高层建筑消防防烟及排烟设计探讨

刘泫灵 廖艳琳

(厦门市公安消防支队，福建 厦门 361021)

高层建筑消防防烟及排烟设计探讨

刘泫灵 廖艳琳

(厦门市公安消防支队，福建 厦门 361021)

结合高层建筑火灾的特点，阐述了建筑消防防烟、排烟设计的重要性，并对当前高层建筑消防防烟、排烟设计中存在的问题进行了深入分析，提出了高层建筑消防防烟、排烟设计的方案与对策。

高层建筑，消防，防火，防烟排烟

0 引言

由于我国具有极其庞大的人口数量，而城市人口的密度又非常之高，因此，我国的建筑行业也正向着高层化、综合化、多功能的方向发展。在这种情况下，一旦火灾事故发生，那么事故将比以前更难处理。这是因为，高层建筑具有更加复杂的结构，并且火灾产生的烟雾会模糊人们的视野，消防车又很难在短时间内达到所需的高度，这些都给火灾救援带来极大的难度。

1 高层建筑火灾的特点

从这些建筑布局以及风口设计的角度来看，当火灾发生时，由于电梯井、楼梯间、管道井等竖向管井产生的烟囱效应，外加风力的影响，会使得火势变得更加猛烈，所导致的事故代价也会变得更大。根据对国外高层建筑发生火灾事故的人员伤亡情况进行统计，我们了解到有一半以上的人员伤亡都是由于窒息而导致，还有一些人员是因为无处逃生而跳楼所致。可见，对高层建筑消防防烟、排烟进行设计是非常有必要的。

高层建筑的火灾主要具备以下特征：

1)火势蔓延速度极其之快，能够在极短的时间内转化为立体火灾，并且很难对其进行控制，给人们的生命财产安全带来无法估量的损失。在高层建筑内，由于管道、竖井数量较多，甚至部分楼板在建造时因封堵不到位，一旦发生火灾，就会形成所谓的烟囱效应，此时建筑内部的管道井、楼梯间等竖向空间，就如同一个个烟囱，导致火势迅速扩大，蔓延至整个建筑。

2)人员密集繁多，非常不利于消防人员开展疏散工作。由于高层建筑多为商场、住宅楼或者写字办公楼等等，建筑的高度决定了极长的垂直距离，因此当火灾发生时，及时使建筑内部人员迅速疏散成为一个难点：人处于浓烟及高温的环境时，精神也进入极度恐慌的状态，想要在短时间内将人员全都撤离是极其困难的，而根据多个火灾案例统计表明，在火灾事故中丧生的人多半是由窒息而导致的。

3)装备存在较大的局限性导致应急救援能力有限。和其他发达国家相比，我们国家在高层建筑消防安全疏散的设计理念上仍然有待提高。从目前的情况来看，我国的消防云梯车理论作业的高度约为100 m，但较高的云梯车展开作业所需的场地和时间也有很苛刻的要求，难以迅速进行扑救。甚至需要在楼顶借助直升机展开救援，但并非所有高层建筑都将直升机停机坪列为必要的设施，加上我国直升机及飞行操作人员的稀缺，以及建筑物密集且复杂的城市，导致直升机救援短期内难以成为普及的救援手段。

2 加强高层建筑消防防烟、排烟设计的重要性

由于我国具有庞大的人口基数，并且自从改革开放以来，城市化进程明显加快，据媒体引用国家统计局数据：2016年，我国城镇人口占总人口比重(城镇化率)已达57.35%。可见我国的城市——特别是大城市人口数量呈现指数上升的趋势。为了降低用地成本，各类建筑的高度不断增加，并且商业、办公、住宿、车库等功能的集成度也越来越高，在这样的发展情况下，高层建筑的防烟、排烟越来越多的弊端逐渐暴露出来，甚至影响火灾发生时建筑物内人员疏散逃生的重大问题。由于高层建筑的楼层较高，楼梯间、电梯间、采光井等竖向管道产生的烟囱效果外加风力产生的影响，导致火势蔓延的速度非常之快，一旦形成立体燃烧，火灾的扑救工作也会变得非常困难。可见，加强高层建筑消防防烟、排烟设计，对于防火工作来说具有非常重要的意义。

3 当前高层建筑消防防烟、排烟设计中潜在的问题

3.1自然排烟窗的设置不合理

我国在与高层建筑设计相关的条文中已经明确规定，在设计自然排烟窗时，要使其处在高层建筑的上方，同时还要便于随时将其开启。尽管这一规定达到了火灾发生时的排烟要求，但是当在实际应用时，还存在一定的不合理之处。一旦发生火灾时，建筑物内部人员第一反应是及时逃离，而依靠人工手动逐一开启自然排烟窗是难以实现的。较好的解决方案是给自然排烟窗增加设置自动传动装置，使排烟窗具备联动功能，以在火灾发生时能自动开启进行排烟。但是从目前的市场情况来看，这种类型的排烟装置制作成本较高，并且我国绝大多数的自然排烟窗都属于侧拉窗，加上设计理念及技术成熟度的限制，因此这种自动排烟装置还没有得到广泛的推广。可见，在高层建筑的消防防烟、排烟设计中，自然排烟窗的设计缺乏实际可操作性。

3.2排烟口、送风口及管道的设置可操作性较差

一般来说，在设计高层建筑消防防烟、排烟装置时，机械排烟系统的送风口通常采用规格相同、尺寸固定的百叶窗式开风口，管道的材料也参差不齐，导致非常多的缺陷，包括：管道过长、管道内表面不光滑、管道弯头的拐角比较多等等。这些缺点的存在都导致送风口在风量、风速上出现严重的不平衡。比如：在离风机比较近的地方，风速格外的大，而在送风口的末端，风速又极其小，有时还出现无风的情况。

