高层建筑防排烟系统常见问题探析

●张镇宇，丁 玮

(河南省消防总队，河南郑州 450008)

建筑防排烟系统能有效控制火势蔓延扩大，对减少烟害造成的人员伤亡和财产损失起着非常重要的作用，尤其在高层建筑消防安全中其作用更为显著。统计资料显示，在各类火灾事故死亡的人数中，由于烟气熏死的约占50% ～70%，而且被火烧死的人当中多数也是因烟气窒息、中毒，不能安全疏散所致。为在火灾发生时及时排除烟气并有效防止烟气进入安全疏散通道，保证人员安全疏散，同时使消防人员更有效的开展灭火救援工作，最大限度地减人员伤亡和财产损失，必须进行科学地防排烟设计、施工和管理。随着高层建筑的不断增多，建筑造型越来越复杂多样，疏散楼梯和前室的设置也日趋多样化。因此，防排烟系统应该根据各个建筑自身的特点进行合理设置。本文针对近期运行的部分建筑防排烟系统存在的问题进行分析讨论。

1 排烟系统常见问题分析

1.1 风口的设置

防排烟系统中的风口有多种形式，主要分为常闭型和常开型两类。不同形式的风口决定了参数的不同。经常被忽略的问题是风口具有不同的有效面积系数。根据《全国民用建筑工程设计技术措施(暖通空调·动力)》中的说明，防雨百叶窗有效面积系数可取0.6，一般百叶窗有效面积系数宜取0.8。需要特别说明的是，上述数据仅仅是对风口简单分类的粗略数据，是依靠工程经验而推荐采用数据，实际选用还需进一步核实。如不能根据实际有效面积选用风口，一旦有效面积偏小，将致使局部阻力过大，风口风量难以达到设计要求。笔者曾检测过某工程的消防电梯前室正压送风系统，原使用固定斜百叶风口，有效面积系数估计仅为0.5，实测风口风量约为5 000m3·h－1，未达到设计要求;后来更换为单层百叶风口，实测风口风量可达8 000m3·h－1。因此设计时需考虑风口的有效面积系数，设备订货时需再次核对风口实际面积以及实际出风风速是否满足规范和设计的要求。

1.2 自然排烟窗的设置及开窗面积

1.2.1 自然排烟窗的设置

自然排烟因其运行可靠，成本低廉，维护简单，在高层建筑中也有广泛应用。在部分工程中将平时作为通风用的自然排烟窗设置为固定窗或者设置类似玻璃墙的半开窗、斜开窗，其设置的形式和位置均不利于自然排烟，应改用直接可对外开启的排烟窗。同时，自然排烟口应设于房间或内走道净高的1/2以上，距顶棚或顶板下800mm以内(以排烟口下边缘计)。自然排烟窗应采用非燃材料制作，宜设置手动或自动开启装置，手动开关应设在距地坪0.8～1.5m处。

1.2.2 开窗面积

建筑工程设计和消防审核中需要注意，开窗面积满足现行国标《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第8.2.2条规定的可开启外窗面积(见表1)不应包含固定窗面积和推拉窗打开时另一半的面积。目前在一些建筑中悬窗设计较为常见，当悬窗开窗角度小于70°时，还应按照其实际开窗角度进行有效面积的计算。按照图纸计算往往是计算满窗面积，窗户面积满足规范要求，但所设窗户的实际通风面积和排烟面积却不足。对于这种折减排烟面积的情况应给予足够的重视。

表1 高层建筑自然排烟窗开窗面积表

1.3 风机的选用

轴流风机的Q－H曲线大都属于陡降型曲线，Q－η曲线在最高效率点附近迅速下降。图1为风机Q－H(Q－η)性能曲线示意图，A点为风机最高效率点，一旦流量、风压不在设计工况下，效率下降很快，风机的风量和风压也就偏离了原设计的参数要求。轴流风机的最佳工作范围较窄，一般不宜设置调节阀门来调节风量，而实际排风兼排烟系统又必须使用调节阀，这是风量调试往往达不到设计要求的重要原因。所以在通风兼排烟系统中设置阀门时，需注意仔细核算风机是否能继续保持在设计的效率点附近，以保证风机在火灾时的有效排烟量。此外，现场检测发现，除某些信誉较好的大型企业的产品外，有些工程使用的轴流风机(含混流、斜流风机)质量低劣，部分产品的实测风量和风压都达不到额定值。因此，设计人员和建设单位一定要慎重选用产品。

图1 风机性能曲线示意图

2 机械加压送风系统常见问题分析

2.1 裙房不具备自然排烟条件的楼梯间及其前室的加压送风

裙房(5层以下)的楼梯前室不具备自然排烟条件，需要设置独立的机械加压送风防烟设施时，会造成4层以下楼梯前室的送风量过大。根据《高规》第8.2.2.2 条和第 8.3.1.2条的规定，若相邻5层楼梯间开启外窗总面积不小于2.0m2，楼梯间可采用自然排烟方式，其前室应设机械加压送风。在实际工程设计中，送风量往往简单采用《高规》第8.3.2条规定的送风量，但由于4层以上前室具备自然排烟条件，无须正压送风，所以风量仅送在4层以下的前室，因而会造成送风量过大，而导致防火门开启困难。因此，类似工程的加压送风应在正压较大区域设置面积较大的余压阀。也有部分专业人士认为，类似工程的楼梯间和前室只要满足规范规定的正压压力和门洞风速要求即可。

2.2 分段楼梯的正压送风系统问题

根据《高规》第6.2.8条规定:“地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间，当必须共用楼梯间时，应在首层与地下层或半地下层的出入口处，设置耐火极限不低于2.0h的隔墙和乙级防火门隔开，并应有明显标志。”含地下室的高层建筑的疏散楼梯间均分成上下两段，多数情况下由于下段楼梯位于地下，不具备自然排烟条件。此时建筑、暖通等专业应密切配合，调整下段楼梯的自然排烟设置或者给下段楼梯设置正压送风系统。应该注意的是，此时地下部分楼梯间虽然楼层少，空间小，但是根据规范要求，其自然排烟窗的面积依旧是每5层不小于2m2。如何设置这么大的自然排烟窗是建筑专业和暖通专业需要关注的问题。如若满足不了开窗面积要求，就不可避免的要设置正压送风系统。

3 高层建筑防排烟系统设计中应注意的其他问题

在进行高层建筑的消防设计、审核时，首先要注意明确建筑物所属类别、建筑物的高度、层数、外窗设置等主要参数，严格遵守防火规范，规范要求的风量、风速、压力控制等参数均应严格执行，对设计中涉及的风口、设备、系数的选取等也应符合规范的要求。同时，还应根据建筑物自身的情况，合理地设置防排烟系统。规范对不同形式的楼梯间和前室规定了不同的送风组合形式，不同的送风组合形式对设备的选取、井道和风口的设置都会产生较大的影响，这是设计时应重点予以关注的地方。规范中对防烟分区的划分也比较灵活，可采用隔墙、顶棚下不小于500mm的结构梁或者在顶棚下独立设置挡烟垂壁等措施。合理地划分防烟分区对于设备和管路的选型布置都有积极意义。

[1]GB50045－95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].

[2]GB50016－2006，建筑设计防火规范[S].

[3]全国民用建筑工程设计技术措施(暖通空调·动力)[S].

[4]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第二版.北京:中国建筑工业出版社，2008.