高層建筑防排煙系統設計及施工應注意的問題探究

張曉玉

摘要：為切實提升高層建筑使用安全性，保障建筑物防排煙系統使用可靠性，參建單位應加強防排煙系統設計及施工研究，降低火災時煙氣對使用者的損害。基于此，本文簡要闡述了高層建筑防排煙系統的影響因素，深入分析了防排煙系統的重要性以及系統設計及施工中會出現的問題，提出行之有效的應對策略，力求降低火災傷害，減少經濟損失、人員傷亡，引導高層建筑防排煙系統設計及施工高質量發展。

關鍵詞：高層建筑；防排煙系統；設計方法；施工要點

引言

近年來，城市化建設進程加快，高層建筑物數量驟增，一旦發生火災事故，往往會發展成為嚴重事故。防排煙系統作為高層建筑消防安全的重要組成，其設計水平和施工質量直接影響火災事故自救和外界救援，所以應該做好建筑防排煙系統規劃，及時發現此環節存在的問題，探索設計優化方法及施工質量控制措施，具有顯著的理論和實踐意義。

一、高層建筑防排煙系統的重要性

高層建筑結構復雜，功能眾多，當發生火災時，很容易產生煙囪效應，受熱壓影響，煙氣迅速擴散。防排煙系統設計在提高疏散效率、抑制火情發展等方面發揮著重要作用。據調查，煙氣水平與垂直流動速度飛快，在無阻擋情況下，煙氣以極快的速度擴散到幾十層高的大樓，流動速度遠遠超過人的疏散速度。火災燃燒生成的高溫有毒煙氣，成為威脅人員生命安全的主要因素之一，給人員疏散、救援工作帶來較大難度。通過防排煙系統應用，可抑制煙氣無序排放，降低室溫，為滅火與人員疏散創造有利環境。高層建筑電梯井、樓梯間屬于火災時的垂直方向蔓延途徑。為確保疏散通道安全，技術人員在防煙樓梯間制造一個前室，采用機械加壓送風，使前室壓力超過走道，在前室門關閉情況下，通過門縫向走道漏風，使著火房間的煙氣無法順著走道進入前室，保持疏散通道暢通，由此減少人員中毒和燒傷。

二、高層建筑防排煙系統的影響因素

（一）煙氣擴散運動

火災發生后，所釋放的能量致使煙氣發生擴散運動，火災周圍空氣逐漸流進火災區，而熱煙流出火災區。因煙氣流動方向不斷發生變化，增加了有毒氣體向四周迅速擴散的風險，嚴重威脅使用者的生命安全。在此情況下，救援部門只有準確把握火災發生時氣體流動的影響因素，才能提高救援效率。

（二）煙囪效應

建筑物內外空氣存在溫差，當室外氣溫低于室內溫度時，建筑物豎井的空氣便會向上運動，形成“煙囪效應”。對于高層建筑來說，當室內外溫差較大時，煙囪效應更為顯著，此時豎井中存在向下的空氣流，稱為“逆煙囪效應”。在兩種效應影響下，空氣不斷運動，如若著火點位于中性層面下方，煙氣會迅速朝著建筑物上部運動；如若位于中性層面上方，煙氣會迅速朝著上一層蔓延，此時中性層下方更為安全，不會立即受到煙氣侵害[1]。

（三）空調、通風系統

空調、通風系統作為建筑物內部主要設備之一，在為人們提供舒適室內環境的同時，也會在火災發生時成為“幫兇”。火災時煙氣會借助空調、通風系統的送、回風管道，在建筑內部迅速擴散，對人員生命安全構成嚴重威脅。此外，如若空調、通風系統對著火區域送風，還會發揮助燃作用，使火勢進一步擴大。這就要求建筑物發生火災時，應能自動關閉所有空調、通風系統，以免煙氣在建筑物內擴散。

三、高層建筑防排煙系統的設計方法

（一）防煙系統

1.自然通風系統

在自然通風模式下，防煙樓梯間前室、消防電梯前室應具有面積大于或等于2平方米的可開啟外窗或開口，共用前室和合用前室應具有面積大于或等于3平方米的可開啟外窗或開口。采用自然通風方式防煙避難層中的避難區，應具有不同朝向的可開啟外窗或開口，可開啟的有效面積應大于或等于地面面積的2%，且每個朝向面積均應大于或等于2平方米。避難間應至少有一側外墻具有可開啟外窗，可開啟有效面積應大于或等于地面面積的2%，并應大于或等于2平方米，確保防煙的有效性。

