樓梯間及前室防煙方式設計探討

摘要：針對前室機械加壓送風口不能正對前室入口的墻面或送風支管占用前室凈高而無法頂送風時，樓梯間不得不采用機械加壓送風且樓梯間及前室均得設置固定窗而引發居民大量投訴的問題，結合目前防煙排煙系統標準對樓梯間及前室的防煙要求，從樓梯間及前室的通風原理出發，結合風量風速、氣流組織、送風方式、風井布置以及平時通風需求等多方面因素綜合考慮，提出通風優化方案，供設計同行及類似項目參考。

關鍵詞：防煙方式；自然通風；頂送風；固定窗

中圖分類號：TU834.5" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）07-0007-03

國內外的多次火災表明，火災中產生的煙氣，其遮光性、毒性和高溫的影響成為火災人員傷亡的主要因素。為確保人員的安全疏散、消防撲救的順利進行，組織合理的煙氣控制方式以及建立有效的煙氣控制設施十分必要。最新防煙排煙系統技術標準于2018年8月1日正式實施[1]，提出了清晰高度、儲煙倉、高大空間等新概念新理念，對劃分防煙分區增加凈高、長邊長度等限制條件，對排煙量計算提出了更為嚴格的要求，并規范了防排煙系統的施工、調試、驗收及維護保養，促進了建筑防排煙系統安全發展。但是，在防煙排煙系統技術標準的執行過程中遇到了較多的分歧、爭議甚至不解，暖通設計師明顯地感覺到部分條款不夠合理和完善，包括消防施工單位、建設單位以及消防驗收監督單位對防煙排煙系統技術標準的把握都存在一定困擾[2-3]。如風管耐火極限；大于6m的高大空間排煙量劇增卻不區分高大空間面積；本具有可開啟外窗樓梯間卻因前室機械加壓送風口不能正對前室入口的墻面或無法實現頂送風時，樓梯間不得不采用機械加壓送風且外窗要求設置為固定窗等。尤其是住宅建筑樓梯間及前室本可以開啟的外窗被設計成了固定窗，夏季高溫或潮濕天氣樓梯間、前室悶熱難受等引發了居民的大量投訴，讓居民難以接受和理解。因此，如何滿足樓梯間及前室的平時通風需求與火災情況下的防煙需求、如何避免因樓梯間及前室設置固定窗而產生居民投訴問題亟待解決。從樓梯間及前室的通風原理出發，結合風量風速、氣流組織、送風方式、風井布置以及平時通風需求等多方面綜合考慮，提出通風優化方案，供設計同行及類似項目參考。

1 樓梯間及前室防煙方式研究

1.1" 方案一

樓梯間機械加壓+前室機械加壓（側送風），見圖1。

根據《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.1.3條：建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工業建筑和建筑高度小于或等于100m的住宅建筑，其防煙樓梯間、獨立前室、共用前室、合用前室（除共用前室與消防電梯前室合用外）及消防電梯前室應采用自然通風系統；當不能設置自然通風系統時，應采用機械加壓送風系統。（共用前室與消防電梯前室合用以下簡稱為“三合一前室”）。同時第3.1.3-2條：當機械加壓送風口未設置在前室的頂部或正對前室入口的墻面時，樓梯間應采用機械加壓送風系統。顯然，若針對三合一前室，一般設置了2～3個入戶門通前室，將送入前室的機械加壓送風口正對入戶門所在的墻面難以做到，或若選用加壓送風支管貼正常的結構梁底的前室頂送風方法，受建筑層高、梁高限制而無法采用前室頂送風。針對上述情況，不論建筑設計師還是暖通設計師會不假思索地將樓梯間也設計為機械加壓送風方式，此時前室加壓送風口采用側送風不受建筑層高、梁高等限制。該方案為防煙排煙系統技術標準實施以來最為常見的通風方案。也正因為如此，因樓梯間采用了機械加壓送風，根據《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.3.11條：設置機械加壓送風系統的封閉樓梯間、防煙樓梯間，尚應在其頂部設置不小于1m2的固定窗。靠外墻的防煙樓梯間，尚應在其外墻上每5層內設置總面積不小于2m2的固定窗。該條為強制性條文，暖通專業給建筑專業提資，建筑專業按暖通提資嚴格落實。該方案需要分別設置3個風井服務樓梯間及前室加壓送風，同時在屋頂或地下室設置較大的專用加壓送風機房。樓梯間及前室窗戶為固定窗，無法滿足平時通風需求，這也是近年來居民大量投訴的原因所在。該方案的優點是前室側送風，風管不占用前室凈高，前室無裸露送風支管也不存在前室需要吊頂裝飾；另外，僅從消防安全需求分析，前室和樓梯間同時機械加壓，消防防煙系統是安全可靠的。

