建筑防排烟系统设计存在的误区及优化措施

建筑防排烟系统设计存在的误区及优化措施

夏青

新疆凯盛建材设计研究院， 新疆 乌鲁木齐 830001

摘要：近年来，我国建筑火灾事故频发，严重威胁人们的身体健康、财产安全。众所周知，火灾发生后，可燃物燃烧过程中会产生大量的烟气，烟气中存在大量的有毒、有害物质，如CO、CO₂、H₂S等。吸入有毒烟气后发生窒息是火灾导致人员死亡的首要原因，所占比例高达80%左右。防排烟系统的主要作用便是保障疏散通道的安全、迅速排除烟气，是火灾救援中的一项基本设施保障。为确保防排烟系统的作用可以得到充分发挥，须及时解决防排烟系统存在的问题，提高防排烟系统的有效性。

关键词：防排烟系统设计；设计误区；优化措施

中图分类号：TU892

文献标识码:A

引言

科学的防排烟系统既能做到火前防控，又能协助火情扑救。根据调查显示，管理人员对防排烟工作的重视程度以及设计人员的专业能力是影响防排烟系统科学性以及有效性的重要因素。国内外发生的重大火情表明，在火灾发生时，烟气是造成人员伤亡的最重要的因素，因此，对高层建筑物的防排烟系统的设计与完善一直是人们的关注点，需要对如何提高高层建筑物防排烟系统的科学性进行探究。

1建筑防排烟系统设计存在的误区分析

防排烟系统设计，需要综合考虑多个方面的因素，才能确保其有效性。若防排烟系统设计中存在一些不合理之处，便会造成诸多隐患。

首先，在防排烟方式方面。具有成本较低、维护简单便捷、日常可兼作换气用等诸多优势的自然排烟方式得到了广泛应用。但自然排烟设计不当，便会影响排烟效果。如，将自然排烟窗口设计为较小的斜开窗、半开窗，导致自然排烟效果不佳。同时，自然排烟会受到烟气温度、自然风向等诸多因素的影响，因此排烟效果并不十分理想，甚至会提高火势蔓延的可能性。鉴于此，我国相关规范标准中有明确的要求，对于高度在100m以上的住宅建筑以及高度在50m以上的工业建筑、公共建筑，其消防电梯前室、防烟楼梯间应采用机械加压送风方式的防烟系统。但是，针对机械加压送风系统，若是未综合考虑建筑的材料、层数以及漏风量等因素对送风量进行合理设计，会造成送风量偏小则会降低排烟效果；送风量偏大又会导致能源浪费。建筑防排烟系统设计中，在选择机械排烟方式的时候，若是考虑得不够全面，也会产生一定的问题。例如，若风机选型不合理，则无法保障防排烟效果。如，加压风机风量过大，则会使防烟区中正压值过高，导致疏散门无法正常开启；风量过小，则很难将防烟分区的正压值控制在合理范围内，无法有效阻挡烟气扩散。如果合用前室未设置压差自动调节设备去进行自动、灵活的调整，则有可能使合用室前压力远远超过楼梯间的压力，无法发挥防烟效果。如果风道阻力较大，在设计中未考虑周全，则风机实际运行中有可能风量偏小，降低实际排烟效果。

其次，在排烟防火阀设置方面，排烟防火阀一般是设置在通风系统的排烟管道上，日常处于开启状态。但火灾发生后，管道的温度迅速上升，当升至280℃的时候，易熔片便会被熔断，从而在扭簧力作用的影响下，阀门自动关闭，达到隔烟阻火的效果。排烟防火阀方面的主要问题是，安装的位置距离防火墙较远，或一个排烟系统担负多个防烟分区的支管上未设置，导致烟气泄漏或者互串。

2建筑防排烟系统设计要点

2.1科学合理地划分防烟分区

为满足机械排烟，在商业场所和高层公共建筑的防排烟设计中，应对防烟分区进行科学合理的划分。通过防烟分区的划分，可将火灾烟气的流动和蔓延控制在一定范围内，而划分防烟分区的设施主要有挡烟垂壁等挡烟分隔设施，且其深度不应小于储烟仓厚度等。防烟分区的面积不宜过大也不宜过小，过大的话，在一定程度上会扩大受灾面积，过小的话，会增加控制点、排烟口等系统的设置，增加造价费用。因此，在划分防烟分区时，应结合实际情况，在不跨越防火分区的情况下将防烟面积控制在合理范围内。

