建筑防排煙設(shè)計(jì)中固定窗設(shè)置探討

郭宇

摘要：

防排煙設(shè)計(jì)是建筑消防設(shè)計(jì)基礎(chǔ)內(nèi)容，其質(zhì)量直接影響建筑消防水平，關(guān)系建筑消防救援效率與安全。在建筑防排煙設(shè)計(jì)過程中，如何解決固定窗設(shè)置問題，保證固定窗作用最大程度發(fā)揮，成為相關(guān)人員關(guān)注思考的重點(diǎn)問題之一。本文在深度解析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑防排煙工程案例，對(duì)建筑防排煙系統(tǒng)、固定窗設(shè)置作用、影響因素、相關(guān)要求、典型問題、解決辦法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，希望為相關(guān)工作人員提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：防排煙；固定窗；建筑消防；設(shè)計(jì)

引言

建筑火災(zāi)是日常生活中較為常見的一種災(zāi)害，對(duì)居民財(cái)產(chǎn)與生命安全影響巨大。一方面，建筑火災(zāi)發(fā)生后可產(chǎn)生大量煙氣，影響光線，降低空氣能見度，干擾疏散、救援行為。另一方面，煙氣具有毒性，可通過口鼻進(jìn)入人體，損害組織器官，增加死亡風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，建筑火災(zāi)中60%以上的傷亡與火災(zāi)煙氣有關(guān)。因此，做好建筑防排煙設(shè)計(jì)與工程審查工作至關(guān)重要。《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）的發(fā)布為建筑防排煙工作組織開展提供了指導(dǎo)。該標(biāo)準(zhǔn)中提到，固定窗是建筑防排煙工程中機(jī)械防煙系統(tǒng)的重要保障措施，建筑火災(zāi)發(fā)生后可通過啟動(dòng)固定窗促進(jìn)火災(zāi)煙氣排出。在實(shí)踐中，固定窗設(shè)置遇到諸多問題，如何有效執(zhí)行相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)、合理解決固定窗設(shè)置問題，成為相關(guān)人員思考與探究的重點(diǎn)。

一、建筑防排煙系統(tǒng)及其重要性分析

防排煙系統(tǒng)作為建筑中較為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，其構(gòu)成較為復(fù)雜，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)綜合考慮各個(gè)因素。

（一）建筑防排煙系統(tǒng)

在現(xiàn)代建筑中，防排煙系統(tǒng)是一個(gè)重要的組成部分。主要功能是在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，有效排除煙氣，減少火災(zāi)對(duì)人員生命安全的威脅。

1.排煙風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)是能夠產(chǎn)生強(qiáng)大吸力的設(shè)備，將煙霧從火源處吸入，經(jīng)排煙管道排出。排煙風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇需要考慮到火源大小、煙霧濃度、建筑物結(jié)構(gòu)等因素[1]。

2.排煙管道。排煙管道是用于輸送煙霧的通道，由金屬或塑料制成。排煙管道設(shè)計(jì)和選擇需要考慮到煙霧流量、管道長(zhǎng)度、彎曲程度等因素。

3.排煙閥。排煙閥是控制煙霧流向的設(shè)備，安裝在排煙管道上。排煙閥的設(shè)計(jì)和選擇需要考慮到火源位置、煙霧流動(dòng)方向、建筑物結(jié)構(gòu)等因素。

4.控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是用于控制排煙風(fēng)機(jī)、排煙閥等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的系統(tǒng)，由控制器、傳感器等組成。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇需要考慮到火源變化、煙霧濃度、建筑物結(jié)構(gòu)等因素。

（二）建筑防排煙設(shè)計(jì)的重要性

1.提高建筑物的安全性能。火災(zāi)是建筑物面臨的安全隱患，煙霧是火災(zāi)中最危險(xiǎn)的因素之一。煙霧中的有毒氣體和顆粒物會(huì)導(dǎo)致人員窒息、中毒甚至死亡。因此，通過有效的防排煙設(shè)計(jì)，可以降低火災(zāi)中的煙霧危害，提高建筑物內(nèi)人員的逃生幾率。

