试论高层建筑防排烟设计技术应用研究

周国军

【摘要】防排烟设计技术作为增强高层建筑安全性的一项重要技术，主要存在自然排烟、机械排烟、机械加压送风排烟三种排烟方式，在高层建筑物发生火灾时，能够有效地排出火灾产生的大量烟气，保障人们的生命财产安全。本文分析了三种排烟方式在高层建筑中的应用，并探讨了防排烟设计技术的应用，旨在为相关领域提供参考性意见。

【关键词】防排烟设计技术；自然排烟；机械排烟；机械加压送风防烟

前言：加强防排烟设计的应用是高层建筑防火设计的重要环节，对于提高高层建筑经济效益和保障人们生命财产安全来说意义重大[1]。高层建筑防火设计不完善，会产生较大的安全隐患，主要有以下三个方面的原因：高层建筑的内部结构复杂，存在较多的可燃物，当火灾发生时，各种竖井拔气力大，导致烟气和火势向上迅速蔓延；高层建筑曾粗多，一旦发生火灾，疏散和扑救难度大；高层建筑人员众多，火灾容易造成大量的人员伤亡。合理的防排烟设计可以有效阻碍或排出高温烟气，方便人们开展火灾扑救工作和顺利逃出。在防排烟方式当中，机械排烟与机械加压排烟是防排烟设计的重点内容。

一、高层建筑防排烟方式

（一）自然排烟

根据《全国民用建筑工程设计技术措施》的规定，自然排烟系统多应用于靠外墙的防烟楼梯间，每5层内可开启外窗总面积之和应在2㎡以上，顶层可开启的外窗面积应大于0.8㎡。尽管在实际的建筑施工过程中，一般情况下施工设计图都可以满足以上要求，但是由施工不合理或二次装饰等原因导致的开窗面积不足的现象也并不少见[2]。结合相关施工人员的经验来看，以下几种措施可以最大程度地发挥自然排烟的作用：在外窗开启的形式上，可以选择较为灵活的开启形式，以便更好地自然排烟，比如翻转式；外窗开启面积应为有效面积；外窗开启的位置一般在外墙上部，也可开启在顶棚下800mm处。自然排烟方式的选择依建筑方案或内走道的不同而有所不同，采用自然排烟方式应满足以下条件：内走道在一个防烟分区内，且能够开启外窗；可开启外窗的为主距最远端内走道的水平距离小于30cm；满足可开启外窗的有效面积。当室内的中庭净高在12cm以下时，自然排烟可采用开启天窗或高侧窗的方式，而针对在天窗或高侧窗上方设置的外窗，有两种设计办法，一是在自动排烟窗附近设置便于操作的手动开启装置，二是设计电动设施控制启闭的自动排烟窗[3]。

（二）机械排烟

《全国民用建筑工程设计技术措施》规定，自然排烟和机械排烟的方式不能同时存在于一条走道之内，针对这一规定，有以下两种解决办法：将整条走道作为一个防烟分区，采用机械排烟；采用隔墙和门将走道两端隔离起来，分别采用自然排烟和机械排烟方式。当对排烟系统进行分区时，可以采用挡烟垂壁、防火隔墙、结构梁和不燃烧体组织和积蓄烟气，形成一定的压力差，促进排烟。不论防火分区划分为多少，在火灾时，应当根据实际情况决定运行防火系统的数量，一般而言只考虑一点排烟，然而对于一些特殊地点可以同时开启加压送风防烟系统，比如前室、合用前室和楼梯间等这些疏散通道。

（三）机械加压送风防烟

《全国民用建筑工程设计技术措施》规定，当疏散通道开启的外窗面积无法达到要求时，可设置机械加压送风防烟设施。实际的机械加压防烟设施在运行时，设计人员按照规定设计系统加压送风量，忽略了开启门洞处的风速，在防烟楼梯间、前室或合用前室所选的送风量往往达不到实际效果。因此，设计人员应严格设置加压送风口，以满足机械加压送风运行的需求，提高送风两的实际效果，具体可做到以下两点：在设置加压送风系统的地方，尽量设置固定窗，避免使用可开启外窗和百叶窗，这样不仅可以保证在启动加压送风系统的时候，出现空气从窗洞严重流失的情况，使加压空间的余量充分满足规范的要求，还可以达到有效阻断烟气的目的，做到正压送风；送风口应当设置在无遮挡物的地方，如果设有控制机构，应当处于送风口的下方，且便于操作，同时，送风口施工的时候要预留出一定的空间，将百叶的遮擋面积考虑在内，最大程度地满足规范要求[4]。

