建筑防烟系统设置方式的辨析

丁显孔

摘要：本文结合《建筑防烟排烟系统技术标准》对自然通风系统和机械加压送风系统的具体设置要求，分析了建筑防火设计过程中可能遇到的各种情况，阐述了建筑使用功能、建筑高度、楼梯间及其前室对自然通风系统和机械加压送风系统选择的影响;从工作原理出发，对建筑防烟系统设置方式进行了探讨和辨析。

关键词：建筑防烟排烟系统技术标准;建筑防火设计;楼梯间;防烟系统;排烟系统

《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017（以下简称《烟规》）颁布实施后，如何科学设置建筑防烟排烟系统，认真贯彻落实《烟规》，减少火灾损失和人员伤亡，特别是减少火灾中烟气对人的侵害，是消防工作者密切关注的热点问题。防烟系统分为自然通风系统和机械加压送风系统两种方式，根据各自的工作原理不同，两种防烟方式有不同的适用对象，按照《烟规》，哪些建筑或者部位适用于自然通风系统，哪些建筑或者部位适用于机械加压送风系统，是值得认真探讨的问题。如果选择不当，非但不能发挥作用，还有可能适得其反。本文结合《烟规》的具体条款，在防烟系统设置方式方面展开讨论。

由《烟规》对两种防烟方式的定义可知，自然通风的核心是“防止火灾烟气在楼梯间……等空间内积聚”，关键词是“防止积聚”;而机械加压送风方式则“阻止火灾烟气侵入……等空间”，关键词是“阻止侵入”，虽然方式各有不同，但是目标却是完全一致的。然而，机械加压送风方式在造价、管理等方面，与自然通风方式相差悬殊。从经济合理的角度考虑，应当尽可能的选择自然通风。但是自然通风有很多不足之处，可靠性不及机械加压送风方式，所以要具体问题具体分析，不能“一刀切”，这也就造成了《烟规》在理解执行方面出现仁者见仁、智者见智的情形，影响《烟规》的贯彻落实。如果要深入理解《烟规》，就需要从原理上加以辨析，以求得共识，推动建筑防烟排烟技术不断向前发展。

一、建筑使用功能对防烟方式的影响

建筑使用功能是建筑防火设计的决定性因素，而建筑防烟排烟系统是建筑防火设计的有机组成部分，绝不可割裂开来，多种建筑防火设计技术的综合应用，才能保证建筑防烟排烟系统发挥最大效益。按照《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）（以下简称《建规》）对建筑物的分类，民用建筑可以按照使用功能的不同，进一步划分为公共建筑和住宅两类;工业建筑一般划分为仓库和厂房两类。

公共建筑人员密集、使用功能显然比住宅复杂得多，火灾危险性大于住宅，所以即便是相同高度的民用建筑，在设置防烟方式方面，公共建筑也比住宅严格。仓库和厂房属于工业建筑，相比较民用建筑而言，工业建筑内人的密集程度低，但是工业建筑火灾荷载大，发生火灾以后，可燃物的烟气量大，烟气控制难度大，特别是建筑高度相对较高的工业建筑，发生火灾以后烟气控制困难，为了给工业建筑内部人员疏散提供安全的通道，在建筑高度达到一定值以后，也应当采用更为可靠的机械加压送风防烟方式。

二、建筑高度对防烟方式的影响

建筑高度越高，火灾扑救难度越大，人员疏散时间越长。所以，对于高层建筑而言，采用机械加压送风防烟方式更为合理。《烟规》第3.1.2条对公共建筑、工业建筑设置机械加压送风防烟方式的高度限值是大于50m;对住宅建筑则是大于100m。同理，《烟规》第3.1.3条对50m和100m以下的建筑也进行了明确规定：“……应采用自然通风系统;当不能设置自然通风系统时，应采用机械加压送风系统。”这一规定的意义在于防烟方式仅限于自然通风、机械加压两种，根据不同的对象，合理选择其中一种，这两种方式各有优、缺点，相对而言自然通风的设置有其自身的条件，如果达不到条件或者由于种种原因不能设置，则还应当采用机械加压送风防烟方式。

三、楼梯间对防烟方式的影响

楼梯间是生命安全通道，设置防烟排烟设施、加强消防安全管理是非常关键的。2015年6月25日，河南省郑州市金水区西关虎屯新区4号楼2单元一层发生重大火灾中，一层楼梯间用户接线箱内起火冒烟，火势迅速蔓延，楼梯间内放置的电动自行车、自行车、座椅等被引燃后产生大量高温有毒烟气，沿楼梯间向上扩散。某酒店员工租住在2单元七层西户，建筑面积约120m2，除卫生间外其余房间用作集体宿舍，常住人员19名，火灾发生时，共有17人居住。这些员工获知火情后盲目逃生，强行穿越充满高温有毒烟气的楼梯间，结果酿成15人死伤于楼梯间内的惨剧，教训极为深刻。以下逐一分析各种形式的楼梯间在建筑防火中的情形。

