地下建筑防排烟系统设置问题探讨

刘文辉

(鞍山市消防支队，辽宁 鞍山　114000)



地下建筑防排烟系统设置问题探讨

刘文辉

(鞍山市消防支队，辽宁 鞍山114000)

随着我国城镇化进程的快速发展，地下商场及车库等地下建筑大量涌现。地下建筑形式和结构特殊，一旦发生火灾后果严重，有效设置防排烟系统意义重大。结合实际对地下建筑防排烟系统常见问题进行了归纳、汇总，探讨了地下建筑防排烟系统设置的技术措施及新型防排烟技术的应用，以切实发挥地下建筑防排烟设施的功效。

地下建筑；防排烟系统；人员疏散

目前我国具有地下空间的建筑工程的数量逐年增多，经不完全统计，我国地下有效利用空间已经达到1 000万平方米，其中主要使用功能是餐饮、商业街、车库、地铁或者旅馆等。地下建筑一旦着火，很容易发展成重特大火灾事故,为此笔者试对地下建筑防排烟系统的设置问题进行探讨。

一、地下建筑火灾的特殊性

(一)结构的特殊性

地下建筑结构的特殊性是指其形式具有多样性，主要有矩形、带形、环形以及条形，其结构采用现浇钢筋混凝土结构。多数地下建筑为条形，简单地说就是中间部分为人行通道，两侧为商业店铺等区域，其净高一般控制在3 m左右,同时在地下建筑周边设有多个敞开式出入口与地面连通。此外，地下建筑还具有封闭性，这是由于地下与地上一般都是通过楼梯或者天井进行联系。

(二)火灾的特殊性

1.烟气危害大

地下建筑一旦发生火灾，由于局部存在阴燃状况，发烟量大；空间有限，排烟困难；出口冷空气的卷吸，导致烟气浓度大。另外，地下建筑发生火灾后，由于空间封闭，会发生缺氧现象，造成可燃物不完全燃烧，产生大量的一氧化碳。再加上地下建筑后期装修中，大量使用高分子材料，火灾时这些材料极易产生有毒气体，导致火场有毒气体浓度大。

2.极易出现轰燃现象

地下建筑具有封闭性，与地上外部联系的通道较少，排热能力较差，导致发生火灾后，热烟气很难及时排出，热量不断增加聚集，导致地下建筑出现轰燃现象，且轰燃发生的时间比地上建筑早些。

3.人员疏散困难

地下建筑发生火灾后，人员疏散困难，主要原因：一是人员逃生路线较长，逃生出口较少；二是地下建筑采用人工照明，在发生火灾时，照明电源会被切断，这时只能依靠疏散指示标志和事故照明，照度低影响人员的疏散能力；三是烟气浓度大，现场能见度低，阻碍了人员逃生的视线；四是有毒烟气浓度大，会导致人员中毒，影响行动能力；五是大量烟气的产生，燃烧对氧气的消耗，致使现场氧气浓度降低，造成人员缺氧疏散能力下降；六是现场人员不熟悉环境，会出现拥挤等混乱现象，造成疏散缓慢[1]。

二、地下建筑防排烟系统存在的问题

对既有防排烟系统的检测结果表明：绝大多数现有地下建筑的防排烟系统都存在着排烟量不足、机械送风系统的余压值与规范要求相比不足、风口的布置不符合规范要求、阀门自动启闭不能实现等诸多问题[2]。究其原因，在方案设计阶段设计者就存在着不能联系实际、对国家规范理解生硬、片面地参考规范中的某些条文和表格，而未考虑到具体工程中的实际情况；对于施工单位，施工技术水平不高，很难严格按照设计图纸和相关图集施工，风机的选用与设计选型相差较大，施工过程管理不严格导致风机的箱体变形严重、风道表面的粗糙度不符合规范要求、风管截面的净面积达不到设计要求、选用的防火阀门没有经过国家相关部门的认证等现象，加之监理单位不认真负责，很可能导致防排烟系统不能充分发挥其作用；在运营方面，未能提高管理人员的操作能力，没有定期维护保养，未做好随时应对火灾的准备工作[3]。因此，应加强对设计、施工和运营人员的管理和培训，从设计、施工、管理运营等各个阶段提高防排烟系统的可靠性，为防排烟系统在火灾发生时高效、稳定地发挥作用提供可靠的保障。

