高層建筑的防排煙設(shè)計問題分析
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隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，高層建筑在各城市如雨后春筍般興起。高層建筑的建設(shè)不僅能提升城市的品質(zhì)，還能為城市帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但這些建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝修材料多，易燃物品多，人員又密集，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會造成嚴(yán)重的傷亡事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。近年來，其例已屢見不鮮。因此建筑的消防安全及消防設(shè)計顯得尤為重要，而防排煙設(shè)計是保證人員安全疏散及保障消防救援的關(guān)鍵所在。
一、高層建筑防排煙系統(tǒng)
1.高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計的重要意義高層建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜功能龐雜，火災(zāi)隱患較大，各種管道豎井，比如樓梯間、電梯井、新風(fēng)排風(fēng)的豎井等比較多，容易形成煙囪效應(yīng)，在熱壓的作用下，火災(zāi)的煙氣會迅速擴(kuò)散。經(jīng)過測試，火災(zāi)初期煙氣在水平方向的擴(kuò)散速度為0.3～0.4m，而在豎井中的擴(kuò)散速度竟達(dá)3～4m/s.所以高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延快，人員疏散不易，給撲救工作增加了難度。資料統(tǒng)計，高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，造成人員嚴(yán)重傷亡事故的主要原因是煙氣和高溫。著火時需要消耗大量氧氣，同時又產(chǎn)生大量煙氣。煙氣是可燃物燃燒后產(chǎn)生的顆粒物和廢氣，其中含有大量的CO和CO2，還有多種有毒有害的氣體?；馂?zāi)發(fā)生時人員因缺氧，又吸入高溫?zé)煔饩蜁芸熘舷⑺劳?。煙氣的大量擴(kuò)散，使著火樓層的能見度大為降低，導(dǎo)致人員看不清出口的標(biāo)識和出口。如果不及時控制，煙氣會從著火區(qū)域到處蔓延，擴(kuò)散到較遠(yuǎn)的區(qū)域，造成更多的人員傷亡。保證人員的安全是建筑防火設(shè)計的第一位，而防排煙的目的就是排除著火區(qū)域及走廊的火災(zāi)煙氣，并阻止煙氣進(jìn)入防煙樓梯間、前室等安全區(qū)域，使這些受保護(hù)的區(qū)域，在一段時間內(nèi)不受煙氣侵害成為無煙區(qū)，為人員提供安全的疏散通道，并為消防撲救創(chuàng)造有利的條件，以保證生命財產(chǎn)的安全。2.高層建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計方法（1）確定防煙，排煙部位在新的防火排煙規(guī)范還沒有頒布之前，暖通專業(yè)消防通風(fēng)的主要設(shè)計依據(jù)是《建筑設(shè)計防火規(guī)范》以及《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》。設(shè)計人員拿到一個新的項(xiàng)目，首先應(yīng)與建筑專業(yè)落實(shí)項(xiàng)目的防火分類，以此確定項(xiàng)目需要防煙排煙的部位，是否滿足自然排煙條件。對于高層住宅，主要是對不滿足自然排煙條件的防煙樓梯間及合用前室的加壓送風(fēng)。除了核對防煙樓梯間及前室外，還要核對是否有無窗房間，是否有需要排煙的內(nèi)走廊。（2）合理劃分防煙分區(qū)對于高層公共建筑及其下的商業(yè)場所等，在滿足規(guī)范要求需要機(jī)械排煙時，首先要對防火分區(qū)內(nèi)的排煙區(qū)域劃分防煙分區(qū)。防煙分區(qū)是為了控制層高小于6m的建筑發(fā)生火災(zāi)時煙氣的蔓延和流動，一般采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下突出不小于0.5m的梁等設(shè)施。防煙分區(qū)面積過小，排煙口增多，控制點(diǎn)增多，系統(tǒng)增多，會增加造價。防煙分區(qū)面積過大會使每個排煙口排煙量增大，排煙管徑增大，影響層高，還會使高溫?zé)煔鈹U(kuò)散的面積增大，受災(zāi)面積增大。所以應(yīng)根據(jù)具體情況劃分，每個防煙分區(qū)面積不宜超過500m2，并不應(yīng)跨越防火分區(qū)。系統(tǒng)設(shè)置可采用豎向煙道垂直排煙。（3）加壓送風(fēng)量及排煙量的計算加壓送風(fēng)量加壓送風(fēng)量包括對加壓空間的送風(fēng)量，加壓空間的漏風(fēng)量。為防止煙氣侵入，防煙區(qū)應(yīng)保持一定的正壓值，現(xiàn)行規(guī)范要求防煙樓梯間為40~50Pa，前室、合用前室、消防電梯前室為25~30Pa。加壓送風(fēng)量的計算有壓差法和風(fēng)速法兩個。a.壓差法：按保持疏散通道有一定正壓值的送風(fēng)量：L=0.827A△PI/n•1.25•3600b.風(fēng)速法：按火災(zāi)層疏散通道開啟時，保持門洞處一定風(fēng)速的送風(fēng)量：L=fvm•3600加壓送風(fēng)量用以上兩個公式計算后與《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》表8.3.2-1中建筑相應(yīng)風(fēng)量比較后取大值。排煙量計算排煙口的排煙量按所負(fù)擔(dān)防煙分區(qū)面積60m3/m2h來計算。排煙風(fēng)機(jī)排煙量的計算應(yīng)依風(fēng)機(jī)所負(fù)擔(dān)防煙分區(qū)的數(shù)量計算，每平方米面積不小于60m3/h，且單臺風(fēng)機(jī)最小排煙量不應(yīng)小于7200m3/h。擔(dān)負(fù)兩個及兩個以上防煙分區(qū)的排煙時，應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計算。（4）風(fēng)機(jī)選型排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)選用離心風(fēng)機(jī)或高溫消防排煙專用風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)的全壓應(yīng)按排煙系統(tǒng)最不利環(huán)路管道進(jìn)行計算，排煙量應(yīng)在計算的基礎(chǔ)上增加10%～20%的漏風(fēng)系數(shù)。