（一）防烟楼梯间

防烟楼梯间是指在楼梯间入口处设置防烟的前室、开敞式阳台或凹廊（统称前室）等设施，且通向前室和楼梯间的门均為防火门，以防止火灾的烟和热气进入的楼梯间。防烟楼梯间是防烟性能最好的楼梯间，与其他形式的楼梯间最大的区别在于有一个防烟的前室，前室既可以是封闭的，也可以是开敞式阳台或凹廊。在防烟楼梯间中，防烟前室、开敞式阳台、开敞式凹廊三者之间是等同关系，都是“前室”。但是需要注意的是，这三者中，只有防烟前室只能采用机械加压送风防烟方式，其他两种“前室”均属于自然通风方式。正因为《建规》对防烟楼梯间的定义是机械加压送风和自然通风两种方式并存的，所以《烟规》才对什么情况下采用机械加压送风、什么情况下采用自然通风作出明确规定，以便于执行和落实，实现防烟楼梯间的防烟效果。

1.防烟楼梯间在工业建筑中的应用

《建规》第3.7.6条规定“建筑高度大于32m且任一层人数超过10人的厂房，应采用防烟楼梯间或室外楼梯”，如果采用防烟楼梯间的话，则与《烟规》第3.1.2条在建筑高度的限值有所不同（50m和32m），从安全角度出发，既可以设置机械加压送风防烟系统，当然也可以按照《烟规》第3.1.3条的规定，将“建筑高度大于32m且任一层人数超过10人的厂房”划归“建筑高度小于或等于50m的工业建筑”，而采用自然通风系统;当不能设置自然通风系统时，应采用机械加压送风系统。对于仓库，《建规》第3.8.7条规定：“高层仓库的疏散楼梯应采用封闭楼梯间。”需要指出，《建规》所指的“高层厂房、高层仓库”是指建筑高度大于24m的非单层厂房、仓库。由此可知，不论高层仓库建筑高度多高，采用封闭楼梯间即可。当然，如果采用防烟楼梯间，防烟方式的选择与厂房相同。

2.防烟楼梯间在公共建筑中的应用

在民用建筑中，防烟楼梯间也有广泛的应用。《建规》第5.5.12条规定：“一类高层公共建筑和建筑高度大于32m的二类高层公共建筑，其疏散楼梯应采用防烟楼梯间。”一类高层公共建筑是按照《建规》表5.1.1进行的分类，建筑高度大于50m的公共建筑以及其他符合《建规》表5.1.1规定的建筑，均属于一类高层公共建筑。除一类高层公共建筑以外的其他高层公共建筑，均属于二类高层公共建筑（≥24m）。当一类高层公共建筑和建筑高度大于32m的二类高层公共建筑采用防烟楼梯间时，与《烟规》第3.1.2条所指的“建筑高度大于50m的公共建筑”在防烟方式设置高度的要求又有所不同。所以，即使是高层公共建筑采用防烟楼梯间，也要注意不一定全部采用机械加压送风防烟方式，如果建筑高度大于32m但小于或等于50m的二类高层公共建筑采用防烟楼梯间的话，按照《烟规》第3.1.3条的规定，应将其划归“建筑高度小于或等于50m的公共建筑”，采用自然通风系统也是可以的;当不能设置自然通风系统时，应采用机械加压送风系统。而一类高层公共建筑中“建筑高度大于50m的公共建筑”，只能选择机械加压送风系统。

3.防烟楼梯间在住宅建筑中的应用

按照《建规》表5.1.1，一类高层住宅的高度起点是大于54m，二类高层住宅的高度起点是大于27m但不大于54m，同时，《建规》5.5.27条第3款规定：建筑高度大于33m的住宅建筑应采用防烟楼梯间。又据《烟规》第3.1.2条，只有建筑高度大于100m的住宅建筑才应采用机械加压送风系统。所以，结合起来看，即便是住宅采用了防烟楼梯间，如果建筑高度没有达到100m，均可以采用自然通风系统;当不能设置自然通风系统时，应采用机械加压送风系统。

