论消防防排烟系统在高层建筑火灾中的重要性

2017-04-09曾援

四川水泥 2017年9期

关键词：井道前室楼梯间

曾援

（南昌市青山湖区公安消防大队，南昌 330006）

论消防防排烟系统在高层建筑火灾中的重要性

曾援

（南昌市青山湖区公安消防大队，南昌 330006）

高层建筑一旦发生火灾烟气扩散的速度非常快，容易对逃生人员造成窒息，严重情况下会危及逃生人员的生命安全。科学地进行防排烟设计、施工、管理尤为重要，防排烟系统的设计、施工方法成为建筑施工的重要问题之一。故此，建筑消防防排烟系统设置的合理性至关重要，是火灾发生时顺利逃生及救援活动开展的重要条件。

防排烟系统；建筑；火灾；消防

随着社会经济的飞速发展，居民的生活面貌逐渐改善，生活需求也随之越来越高。一座座大型建筑物、一堆堆建筑群拔地而起，商场的装潢越来越精美，但是大量具有可燃性的装饰材料五行中制造了更多火灾隐患，重大火灾事故在近几年屡见不鲜，由此造成的人员伤亡和财产损失也在不断增长。大量的火灾事故证明，在火灾事故中，大多数人员伤亡都是由于吸入烟气造成窒息或中毒死亡，对于高层建筑来讲，由于建筑层数较高，人员逃生设计是否合理直接关系到住户的生命安全。为了最大限度减少火灾事故中的人员伤亡，必须要做好消防防火设计，尤其要做好排烟设计。

1 高层建筑突出的火灾特点

1.1 火势蔓延较快

高层建筑内部有许多类似楼梯间、电缆井、电梯井的竖向井道，如果防火分隔区处理不好，一旦发生火灾，这些竖向井道就像冒烟的烟囱助长火势蔓延。像图书馆、综合楼、高级宾馆等高层建筑，其室内可燃物比较多，一旦起火，火势将迅速蔓延。根据专家的测定，在火灾发生初期，在空气对流作用的推动下，烟气在水平方向通常以0.3m/s的速度快速扩散。在火势猛烈的阶段，各管井的烟气甚至能以 3～4m/s的速度迅速扩散。如果一幢高层建筑的高度是 100m，在突发火灾时，顺着竖向井道向上扩散的烟气仅需要半分钟就能到达顶层，这样的扩散速度是水平方向的十倍。

1.2 疏散相对困难

高层建筑层数多，垂直距离长，建筑内部人员相对集中，发生火灾时，疏散到地面等安全场所所需的时间较长。而且由于建筑内部竖向井道的空气对流畅通，烟气扩散速度非常快，无形中为疏散内部受灾人员的行动增加了一定的难度。并且目前许多城市中能够扑救高层建筑火灾的登高消防车数量为数不多，难以满足现场救援需要。普通电梯在火灾时因不防烟火或停电等原因无法使用，而我国多数高层建筑的安全疏散主要靠楼梯，但是楼梯间内一旦窜入烟气，就会严重影响疏散工作的进行。这些都属于高层建筑发生火灾时进行疏散工作的不利条件。

1.3 扑救工作难度很大

近几年建成的高层建筑高度少则十多米，也有数百米高的。垂直建筑结构一旦有火灾发生，很难从室外直接进行有效的扑救。为了减少人员伤亡，必须依靠建筑内部的消防设备进行自救。而我国目前的经济技术水平有限，相应的消防设备尚不健全，尤其是二类高层建筑目前仍然依靠消火栓进行火灾扑救，高层建筑本身储水量有限，发生火灾后热辐射较强，火势蔓延速度非常快，单凭消防栓远远达不到高层建筑火灾自救要求。而在最近几年，随着建筑技术发展,建筑物高度也在不断增加。这些超高层建筑,尤其是40层以上建筑本身就具有较大火灾危险性,即使完全照相关规范规定进行防火设计,也会出现一些与建筑安全使用、有效救援相左的问题,需要我们在防火设计的概念上有所调整。

2 防排烟系统的特点及重要性

防排烟系统是由排风管道、管井、防火阀、门开关设备、排风机等设备组成，是防烟系统和排烟系统的总称。一般而言，高层民用建筑的防排烟系统分为机械加压送风的防排烟设施和可开启外窗的自然防排烟设施。从而防止烟气进入疏散通道或将烟气有效的排至建筑物外。

