基于建筑暖通空調(diào)防排煙設(shè)計的常見問題分析

陳 璐

(甘肅省工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

現(xiàn)階段，在城市化不斷推進(jìn)的背景下，我國建筑行業(yè)有了越來越廣闊的發(fā)展前景。項目建設(shè)數(shù)量不斷增加，規(guī)模也越來越大，特別是在高層建筑。在這些高層建筑建設(shè)期間，往往需要高度重視暖通空調(diào)中的排煙系統(tǒng)設(shè)計，這是防止火災(zāi)發(fā)生時危害居民人身安全的關(guān)鍵所在，可以為居民們提供更多逃離時間。但從當(dāng)前的實際情況來看，在我國的建筑暖通空調(diào)建設(shè)過程中，防排煙設(shè)計依舊存在各種各樣的問題，比如外窗設(shè)計、風(fēng)機(jī)管路設(shè)計、風(fēng)機(jī)選擇、配電設(shè)施、排煙閥和防火閥等方面。在以下內(nèi)容中，本文提出了有效的解決措施，包括重視設(shè)計可行性、優(yōu)化消防排煙設(shè)計、引進(jìn)先進(jìn)節(jié)能技術(shù)、對比多種設(shè)計方案、把握影響防排煙的主要因素等方面。

1 建筑暖通空調(diào)防排煙設(shè)計的常見問題分析

在當(dāng)前的建筑暖通空調(diào)防排煙設(shè)計中，常見問題集中于外窗設(shè)計、風(fēng)機(jī)管路設(shè)計、風(fēng)機(jī)選擇、配電設(shè)施、排煙閥和防火閥這5個方面(如圖1所示)。

圖1 建筑暖通空調(diào)防排煙設(shè)計問題

1.1 自然排煙外窗設(shè)計問題

目前，存在一些設(shè)計人員在設(shè)計自然排煙外窗時缺少考慮實際情況的問題，過分關(guān)注擴(kuò)大設(shè)計面積，還有一些設(shè)計人員不具備良好的專業(yè)素質(zhì)，無法充分理解與運用專業(yè)概念。比如，可以開啟的外窗面積和原有的外窗面積出現(xiàn)了概念混淆的情況，最終影響到了外窗設(shè)計的科學(xué)性。除此之外，還有一些設(shè)計人員在外窗設(shè)計過程中，沒有充分分析施工期間可能發(fā)生的各種問題，僅按照主觀意愿、成本要求、審美需求等進(jìn)行實際工作，甚至出現(xiàn)了排煙外窗設(shè)計數(shù)量或者位置不合理的問題。同時，還可能存在設(shè)計尺寸過小或者開鑿位置不恰當(dāng)?shù)膯栴}，這也是現(xiàn)如今十分常見的一種不合理設(shè)計。比如，排煙窗口如果設(shè)計較低，則由于煙霧密度較小而不容易下沉，最終影響到煙氣的正常排出；排煙窗手動開啟裝置存在故障，在遇到緊急情況下無法及時打開，不利于開展救援工作。針對建筑物當(dāng)中的避難間與避難層而言，在需要進(jìn)行自然通風(fēng)的情況下，同樣需要在多個朝向下設(shè)置可開啟式的外窗，并確保開窗時的有效面積與朝向面積是科學(xué)的，保證發(fā)生火災(zāi)后可以讓人員及時自救。

1.2 防排煙風(fēng)機(jī)與管路設(shè)計問題

1)風(fēng)管設(shè)計的截面尺寸不夠合理，風(fēng)速與要求不符。截面尺寸一旦過小，則無法基于風(fēng)力資源的影響下完成防排煙工作。風(fēng)速合理屬于確保風(fēng)機(jī)能夠正常運行的一個前提條件，而一般需要結(jié)合鍍鋅鋼板強度來確定風(fēng)管風(fēng)速；2)存在排放量與送風(fēng)量的規(guī)劃不夠科學(xué)這種問題。在設(shè)計期間，需要對不同防火區(qū)域設(shè)計不同的送風(fēng)量，并遵循相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在建筑中的疏散通道屬于合用前室或者樓梯間時，則應(yīng)當(dāng)分別獨立設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，但在設(shè)計期間，設(shè)計人員極有可能會按照粗略計算的方式設(shè)計送風(fēng)量，從而導(dǎo)致風(fēng)量計算偏大偏小，最終帶來嚴(yán)重的不良后果。同時，進(jìn)行機(jī)械排煙的區(qū)域還應(yīng)當(dāng)根據(jù)防煙分區(qū)來設(shè)計系統(tǒng)劃分，尤其是對于車庫來說，在不同的防煙分區(qū)往往有著不同的風(fēng)機(jī)排煙量需求。最后，就是存在送風(fēng)管道與排風(fēng)管理設(shè)計不夠合理的問題。部分設(shè)計人員在設(shè)計送風(fēng)管道與排風(fēng)管道過程中，往往只是結(jié)合自身經(jīng)驗進(jìn)行有關(guān)工作，并未嚴(yán)格遵循有關(guān)的設(shè)計規(guī)范。還有可能因此出現(xiàn)風(fēng)口位置不合理，風(fēng)速設(shè)計不合理，在設(shè)計期間沒有充分考慮自垂百葉或者單層百葉使用時的遮擋系數(shù)，導(dǎo)致風(fēng)口位置的風(fēng)速與規(guī)范要求不符[1]。

