关于高层建筑消防防火排烟设计的探讨

关于高层建筑消防防火排烟设计的探讨

李建中

昆明市消防救援支队安宁市大队 云南安宁 650300

摘要：我国高层建筑的数量攀升。其优势在于，容纳相同人数为前提下高层建筑大幅降低占地面积，释放出的土地可从事其他生产。同时其劣势为：高层建筑对消防的要求明显高于低层建筑。因为高层建筑人员密集、逃生路线有限、火势及烟灰均为威胁。综上，高层建筑中必须注重消防设计方案，应当着重强调防火、排烟两方面性能。

关键词：高层建筑；消防；防火；排烟；设计

1、高层建筑火灾的主要特点

1.1、大火同时沿垂直方向和周边蔓延，速度极快

高层建筑火灾在短时间难以形成有效控制，进而导致扩大危害。高层建筑的结构中竖直贯穿多楼层的“管道”数量多，如电梯间、管道井等，为火势延伸至多楼层提供了快速通道，导致立体大火，最终演变为整个高层建筑的燃烧。

1.2、高层建筑中人员稠密，疏散难度高

高层建筑大部分为商用或民用建筑，正常使用情况下人口密度较高。同时越高的建筑意味着人员疏散完毕时间长。以及火灾通知时长以及普通民众获知火灾后产生的惊恐均进一步为人员快速疏散带来了难度。根据消防统计统计的人员损伤数据，有相当部分人员是反应迟钝等原因死亡。

1.3、消防设备性能无法满足救灾需求

与发达国家比较我国消防安全能力薄弱点之一是设备性能无法匹配超高建筑的救灾需求。以高层建筑救灾必备的消防云梯为例：通常配备的消防云梯车理论作业高度为100米，而超高层建筑总高度超过100米。其他理论上可行的消防措施，在实际作业过程中亦有障碍，无法起作用。

2、高层建筑消防防火排烟设计存在的问题

2.1、送风口设置不合理

在高层建筑消防防火排烟设计过程中，送风口的设计是十分重要的，在一般设计中，送风口分为火灾时的补风口以及楼梯间等安全疏散通道的正压送风口。在实际应用中，送风口往往会因为管道长度过于长或者本身设计中的不合理情况而导致送风口的风速以及风量存在较大的偏差，甚至在末端送风口没有任何的风向流动。

2.2、送风管道阻碍送风

市面上通用的高层建筑送风口设置多为竖直方向送风的机械排烟管道。而送风口选用的是相同配置的百叶窗通风口。理论上此设计可以快速排烟。实际施工过程中却有诸多问题：例如送风口是否可以顺利送风还取决于管道壁是否根据相关要求进行处理、是否定期对管道进行养护以及管道是否过长或者存在多处拐角。据调查多数管道内部的处理不符合规范、管道内部腐朽和管道过长或多处拐角。以上一系列与条例要求不符合导致了我国高层建筑的送风口最终无法顺利送风的现状。

2.3、排烟系统设计偏颇

现行高层建筑规范中规定：高层建筑中在不具备自然排烟装置的情况下必须设置机械排烟系统辅助排烟。依照此规定高层建筑除人行楼道以外的区域，均必须安装机械排烟装置。然而走访现有高层建筑的实际情况可发现：大多建筑未按照条例要求在应设置机械排烟系统的地方设置相应系统。大多在大厅或高层建筑中人流量尤其密集的地方按照条例要求进行了安装。同时，正常情况下楼道的防火门以及楼道的窗口应当处于关闭状态以保证可以正常进行排烟的正压力，保证烟雾正常排出。然而部分高层建筑的防火门和楼道窗户出于便于通行等原因长期打开。此现象导致一旦出现火灾，烟雾无法正常排出。

3高层建筑消防防火排烟设计

3.1、防火设计方案

现行的高层建筑的防火设计主要为3种即总体布局、安全疏散和消防设备

3.1.1总体布局

3.1.1.1高层建筑选址原则：周围交通发达。考虑到高层建筑人流量大以及发生火灾需要快速疏散、消防人员以及消防设备快速就位等实际问题，建议尽量将选址确定在交通干道或交通顺畅的地方