二、高层建筑防排烟设计技术应用

（一）机械排烟

在采用机械排烟时，应当重视防烟分区的划分，防火分区与防烟分区存在很大的区别，防烟分区不能跨越防火分区，否则将大大削弱防火分区的作用[5]。防烟分区的划分应当注意以下几个问题：当顶棚高度在6m以下时，每个防烟分区的面积应小于500㎡，超过6m则不受此限制；特殊用途的场所应单独划分防烟分区；当建筑楼层的面积过小时，可跨越楼层进行划分，但以三层为限，否则不能跨越楼层；对于需要设置排烟设施的房间、走道，可采用隔墙、挡烟隔壁和结构梁划分防烟分区，结构梁与地面的高度在1.8m以上。

（二 ）机械防烟加压系统设计

机械防烟加压系统设计可以为人们提供不受烟气干扰的避难场所和疏散路线，因此，在运用机械防烟加压系统的时候，要注意以下两点问题：当打开加压部位的门时，为了防止烟气入侵，门洞断面需要提供更大的气候速度，才能为人员避难与疏散提供一个安全的通道；加压部位在关闭门时，必须与着火楼层保持一定的压力差。在运行机械防烟加压系统设计的时候，分为确定加压空间、选定系统形式和确定加压送风量三个步骤，这三个步骤都需要严格按照设计规范、要求来操作，其中，确定加压送风量是最重要的一个步骤。目前，压差法是高层建筑中加压送分量计算的常用办法。一定的加压值是保持加压部位的前提条件，加压值反映了加压部位的送风量，在火灾发生时，只有维持一定的送风量，才能保证疏散通道的畅通。压差法应用的是正压间和非正压间的压力差来达到送风量的目的，正压与送风量之间呈现出的是一种正比关系，其基本公式如下：

其中，L为正压间送风系统送风量，а为开口的流量系数，一般а=0.6～0.7，通常取а=0.65，△P为开口两侧压差，ρ为通过开口的气流密度，A为开口的漏风面积。

并联式漏风通路，正压间的漏风面积计算公式如下：

AT=A1+A2+A3+A4

其中，A为总有效面积。

当门开启时，疏散路线上的门有时会被开启，在加压系统的设计过程中，应当考虑通向加压空间的门短时间开启时的状态。此时，加压空间与周围空间相连通，二者之间将难以维持原压力，烟气会进入加压空间，如果能够保持门洞处有一定的风速则可以有效避免这一问题的出现，防止加压空间内烟气的入侵。

结束语

综上所述，自然排烟、机械排烟和机械加压送分排烟是高层建筑防排烟设计的三种形式，实际的防排烟设计工作还存在诸多无法实现的内容，只有进行合理的设计，才能从根本上在火灾发生时为人们提供一条安全通道和避难场所。当今高层建筑发展的主要特征是结构更加复杂、楼层更高，进行防排烟设计是保障人们生命财产安全的重要途径，如果应对这一变化，高层建筑防排烟设计还将面临更大挑战。相关人员应着眼于国内外先进的科学技术，技术更新防排烟设计的技术与手段，为提高高层建筑的安全性做出更大的贡献。

参考文献

[1]廖发明. 谈高层建筑防排烟设计技术应用[J]. 山西建筑，2013，17：102-103.

[2]梁少鹏. 建筑防排烟系统的设计与实现[J]. 产业与科技论坛，2013，18：81-82.

[3]冯琳. 关于高层民用建筑防排烟系统的深入思考以及几点建议[J]. 科技信息，2012，16：97-98.

[4]洪金男. 高层建筑防排烟设计中常见问题分析及对策探讨[J]. 科技创新导报，2012，28：74.

[5]张永国，梁光棋. 高层民用建筑防排烟设计施工常见问题浅析[J]. 经营管理者，2011，10：349.

[6]范榕. 高层建筑防排烟设计需注意的若干问题探讨[J]. 中外建筑，2011，07：192.