1.3 風(fēng)機(jī)選擇問題

在防排煙設(shè)計期間，風(fēng)機(jī)的選擇格外關(guān)鍵，如果所選風(fēng)機(jī)和系統(tǒng)之間存在嚴(yán)重不符的問題，則會對后續(xù)的防排煙系統(tǒng)自身性能帶來不良影響，導(dǎo)致安全事故發(fā)生的概率大大增加。因為部分配電、正壓送風(fēng)、雙刨路的設(shè)計不夠合理，和電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)之間存在明顯差異，因此在正壓送風(fēng)口位置便可能發(fā)生系統(tǒng)瑕疵等問題。其次，一些金屬管沒有充分涂抹好防火涂料，還有部分設(shè)備并未按照相關(guān)規(guī)定設(shè)置余壓閥，最終對系統(tǒng)性能造成了不良影響。除此之外，在實際工作中，部分企業(yè)還存在過分關(guān)注成本的問題，進(jìn)而發(fā)生了有意壓縮建筑層高和管井面積的情況，導(dǎo)致風(fēng)管尺寸因此被壓縮，在設(shè)計風(fēng)速相對較大的情況下，所選風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓力偏差同樣會因此變大。

1.4 配電設(shè)施問題

風(fēng)機(jī)使用通常有著特殊性，所以在防排煙設(shè)計期間，需要積極做好用電負(fù)荷線路段的單獨鋪設(shè)工作。但在分析現(xiàn)實際情況時不難發(fā)現(xiàn)，在一些建筑當(dāng)中，專用的配電線路鋪設(shè)工作經(jīng)常被忽視，尤其是其中的消防電源鋪設(shè)，盲目運營普通配電箱與單回路配電箱，從而導(dǎo)致在出現(xiàn)緊急情況時，供電線路不能夠正常運行。同時，排煙機(jī)與送風(fēng)機(jī)配電線路應(yīng)當(dāng)借助于防火或者耐火線纜進(jìn)行鋪設(shè)，在選擇普通管材的情況下，則會導(dǎo)致安全隱患大大增加。同時，為保證風(fēng)機(jī)不會收到風(fēng)、雨以及各種異物的侵蝕影響，在火災(zāi)發(fā)生時可以穩(wěn)定運行，則需要把防煙風(fēng)機(jī)、補風(fēng)機(jī)以及排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置到專用的機(jī)房當(dāng)中，同樣在現(xiàn)實中卻沒有重視排煙設(shè)備的日常維護(hù)工作，導(dǎo)致在出現(xiàn)火災(zāi)時系統(tǒng)不能夠正常運行[2]。

1.5 排煙閥與防火閥問題

在排煙系統(tǒng)分析過程中，不難發(fā)現(xiàn)，排煙閥與防火閥屬于十分關(guān)鍵的組成部分，特別是在出現(xiàn)火災(zāi)的情況下，因為這兩部分的耐火性良好，可以有效阻攔明火和煙霧，確保消防系統(tǒng)當(dāng)中的作用能夠順利發(fā)揮。但如果想要保證排煙閥與防火閥作用能夠得以充分發(fā)揮，則需要進(jìn)行合理化配置。但現(xiàn)如今部分風(fēng)機(jī)管道在借助于防火隔離這一區(qū)域時并未根據(jù)有關(guān)規(guī)定來配置排煙閥與防火閥。另外，就是排煙閥與防火閥配置工作需要結(jié)合具體情況與具體需求加以合理調(diào)整。比如廚房內(nèi)的排油煙管道連接部位就需要設(shè)置150℃的防火閥；機(jī)械排煙支管煙氣入口位置則需要設(shè)置280℃的排煙閥；而補風(fēng)機(jī)設(shè)備總管則需要設(shè)置70℃的防火閥。同時，排煙閥和防火閥還有著顯著差異，其性能、參數(shù)、使用要求都各不相同，所以嚴(yán)禁隨意替換[3]。