2.減少火災(zāi)對(duì)建筑物的破壞。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧會(huì)迅速蔓延，導(dǎo)致火勢(shì)擴(kuò)大。此外，煙霧還會(huì)影響消防人員的滅火工作，增加滅火難度。通過合理的防排煙設(shè)計(jì)，有效控制煙霧擴(kuò)散，減緩火勢(shì)蔓延速度，為消防人員爭(zhēng)取寶貴的滅火時(shí)間，降低火災(zāi)對(duì)建筑物的破壞程度。

3.提高建筑物的能源利用效率。在現(xiàn)代建筑中，空調(diào)、通風(fēng)等系統(tǒng)對(duì)于保證室內(nèi)空氣質(zhì)量和舒適度起著至關(guān)重要的作用。而這些系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)可能會(huì)成為煙霧擴(kuò)散的通道。通過防排煙設(shè)計(jì)，可以在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)煙霧的有效排放，提高建筑物的能源利用效率。

4.提高建筑物的美觀度。傳統(tǒng)的防排煙設(shè)施往往占用較大空間，影響建筑物的整體外觀。隨著科技的發(fā)展，新型防排煙設(shè)備逐漸出現(xiàn)，如隱藏式排煙口、無動(dòng)力排煙風(fēng)機(jī)等。這些設(shè)備不僅具有高效的排煙性能，而且外觀美觀，能夠與建筑物的整體風(fēng)格相融合，提高建筑物的美觀度[2]。

5.增強(qiáng)建筑物的使用價(jià)值。具備良好防排煙設(shè)計(jì)的建筑物可以在火災(zāi)等緊急情況下保障人員安全，并在平時(shí)為人們提供舒適、安全的生活環(huán)境，大大提高建筑物的使用價(jià)值，吸引更多的投資者和使用者。

二、固定窗及其科學(xué)設(shè)置的主要作用

（一）固定窗定義

在建筑防排煙設(shè)計(jì)中，固定窗是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是不能打開或關(guān)閉的窗戶。這種窗戶的設(shè)計(jì)和安裝主要是為了實(shí)現(xiàn)特定的功能，如防火、防煙等。在設(shè)計(jì)固定窗時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)原則。一是安全性，能夠有效防止火災(zāi)和煙霧蔓延；二是功能性，滿足特定的功能需求，如防火、防煙、隔音、保溫等；三是美觀性，安裝后應(yīng)充分考慮到建筑物的整體美觀效果。固定窗安裝要在建筑物的施工階段進(jìn)行。安裝時(shí)，確保窗戶位置準(zhǔn)確，窗戶與墻體連接牢固，窗戶表面平整。此外，對(duì)窗戶進(jìn)行密封處理，防止煙霧和火焰通過窗戶縫隙蔓延[3]。后期應(yīng)定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保窗戶正常運(yùn)行。注意清潔窗戶表面，檢查窗戶密封性能以及修復(fù)窗戶損壞部分。隨著科技的發(fā)展，固定窗設(shè)計(jì)和制造技術(shù)也在不斷進(jìn)步。未來的固定窗會(huì)更加智能化，可通過智能控制系統(tǒng)，根據(jù)建筑物的實(shí)際需求，自動(dòng)調(diào)整窗戶開啟程度。

（二）固定窗主要作用

在建筑防排煙設(shè)計(jì)中，固定窗起到防止煙霧擴(kuò)散的作用。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧會(huì)迅速蔓延，威脅到人們的生命安全。通過設(shè)置固定窗，可以有效阻止煙霧擴(kuò)散，為人們爭(zhēng)取寶貴的逃生時(shí)間。固定窗還可以減少火災(zāi)對(duì)周圍環(huán)境的影響，降低火災(zāi)撲救難度。同時(shí)，固定窗能夠引導(dǎo)煙霧排放。在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，煙霧排放非常重要。如果煙霧排放不暢，會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)蔓延更快，增加火災(zāi)撲救難度。通過設(shè)置固定窗，可以將煙霧引導(dǎo)到指定的排放區(qū)域，有利于火勢(shì)控制和撲滅。此外，固定窗能夠提高室內(nèi)空氣質(zhì)量。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，室內(nèi)空氣質(zhì)量會(huì)急劇下降，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅。通過設(shè)置固定窗，有效提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，為人們提供更安全的逃生環(huán)境。在實(shí)際應(yīng)用中，固定窗設(shè)計(jì)和布局需要根據(jù)建筑物的特點(diǎn)和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理選擇。例如，對(duì)于高層建筑，可以設(shè)置多個(gè)固定窗，以提高煙霧排放效率；對(duì)于低層建筑，可以設(shè)置一個(gè)大型固定窗，以滿足通風(fēng)和排煙需求。

