浅谈高层建筑防排烟设施的应用

浅谈高层建筑防排烟设施的应用

范源正

北京市设备安装工程集团有限公司 北京市 100000

摘要：火灾产生的高温有毒烟气具有窒息性、毒害性、灼热性、蔽光性、恐怖性等危害,是阻碍疏散逃生、影响抢险救援、导致人员伤亡、造成经济损失的主要原因。因此,防排烟设施是高层建筑保障人民生命财产安全不可缺少的消防安全设施,科学合理设置防排烟设施,能及时排除有害烟气,保障人员安全疏散。文章通过介绍火灾烟气的特点及其危害,分析自然排烟、机械防排烟中存在问题的原因,提出完善高层建筑防排烟设施应用对策。

关键词：高层建筑；防排烟；应用；

1国内常用高层建筑防排烟技术简介

基于笔者的工作经验，认为当前国内高层建筑中，最为常用的防排烟技术大致可以分成三大类，分别为自然排烟设计、机械排烟设计以及机械防烟设计。按照我国《高层建筑设计防火规范》GB50016-2014中的相关要求。在高层建筑当中所采用的排烟技术，可使用打开外窗等方式进行自然排烟；机械排烟以及机械加压式送风等方法。排烟的本质，是依靠相关的技术手段，把室内所形成的浓烟快速运输至大气之中，而防烟则主要是使用相关技术手段，有效减少火灾区域当中的烟气浓度，预防烟气从火灾区转移到安全区。在我国高层建筑整体设计结构当中，这两部分可划分成排烟系统和防烟系统。

对于自然排烟技术来讲，它是使用室内外空气所形成的对流效应产生风压，把烟气排放到大气层当中，当前在国内高层建筑设计领域，自然排烟主要是通过高层建筑内竖井与外部的无组织排烟。

对于机械排烟技术来讲，它是依靠电动设备的外力帮助，把高层建筑物当中的热量和烟气运输到大气层当中。

对于机械防烟技术来讲，它是使用电动设备来向室内避难场所进行风压的输送，预防有害烟雾进入到安全区当中。

2防排烟系统设计常见问题分析

2.1自然排烟设施达不到排烟目的

2.1.1设置位置不恰当

从自然排烟效果考虑,排烟窗应尽量靠近墙的上部设置,有的自然排烟窗在下部,距顶板、吊顶的距离较大,不利于自然排烟。有些安装高度较高、开启困难的排烟窗未安装开启操作装置,不利火灾情况下排烟窗的开启。

2.1.2开窗净面积不足

由于部分设计人员未按规范要求进行计算,或将固定窗的面积计算在排烟窗面积之内,导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求,直接影响排烟效果。虽然火灾中可打碎玻璃,扩大排烟面积,但实际案例中高空玻璃坠落伤人和无人轻易击碎玻璃等原因,较难实现。

2.2机械排烟设施达不到排烟要求

2.2.1防烟分区划分不合理

有些高层建筑防烟分区超面积,特别是面积较大的地下室的机械排烟系统有跨越防火分区的现象；防烟分区之间不按规范规定设挡烟设施,尤其是大型商场设置机械排烟的部位未按规范要求在吊顶下设置挡烟垂壁,有些高层建筑的梁虽然可以起到挡烟垂壁的作用,但是由于排烟系统的排烟管道和排烟口未按规范要求设在顶棚或靠近顶棚的墙面上,而是设在梁的下面,就失去了挡烟作用。

2.2.2排烟口设置不当

若排烟口的设置与烟气流动的规律不相符,那么有效的排烟将难以实现。有的高层建筑进行排烟口设置时,没有对设置的位置进行严格把关,排烟口设置在墙下部,一旦产生烟气,排烟设施就无法实现排烟的作用。由于高层建筑空间较高,热烟气在上升流动过程中遇冷,部分烟气不再竖向上升,呈倒塔形而半途改变方向并停留在水平方向,并随着温度的下降再次下降。

2.2.3未按规范要求设置

带裙房的高层建筑防排烟楼梯间及消防电梯前室或合用室,当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟,裙房走廊未能满足自然排烟条件时,未按要求设置机械防排烟设施,未能达到排烟效果。有的不设自动启动装置、远程手动启动按钮；有些采用常闭送风口的机械防烟系统,风口与风机未设联动控制装置,风口与风机不能同时启动。

