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摘要：為解決民用建筑火災濃煙造成的人員傷亡，本文在介紹建筑火災危害與特點的基礎(chǔ)上，提出當前建筑防排煙與通風設(shè)計存在的問題，然后明確建筑火災煙氣流動主要影響因素及建筑防排煙與通風設(shè)計要點，以期為相關(guān)人員提供參考，提高建筑的防排煙與通風效果，將火災帶來的危害降至最低。

關(guān)鍵詞：民用建筑；建筑火災；防排煙通風設(shè)計

火災是威脅建筑安全的主要災害事故，火災發(fā)生后產(chǎn)生的濃煙嚴重危害建筑中人員的生命安全，因此防排煙設(shè)計必須得到相關(guān)人員的重視。在明確當前建筑防排煙存在的問題基礎(chǔ)上，制定合理有效的措施，從根本上提高建筑的防排煙水平。

一、建筑火災危害與特點

建筑火災是指建筑中某個房間發(fā)生起火燃燒，并不斷蔓延到其它房間甚至引起整座建筑著火?，F(xiàn)在的民用建筑樓層越來越多，功能也更加豐富，此外存在很多電氣設(shè)備和多種裝飾材料，一旦建筑發(fā)生火災，無論人員疏散還是救援，都面臨極大困難。因火災蔓延速度很快，很容易造成不同程度的人員傷亡及財產(chǎn)損失。對人體造成最大傷害的實際上并非起火燃燒，而是燃燒產(chǎn)生的濃煙，統(tǒng)計表明，因火災傷亡的人員中，有至少70%都是吸入過量有毒煙氣[1]。因此，在建筑設(shè)計中必須高度重視并切實做好防排煙及通風設(shè)計，室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)與標準如表1所示。

二、建筑防排煙與通風設(shè)計問題

（一）自然排煙

相關(guān)設(shè)計規(guī)范提出：“防煙樓梯間前室或合用前室，利用敞開的陽臺、凹廊或前室內(nèi)有不同朝向的可開啟外窗自然排煙時，該樓梯間可不設(shè)置防煙設(shè)施”。此條要求提出只能在規(guī)定情境下才可采取自然排煙，當外窗為可開啟時，它的面積必須符合這個條款提出的規(guī)定。從排煙成效可以看出，在熱壓作用影響下，建筑外部空氣持續(xù)通過外窗到達室內(nèi)環(huán)境中，透風量多少受到樓層高度的很大影響，如果樓層很高，則室內(nèi)會有很多外部空氣進入，進而影響到排煙成效。通常建筑前室均為安全通道，如果這個部分的排煙成效比較差，則會威脅到室內(nèi)人員的生命安全。基于此，對于高度達到50m及以上的建筑以及人員疏散困難、所需時間較長的建筑，不可單純采用自然排煙[2]。

（二）機械排煙

采用機械排煙方式時，可能在確定風機風量的過程中沒有充分考慮漏風率，同時面積達到50m2以上以及地下機房不建議采用機械排煙的方式。當沒有充分考慮漏風率時，會使實際排煙量不能達到設(shè)計要求，相關(guān)設(shè)計人員普遍認為此類建筑功能房間均采用自動控制方式，無需開展專門的防排煙設(shè)計，但這樣的想法是錯誤的，雖然這些功能房間有很高自動化水平，但依然需要做好人員管理。在實際運行過程中，要求管理人員做好定期觀察。由于這些房間的線路錯綜復雜、使用很多可燃材料，所以火災危險性往往更大，必須高度重視并認真做好排煙設(shè)計[3]。

（三）機械防煙

在機械防煙設(shè)計中，可能存在以下幾方面問題：

1.沒有充分考慮豎井自身漏風系數(shù)。雖然在相關(guān)規(guī)范中沒有針對加壓送風方式確定具體風量時要求豎井自身漏風系數(shù)，對此可參考采暖和通風方面的規(guī)范，要求風管漏風率不超過10%，這一規(guī)定在建筑防煙設(shè)計中也適用。防煙設(shè)計中必須考慮好漏風系數(shù)，否則加壓送風區(qū)域?qū)嶋H送風量根本不能達標。

2.設(shè)計風量的確定與要求不符。防煙設(shè)計常有這樣的錯誤做法，即加壓送風關(guān)鍵時要增大風量，或單純達到規(guī)定就可以避免問題出現(xiàn)。但為了適應(yīng)這種很大的風量，門洞風速必然很大，在風速達到一定值以后，將影響到疏散門的開啟，導致人員疏散面臨到很大困難。[4]。