1.2" 方案二

樓梯間自然通風+前室機械加壓（頂送風），見圖2。

結合《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.1.3-2條：當獨立前室、共用前室及合用前室的機械加壓送風口設置在前室的頂部時，樓梯間可采用自然通風系統。采用該方案的最大優點是樓梯間設置可開啟外窗自然通風，相比方案一滿足了樓梯間平時通風需求，整體上減少了送風井占用面積，節約了服務樓梯間的送風設備、送風風管、設備機房、消防聯動等投資及后期維護費用。同時，根據《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.3.10條：采用機械加壓送風的場所不應設置百葉窗，且不宜設置可開啟外窗。在設計圖審過程中，部分圖審機構及專家要求前室也“應”設置為固定窗。實際使用過程中，業主會打開樓梯間通前室的防火門將可自然通風的樓梯間與前室相通，輔助改善封閉前室在炎熱高溫、潮濕天氣情況下的通風效果。當然，針對該方案還應注意的問題是，前室采用頂送風時送風支管占用前室凈高以及若不吊頂風管裸露于前室公共區域也會引發居民投訴的風險，這需要在方案階段和建筑、結構專業設計師、開發商及時對接，如送風支管進入前室處避開結構梁設置或結構做上翻梁處理，并要求前室吊頂裝飾。針對采用機械加壓送風的前室的外窗設置問題，目前普遍的做法是為了滿足前室火災狀態下的正壓送風效果而設置為固定窗。筆者認為可以在前室設置一定比例、較小面積的可開啟扇用于平時自然通風，一方面，《建筑防煙排煙系統技術標準》第3.3.10條規定為“不宜”設置可開啟外窗，并未做強制或者“不應”的要求；另一方面，從消防聯動控制原理來說，火災時僅需打開著火層及上下相鄰層的前室加壓送風口，設計時應避免機械單一地“從嚴”將本可以設置外窗的前室都設置為固定窗，導致前室密不透氣、悶熱、潮濕。前室的防煙方式應結合建筑前室面積、層高、體積、建筑使用性質、使用頻率等多因素綜合考慮，尤其是針對居住建筑，不僅要考慮消防安全的需要，也應追求品質設計，踐行健康、綠色設計的理念，片面追求規則的設計都應該避免[4]。

2 工程應用案例

以湖南省湘潭市某高層住宅小區為例，采用樓梯間自然通風+前室機械加壓（頂送風）方案防煙，取得了較好的設計效果和反饋。在設計過程中，與建筑結構等專業密閉配合，伸入前室的頂送風支管貼樓板底布置，并采用電動常閉閥+常開送風口模式，將送風支管占用前室空間壓縮到最低，并將送風支管區域或者整個前室區域采用吊頂，消除裸露的送風支管對前室的美觀影響，見圖3。

3 結束語

通過以上對比分析及工程應用案例，結合現行防煙排煙系統技術標準執行實踐，得出以下結論及個人建議：

第一，在滿足現行防煙排煙系統技術標準的前提下，優化樓梯間及前室的防煙方式，優先采用樓梯間自然通風+前室機械加壓（頂送風）方案，創新性地在穿土建風井隔墻處設置上翻梁使加壓送風支管頂貼上翻梁底幾乎平前室的頂板底敷設接入前室，風管占用前室凈高小，同時，采取吊頂裝飾消除伸入前室的送風支管對前室視覺沖擊效果的影響。

第二，僅前室設置機械加壓并采用頂送風，樓梯間設置可開啟外窗自然通風，僅前室一套機械加壓送風系統，系統簡單可靠，既滿足現行防煙排煙系統技術標準要求，又兼顧了樓梯間采用可開啟外窗用于平時通風需求，避免居民投訴風險，同時節約了服務樓梯間的送風設備、送風風管、設備機房、消防聯動等投資及后期維護費用。

第三，針對設置機械加壓送風的前室是否應設置固定窗問題，建議取消“宜”的措辭或是否可以增設一定比例、較小面積的可開啟窗戶滿足前室平時通風需求。在目前防煙排煙系統技術標準未修訂的階段，建議暖通設計師在建筑方案階段介入并告知建設單位各防煙方式的優缺點及可能存在的風險，在前室及樓梯間必須設置固定窗的情況下，可在前室增設小型吊扇或壁扇改善封閉前室的平時通風效果。

第四，參照《防排煙及暖通防火設計審查與安裝》（20K607）及各地消防指南解釋，前室的加壓送風風量相對原有規范已經加大，從加強送風量方面改善前室的正壓送風效果是實用可行的。前室的防煙方式應結合建筑前室面積、層高、體積、建筑使用性質、使用頻率等多因素綜合考慮，尤其是針對住宅等層高較低而使用頻率較高的建筑前室，建議取消“前室頂送風或正對前室入口墻面的前提下樓梯間方可自然通風”的要求。

參考文獻

[1]GB 51251—2017 建筑防煙排煙系統技術標準[S].

[2]莊約翰，劉冬華，豆鵬亮，等.加壓送風口設置對前室煙氣控制效果的影響研究[J].消防科學與技術，2023，42（5）：665-669.

[3]王昊.高層建筑防煙樓梯間防排煙方式研究[J].大眾標準化，2022，（13）：65-66+69.

[4]郭軍，許珍珍，龔小燕，等.高層住宅交通核設計的品質提升：

以某18層住宅交通核設計為例[J].住宅科技，2022，42（3）：1-7.