三、地下建筑防排烟系统的设置

(一)一般要求

对于地下建筑防排烟系统的设置问题，《建筑设计防火规范》[4](GB 50016—2014，以下简称《建规》)规定，当地下建筑(室)总面积大于200 m2或一个房间建筑面积大于50 m2，且经常有人停留或可燃物较多时，应设置排烟设施。一般地下建筑防排烟系统主要包括机械送风、自然排风以及机械排烟等设施。同时，地下建筑要控制或禁止使用可燃装饰材料，对防火防烟分区进行有效的划分，控制和阻止地下建筑烟气的排放或扩散。

(二)防排烟形式的选择

防排烟形式的科学选择对于地下建筑尤为重要，地下建筑应该选择合理的、科学的防排烟形式。从目前我国地下建筑防排烟系统设置来看，其排烟系统独立设置应用的较为广泛[5]。该独立设置有所欠缺的是其占用空间较大，资金使用量比较大，同时后期维护费用也较高。随着我国节能环保理念的推广，在地下建筑防排烟系统设置中，通过不断研究和创新，产生了一种双速风机。双速风机不仅节约空间，还降低了成本，使风管和风机都得到了有效使用。双速风机的优点就是当地下建筑未发生火灾时，双速风机低速运转进行排风换气，当发生火灾时，即高速运转进行机械排烟。

(三)排烟量及送风量的计算

实践表明，目前机械排烟系统存在不同程度的问题，例如排烟量及送风量的设计未满足规范要求。这些问题的存在，主要是由于在地下建筑的设计过程中，相关人员未对其进行实地考察和全方位考虑；在施工中，混凝土风道内表面的粗糙程度不符合要求等[6]。这些问题的出现导致防排烟系统的风量及风速不能满足规范要求。对于防排烟系统的设计，应结合地下建筑实际，对排烟量及送风量进行科学计算。通常情况下，如果担负两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120 m3·h-1计算，担负一个防烟分区或净空高度大于6 m不划防烟分区的房间排烟时，应按每平方米不小于60 m3·h-1计算，单台风机最小排烟量不应小于7 200 m3·h-1。送(补)风量应不小于排烟量的50%。

(四)补风口与排烟口的设置

地下建筑密闭性较强，为了保证正常的排烟效果，应设置补风系统。补风口与排烟口的设置要点为：(1)补风口可设置在本防烟分区内，也可设置在同一防火分区的其他防烟分区内，当补风口与排烟口设置在同一防烟分区内时，补风口应设在储烟仓下沿以下，且补风口应与储烟仓、排烟口保持尽可能大的间距，这样才不会扰动烟气，也不会使冷热气流对撞，造成烟气的混流；(2)补风口与排烟口水平距离不应小于5 m；(3)排烟口的大小不应简单按连接风管的管径确定，应当按有效通风面积计算确定；(4)对地下建筑送风、排烟竖井上的补风口、排烟口应标明尺寸和高度等。

(五)排烟风机房的设置

为保证防排烟风机在排烟工作条件下，能正常连续运行，防止风机直接被火焰威胁，就必须有一个安全的空间放置防排烟风机。防排烟风机房设置要点为：防排烟风机应设置在专用机房内，该房间应采用耐火极限不低于2.0 h的隔墙和1.5 h的楼板及甲级防火门与其他部位隔开。

(六)防火阀的设置

排烟防火阀一般用于排烟系统管路上面，通常平时处于关闭状态，遇到火灾时，通过报警联动自动开启。当排烟防火阀处的烟气温度达到280 ℃时其自动关闭。防火阀一般安装于补风系统的管路上，自动开启(并具备手动开启的功能)。当防火阀处的气体温度达到70 ℃时，其会自动熔断关闭。排烟防火阀或防火阀的设置要点为：(1)防火阀或排烟防火阀应按《建规》要求，靠近防火分隔处设置，“距墙表面不应大于200 mm”，上述风阀与防火分隔之间的风管应采取隔热防火措施；(2)防火阀的设置应按《建规》的规定执行。