3.機房未采取新風進風方式。在實際的設(shè)計工作中，機房中的送風風機未能考慮在管路系統(tǒng)中增加新風風量，這樣會出現(xiàn)很多問題。在一定條件下，房門關(guān)閉，室外的新風無法進入到房間中，單純依靠滲透進入的新風很難達到要求，若室內(nèi)新風量不足將對加壓送風效果造成很大影響?？梢?，風機房的設(shè)置與設(shè)備房間都要按要求增設(shè)新風進入管，為保證火災發(fā)生后加壓送風系統(tǒng)仍能正常工作，在設(shè)計過程中必須充分考慮進風量和管道。

三、建筑火災煙氣流動主要影響因素

建筑發(fā)生火災時，其煙氣的流動會受到以下因素的影響。

（一）高溫作用

火災最直觀的就是高溫，受高溫作用煙氣快速膨脹，使煙氣流動發(fā)生變化。通過對氣體膨脹定律的了解可知，當氣體質(zhì)量不變時，氣體的體積會隨溫度升高顯著變大。根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，當火災處于旺盛狀態(tài)時，起火區(qū)域大氣壓不斷升高，在溫度達到700℃及以上時，煙氣體積大幅增加，甚至相較于初始可以增加3倍，導致壓力也大幅增加，進一步拉大了起火區(qū)域和其它部位之間的壓力差，提升煙氣流動動力，最終使煙氣快速向其它位置蔓延和擴散，此時的水平和豎直速度分別可以達到05-08m/s、3-4m/s[5]。

（二）煙囪效應(yīng)

建筑中因火災發(fā)生形成的煙氣持續(xù)上升必然帶來煙囪效應(yīng)。由于室內(nèi)溫度普遍高于室外，故在這種壓差作用下，空氣將在下方大量涌入，然后從上部流向室外。室外低溫空氣經(jīng)由相對較低的部位大量涌入室內(nèi)，并在相對較高的部位重新流向室外。這樣會在建筑中形成壓力分層的現(xiàn)象，具體來說就是高處壓力小于內(nèi)部與低處壓力大于內(nèi)部。此外，還會在某個高度位置形成中和面。這一效應(yīng)主要和建筑高度及壓差直接相關(guān)，當建筑較高或壓力較大時，煙囪效應(yīng)較明顯。若建筑中較低的樓層起火，則煙氣將從低層快速上升至高層，這一效應(yīng)對樓層較高的建筑有更大影響[6]。

（三）通風及空氣調(diào)節(jié)

現(xiàn)在很多建筑都有新風系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的風量往往很大，一旦建筑中發(fā)生火災，會由于新風系統(tǒng)的存在使室內(nèi)仍然進入大量新風，這樣無疑會加劇燃燒。另外，火災濃煙還會進入空調(diào)管道系統(tǒng)到達其它沒有起火的房間，這種現(xiàn)象在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)有回風系統(tǒng)時表現(xiàn)的更加顯著。

（四）風力情況

建筑外部風速與風向都是決定建筑中火災濃煙流動的重要因素。通過相應(yīng)的實驗可以了解到，迎風面上的建筑墻面必然受到一定向內(nèi)壓力，同時背風面上的建筑墻面則必然受到一定向外壓力，此時受風向作用會使中和面趨于變化。如果建筑中的火災發(fā)生位置為迎風面及中和面以上，則火災影響相比之下較小，火災濃煙會被風壓或者是正壓大量排除。而如果建筑中的火災發(fā)生位置為迎風面及中和面以下，則火災影響相比之下較大，此時火災濃煙將在某個部位大量集中，并具有向上蔓延的顯著趨勢，到遍布所有樓層為止，可見其威脅很大。

四、建筑防排煙與通風設(shè)計要點

在當前的民用建筑當中，火災發(fā)生后人員疏散越來越困難，這一點在高層建筑中表現(xiàn)的更為顯著。從建筑火災的人員疏散實驗了解到，如果建筑中每個樓層都有240個人，其疏散樓梯寬度為1.1m，則以11層建筑為例，其人員疏散共耗時6.5min，而以50層建筑為例，其人員疏散耗時可達131min。此外，對高度達到百米的建筑而言，當沒有阻攔時，煙霧可以在30s之內(nèi)到達建筑頂部。基于此，如果建筑發(fā)生火災，則將所有人員撤出的難度是很大的。若有選擇性的將人員暫時滯留到建筑中，則對于特定場合，包括避難層和防煙前室等，其煙氣濃度必須處在容許范圍內(nèi)，因此對防排煙及通風提出了極高要求[7]。在實際的建筑防排煙與通風設(shè)計過程中，要注意以下幾方面要點。

（一）盡量減少煙氣產(chǎn)生量

這方面最有效的方法為從源頭上加以控制，對此有必要在建筑中設(shè)置自動報警與滅火系統(tǒng)，以此在火災發(fā)生后使相關(guān)人員立即感知火情，在最短時間內(nèi)撲滅火災，同時采取有效措施對火情進行控制。另外，在建筑建設(shè)中，建議采用發(fā)煙量相對較少的材料，尤其是裝飾材料，以減少火災發(fā)生后的發(fā)煙速度與數(shù)量，為人員逃生預留更多時間。

