关于高层建筑排烟设计的探究

邹彤 杜永兴

【摘要】高层建筑由于层数多、火灾时外部救援难，在防火方面的要求远高于低层或多层建筑。防排烟作为建筑防火的一项重要措施，对火灾逃生及救援有着十分重要的作用。本文对高层建筑防排烟设计中碰到的一些问题进行简要的分析与探讨。

【关键词】高层建筑防排烟设计

前言

可燃物在燃烧过程中，热分解会释放出大量的热、光、燃烧气体和可见烟。火灾烟气由于其有毒害性、减光性和恐怖性，如不及时排至室外，将会对建筑内的人员造成严重危害。因此，在高层民用建筑中的必要位置设置防排烟系统对建筑的火灾防控和扑救、保证人员的安全疏散起着十分重要的作用。因此，防排烟设施是保证建筑物内人员安全和防止煙气扩散的十分重要的举措。但在防排烟设计过程中也会碰到一些问题。这些问题如解决不好，将会影响防排烟设施在火灾中的效果，使实际效果偏离设计者的初衷。本文针对笔者在高层建筑防排烟设计过程中碰到的相关问题做了一些简要的探讨。

一、高层建筑防排烟设计原则及形式

高层建筑防烟设计基本原则：防排烟设计时，在建筑平面设计中研究可能起火房间的烟气流动方向和人员疏散路线。通过不同的假设，找出最经济有效的防烟与排烟的设计方案和控制烟气的流动路线。选用适当的防排烟设施，合理安排进风口、排烟口的位置，计算管道截面积并确定管道位置。高层建筑防排烟主要形式有自然排烟、机械排烟、机械加压送风防烟三种。自然排烟是利用火灾时的热压、风压，使室内烟气通过可开启外窗等建筑设施迅速流向室外，达到排烟的目的，这种排烟方式经济、简单、易操作，并具有无需使用动力及专用设备等优点，在条件允许时应尽量采用自然排烟方式。但因自然排烟受室外环境及建筑结构形式的影响，因此，自然排烟设计范围有一定的限制。当自然排烟无法满足要求时，则需采用机械排烟或是机械加压送风防烟，及时就地排除火灾烟气或是控制烟气在一定的范围内，有效的阻止烟气入侵，保证人员安全疏散与避难。

二、高层建筑防烟设计

1. 机械加压送风量的确定

《高层建筑设计防火规范》对各个需机械加压送风的部位及送风量均有明确的规定。其中关于送风量的规定，除了给定送风量范围外，要求还应经过计算确定，并取较大者作为系统的风量。由于设计任务重、周期短，目前，许多设计人员就是简单的根据规范给定的范围确定送风系统的风量。这样做不能说是错误的，却是相当不准确的。特别是目前建筑结构形式复杂多变，这种做法并不能完全适用于各种情况。同时，由于规范对各个送风部位的正压值都做出了规定，仅靠查表是不能满足要求的。必须通过严格的计算，才能得出正确的送风量。

2. 加压送风系统风压的确定

目前，多数设计人员在计算系统的阻力损失时，都是按照每米风道阻力损失 8～10 Pa 进行估算的。这种算法是很粗糙的，也很难保证送风部位的余压值满足规范要求，系统的阻力损失与风道的粗糙度、风道的长宽比以及风道上风口的数量等因素都有很大的关系。在进行风压计算时，应分别对系统的沿程阻力损失和局部阻力损失进行详细的计算。风道确定后，沿程阻力的计算根据风量、风速及风道尺寸，可在《全国通用通风管道计算表》中查出在粗糙度 k=3mm 时的风道比摩阻。再根据风道的实际粗糙度，查出比摩阻修正系数。从而计算出风道的实际比摩阻，再结合风道的总长度即可得出系统的沿程阻力。至于局部阻力的计算，笔者的做法是，将正压送风系统垂直部分风道近似看做均匀送风，分别计算直通部分局部阻力系数和侧孔局部阻力系数，然后结合风道动压计算出垂直部分风道的局部阻力。再分别计算水平风道中弯头、变径管、进、出风口等配件的局部阻力系数及局部阻力，最后得出整个系统的总局部阻力。计算出送风系统的沿程阻力和局部阻力后，在确定风机出口余压时，还应包括各送风部位应保证的正压值。

3. 机械加压送风系统风口形式的确定

高层建筑楼梯间的正压送风口一般采用常开型风口，前室或合用前室一般采用常闭风口。对于带有地下室的高层建筑，地下室的垂直疏散通道（楼梯）很多都与地上建筑的垂直疏散通道共用一个防烟楼梯间。但根据规范规定，地上部分楼梯与地下部分楼梯应被防火门或墙隔成两个互不通气的空间，实际上属于两个防烟楼梯间。在此情况下，若地上与地下楼梯间共用加压送风系统，且采用常开型风口。则当地下发生火灾时，系统中大部分的送风量分流到地上，地下层的送风量很少，达不到要求的送风量。若建筑布局或是初投资不允许地上地下楼梯间分别设置防烟系统。笔者的做法是，加压送风口采用常闭型电控风口。地上着火时开启地上风口，地下着火时开启地下风口。至于地上与地下送风量不同的情况，可采取地上地下楼梯间合用送风竖井。根据各自风量分设风机，或是设双速风机以满足各自风量风压的要求。

三、高层建筑排烟设计

1. 中庭的排烟设计

关于中庭排烟量的计算，主要是按照换气次数法计算的。但是，目前国家相关的防火规范中并未对中庭有一个明确的名词解释，笔者只是在某些地方标准中找到一些关于中庭的术语解释。其中上海的《民用建筑防排烟技术规程》中对中庭的定义是这样的：三层或三层以上、且短边不小于 6 m 的大容积空间。在实际设计中，如果碰到有跨越两层且高度超过 12m 的大容积空间，若工程在上海，可直接按非中庭设计，该空间的排烟量按每平方米面积不小于60m3/h 计算；若工程所在地对中庭定义没有明确解释，则该空间是否可按中庭进行排烟设计呢？笔者认为，在不确定的情况下，可按中庭和非中庭两种方法分别计算排烟量。然后取其大者作为该区域的排烟量，以此来设置排烟系统。

2. 排烟形式

同一个防火分区内有多个防烟分区，且各防烟分区是采用凸出顶棚下 0.5 m 的挡烟垂壁进行分隔时，各防烟分区宜采用相同的排烟形式。若部分防烟分区利用可开启外窗进行自然排烟，另一部分采用机械排烟。则在机械排烟系统开启的状态下，自然排烟窗无法起到排烟的作用。

3. 排烟量的计算

当一个排烟系统担负两个防烟分区排烟时，根据《高层民用建筑设计防火规范》要求，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算排烟量；而根据《人民防空工程设计防火规范》要求，应按该部分面积每平方米不小于 60m3/h 计算。如果两个防烟分区面积相近，倒也差别不大。但是如果受建筑布局影响，两个防烟分区面积相差较大，笔者个人认为，此时后者的计算方法更合理。但显然前者的可靠性更高，这可能就是前者选择这种计算方法的原因。

四、结语

随着防火要求越来越严格，防排烟技术在高层建筑中的应用也越来越广泛。合理可靠的防排烟措施，将为人们的生命和财产提供有力的保障。

参考文献

[1]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[S]，2005.

[2]DGJ08-88-2008，上海市工程建设规范[S].

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

作者简介：

邹彤、男、1 983年6月、助理工程师、工作于红旗渠建筑集团有限公司

杜永兴、男、1 986年10月、助理工程师、工作于红旗渠建筑集团有限公司