3.1.1.2高层建筑之间距离应当根据实际情况设计安全距离。如选址处的高层建筑相对密集，则尤其应当注意防范两座高层建筑之间发生火势的蔓延。此举同时可以为实施消防援救提供更大的操作可能性。

3.1.1.3高层建筑可适当设计裙房建筑。此类裙房建筑正常情况下可以作为平常建筑物用于商用、民用等用途。当发生火灾时可作为一个快速疏通通道，便于人员快速疏散。

3.1.1.4保留消防车道。高层建筑尤其应当注意保留4m以上的消防车道，便于消防设备进出。理论上最优方案是设置一个尽端式回车场。

3.1.2安全疏散

高层建筑通常独立空间较多，通常疏散方式分为垂直疏散方式和水平疏散方式两种。

3.1.2.1垂直疏散方式

高层建筑的部分电梯、楼梯、一级避难层等作为专门的垂直疏散系统。情况允许时可使用电梯进行快速运输被困人员，节约疏散时间。如火势不适合进行电梯疏散，此时应当选择楼梯疏散，如设计了高层建筑的裙房，可充分利用裙房加快楼梯疏散的速度。更恶劣的情况下，应当引导被困人员至一级避难层进行躲避。

3.1.2.2水平疏散方式

即对同楼层的人员进行疏散，此时依赖的主要为此楼层中的公共通道，正常情况下每个楼层应当配备排烟系统、疏散方向指示灯以及应急照明灯等给予被困人员以相应的指示。

3.1.3消防设备

据统计高层建筑起火的15-20分钟内相对安全，20分钟后火势开始蔓延。由此可见高层建筑应当安装自动报火警系统或配备自动灭火系统以求快速反应或控制火势。市面上畅销的高层建筑报警系统为人工报警和自动报警。人工报警成本低，局限为无法快速准确报警。自动报警系统分为探测器、集中报警器和区域报警器三结构，火灾发生可快速、准确报告火灾详细地点。同时，消防中心为高层防火设计的重中之重。其控制高层建筑所有消防设施，因此应当注重保证消防中心与外部的联系通畅。一般而言火灾前期可手动灭火，此时根据实际情况选择合适的灭火措施即可。例如在着火场所内，可以通过利用灭火器灌注非助燃气体，如二氧化碳、氮气、蒸汽等，来降低空间的氧浓度，从而达到窒息灭火。

3.2挑选合适的排烟方法

针对实际情况挑选合适的排烟方式可大大提高高层建筑防火排烟系统效率和能力，增强消防安全。理论上自然排烟系统的成本和效率优于机械排烟系统。但自然排烟系统需要避让高层排烟。因此实际情况中高层建筑的首要选择是机械排烟系统。综合各种因素选择合适的排烟方式有利于消防设计质量的提高。

3.3科学设计排烟装置

科学装置主要包含两种自然排烟设置和机械排烟设置。

3.3.1自然排烟装置设置注意事项

自然排烟装置中排烟装置的开口朝向需不同。通过计算排烟装置的有效开口面积，明确自然排烟装置排烟能力的上限。此处应当着重注意无法手动开启的自然排烟装置。应当安装自动开启装置在发生火灾时进行排烟

3.3.2机械排烟装置设置注意事项

一方面通过排烟管道长短、大小、排烟量、管道材料等因素计算管道横截面面积、排烟口位置及面积情况以求对排烟管道和排烟口进行详尽的设计，选择合适的装置进行布置。另一方面需考虑到延期流动的合理设置。如发生大火，机械送烟口距排风口的距离不能太近，送烟速度不可太快。防范机械排烟装置气流与火灾气流冲突导致火势增大。此问题可通过防火防烟分区机械排烟装置，使火灾产生的气流和烟与排风方向一致

图一：防火排烟设计示意图

结语

伴随着建筑技术的持续提高，高层建筑的高度、数量和密度将进一步提升，高层建筑将成为人们日常活动所在。与此同时高层建筑的消防安全措施将与人们生命、财产安全息息相关。因此高层建筑设计中务必重视消防安全，为人们创造一个安全宜人的生活环境。

参考文献：

[1]郑 亮，范恩强，马晓娜.高层建筑防排烟设计初探[J].中国安全生产科学技术，2012（8）：184-188.

[2]马全涛.高层建筑防排烟设计中的几个常见问题分析[J].暖通空调，

2017，37（7）：105-106.