2 建筑暖通空調(diào)防排煙設(shè)計問題的有效解決措施分析

針對以上常見問題，可以采取以下措施加以解決，從大方面上的解決思路著手，基于優(yōu)化設(shè)計、技術(shù)引進(jìn)、方案對比、影響因素把握這幾個方面出發(fā)，能夠有效解決上述問題(如圖2所示)。

圖2 建筑暖通空調(diào)防排煙設(shè)計問題的解決措施

2.1 設(shè)計適合的排煙方式

在高層建筑當(dāng)中，往往有著十分復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此需要設(shè)計人員結(jié)合建筑物的具體需求來設(shè)計一個更適合的排煙方式，通過優(yōu)化設(shè)計來解決自然排煙外窗設(shè)計存在的問題[4]。建筑物當(dāng)中的房間、樓梯間、電梯前室等部位一般都會設(shè)置專門的防排煙系統(tǒng)，這部分位置由于具有不同的性能，所以在排煙方式上同樣存在顯著差異。以地下室為例，地下室一般屬于典型的封閉空間，在20m以上的部位明顯缺少自然排風(fēng)專用通道，所以地下室在排煙方式設(shè)計過程中就需要注重機(jī)械化排煙方式的選用；而房間與電梯前室一類部位則需要著重設(shè)計自然通風(fēng)窗。通過這種排煙方式的優(yōu)化設(shè)計，能夠從根本上解決由于自然排煙外窗設(shè)計不科學(xué)而引發(fā)的排煙不暢等問題。

2.2 優(yōu)化消防排煙設(shè)計

1)在高層建筑當(dāng)中，因為結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，內(nèi)部管線還有著嚴(yán)密的分布。在擋煙垂壁安裝期間，基于滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，需要盡量減少布置。結(jié)合當(dāng)前高層建筑的普遍高度，因為傾角與單一的排煙孔不具備良好排煙能力，一般儲煙倉厚度較大，因此適合選擇卷簾式的擋煙垂壁；2)對比大氣，煙塵的排放相對較少，并且集中在建筑物頂部位置。結(jié)合這個特性，在設(shè)計排煙口過程中，要求設(shè)計人員把排煙口設(shè)計到高處，在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)滿足要求時，則需要將排煙口設(shè)計到風(fēng)管頂部或者側(cè)面，從而加大通風(fēng)口和儲煙室底部的實際高度，減少不必要的通風(fēng)孔，讓排煙口風(fēng)速被控制到10m/s以內(nèi)；3)在一些高層層建筑當(dāng)中，因為樓梯間采取分段布置的方式，導(dǎo)致避難層交通與內(nèi)部樓梯間無法滿足規(guī)范要求，所以可以在頂層設(shè)置設(shè)置應(yīng)急排煙設(shè)施，并根據(jù)具體情況將中間層加設(shè)到避難層當(dāng)中，讓固定窗戶和內(nèi)部樓梯可以連通，提供與防火極限相符的通風(fēng)管道，用于連接樓梯[5]。通過這種消防排煙設(shè)計的優(yōu)化，能夠有效解決防排煙風(fēng)機(jī)與管路設(shè)計的問題。

