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(tǒng)使用可靠性，參建單位應(yīng)加強(qiáng)防排煙系統(tǒng)設(shè)計及施工研究，降低火災(zāi)時煙氣對使用者的損害?；诖?，本文簡要闡述了高層建筑防排煙系統(tǒng)的影響因素，深入分析了防排煙系統(tǒng)的重要性以及系統(tǒng)設(shè)計及施工中會出現(xiàn)的問題，提出行之有效的應(yīng)對策略，力求降低火災(zāi)傷害，減少經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡，引導(dǎo)高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計及施工高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑；防排煙系統(tǒng)；設(shè)計方法；施工要點

引言

近年來，城市化建設(shè)進(jìn)程加快，高層建筑物數(shù)量驟增，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，往往會發(fā)展成為嚴(yán)重事故。防排煙系統(tǒng)作為高層建筑消防安全的重要組成，其設(shè)計水平和施工質(zhì)量直接影響火災(zāi)事故自救和外界救援，所以應(yīng)該做好建筑防排煙系統(tǒng)規(guī)劃，及時發(fā)現(xiàn)此環(huán)節(jié)存在的問題，探索設(shè)計優(yōu)化方法及施工質(zhì)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(tǒng)的重要性

高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能眾多，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，很容易產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，受熱壓影響，煙氣迅速擴(kuò)散。防排煙系統(tǒng)設(shè)計在提高疏散效率、抑制火情發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)調(diào)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(kuò)散到幾十層高的大樓，流動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人的疏散速度?；馂?zāi)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(tǒng)應(yīng)用，可抑制煙氣無序排放，降低室溫，為滅火與人員疏散創(chuàng)造有利環(huán)境。高層建筑電梯井、樓梯間屬于火災(zāi)時的垂直方向蔓延途徑。為確保疏散通道安全，技術(shù)人員在防煙樓梯間制造一個前室，采用機(jī)械加壓送風(fēng)，使前室壓力超過走道，在前室門關(guān)閉情況下，通過門縫向走道漏風(fēng)，使著火房間的煙氣無法順著走道進(jìn)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(tǒng)的影響因素

（一）煙氣擴(kuò)散運動

火災(zāi)發(fā)生后，所釋放的能量致使煙氣發(fā)生擴(kuò)散運動，火災(zāi)周圍空氣逐漸流進(jìn)火災(zāi)區(qū)，而熱煙流出火災(zāi)區(qū)。因煙氣流動方向不斷發(fā)生變化，增加了有毒氣體向四周迅速擴(kuò)散的風(fēng)險，嚴(yán)重威脅使用者的生命安全。在此情況下，救援部門只有準(zhǔn)確把握火災(zāi)發(fā)生時氣體流動的影響因素，才能提高救援效率。

（二）煙囪效應(yīng)

建筑物內(nèi)外空氣存在溫差，當(dāng)室外氣溫低于室內(nèi)溫度時，建筑物豎井的空氣便會向上運動，形成“煙囪效應(yīng)”。對于高層建筑來說，當(dāng)室內(nèi)外溫差較大時，煙囪效應(yīng)更為顯著，此時豎井中存在向下的空氣流，稱為“逆煙囪效應(yīng)”。在兩種效應(yīng)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(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)作為建筑物內(nèi)部主要設(shè)備之一，在為人們提供舒適室內(nèi)環(huán)境的同時，也會在火災(zāi)發(fā)生時成為“幫兇”。火災(zāi)時煙氣會借助空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管道，在建筑內(nèi)部迅速擴(kuò)散，對人員生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。此外，如若空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)對著火區(qū)域送風(fēng)，還會發(fā)揮助燃作用，使火勢進(jìn)一步擴(kuò)大。這就要求建筑物發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)能自動關(guān)閉所有空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)，以免煙氣在建筑物內(nèi)擴(kuò)散。

三、高層建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計方法

（一）防煙系統(tǒng)

1.自然通風(fēng)系統(tǒng)

在自然通風(fēng)模式下，防煙樓梯間前室、消防電梯前室應(yīng)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(yīng)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(fēng)方式防煙避難層中的避難區(qū)，應(yīng)具有不同朝向的可開啟外窗或開口，可開啟的有效面積應(yīng)大于或等于地面面積的2%，且每個朝向面積均應(yīng)大于或等于2平方米。避難間應(yīng)至少有一側(cè)外墻具有可開啟外窗，可開啟有效面積應(yīng)大于或等于地面面積的2%，并應(yīng)大于或等于2平方米，確保防煙的有效性。

2.機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)