（二）封闭楼梯间

封闭楼梯间是指在楼梯间入口处设置门，以防止火灾的烟和热气进入的楼梯间。相比较防烟楼梯间，防烟性能差一些，但是也有广泛的应用。例如高层厂房和甲、乙、丙类多层厂房以及高层仓库的疏散楼梯，在民用建筑中，高层公共建筑裙房和建筑高度不大于32m的二类高层公共建筑，其疏散楼梯应采用封闭楼梯间。在多层公共建筑中，除与敞开式外廊直接相连的楼梯间外，应采用封闭楼梯间的公共建筑更多，例如6层及以上的公共建筑均应采用封闭楼梯间。按照《烟规》第3.1.6条，封闭楼梯间应采用自然通风系统，不能满足自然通风条件的封闭楼梯间，应设置机械加压送风系统。

（三）剪刀楼梯间

剪刀楼梯间是一种特殊的楼梯间，《建规》第5.5.10条对高层公共建筑采用剪刀楼梯间作出了具体规定，要求在高层公共建筑中采用的剪刀楼梯间应为防烟楼梯间，楼梯间的前室应分别设置，因此在高层公共建筑中的剪刀楼梯间可按照防烟楼梯间考虑;剪刀楼梯间在住宅建筑中比较常见，《建规》第5.5.28条有具体要求，但也要求应采用防烟楼梯间。《住宅设计规范》GB50096-2011也有具体要求，因此可以把剪刀楼梯间视为一种特殊的防烟楼梯间。其防烟系统的设置，也要参照防烟楼梯间的要求进行，不再赘述。

四、前室对防烟方式的影响

前室与楼梯间密切相关，综合起来看，前室的复杂性主要体现在“合用”上，《烟规》对独立前室、合用前室均给出了明确的定义，合用指的是防烟楼梯间前室与消防电梯前室合用（简称“两合用”）;共用前室特指剪刀楼梯间的两个楼梯间共用同一前室。虽然《建规》第5.5.28条明确规定剪刀楼梯间的前室或共用前室不宜与消防电梯的前室合用，但是在实际工作中，确实存在剪刀楼梯间的两个楼梯间共用同一前室之外，还和消防电梯前室合用的情形，这是一种特殊情况，可视为“三合用”。三合用楼梯间的使用面积不应小于12m²，且短边不应小于2.4m。

前室采取防烟措施在前文已论述甚多，那么，如果前室采取防烟措施的话，楼梯间还需不需要采取防烟措施呢？《烟规》第3.1.3条按照两种情况分别做出了要求：①如果两合用前室或者独立前室采用全敞开的阳台或凹廊，楼梯间可不设置防烟系统;②如果两合用前室或者独立前室设有两个及以上不同朝向的可开启外窗，且独立前室两个外窗面积分别不小于2m2，合用前室两个外窗面积分别不小于3m2，楼梯间也可不设置防烟系统。第①种情况实际上是鼓励采用全敞开的阳台或凹廊，实现真正意义上的自然通风，第②种情况实际上是对第①种情况的替代措施，用不同朝向的可开启外窗代替全敞开的阳台或凹廊，虽然效果不见得比第①种情况好，但是也为自然通风创造了条件;也可以说，一定数量的不同朝向可开启外窗，实质上是一种半敞開的阳台或凹廊。这一措施对降低防烟系统造价有益。

进一步地，如果楼梯间采取防烟措施，是采用哪一种防烟措施呢？《烟规》第3.1.3条也按照两种情况分别作出了要求：①当独立前室、共用前室及合用前室的机械加压送风口设置在前室的顶部或正对前室入口的墙面时，楼梯间可采用自然通风系统。这里就要求最好把前室的机械加压送风口设置在前室的顶部，或者把机械加压送风口设置成正对前室入口的墙面，这种情况可以看做是一种变通措施，如果当独立前室、共用前室及合用前室采用的不是机械加压送风方式，根本没有机械加压送风口，这种情况自然也就不能成立了，因此这是一种专门针对独立前室、共用前室及合用前室采用机械加压送风方式的情况而言的。②如果做不到第①种要求，则楼梯间应采用机械加压送风系统，也就有可能出现前室和楼梯间均采用机械加压送风系统;前室采用机械加压送风、楼梯间采用自然通风等多种组合。

除此以外，如果建筑高度小于或等于50m的建筑，楼梯间设置加压送风井（管）道确有困难时，楼梯间可采用直灌式加压送风系统。直灌式加压送风系统只适用于楼梯间加压送风，是机械加压送风的一种变化形式。直灌式加压送风系统适用于既有建筑的改造，在新建建筑设计防烟系统时，不应当采用直灌式加压送风系统。

参考文献：

GB51251-2017.建筑防烟排烟系统技术标准[S].

GB50016-2014.建筑设计防火规范（2018年版）[S].

GB50096-2011.住宅设计规范[S].