高层建筑最明显的一个特点就是高，在火灾发生的情况下，现场人员往往会存在一些消极心理，比如焦虑、紧张以及恐惧等，这样便很难快速地逃离火灾现场。而在高层建筑设置防排烟系统，便能够使高层建筑中一些易燃物品与易爆空气的蔓延得到有效控制，并且在火灾发生的情况下，基于消防排烟系统中的防火阀，还能够对火势的蔓延进行有效阻止，从而为火灾现场人员逃离提供有利时间。

3 消防防排烟系统设置

防排烟系统是由防烟系统和排烟系统共同组成的消防系统。防烟系统的作用是通过机械加压送风阻止烟气向疏散通道扩散，保证人员能够安全地从疏散通道通行；排烟系统的作用是通过自然排烟或机械排烟把起火点的烟气引到建筑外，从而避免火灾现场烟气过重对受灾人员构成生命威胁。机械防排烟系统主要包括管井、送排风管道、防火阀和开关设备等零部件，设置在楼梯间正压，防烟分区及排烟量有直接联系。

3.1 排烟设施设置

建筑排烟方式主要有自然排烟（即打开外窗排放烟气）和机械排烟两种方式。目前大部分高层建筑都采用自然排烟方式，其配置并不是最科学的，使用过程中还可能出现一些问题。目前大部分高层建筑的防火灾排烟系统都是按照防火灾相关规定布置的，在结构和功能上力求达到最佳配置。设在迎风面的排烟窗口，在火灾发生时是不利于排烟的，并且还存在烟气倒灌的可能性。可利用下悬窗、平移窗等幕墙保证排烟畅通，比如打开平移窗后会形成挡烟板，它能与窗口形成负压，在不影响室内采光的前提下促使室内烟气尽快向外排出，并且能够美化建筑物外观，是目前为止一种比较先进但是造价较高的排烟方式；一部分高层建筑受热压作用，热压形成于上下层间，建筑的高度有中和面，称之为室内防火分区。在布置防烟分区时必须考虑热压的影响作用。布置排烟系统的目的是在火灾发生时将火灾现场的烟气引到建筑外，保证建筑内部人员在相对安全的环境中尽快疏散逃生。当烟气带火或者烟气温度达到280℃时，为了控制火势，必须将所有排烟通道关闭。

3.2 防烟系统的设置

上文已提及，消防排烟系统有机械加压送风排烟系统和可开启外窗的自然排烟系统之分。建筑消防相关法文中有一些规定，比如疏散楼梯间或前室可利用自然排烟方式进行排烟，烟气可以进入到安全保护区域。相对机械排烟系统来说，自然排风可靠性更好，排烟效果并不比机械排风效果差。但是自然排烟系统必须精心布置，具体方法如下：

（1）重点考虑送风管道的材质及横截面积、送风口的尺寸。据建筑排烟方面的相关规定，设计送风管道时应该重点送风口大小和管道的横截面积，并且考虑不同的送风管道必须使用不同的材质，以确保排烟系统的构造科学合理，并且符合相关规定。

（2）要优化排烟系统的应用方式。实践证明，当高层建筑内部突发火灾时，如果将着火层和邻近着火层的前室送风口打开进行排烟，并不能有效控制火势。如果着火层的火势并未对邻近楼层构成威胁，没必要打开邻近楼层的防烟设施[2]。

（3）重点关注排烟系统的送风量和漏风量。一般来说，高层建筑内部电梯口和防火门总面积越大，漏风量就越大。鉴于此，必须严格遵循《建筑设计防火规范》布置排烟系统时，确保加压区正压值符合建筑防火灾的相关规定。

3.3 地下室楼梯间加压送风问题

先判断楼梯间是防烟楼梯间还是封闭式楼梯间还。如果是能够满足自然送风要求的封闭楼梯间，可以将通风窗直接打开来排放烟气，若不满足条件时就需设置加压送风。如果是防烟楼梯间，只能采用加压送风式排烟构造。其中，地下室加压送风又有几个情况：一种情况是防烟楼梯间及前室或合用前室应该以以超过16000m3/h的送风量独立送风，假设不直接对前室或是合用前室送风，送风量应该达到 25000m3/h或者比之更高，另外要设置余压阀；二是能够满足自然排烟要求的防烟楼梯，前室或合用前室的送风量应该达到22000m3/h或比之更高。