三、影響固定窗設(shè)置的主要因素

在建筑防排煙系統(tǒng)中，固定窗設(shè)置是對(duì)機(jī)械排煙的一種補(bǔ)充舉措。通常情況下，建筑可利用通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、加壓送風(fēng)系統(tǒng)、隔墻裝置、擋煙垂壁等多種設(shè)施進(jìn)行排煙，建筑火災(zāi)煙氣與熱量排除率可達(dá)到80%以上[4]。在實(shí)踐中，當(dāng)機(jī)械排煙系統(tǒng)無法正常啟動(dòng)或啟動(dòng)作用降低時(shí)，則需要通過其他手段進(jìn)行排煙，以降低建筑火災(zāi)煙氣影響。固定窗設(shè)置則給予了有效補(bǔ)充。固定窗作為固定排煙設(shè)施，在設(shè)計(jì)與施工過程中，容易受到一些因素影響，增加工程難度、影響作用發(fā)揮。例如，建筑火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣中帶有諸多熱量，且隨著溫度升高，煙氣體積不斷增大，通常溫度＞700℃時(shí)，煙氣會(huì)膨脹至3倍以上，水平方向與豎直方向的擴(kuò)散速度分別達(dá)到（0.7±0.1）m/s、（3.5±0.5）m/s，這對(duì)固定窗排煙能力與耐熱性能提出了更高要求。又如，相關(guān)規(guī)定指出機(jī)械排煙系統(tǒng)正常運(yùn)行前，固定窗不啟動(dòng)，考慮到當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、多樣性，如何判斷固定窗開啟時(shí)機(jī)，確定固定窗啟動(dòng)既能夠補(bǔ)充機(jī)械排煙系統(tǒng)，又不影響機(jī)械排煙系統(tǒng)運(yùn)行成為相關(guān)人員思考的重點(diǎn)問題之一。一般情況下，經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員可能做出較好規(guī)劃，給出解決方案，但對(duì)于經(jīng)驗(yàn)欠缺且對(duì)相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知不足工作人員，難度較大。一些建筑設(shè)置固定窗后可能違背其他建筑規(guī)定，形成次生風(fēng)險(xiǎn)。因此，有效處理固定窗相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

四、固定窗設(shè)置要求、問題與解決方法

（一）設(shè)置要求

為深入了解固定窗設(shè)置要求，現(xiàn)結(jié)合某多層商場(chǎng)類建筑進(jìn)行分析。已知該建筑工程項(xiàng)目地上4層，主要用于商業(yè)經(jīng)營(yíng)與日常辦公。建筑項(xiàng)目總面積超過79000m2，地上每層面積約為8950m2。建筑項(xiàng)目主樓配備機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，外圍設(shè)置建筑消防疏散通道（平時(shí)用于貨物運(yùn)輸）。根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）要求，該建筑項(xiàng)目固定窗位置主要分布在1層、2層、3層、4層外墻、封閉樓梯間頂層、中庭、固定玻璃窗等。在固定窗設(shè)置過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：位于頂層的固定窗總面積需要≥2%的樓地面面積，位于中庭的固定窗總面積需要≥5%的樓地面面積；非頂層區(qū)域但鄰近外墻的固定窗需要與地面保持50%以上建筑層高距離，固定窗大小需要超過1m2，但與外墻之間的距離應(yīng)＜20m[5]。

（二）常見問題與解決辦法

1.問題1：隨著建筑設(shè)計(jì)與施工技術(shù)水平的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性、多樣性等特征。相關(guān)人員進(jìn)行建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，常遇到大空間、大跨度建筑物。在進(jìn)行固定窗設(shè)置時(shí)，極容易遇到不靠近外墻，也不位于頂層區(qū)域現(xiàn)象。例如，一些大型公共建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中需要配備大長(zhǎng)廊，而根據(jù)固定窗設(shè)置相關(guān)規(guī)定，需要在60m以上走道設(shè)置固定窗。此時(shí)的固定窗不靠近外墻，不在頂層。面對(duì)這一問題，如何合理設(shè)置固定窗成為相關(guān)人員思考的重點(diǎn)問題之一[6]。解決辦法：立足固定窗設(shè)置初衷，聯(lián)系建筑工程設(shè)計(jì)與施工相關(guān)要求，可在大空間、大跨度建筑工程項(xiàng)目的土建夾層外墻或排熱通道（如防火風(fēng)管）設(shè)置固定窗，保證固定窗符合《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）要求中關(guān)于外墻固定窗的相關(guān)要求。值得注意的是，土建夾層與防火風(fēng)管的耐火最低限度應(yīng)在2h以上。