2.3 注重防排煙施工與施工單位防排煙責(zé)任的落實

在防排煙進(jìn)行了合理化設(shè)計之后，要求建筑單位必須充分注重防排煙建設(shè)工作的開展[6]。建筑物當(dāng)中的部分井道往往存在嚴(yán)重漏風(fēng)問題，這就需要建筑單位著重強化對應(yīng)附加系數(shù)的掌握，優(yōu)化設(shè)計風(fēng)量與風(fēng)壓。除此之外，還要求施工人員重視因為不科學(xué)施工為防排煙性能可能帶來的不良影響，要求施工人員針對容易發(fā)生質(zhì)量隱患的環(huán)節(jié)做好應(yīng)急預(yù)案；最后，就是要求施工單位及時轉(zhuǎn)變以往的斜開窗設(shè)計方式，根據(jù)高層建筑的內(nèi)部特征，為其設(shè)置專門的排煙防火閥，從而保障防排風(fēng)設(shè)計的全面性，選擇更適合建筑的風(fēng)機(jī)設(shè)備，從而解決風(fēng)機(jī)選擇過程中存在的問題。除此之外，落實好消防單位所具有的防排煙責(zé)任同樣屬于優(yōu)化高層建筑當(dāng)中防排煙設(shè)計的一個關(guān)鍵性手段，這要求建筑企業(yè)必須要和消防單位之間結(jié)合建筑物具體特征，著手于防排煙設(shè)計，一同商議出防排煙設(shè)計期間問題的有效解決方法。為確保消防單位能夠順利推進(jìn)工作，還要求建筑企業(yè)著重加強對防排煙設(shè)計過程中的設(shè)施監(jiān)管工作，并安排專業(yè)的技術(shù)人員針對防排煙設(shè)施進(jìn)行定期抽查，確認(rèn)其是否穩(wěn)定，確保其在運行過程中的安全性，提升防排煙設(shè)施的整體性能。除此之外，還要求施工單位充分明確自身所肩負(fù)的責(zé)任。

2.4 風(fēng)機(jī)與相關(guān)配電設(shè)施的設(shè)置

高層建筑當(dāng)中的防排煙系統(tǒng)之所以要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，主要就是為了能夠在出現(xiàn)火災(zāi)時可以第一時間排出煙霧，從而危害人們的生命安全。另外，煙氣的排出還能夠帶走一些熱量，可以起到良好的降溫效果，避免火勢進(jìn)一步擴(kuò)大蔓延。為保障排風(fēng)效果，就必須要確保風(fēng)機(jī)與相關(guān)配電設(shè)施的設(shè)置能夠符合高層建筑中的防火規(guī)范設(shè)計要求，確定加壓送風(fēng)機(jī)的最大送風(fēng)量和風(fēng)壓，在設(shè)計過程中還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范要求。此外，其他一些配電設(shè)施還需要和風(fēng)機(jī)的位置進(jìn)行合理規(guī)劃，避免相互之間出現(xiàn)影響、干擾等問題。通過這種優(yōu)化設(shè)計，能夠有效解決風(fēng)機(jī)選擇與配電設(shè)施等方面的問題。

2.5 把握影響防排煙的主要因素

首先，要認(rèn)識到火災(zāi)現(xiàn)場往往伴隨著有毒氣體，受氣流作用影響，氣體會蔓延到各個角落，不利于人員安全撤離；其次，就是火災(zāi)現(xiàn)場通常有著較高溫度，和室外之間的溫差較大，這也會導(dǎo)致室內(nèi)外出現(xiàn)壓力差，氣體便會在建筑開口位置流向外界，同時室外氣體還會受壓力作用影響涌入到室內(nèi)，從而產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，這也是引發(fā)煙霧蔓延的一個原因；最后，就是要認(rèn)識到環(huán)境因素也會影響到煙霧蔓延。火災(zāi)現(xiàn)場會受到風(fēng)速與風(fēng)力一類因素影響，無法有效控制煙霧蔓延的整體速度，導(dǎo)致現(xiàn)場救援難度進(jìn)一步加大。根據(jù)有關(guān)資料顯示，火災(zāi)現(xiàn)場如果溫度超過500℃，則煙霧氣體體積便會膨脹2倍，此時在沒有外部影響的狀態(tài)下，煙霧會水平移動，速度大約為0.5m/s；當(dāng)現(xiàn)場溫度超過800℃時，則煙霧氣體體積便會膨脹3倍左右，在沒有外部影響的狀態(tài)下，煙霧會水平移動，速度大約為0.8m/s。由此可見，現(xiàn)場溫度越高，煙霧移動速度也就越快，因此防排煙設(shè)計必須充分把握住這種影響因素，能夠應(yīng)對不同溫度火災(zāi)現(xiàn)場，采取不同的排煙方案。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代建筑當(dāng)中，暖通空調(diào)這一系統(tǒng)已經(jīng)成為了必不可少的一項設(shè)計內(nèi)容，為保障建筑施工方案的可行性與居住者的人身安全，要求設(shè)計人員必須做好暖通空調(diào)的優(yōu)化設(shè)計工作，結(jié)合常見問題，選擇有效的解決措施和科學(xué)的設(shè)計方案。