在不具備自然通風(fēng)條件時，該系統(tǒng)的設(shè)置是確?；馂?zāi)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(biāo)是預(yù)防煙氣在開關(guān)門時進(jìn)入疏散通道，導(dǎo)致人員傷亡。技術(shù)原理是在開門時，要保證安全空間內(nèi)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(fēng)具有一定的風(fēng)速來阻擋煙氣侵入。為確保火災(zāi)狀態(tài)下及時響應(yīng)，該系統(tǒng)應(yīng)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動，并應(yīng)能在防火分區(qū)內(nèi)的火災(zāi)信號確認(rèn)后15秒內(nèi)聯(lián)動，同時開啟該防火分區(qū)的全部疏散樓梯間、該防火分區(qū)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(fēng)口和加壓送風(fēng)機(jī)。保證著火區(qū)域及受影響較大區(qū)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(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)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(shè)備在火災(zāi)中正常運行，還要確保其在火災(zāi)中輸送的氣體為可保證人員正常使用的空氣，即該系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)為室外未受火災(zāi)和煙氣污染的空氣。加壓送風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口應(yīng)直通室外且要防止煙氣被吸入。與此同時，要注意加壓送風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口位置應(yīng)與排煙風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口位置不在同一面上。如若條件受限，也要考慮兩個風(fēng)口分開設(shè)置且應(yīng)具有一定的安全距離，即要滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求。如若室內(nèi)加壓送風(fēng)口設(shè)置位置不當(dāng)，不僅會造成火災(zāi)中煙氣流動方向的改變，影響人員安全撤離，降低該系統(tǒng)在火災(zāi)防煙中的使用效果[3]。因此，室內(nèi)加壓送風(fēng)口布置要注意以下幾點：避免影響人員在火災(zāi)中的安全疏散，加壓送風(fēng)口宜避免設(shè)置在疏散部位；前室的加壓送風(fēng)口為常閉式且應(yīng)設(shè)置手動開啟裝置，手動開啟裝置不宜設(shè)置過高造成使用不便；避免影響送風(fēng)正常運行，削減防煙效果，被門擋住的部位不宜設(shè)置加壓送風(fēng)口；考慮使用過程中的舒適感，送風(fēng)口風(fēng)速不宜設(shè)置過大，且不應(yīng)超過7米/秒。

（二）排煙系統(tǒng)

1.自然排煙系統(tǒng)

此種方式是無機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，主要依靠火災(zāi)產(chǎn)生熱流浮力、外部風(fēng)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(fēng)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(jī)械排煙系統(tǒng)

機(jī)械排煙系統(tǒng)是通過專門的排煙系統(tǒng)、自控裝置、電源等強(qiáng)制排煙，維護(hù)管理與造價較高，但優(yōu)勢在于占地面積小、排煙效果穩(wěn)定，且不受室外氣象條件影響。根據(jù)工作方式不同，還可細(xì)分為局部排煙、集中排煙兩種類型，前者在需要排煙處設(shè)置獨立排煙機(jī)，直接排煙；后者利用多種設(shè)備共同排煙。排煙口設(shè)置時，應(yīng)注意以下要點：一是防煙分區(qū)內(nèi)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(zāi)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(yīng)小于1.5米；三是排煙口應(yīng)設(shè)置在儲煙倉內(nèi)；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(fēng)速不應(yīng)超過10米/秒。

3.防火閥設(shè)置

阻止高溫?zé)煔饣驇Щ馃煔膺M(jìn)入排煙管道系統(tǒng)，保護(hù)排煙風(fēng)機(jī)和排煙管道，防止火災(zāi)向其他區(qū)域蔓延。在同一個建筑同一個排煙系統(tǒng)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(shè)置排煙防火閥；一般設(shè)置在穿越不同防火分區(qū)、重要防火分隔墻以及進(jìn)入排煙風(fēng)機(jī)房處；一個排煙系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個防煙分區(qū)的排煙支管上；應(yīng)設(shè)置排煙防火閥。排煙防火閥平時呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時當(dāng)排煙管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到280°C時自行關(guān)閉并聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)、補風(fēng)機(jī)，起到隔煙阻火作用。

四、高層建筑防排煙系統(tǒng)施工要點

1.設(shè)備選材

為了提高施工質(zhì)量，保證防排煙系統(tǒng)正常運行，施工之前施工單位必須認(rèn)真閱讀經(jīng)批準(zhǔn)的施工圖、設(shè)計說明書等設(shè)計文件，并嚴(yán)格按照設(shè)計文件采購設(shè)備及部件，要保持設(shè)備實際情況與施工圖上設(shè)備性能的一致性和準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)錯漏，保證施工正常進(jìn)行。施工單位還應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件要求，在土建施工中做好系統(tǒng)所需預(yù)埋件、預(yù)留孔洞等工作。根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251、《消防設(shè)施通用規(guī)范》GB55036的條文，機(jī)械加壓送風(fēng)管道和機(jī)械排煙管道均應(yīng)采用不燃材料，且管道內(nèi)表面應(yīng)光滑，管道密閉性能應(yīng)滿足火災(zāi)時加壓送風(fēng)或排煙要求。風(fēng)管成品外形應(yīng)符合施工要求，禁止有變形、孔洞、漏打螺栓孔等質(zhì)量缺陷，施工材料應(yīng)資質(zhì)齊全，進(jìn)場前要仔細(xì)核對檢查。防煙、排煙系統(tǒng)應(yīng)具有保證系統(tǒng)正常工作的技術(shù)措施，系統(tǒng)中的管道、閥門和組件性能應(yīng)滿足其在加壓送風(fēng)或排煙過程中正常使用的要求[5]。

