建筑防排烟设计若干问题的探讨

2015-10-31肖刚

建材与装饰 2015年16期

关键词：排烟口前室楼梯间

肖刚

建筑防排烟设计若干问题的探讨

肖刚

针对目前建筑工程防排烟系统设计存在的诸多问题及不合理之处，进行深入的探讨，供设计人员参考借鉴。

建筑工程；消防设计；防排烟；问题；措施

前言

随着城市经济的发展，科技的进步，城市建筑技术更加成熟。城市建筑越来越呈现出大型化、高层化、功能多样化的发展趋势，人员密集程度也进一步加大。一旦发生火灾，所波及的人员伤亡和财产损失必然十分巨大，是过去那种小型、低层、功能单一化的建筑所不能比拟的。为此建筑工程的消防设计成为了建筑工程设计的重点之一。在建筑工程消防设计中，现阶段对于防排烟设计的重视度不足，在建筑发生火灾时，一半以上人员的死亡原因是火灾烟气，由此可见，对于建筑防排烟设计是消防设计的重中之重。

1　建筑火灾烟气的特点及危害

关于加强建筑防排烟设计的原因，首当其冲，应该对建筑火灾烟气的特点和危害进行探讨。当建筑物发生火灾时，其在燃烧过程中会产生热量极高的气态、液态和固态物质，与空气混合后，随着空气流动不断扩散。在氧气充分的情况下，物质充分燃烧，形成的烟气主要包括CO2、CO和H2O（水蒸气），如果物质在不完全燃烧的情况下，其燃烧所形成的烟气成分除了CO2、CO和H2O之外，还包括醇类物质和醚类物质等。如果发生火灾的物质含碳量比较多，在不充分燃烧的情况下，烟气中也会存在大量的碳颗粒。在阴燃阶段，烟气中会有大量的液滴粒子存在，从而使得烟气颜色呈现白色或青白色[1]。在建筑物发生火灾时，由于存在大量的有毒烟气，容易引起中毒、窒息、甚至死亡。另外，烟气的存在也使得人们视物模糊，疏散难度也不断增加。另外，火势凶猛的火灾也容易给人带来心理打击，使人惊慌失措。总而言之，建筑烟气的危害可以简单归结为有毒性、减光性和恐惧性这九个字。据相关统计，建筑火灾死亡原因可以分为窒息、烧伤和其他原因。其中，因为吸入有毒气体或烟尘而窒息的占据了总人数的62.4%，成为了火灾致人死亡的第一大杀手。为此，在建筑工程的消防设计中，应该不断加强防排烟设计，保证人们的生命安全，降低火灾对于人们生命安全的威胁系数。

2　建筑防排烟系统设计中存在的诸多问题及解决措施

2.1防烟楼梯的自然排烟口设置在建筑的迎风面

自然排烟是在自然作用下，使室内外空气对流进行排烟。自然力包括火灾时可燃物燃烧产生的热量使室内空气的温度上升，由于室内外空气的容重不同，产生了热压。室外空气的流动产生风压，随着作用于建筑物位置不同而变化，在建筑的迎风面产生正压，背风面产生负压，如果防烟楼梯间的自然排烟口处在迎风面时，由于排烟受到风压的作用，烟气就很难排出，甚至把烟气吹回到防烟楼梯间及建筑物内扩散，影响火灾时人员的疏散。虽然国家的相关规范只规定了自然排烟口的有效通风面积，并未对排烟口的设置位置做详细规定，但作为防排烟的设计人员在确定自然口位置的时候不能不考虑室外风压对排烟效果的影响程度，为了充分发挥自然排烟口的排烟能力应结合建筑将防烟楼梯间的自然排烟口设置在建筑的背风面，如果不具备条件可设置机械加压送风系统。

2.2防烟楼梯间自然排烟口的有效通风面积计算不合理

对于采用自然排烟的防烟楼梯间按相关规范的要求每5层内可开启的外窗的有效面积不应小于2m2，设计在计算自然排烟口的面积时，应重点关注“可开启”和“有效面积”，因为固定窗不能作为自然排烟口，有遮挡或不能完全开启的外窗的其有效通风面应按下列要求确定：