3.3防烟设施的设置在实际使用中难以实现效果

我国对高层民用建筑的设计防火规范中要求，高层建筑的一些特定场所，都要安装机械加压送风的防烟设施。比如，防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室等都要确保其处于正压的状态，这样一来，一旦火灾发生就能达到及时防止烟气侵入逃生通道的目的，同时还有利于消防人员及时展开救援工作。但是在实际的高层建筑中，其常闭式防火门由于物业、业主管理及使用不当，大多都处于开放状态，这就使得火灾发生时，很难使防烟楼梯间等场所处于一个正压的状态，导致防烟设施很难发挥出正常的防烟效果。

3.4通风合用系统缺少合理性

按照我国对高层民用建筑的设计防火规范要求，机械排烟系统与通风、空气调节系统在一定条件下是可以合用的，但是在实际施工及使用时，合用通风系统的现象经常出现。通风合用系统具有以下两个弊端：

1)通常情况下，空调等一些通风系统采用开放式的送风口，而火灾发生时，只有处于火灾现场的排烟口才会开启，其他区域的排烟口都需要关闭，这就要求通风、空调系统每个风口上都要装设自动控制阀才能满足排烟要求，使安装及维护更为复杂；

2)在通风合用系统中，要设置额外的自动切换装置，这是因为管道装置不能与过滤器、空调器等直接相连，然而在实际进行安装时，很难达到这一要求，此外还会增大阻力。

4 高层建筑消防防烟、排烟设计的方案与对策

4.1选择合理的排烟方式

对于高层建筑消防排烟设计来说，最主要的就是选择合理正确的排烟方式，这对于消防安全的工作来说起着决定性的作用。在对高层建筑消防防烟、排烟系统进行选择时，我们经常选择机械排烟系统进行空间排烟，虽然和机械排烟系统相比，自然排烟系统拥有更多的优势，但是由于建筑功能的集成度、面积、体积的快速扩展，导致自然排烟系统并不适用于所有场所。选择正确合理的排烟方式能够从很大程度上完善高层建筑消防防烟、排烟设计。

4.2科学合理地设计排烟布置

这一内容通常包含两个方面：

1)自然排烟布置。

在设计自然排烟装置的过程中，切记要使排烟装置的开口朝向各不相同，另外，还要对排烟系统的有效开口面积进行合理的计算，以便对自然排烟装置的排烟能力大小有一个明确的掌握。特别是对于火灾发生时，难以实现逐一手动开启的自然排烟窗，就应该安装自动传动装置，使排烟窗具备联动功能。

2)机械排烟装置。

a.要对排烟口以及排烟管道进行合理的设计和布置。依据其大小、长短、排烟量等，对排烟管道的横截面积、排烟口的安装位置以及其面积等等进行合理的计算；

b.合理设置延期流动。一旦火灾发生时，切记排风口和机械送烟口之间的距离要经过准确计算确定，以免导致机械排烟装置的气流和火灾的气流相互冲突，使火势更大。

4.3精选建筑材料

在对高层建筑排烟装置的材料进行选择时，特别是在选择建筑室内的空调、排烟管道等的材料时，严格挑选符合其燃烧性能的材料，从而确保具有安全性。在选择排风机时，最好选用离心排风机，确保其在280 ℃的高温状态下还能够有效运作，并且能够持续30 min以上。在选择其他零部件以及防烟、排烟管道的材料时，要确保当火灾发生时，在排烟的过程中要做到环环相扣，每一个环节都准确无误，从而提高防烟、排烟的高效性、可靠性。

4.4其他注意事项

1)在设计高层建筑防烟、排烟装置时，要依据相关的法律法规进行设计，并根据实际情况进行细化计算，以便当火灾发生时，能够使其充分地发挥出应有的功效。

2)质监、工商、消防等部门、机构要加大对于防、排烟产品在生产、销售、使用等各个环节的监督执法力度，确保质量合格且安装符合规定的产品占据市场。

3)要大力宣传消防知识，增强民众对于防范火灾的意识，使他们充分意识到火灾的危害性。平时能正确识别、维护消防设施，当发生火灾时，要沉着冷静的面对，做到迅速逃离。

5 结语

我们了解到在高层建筑的设计与施工的过程中，防、排烟设置的设计对于保证人们的生命财产安全来说起着至关重要的作用。因此，不仅要加强人民对于防火的意识，还要进一步提高防、排烟设备的设计、使用水平，降低火灾所造成的危害。

[1] 杜 毅.高层建筑消防防烟、排烟设计探讨[J].科技创新与应用,2013(29)：235-236.

[2] 刘 旺,田 颖.高层建筑消防防烟、排烟设计探讨[J].科技致富向导,2014(26)：106.

[3] 王永富,胡 鹏.高层建筑消防防烟、排烟设计探讨[J].消防界,2016(10)：68.

Discussiononsmokepreventionandsmokeexhaustdesignofhigh-risebuildings

LiuXuanlingLiaoYanlin

(XiamenMunicipalPublicSecurityFireBrigade,Xiamen361021,China)

Combining with the characteristics of the high-rise building fire, building fire prevention to illustrate the importance of smoke, smoke exhaust design, existing problems in the design of the high-rise building fire prevention are analyzed, and puts forward the scheme and countermeasure of smoke and exhaust design of high-rise building fire prevention.

high-rise buildings, the fire, fire prevention, smoke exhaust smoke

1009-6825(2017)28-0028-02

2017-07-21

刘泫灵(1986- ),男，助理工程师

TU972.4

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