2.機械加壓送風系統

在不具備自然通風條件時，該系統的設置是確保火災中建筑疏散樓梯間及前室（合用前室）安全的主要措施。此種防煙的主要目標是預防煙氣在開關門時進入疏散通道，導致人員傷亡。技術原理是在開門時，要保證安全空間內壓力超過相鄰空間壓力，這就需要保證門開啟時門洞口漏出的風具有一定的風速來阻擋煙氣侵入。為確保火災狀態下及時響應，該系統應與火災自動報警系統聯動，并應能在防火分區內的火災信號確認后15秒內聯動，同時開啟該防火分區的全部疏散樓梯間、該防火分區所在著火層及其相鄰上下各一層疏散樓梯間及其前室或合用前室的常閉加壓送風口和加壓送風機。保證著火區域及受影響較大區域中防煙部位及時建立安全屏障，避免煙氣侵入，保證人員安全疏散[2]。

機械加壓送風系統為人員的安全快速疏散提供了寶貴的時間，因此不僅要求設備在火災中正常運行，還要確保其在火災中輸送的氣體為可保證人員正常使用的空氣，即該系統的進風為室外未受火災和煙氣污染的空氣。加壓送風機的進風口應直通室外且要防止煙氣被吸入。與此同時，要注意加壓送風機的進風口位置應與排煙風機的出風口位置不在同一面上。如若條件受限，也要考慮兩個風口分開設置且應具有一定的安全距離，即要滿足相關設計規范的要求。如若室內加壓送風口設置位置不當，不僅會造成火災中煙氣流動方向的改變，影響人員安全撤離，降低該系統在火災防煙中的使用效果[3]。因此，室內加壓送風口布置要注意以下幾點：避免影響人員在火災中的安全疏散，加壓送風口宜避免設置在疏散部位；前室的加壓送風口為常閉式且應設置手動開啟裝置，手動開啟裝置不宜設置過高造成使用不便；避免影響送風正常運行，削減防煙效果，被門擋住的部位不宜設置加壓送風口；考慮使用過程中的舒適感，送風口風速不宜設置過大，且不應超過7米/秒。

（二）排煙系統

1.自然排煙系統

此種方式是無機械通風設備，主要依靠火災產生熱流浮力、外部風力等自然力，通過建筑外窗、陽臺等對外開口，將煙氣排放到室外，使樓梯間、前室或合用前室、走道、房間等空間不受煙氣侵襲，具有成本低、簡單方便、不受電源中斷影響等特點，但防排煙效果會受外界風向、溫度、所處樓層高度等因素影響，適用于臨近建筑外墻的樓梯間、前室或合用前室、走道、房間等[4]。

2.機械排煙系統

機械排煙系統是通過專門的排煙系統、自控裝置、電源等強制排煙，維護管理與造價較高，但優勢在于占地面積小、排煙效果穩定，且不受室外氣象條件影響。根據工作方式不同，還可細分為局部排煙、集中排煙兩種類型，前者在需要排煙處設置獨立排煙機，直接排煙；后者利用多種設備共同排煙。排煙口設置時，應注意以下要點：一是防煙分區內任意一點與最近排煙口的水平距離不能超過30米；二是考慮到火災時人員安全疏散，煙流方向宜與人員疏散方向相反，排煙口與安全出口水平距離不應小于1.5米；三是排煙口應設置在儲煙倉內；四是考慮到排煙口實際使用中，排煙同時不能吸走過多的空氣，影響實際排煙量，故排煙口的風速不應超過10米/秒。

3.防火閥設置

阻止高溫煙氣或帶火煙氣進入排煙管道系統，保護排煙風機和排煙管道，防止火災向其他區域蔓延。在同一個建筑同一個排煙系統中，豎向穿越的主排煙管與每層水平布置的排煙管道連接處需設置排煙防火閥；一般設置在穿越不同防火分區、重要防火分隔墻以及進入排煙風機房處；一個排煙系統負擔多個防煙分區的排煙支管上；應設置排煙防火閥。排煙防火閥平時呈開啟狀態，火災時當排煙管道內煙氣溫度達到280°C時自行關閉并聯鎖關閉相應排煙風機、補風機，起到隔煙阻火作用。