（1）当开窗角大于70°时，其面积应按窗的面积计算；

（2）当开窗角小于70°时，其面积应按窗的水平投影面积计算；

（3）当采用侧拉窗时，其面积应按开启的最大窗口面积计算；

（4）当采用百叶窗时，其面积应按窗的有效开口面积计算；

（5）当采用平推窗设置在顶部时，其面积应按窗的1/2周长与平推距离乘积计算，且不应大于窗面积；

（6）当平推窗设置在侧墙时，其面积应按窗的1/4周长与平推距离乘积计算，且不应大于窗面积。

2.3设计自然排烟时应注意的几个问题

（1）可开启的外窗应尽量设置在楼层的上方，并应有方便开启的装置，方便开启的装置宜设置在距地1.3～1.5的高度位置。

（2）在防烟楼梯间的最顶部设置有效通风面积不小于1m2的可开启外窗或开口，加强楼梯间的烟囱效应，有利于烟气的排出。

（3）为了减少室外风压对自然排烟的影响，排烟口部位宜尽量设置与建筑物形体一致的挡风措施，如图1～2所示。

2.4采用机械加压送风的场所不应有通风口

机械防烟的原理是在建筑物发生火灾时，对发生火灾区域之外的区域进行加压送风，使其保持一定的正压，以防止烟气的侵入，以保证疏散通道的安全从而快速的疏散人群。而这种方式特别适合于不具备自然排烟的防烟楼梯间及其前室或合用前室，就目前防烟楼梯间及其前室或合用前室的机械加压送风系统设计中缺乏与建筑专业的沟通，在防烟楼梯间及其前室或合用前室的外墙设置可开启外窗或百叶窗，这对于保证防烟区域的正压值是非常不利的，甚至无法形成正压区，这种情况的存在对火灾时人员的疏散通道埋下了严重的安全隐患，使其发挥不了应有的疏散作用，造成更大的伤亡。因此为了保证防烟楼梯间及其前室或合用前室在火灾时采用机械加压送风时能迅速的形成正压区阻止烟气进入，保证人员的安全疏散，设计不应在防烟楼梯间及其前室或合用前室的外墙设置可开启外窗或百叶窗。

图1　设有挡风措施的凹廊

图2　设有挡风措施的阳台

2.5采风口与排烟口距离太近

目前建筑防排烟系统工程中存在的一个普遍现象就是，室外采风口与排烟口的距离靠的太近，这种情况的存在就会导致排出室外的烟气直接又被采风口吸入后送至需要清洁风的区域，形成风系统的短路，严重时直接影响火灾时的人员疏散，造成严重的人员伤亡，所以在设计防排烟系统时应特别注意室外排烟口与采风口的相对位置关系，注意烟气的流向，将排烟口设置在采风口的下风向位置，同一水平位置布置时保证不小于10m的水平距离，当排烟口与采风口竖向布置时应将排烟口设置于采风口的上面，并保证两者边缘的最小距离不小于3m。

2.6排烟口与疏散出口距离太近

排烟口的设置位置与疏散出口的距离太近，也是目前建筑防排烟系统设计中存在的一个普遍问题，应加强重视，距离太近会造成烟气流动方向与人员的疏散方向一致，使得疏散人员穿过烟气的距离和在烟气中的滞留时间都加长了，减缓了疏散速度，增长了伤害度；同时也会给消防扑救增长难度。因此，在排烟口的布置问题上应该遵循的一个原则就是，排烟口应在远离疏散出口的一侧布置，烟气的流向应与火灾时人员的疏散方向相反，如果工程中远离疏散出口布置排烟口有一定的困难时，排烟口与附近安全出口相邻边缘之间的水平距离应不小于1.5m。

2.7排烟风机机房的设置

关于排烟风机机房的设置，很多的规章制度也并没有做出明确指示，所以在设计过程中，排烟风机机房的设置问题往往被忽视。在工程实践中，排烟风机普遍位于需要排烟的空间、楼梯间、前室内，但是都不是最佳的设置方案[2]。①虽然现阶段的排烟风机耐热性能好，但是在排烟过程中使用的离心风机或轴流风机，在阻止烟气蔓延方面有着严重的缺陷。②防排烟设计的初衷是控制烟气蔓延，为人员疏散赢得时间，将排烟风机设置在人员疏散必经的楼梯间等部位，反而不利于人员的安全疏散。万一造成烟气的蔓延，就会为疏散和救援工作增加难度。为了改变现状，应该在建筑设计中设置专门的排烟风机机房，并将耐火极限大的隔墙、防火级别高的楼板和房门应用于机房建设，有效防止烟气经风机泄漏后蔓延。

2.8排烟补风与机械排烟口的设置问题

对于密闭场所设置机械排烟的同时应设置补风系统，补风系统的设置可采用自然补风或机械补风方式，空气宜直接从室外清洁场所引入，同时机械排烟时的送风口设置位置宜远离排烟口，二者的水平距离不应小于5m。这个问题在地下汽车库的排烟设计中普遍存在，特别是建筑剪力墙数量较多的地下室，由于剪力墙数量较多，风管通道较少，导致排烟系统管道及管件布置困难从而较多的出现补风口距离排烟口的水平距离小于5m的情况出现。距离过近就会引起排风短路，导致机械排烟量不足，排烟效果差。