（二）嚴(yán)格遵循設(shè)計文件施工要求

在建筑施工期間，排煙系統(tǒng)施工過程中需嚴(yán)格遵循經(jīng)批準(zhǔn)的施工圖及設(shè)計文件，嚴(yán)禁私自更改設(shè)計中的任何設(shè)計，如門、窗位置及尺寸，以免造成防煙分區(qū)或最大排煙距離更改，延誤消防及竣工驗收，甚至造成火災(zāi)中人員疏散不利。排煙系統(tǒng)的安裝位置與連接方式應(yīng)確保通風(fēng)暢通，便于檢修與維護(hù)；該系統(tǒng)的電氣設(shè)備、控制裝置等都應(yīng)具備可靠性與穩(wěn)定性，確?；馂?zāi)狀態(tài)下能夠正常啟動和運行。建筑施工規(guī)范還要求對排煙系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)使用與維護(hù)，要求使用者加強(qiáng)排煙系統(tǒng)日常管理，確保排煙口暢通、通風(fēng)效果穩(wěn)定，定期巡檢和清潔，確保設(shè)備運行狀態(tài)正常[6]。

（三）嚴(yán)格遵守施工要求，提高建筑排煙能力

防排煙系統(tǒng)高效運行離不開電力保障，如若供配電系統(tǒng)施工方面出現(xiàn)異常，會影響建筑排煙能力提升。例如，因人為原因出現(xiàn)配電箱接線錯誤、配電系統(tǒng)自身防火性能缺失等，都會使供配電能力降低，造成建筑機(jī)械排煙系統(tǒng)失效。對此，施工前技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真細(xì)致審核圖紙，開展技術(shù)交底工作，確保工人了解圖紙設(shè)計意圖，充分熟悉圖紙內(nèi)容；在施工期間，應(yīng)加強(qiáng)工人的技能培訓(xùn)，使其嚴(yán)格遵循施工要求，確保風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)計與施工合理，所選風(fēng)機(jī)型號應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將風(fēng)閥設(shè)置在縫口，預(yù)防竄風(fēng)。在自然排煙系統(tǒng)施工中，準(zhǔn)確設(shè)定排煙窗位置及高度，嚴(yán)格控制窗體結(jié)構(gòu)與大??；根據(jù)相關(guān)規(guī)定，自然排煙窗應(yīng)安裝在排煙區(qū)的頂部或者外墻上，如若安裝在外墻上，則應(yīng)在儲煙倉范圍內(nèi)設(shè)置自然排煙窗（口），但在凈高小于3米的走道、室內(nèi)空間區(qū)域，自然排煙窗可安裝在室內(nèi)凈高1/2以上。對于機(jī)械排煙系統(tǒng)，應(yīng)按照規(guī)定設(shè)置在儲煙倉內(nèi)部，如若在側(cè)墻上設(shè)置，吊頂與最近邊緣距離應(yīng)控制在0.5米以內(nèi)。在機(jī)械排煙位置，應(yīng)確保機(jī)械設(shè)備、配電系統(tǒng)正確安裝，禁止出現(xiàn)接線錯誤、系統(tǒng)防火性能不全等問題，并由專人負(fù)責(zé)監(jiān)督和驗收，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決，保障最終施工質(zhì)量，提高建筑排煙能力[7]。

結(jié)語

總之，參建單位應(yīng)深入挖掘系統(tǒng)效能影響因素，包括煙囪效應(yīng)、煙氣擴(kuò)散、空調(diào)系統(tǒng)運行等，提前制定應(yīng)急措施；要把握自然排風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)設(shè)計要點，注重門洞口空氣流速分析以及空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的防排煙設(shè)計。此外，還要注重防排煙系統(tǒng)施工環(huán)節(jié)，明確常見問題與施工要點，通過準(zhǔn)確計算系統(tǒng)運行參數(shù)、加強(qiáng)施工排查、嚴(yán)格遵守施工要求等方式，有效預(yù)防風(fēng)道風(fēng)量泄漏，確保高層建筑防排煙能力達(dá)到預(yù)期要求，使高層建筑使用更加安全[8]。

參考文獻(xiàn)

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[7]賈永全.建筑暖通工程中防排煙系統(tǒng)常見質(zhì)量問題分析[J].建材發(fā)展導(dǎo)向， 2020，18（07）：1.

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