2.3维护保养不到位

防烟排烟系统能否正常使用与系统各组件、配件的日常监控时的现场状态密切相关,很多单位对防排烟设施的日常管理维护很差,有的单位甚至只是在消防部门检查时才把防排烟设施打开,平时根本就处于闲置状态。

3优化高层建筑防排烟设计的有效对策

3.1施工企业应明确高层建筑防排烟设计的重要意义

在高层建筑尤其是高层建筑发生火灾后，所形成的浓烈烟雾将会导致逃生的人迷失方面或者窒息而亡。因此，高层建筑火灾中烟雾的伤害是远远大于明火的伤害的。基于流体力学的理论可以得出，烟雾产生的流动是根据风向进行的，高层建筑中各类通风设备的压力差和不同着火点的温度差让空气产生了密度差。以上因素综合形成烟囱效应，导致火灾烟雾蔓延。加上在现代高层建筑当中，存放有大量的易燃易爆和有毒物品，一旦发生火灾，这些物体在高温加热或燃烧状态下便会形成大量有毒高热气体，因此，施工人员在开展高层建筑的防排烟设计的过程中，不仅需要衡量烟雾的扩散速率，同时还需要衡量怎样才可以有效去除所形成的有毒有害气体。

3.2排烟系统设计方案简介

3.2.1在高层建筑物自然排烟系统当中，重点是基于烟气自身的浮力进行设计，在出现火灾后，如果排烟口位于迎风口，烟气倒灌反倒会降低高层建筑中逃生者的生还可能。为了能够有效预防这一状况的出现，对于排烟窗位置，可设计成弦窗或者平移窗等方式，将烟气运输至外界，最大限度减小烟气倒灌出现的可能性，同时不影响高层建筑物的正常采光。但值得注意的是，此种设计方式经济成本较高，若条件允许，应优先选用机械排风形式。因为高层建筑物火灾将会形成热压效应，高层建筑物内部和外部将会形成压强差，所以，在高层建筑室内的防火区，需要合理使用自然排烟设计，防止出现烟气倒灌。

3.2.2在高层建筑物出现火灾之后，高层建筑物当中的相关物品设备温度将会急剧上升，产生大量具有可燃性和毒性的烟雾，这些烟雾在接触到火源之后，将会对高层建筑产生助燃效应。因此，为了最大限度保障人员在疏散过程中的生命安全，高层建筑物的自然排风窗口的设计高度应超过蓄烟高度，并使排烟窗的位置应当在房间高度一半以上。

3.3防排烟系统的设计要点简介

3.3.1使用自然通风方式的封闭楼梯间和防烟楼梯之间，需要在最大高度位置设计面积在1平方米以上的，能够打开外窗的窗口，若高层建筑整体高度在10m以上时，需要在楼梯间的外墙上每间隔5层设计面积在2平方米以上的窗口，设计间隔距离需要在三层以上。

3.3.2在前室位置，若使用自然通风的形式，需要将其进行独立设计，在消防室，其可开启窗口面积需要在2平方米以上，共用前室与合用前室的窗口面积需要在3平方米以上。

3.3.3在高层建筑吊顶位置所安装的排烟管必须要使用阻燃材料，同时和可燃物之间保持至少150mm的间隔距离，地下室设计机械式排烟时，还必须要设立通风装置，送风量需要超过排烟量的50%以上。

4结语

整体来讲，伴随着我国经济的不断发展，城市高层建筑平均高度也呈现出逐年递增的态势，一旦这些高层高层建筑出现火灾，将会面临救援难度大、逃生困难、火灾隐患点多等方面的问题，因此，针对高层建筑的防排烟设计，是降低高层建筑安全隐患，延缓火势蔓延速度的重要途径，相关单位工作人员必须要对高层建筑防排烟设计进行高度重视，只有这样，才能让高层建筑具有较好的安全性，提升高层建筑内人员在火灾发生后逃生的可能，为保障我国群众生命财产安全作出应有的贡献。

参考文献

[1]吴兆武,张兵.排烟口个数与挡烟垂壁高度的关系探讨[J].山西高层建筑,2019(7):146-147.

[2]中国高层建筑标准设计研究院.07K103-2防排烟设备及附件选用与安装[S].北京:2007.

[3]中国高层建筑标准设计研究院.15K606高层建筑防烟排烟系统技术标准图示[S].北京:2018.