二、建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題
1.重視程度不夠，方案階段沒有介入對于防排煙系統(tǒng)的設(shè)計沒有給予足夠的重視，在方案階段沒有讓暖通專業(yè)介入，在施工圖時才發(fā)現(xiàn)加壓送風(fēng)井及排煙豎井?dāng)?shù)量不夠，風(fēng)井位置不合適，風(fēng)井面積不夠，沒有留出排煙機(jī)房等一系列問題。比如層數(shù)超過32層時，送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)分段設(shè)計，但前期并沒有考慮，這會導(dǎo)致暖通專業(yè)在防排煙設(shè)計時陷入被動，加風(fēng)井會修改平面，造成返工。風(fēng)井面積不夠時，風(fēng)井里的風(fēng)速會超過規(guī)范限值，阻力損失大，不能滿足送風(fēng)要求。2.專業(yè)配合不緊密排煙方式有自然排煙和機(jī)械排煙兩種方式，自然排煙滿足的情況下可以不設(shè)機(jī)械排煙裝置。自然排煙是利用可開啟的外窗、陽臺、凹廊等排煙，既簡單、節(jié)能又安全可靠。要滿足自然排煙條件，需要專業(yè)之間的配合，經(jīng)暖通專業(yè)計算后將能滿足自然排煙面積要求的，可開啟外窗面積提供給建筑專業(yè)，在規(guī)范允許的情況下優(yōu)先采用自然排煙。3.排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)時，防火閥的設(shè)置排風(fēng)排煙合用系統(tǒng)時，有三種形式。第一種：排風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)合用，管道合用。第二種：風(fēng)管合用，風(fēng)機(jī)分設(shè)。第三種：風(fēng)管和風(fēng)機(jī)均分開設(shè)置。采用第一種和第二種形式，設(shè)計人員易犯的錯誤是，排風(fēng)口前端支管上的閥門選用普通的防火閥，發(fā)生火災(zāi)時非著火防煙分區(qū)的排風(fēng)口不能關(guān)閉，導(dǎo)致著火分區(qū)的排煙量不滿足規(guī)范要求。所以排風(fēng)支管前端的閥應(yīng)選用70°C防煙防火閥,并給電氣專業(yè)提出控制要求。4.剪刀樓梯間送風(fēng)口的設(shè)置高層住宅樓一般設(shè)置成剪刀樓梯間，其自然排煙不滿足要求時，需設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，加壓送風(fēng)井根據(jù)建筑平面有時設(shè)在樓梯間端頭，有時設(shè)在樓梯間側(cè)面。當(dāng)剪刀梯的兩個風(fēng)井設(shè)在同一端頭時，一個風(fēng)井在奇數(shù)層留風(fēng)口，另一個風(fēng)井在偶數(shù)層留風(fēng)口。當(dāng)兩個風(fēng)井分設(shè)在風(fēng)井兩個端頭或在樓梯間側(cè)面時，兩個風(fēng)井的送風(fēng)口應(yīng)同時開在奇數(shù)層或偶數(shù)層，否則兩個風(fēng)口會開在同一套樓梯間，而另一套既沒有風(fēng)口，也沒有送風(fēng)。
三、優(yōu)化建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計的措施
建筑防排煙系統(tǒng)要想保證建筑設(shè)計符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證住戶的安全，就要實(shí)施有效的措施。針對當(dāng)前設(shè)計中存在的問題，我的解決方案如下。1.提高重視程度，加強(qiáng)各專業(yè)之間的配合設(shè)計人員和設(shè)計單位都要認(rèn)識到建筑防排煙設(shè)計對于整個建筑的重要性，在思想上引起足夠的重視。消防通風(fēng)設(shè)計要在建筑方案設(shè)計開始階段就參與進(jìn)來，共同規(guī)劃，變被動為主動。在施工圖階段各專業(yè)之間更要加強(qiáng)配合，加強(qiáng)溝通，避免機(jī)房位置沖突，管線打架等問題。2.提高設(shè)計施工人員的專業(yè)技術(shù)水平要使建筑防排煙系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時有效運(yùn)轉(zhuǎn)，需要設(shè)計和施工各環(huán)節(jié)密切配合。設(shè)計人員如果不能很好掌握規(guī)范要求，沒有豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，圖紙一旦出錯，會造成后患。如果施工的技術(shù)人員不能及時發(fā)現(xiàn)施工、安裝不到位，可能會造成系統(tǒng)不啟動，風(fēng)量不夠等問題，發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用。因此提升相關(guān)人員的專業(yè)技能，并在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，保證設(shè)計和施工的質(zhì)量。
四、結(jié)語
鑒于新的建筑防排煙設(shè)計規(guī)范尚未正式頒布，高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計和施工問題諸多，消防安全隱患嚴(yán)重，因此設(shè)計單位和人員要有憂患意識，考慮建筑過程中的各種影響因素，優(yōu)化設(shè)計方案，提高防排煙系統(tǒng)設(shè)計的安全性，為人民生命財產(chǎn)安全提供有效的保障。
作者:師彥 單位:陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院