(七)地下地上共用楼梯间的防排烟措施

在地下建筑发生火灾时，高温有毒的烟气在浮力作用下会通过楼梯间向上层蔓延，所以在建筑地上层和地下层相连的楼梯间应按要求使用防火门进行分隔，并根据规范要求设置相应的机械防排烟系统[7]。然而在设计实践中，往往容易忽略防火门的影响，为避免风道进行叠加，地上和地下仍合用一套加压送风系统，加压送风口采用电动风口，但笔者认为一旦地下部分发生火灾，烟火蔓延至地上部分时，对地上部分的人员疏散会造成很大威胁，因此对于防烟系统而言，为增强可靠性，地上和地下部分加压送风量需要同时满足要求，以免造成安全隐患。

(八)地下建筑某些特殊部位的防排烟问题

《建规》规定了设置排烟设施的要求，然而在实际工程中，设计人员往往没有考虑《建规》的限定条件，只依据面积要求，设置了排烟设施，造成了浪费。针对这种问题，笔者认为，以下地下建筑应具体问题具体分析：(1)水泵房、变配电室(使用干式变压器、少油或真空开关)或者发电机等房间中，其无人停靠，同时其使用的可燃物又较少，对于这类房间可不设置排烟系统；(2)对于溜冰馆的冰场、游泳馆的游泳池、射击馆的靶道区、保龄球馆的球道区等，由于其面积不计入这些场馆的防火分区面积内，所以无需对其设置排烟系统；(3)对于贵重设备室以及档案库和珍藏室，即发生火灾损失严重的房间，由于设置了气体灭火系统，可不设置机械排烟，但火灾过后，需要对这些房间进行通风换气。

四、新型防排烟措施的应用

随着我国在地下建筑防排烟系统设置等问题上的不断研究和创新，创造了一些新的防排烟措施，这些新措施与通风换气的实质基本吻合，其主要是降低和减少火灾现场一些毒烟或者烟气浓度，为救援和人员疏散等开辟通道。新型防排烟措施一般包括物理型和化学型措施，其具体措施为：(1)物理型措施。所谓物理型措施就是采用静电消烟装置，对火灾现场中带电的烟粒子通过静电场过程中实行定向转移运动，使烟粒子聚集到电极上并对其进行消除。利用物理型措施主要是为了剔除火灾现场中的带电烟粒子，使火灾现场烟气浓度降低，提升现场的能见度，进而保证人员疏散。(2)化学型措施。所谓化学型措施就是利用消烟剂进行消烟，例如：惰性雾状消烟剂、化学消烟剂等。利用消烟剂主要是针对地下建筑火灾现场中一些有毒气体，通过化学反应降低毒气伤害性。

[1] 秦莉,熊洪.城市地下商业建筑防排烟系统现状及存在问题[J].广东土木与建筑,2002(6):33-35.

[2] 赵耀华,李思成,王伟,等.建筑防排烟系统常见问题探析[J].建筑科学,2012(S2):39-43.

[3] 肖娥.地下建筑防排烟系统设计常见问题及对策浅析[J].武警学院学报,2015,31(8):66-68.

[4] 中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范：GB 50016—2014[S].北京：中国计划出版社，2015.

[5] 陈长江.关于地下建筑防排烟系统设置问题的探讨[C]//2012中国消防协会科学技术年会论文集(下).2012:4.

[6] 陆云.高层建筑防排烟系统常见问题及其对策探析[J].中国建筑金属结构，2013(4下):183-184.

[7] 姚仁兵.地下建筑防排烟系统设置的探讨[J].中国西部科技,2014(4):89-90.

(责任编辑李蕾)

On Setting up the Smoke Control System in Underground Buildings

LIU Wenhui

(AnshanMunicipalFireBrigade,LiaoningProvince114000,China)

With the continuous development of China’s urbanization, the demand for underground buildings, such as super underground shopping malls and underground garages grows rapidly. Due to the unique form and structure of the underground buildings, serious fire accidents occur easily. This paper analyzes specifically on how to set up an underground building smoke control system to improve the efficacy of underground smoke control system facilities.

underground buildings; smoke control system; personnel evacuation

2016-04-25

刘文辉(1967—)，男，辽宁沈阳人，高级工程师。

TU892

A

1008-2077(2016)08-0063-03