四、高層建筑防排煙系統施工要點

1.設備選材

為了提高施工質量，保證防排煙系統正常運行，施工之前施工單位必須認真閱讀經批準的施工圖、設計說明書等設計文件，并嚴格按照設計文件采購設備及部件，要保持設備實際情況與施工圖上設備性能的一致性和準確性，避免出現錯漏，保證施工正常進行。施工單位還應根據設計文件要求，在土建施工中做好系統所需預埋件、預留孔洞等工作。根據《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251、《消防設施通用規范》GB55036的條文，機械加壓送風管道和機械排煙管道均應采用不燃材料，且管道內表面應光滑，管道密閉性能應滿足火災時加壓送風或排煙要求。風管成品外形應符合施工要求，禁止有變形、孔洞、漏打螺栓孔等質量缺陷，施工材料應資質齊全，進場前要仔細核對檢查。防煙、排煙系統應具有保證系統正常工作的技術措施，系統中的管道、閥門和組件性能應滿足其在加壓送風或排煙過程中正常使用的要求[5]。

（二）嚴格遵循設計文件施工要求

在建筑施工期間，排煙系統施工過程中需嚴格遵循經批準的施工圖及設計文件，嚴禁私自更改設計中的任何設計，如門、窗位置及尺寸，以免造成防煙分區或最大排煙距離更改，延誤消防及竣工驗收，甚至造成火災中人員疏散不利。排煙系統的安裝位置與連接方式應確保通風暢通，便于檢修與維護；該系統的電氣設備、控制裝置等都應具備可靠性與穩定性，確保火災狀態下能夠正常啟動和運行。建筑施工規范還要求對排煙系統進行科學使用與維護，要求使用者加強排煙系統日常管理，確保排煙口暢通、通風效果穩定，定期巡檢和清潔，確保設備運行狀態正常[6]。

（三）嚴格遵守施工要求，提高建筑排煙能力

防排煙系統高效運行離不開電力保障，如若供配電系統施工方面出現異常，會影響建筑排煙能力提升。例如，因人為原因出現配電箱接線錯誤、配電系統自身防火性能缺失等，都會使供配電能力降低，造成建筑機械排煙系統失效。對此，施工前技術人員應認真細致審核圖紙，開展技術交底工作，確保工人了解圖紙設計意圖，充分熟悉圖紙內容；在施工期間，應加強工人的技能培訓，使其嚴格遵循施工要求，確保風機風量設計與施工合理，所選風機型號應符合設計標準，將風閥設置在縫口，預防竄風。在自然排煙系統施工中，準確設定排煙窗位置及高度，嚴格控制窗體結構與大小；根據相關規定，自然排煙窗應安裝在排煙區的頂部或者外墻上，如若安裝在外墻上，則應在儲煙倉范圍內設置自然排煙窗（口），但在凈高小于3米的走道、室內空間區域，自然排煙窗可安裝在室內凈高1/2以上。對于機械排煙系統，應按照規定設置在儲煙倉內部，如若在側墻上設置，吊頂與最近邊緣距離應控制在0.5米以內。在機械排煙位置，應確保機械設備、配電系統正確安裝，禁止出現接線錯誤、系統防火性能不全等問題，并由專人負責監督和驗收，及時發現問題并解決，保障最終施工質量，提高建筑排煙能力[7]。

結語

總之，參建單位應深入挖掘系統效能影響因素，包括煙囪效應、煙氣擴散、空調系統運行等，提前制定應急措施；要把握自然排風、機械排風設計要點，注重門洞口空氣流速分析以及空調系統、通風系統的防排煙設計。此外，還要注重防排煙系統施工環節，明確常見問題與施工要點，通過準確計算系統運行參數、加強施工排查、嚴格遵守施工要求等方式，有效預防風道風量泄漏，確保高層建筑防排煙能力達到預期要求，使高層建筑使用更加安全[8]。

參考文獻

[1]陳超.高層建筑防排煙系統設計中應注意的幾個問題[J].建筑熱能通風空調，2020，11（03）：43-46.

[2]后智川，梅華.高層建筑消防排煙系統設計施工應注意的問題[J].建筑工程技術與設計，2020（16）：979.

[3]賈永全.建筑暖通工程中防排煙系統常見質量問題分析[J].建材發展導向，2020，18（07）：102-104.

[4]肖清泉，王景龍，韓蓉.建筑防排煙系統設計及施工常見問題[J].消防技術與產品信息，2021（09）：2-4.

[5]王巖.淺議高層建筑防排煙系統施工中容易產生的問題及監理對策[J].北方建筑，2021（05）：19-21.

[6]王巖.淺議高層建筑防排煙系統施工中容易產生的問題及監理對策[J].北方建筑， 2017，2（04）：40-42.

[7]賈永全.建筑暖通工程中防排煙系統常見質量問題分析[J].建材發展導向， 2020，18（07）：1.

[8]劉曉光.高層建筑防排煙設計中常見問題分析及對策[J].城市建設理論研究（電子版），2015（22）：3747-3747.