2.2合理设置机械加压送风风机的位置

由于烟气向上扩散的特性，为了避免从室外取风口吸入烟气，宜将加压送风机的进风口布置在建筑下部。从发生过火灾的建筑的灾后检查中，发现有些加压送风机布置在顶层，发生火灾时烟气笼罩了整个建筑，加压送风机送的往往不是干净的空气而是烟气，严重威胁人的生命安全。为此,《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）第3.3.5条规定，送风机的进风口应设置在排烟风机的出风口下方，两者设置的水平距离不应小于20米，垂直距离不应小于6米。笔者认为有些工程面积较小，工程外部送风机的进风口与排烟风机的出风口的位置设置要结合建筑周边自然条件，风向、风速、道路建设等多方面的因素。要满足上述条件会有一定的难度，所以在设计时要特别注意。

2.3竖向土建风道内的防排烟风管安装

根据工程经验，由混凝土制作的风道，风量延程损耗较大易导致机械防排烟系统失效且在工程实践中，风道的光滑度对系统的有效性起到了关键性作用，所以《建筑防烟排烟系统设计标准》（GB51251-2017）第3.3.7条与4.4.7条规定，机械加压送风系统、机械排烟系统应采用管道送风，两者均不应采用土建风道，送风（排烟）管道应采用不燃材料制作且内壁光滑。同时，也对管道强度和严密性检验进行了详细的规定。竖向土建风道内的防排烟风管的安装，为避免无法控制好井道内风管与墙体之间距离的问题，进而影响施工的正常紧张，笔者认为，可以通过以下措施来优化土建风道管设计：（1）在充分考虑风管的安装条件的基础上设定风道管留洞的洞口截面面积，且适当增加排烟管的厚度。（2）为了保证风管安装的质量以及安装便捷性，高效性最大合理使用建筑空间。竖向土建风道风管安装的施工工序应按照：①钢筋混凝土墙体内防火不燃材料的使用；②金属风管的搭建；③进行检查；④后砌筑墙。值得注意的是，将金属风管嵌入竖井土建风道需要精细地计算风道的尺寸，这样才有利于后砌筑墙的实施。最后，建筑排烟设计师应对设置专业风管的墙体进行标注，以备后期的检查与装备的升级。设计图集《防排烟机暖通防火设计审查与安装》（20K607）P87—P92进行了详细说明，可参照执行。

2.4加压送风口加装防火阀

在GB50016—2014（2018年版）《建筑设计防火规范》和GB50098—2009《人民防空工程设计防火规范》中对防火阀都有具体要求，因此在加压送风口加装防火阀是毋庸置疑的。在防排烟系统中，如果出现火灾，着火区域内的烟温在200s内可超过65℃，因此在加装防火阀时，对其动作温度需要慎重考虑，在火灾发生时，加压送风口的烟温就会迅速升高至70℃，如果加装动作温度为70℃的防火阀，那么防火阀会自动关闭，导致无法加压送风，缩短了安全疏散时间，不利于人员疏散。经相关科学研究，65℃的温度在人体可承受范围内，当温度达到140℃时，人体能够承受5min，当温度达到170℃时，人体仅能维持1min，综合考虑疏散时间、加压送风口失效等因素，在加压送风口加装动作温度为150℃的防火阀为宜。

结束语

综上所述，防排烟系统设计是一项比较复杂且重要的工作，同时也是建筑安全系统中最为重要的内容。在具体设计中，相关人员一定要结合相关规范和技术标准，对排烟系统和防烟系统做好科学规划，避免出现设计偏差。本文通过合理地设置排烟窗部位、确定加压送风量、划分防烟分区、设置机械加压送风风机的位置，以及加装防火阀等措施，不断优化防排烟系统设计，希望为相关设计人员提供帮助。

参考文献

[1]建筑设计防火规范（2018年版）：GB50016—2014[S].

[2]张遵宇.高层民用建筑防排烟设计常见问题分析[J].暖通空调，2003（3）：38–42.

[3]李峡.高层建筑内火灾烟气扩散的数值模拟[J].消防技术与产品信息，2015（3）：20–23.