證奠定基礎。

結語：

綜上所述，在高層建筑防排煙系統施工的過程中，要能夠結合建筑物的使用功能，綜合考慮自然、設備、環境及人力因素，科學的進行規劃，以精細化的態度去進行施工過程的管理和控制，這樣對應高層建筑防排煙施工技術方案的效益才會很好地發揮出來。