（二）充分利用建筑自身構(gòu)造進行自然排煙

自然排煙的關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的風壓及熱壓，這就要求保證開窗面積。由于該方式基本不需要其它任何動力，且結(jié)構(gòu)十分簡單，發(fā)揮效果也比較穩(wěn)定，需要的成本低，所以是被大量采用的方式。但該排放方式存在易受風速和煙囪效應(yīng)等因素影響的缺陷，由于這兩個影響因素都有不確定性，所以實際排煙成效也不穩(wěn)定，不能連續(xù)提供符合要求的排煙能力，這對多層建筑而言，可能滿足要求，但對高層，尤其是超高層建筑而言，單純采用自然排煙是遠遠不夠的，需要在保留自然排煙的基礎(chǔ)上融入機械排煙。

（三）利用好豎井排煙

能否在最大限度上利用豎井來排煙，主要取決于煙囪效應(yīng)的發(fā)揮是否足夠，簡單來說就是通過開敞式豎井進行排煙。但從實際情況來看，不論排煙井還是送風井，均需要占用一些空間，這就形成了一定局限性。如果空間預留不足，根本不能采用該方法。要求設(shè)計人員開展好專門的分析計算，只要條件允許，就應(yīng)該考慮這種排煙方法。

（四）增設(shè)機械加壓送風系統(tǒng)

采用該送風系統(tǒng)的民用建筑，通常未設(shè)置能實現(xiàn)自然排煙的防煙樓梯間。建筑一旦起火，應(yīng)立即對著火區(qū)域以外的部位進行加壓送風，確保這些區(qū)域的實際空氣壓力不小于著火區(qū)域，從而避免煙氣大量進入，導致財產(chǎn)損失，控制并防止火災進一步蔓延。

（五）依靠排煙風機實行機械排煙

排煙風機對機械排煙而言是一種最常用的方式。它的原理很簡單，即在機械動力作用下強制性排除室內(nèi)火災濃煙，簡單來說就是通過排煙風機的運行產(chǎn)生一定吸力，促使火災濃煙到達排煙口，之后由排煙管道使其排出到室外。機械排煙效果主要受排煙口位置和排煙風口具體形式等因素的影響。在設(shè)計中要做好防煙分區(qū)的劃分，以保證實際的排煙效果，此外還要充分利用隔墻與垂壁對煙氣的不斷蔓延進行阻擋[8]。

（六）做好防煙知識宣傳工作

相關(guān)部門要以火災發(fā)生后人們的心理狀態(tài)及行動特點為依據(jù)，制定合理可行的避難與疏散計劃，并開展疏散演練，加強對防煙知識的教育和宣傳，確保建筑中所有防煙滅火設(shè)施均可以正常使用。

（七）采用排油煙防火止回閥

安裝于廚房煙機或衛(wèi)生間排風機后端和具有一定耐火等級的共用排風管道進口部位，在風機工作過程中處于開啟狀態(tài)，以排出廢氣，而風機不工作時則處在關(guān)閉狀態(tài)，以避免廢氣回流。在室內(nèi)或共用風道中氣溫符合要求后可自動關(guān)閉，同時在要求的時間范圍內(nèi)符合耐火性能要求。

結(jié)語

綜上所述，防排煙與通風設(shè)計一直以來都是民用建筑工程設(shè)計的重要內(nèi)容與環(huán)節(jié)，其設(shè)計質(zhì)量不僅影響民用建筑日常使用功能，還決定了建筑火災發(fā)生后能否有效防排煙。以上對民用建筑的防排煙及通風設(shè)計問題及需要注意的要點進行了初步分析與總結(jié)，旨在為實際民用建筑工程的防排煙和通風設(shè)計提供可靠參考依據(jù)。

參考文獻

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[2]王懿.民用建筑地下停車庫通風防排煙設(shè)計分析[J].江西建材，2021（11）：123-125.

[3]金星.淺談住宅地下空間防排煙及通風系統(tǒng)設(shè)計[J].房地產(chǎn)世界，2020（17）：48-50.

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[5]陳延香.分析民用建筑地下停車庫通風防排煙設(shè)計[J].建材與裝飾，2019（04）：69-70.

[6]蔡文君.探討民用建筑工程設(shè)計中防排煙及通風問題[J].建材與裝飾，2018（24）：68-69.

[7]劉冬明.高層民用建筑通風空調(diào)系統(tǒng)中的防火排煙設(shè)計分析[J].科技創(chuàng)新導報，2017，14（26）：151-152.

[8]王科星.民用建筑防排煙及通風空調(diào)系統(tǒng)防火中的幾點問題探討[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2015，14（07）：110-111.

作者簡介：齊樹凱（1989- ），男，漢族，山東聊城人，本科，工程師，研究方向：消防產(chǎn)品檢測。