2．問題2：一些建筑立面要求較高，建筑設(shè)計(jì)過程中大范圍使用玻璃幕墻。解決辦法：根據(jù)相關(guān)規(guī)定可知，固定窗需要滿足兩個(gè)基本條件。其一，啟動(dòng)后不影響機(jī)械排煙系統(tǒng)；其二，容易人工破拆。玻璃幕墻滿足上述需求，且符合《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）對(duì)玻璃固定窗設(shè)置要求時(shí)，可作為固定窗。以上述提到的商業(yè)性建筑工程為例，相關(guān)工作人員在建筑防排煙設(shè)計(jì)過程中，考慮到玻璃幕墻安全性、可靠性以及玻璃固定窗易拆除性，決定使用安全性較高的玻璃制作玻璃幕墻，并對(duì)其進(jìn)行均質(zhì)化處理；玻璃固定窗應(yīng)用保溫、耐熱性能較強(qiáng)的窗扇，可從外側(cè)開啟，同時(shí)配置一定控制構(gòu)件，用以保證固定窗扇在最大程度開啟后，可持久固定[7]。

3.問題3：高層建筑中設(shè)置固定窗可能遇到無法從外部拆除或設(shè)置作用無效問題。解決辦法：參照其他規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)GB51251-2017進(jìn)行補(bǔ)充，要求固定窗設(shè)置滿足消防操作要求即可。目前，多數(shù)地區(qū)針對(duì)固定窗設(shè)置給出補(bǔ)充建議。

4.問題4：頂層固定窗破拆過程中存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。解決辦法：同樣以上述商業(yè)性建筑工程為例，該項(xiàng)目中庭對(duì)采光具有較高要求，建筑設(shè)計(jì)過程中配備了采光頂，考慮到頂層玻璃固定窗破除、墜落可能造成的不利影響，相關(guān)工作人員適當(dāng)抬高采光頂，于側(cè)面設(shè)置固定窗，既滿足排煙需求，也提高了固定窗設(shè)置的安全性[8]。

結(jié)語

綜上所述，建筑防排煙系統(tǒng)中固定窗設(shè)置的關(guān)鍵作用在于加快建筑火災(zāi)煙氣排除，減少對(duì)消防救援人員、建筑火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員的損害以及為建筑消防人員創(chuàng)造良好的救援條件。因此，相關(guān)工作人員在進(jìn)行建筑防排煙設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視固定窗設(shè)置，能夠有效執(zhí)行相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，保證固定窗設(shè)置作用充分發(fā)揮。針對(duì)特殊情況，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)建筑工程特征，積極探尋行之有效的方法進(jìn)行建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以最大程度滿足建筑消防需求。

參考文獻(xiàn)

[1]齊樹.固定消防設(shè)施在高層建筑滅火救援中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2023，36（04）：189-191.

[2]石和建.防排煙設(shè)計(jì)中的常見問題分析[J].福建建設(shè)科技，2023（04）：116-117.

[3]金偉濤，陳瑞帥.滅火救援中固定滅火設(shè)施的應(yīng)用[J].水上安全，2023（06）：115-117.

[4]王凱.對(duì)建筑防火設(shè)計(jì)中固定防排煙設(shè)施的探究[J].今日消防，2023，8（01）：91-93.

[5]趙飛.建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干常見問題的分析[J].建筑發(fā)展，2021，5（03）：52-53.

[6]龍廣隆.基于消防排煙需求的建筑固定窗設(shè)計(jì)探討[J].讀天下（綜合），2021（07）：1.

[7]艾進(jìn).高層建筑防排煙設(shè)計(jì)中常見問題分析及對(duì)策探討[J].建材與裝飾（上旬），2015（48）：2.

[8]傅偉榮.2017版防排煙新規(guī)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響分析——以廈門通富工業(yè)廠房項(xiàng)目為例[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2020.