谈地下建筑防烟排烟系统设计及消防检查要点

薄 涛

(太原市消防救援支队，山西 太原 030012)

地下建筑发生火灾时，由于建筑与大气联通开口较少，可燃物燃烧不充分、发烟量大、有毒烟气难以排出室外，极易造成重大人员伤亡和财产损失。因此对地下建筑进行消防安全设计时，合理设计防烟、排烟系统，并保证其在使用过程中完好有效就显得尤为重要。

1 地下建筑防烟排烟系统设计的任务

地下建筑发生火灾时，建筑物内人员常规的逃生路径为：房间→走廊→楼梯间前室→楼梯间→室外，同时起火房间产生的烟气其主要扩散流动路线为：房间→走廊→楼梯间前室→楼梯间→上部各楼层→室外，如图1所示。由此可见，在无干扰情况下，有毒热烟气在建筑内的扩散方向与人员疏散方向一致。一旦热烟气进入人员疏散路径，就会极大地增加逃生的危险性。特别是当烟气进入楼梯间并向上扩散时，将会严重影响着火部位以上各楼层人员的逃生，甚至会封闭直通室外的安全出口，从而造成重大伤亡。因此，掌握地下建筑发生火灾时烟气的流动规律，通过设置防烟、排烟设施来控制烟气走向，将烟气对人员疏散的影响降到最低，保证逃生路径安全可靠，是防烟、排烟系统设计的根本任务。

2 地下建筑防烟排烟系统设计的内容

根据地下建筑的火灾特点，其防烟排烟系统设计主要包括：防烟系统选型设计，排烟系统选型设计，补风系统选型设计三大部分内容，如图2所示。

2.1 防烟系统

防烟系统是指采用自然通风方式防止火灾烟气在楼梯间、前室、避难层(间)等疏散区域积聚[1]，或采用送风机对需要防烟的部位送入空气，阻止烟气侵入的方式。防烟系统可分为自然通风和机械加压送风两种方式。

自然通风防烟方式实际上是热烟气和冷空气的一种对流，也就是利用火灾时热气流的浮力作用和外部风力作用，使进入地下建筑楼梯间、前室内的热烟气通过开口部位排出室外。地下建筑多利用采光竖井或者采光窗的方式实现自然通风防烟。

机械加压送风系统设置在不具备自然通风条件的楼梯间和前室内。该系统是利用送风机进行强制动作，通过专用风道对楼梯间、前室、避难层(间)等部位送入足够量的新鲜空气，保持气压高于建筑物其他部位，从而把火灾烟气挡在防烟部位之外。它不受室外气候条件的影响，防排烟效果稳定。但需要设有专用的通风设备、可靠的消防电源，自动控制装置，并需要日常维护管理，因此造价和维护管理费用较高。

2.2 排烟系统

起火区域通过采用自然排烟方式或者机械排烟方式将有毒热烟气通过排烟口(窗)和排烟通道排至建筑物外的系统。在设计排烟系统前，应根据建筑的使用性质和净空高度划分防烟分区，且同一防烟分区内应采用同一种排烟方式[1]。排烟系统也可分为自然排烟系统和机械排烟系统两种类型。

2.2.1自然排烟

地下建筑排烟方式的选择，应既能满足设计要求，又要尽可能节约成本。自然排烟方式在建筑成本控制和系统可靠性方面有着先天的优势。因地形限制，可以在地下建筑的顶部设置若干排烟竖井或采光窗井来实施排烟，特别在地势宽阔的区域还可以设置下沉庭院和下沉广场来进行排烟，这样既增加了建筑的层次感，也起到了很好的排烟效果。

如果地下建筑上部是广场、绿地、公园等独立开敞空间，可以考虑设置自然通风竖井的排烟方式，但要在结构布置上，应注意以下几点：一是垂直通风井的布置应与防烟分区结合起来考虑。二是对于净高不大于6 m的空间，排烟竖井开口面积的总和应不小于排烟部位总面积的2%；对于净高大于6 m的空间，每个防烟分区的设计排烟量需选取通过热释放速率、烟羽流质量流量模型公式计算得到的数值与规范所提供的数值中的较大者，自然排烟口的面积需要根据排烟量和风口风速反推得到。

附属建设的地下建筑，可通过开启采光窗井进行自然排烟。但是这种排烟方式受室外风速与室内外气压差影响较大，如开启窗口设在迎风面，室外风速压力大于室内热烟气压，有可能出现烟气倒灌现象。另外此种排烟方式会造成火势向上层建筑蔓延的趋势，应设计必要的保护措施。鉴于此种方式在排烟效果上的不确定性，笔者建议谨慎使用。

2.2.2机械排烟

机械排烟是指利用机械设备通过排烟口和排烟管道将火灾热烟气排至室外的强制排烟方式。机械排烟方式的优点是能克服外界天气条件以及建筑热压作用的影响，排烟量稳定效果明显，特别在火灾初期阶段，排烟系统能使着火区域压力下降形成负压，减缓烟气向其他区域蔓延，有利于非着火区域的人员逃生。但当火灾发展到猛烈燃烧阶段时，排烟效果将大幅降低。且因为排烟系统所选用的风机及管道须在高温状态下连续工作，所以在系统建设初期投资和使用过程中的维护费用较高。

机械排烟系统设计时应根据GB 51251建筑防烟排烟系统技术标准的要求，将设计区域根据其建筑性质和高度划分为起火房间、内部走道或回廊、中庭三种类型分别计算设计。排烟量应按照烟羽流类型，根据火灾热释放速率、清晰高度、烟羽流质量流量及烟羽流温度等参数计算确定。

需要强调的是当一套排烟系统负责多个防烟分区排烟时，计算系统的排烟量应依照以下规定[1]：

1)当系统负担的所有区域的净高相同时，当建筑空间净高大于6 m，系统的排烟量应选取排烟量最大防烟分区的数值；当建筑空间净高不大于6 m时，系统的排烟量应选取同一防火分区中任意两个相邻防烟分区的排烟量之和的最大值计算。

2)当系统负担的区域净高不同时，应根据前一款的方法对系统中每个场所的排烟量分别进行计算，系统的排烟量取其中的最大值。

2.3 补风系统

地下建筑是一个相对封闭的空间，能否顺畅补风是有效排烟的重要条件。根据补风系统不同，可将补风系统分为三种方式：1)机械强制补风方式：着火区域采用机械排烟方式，补风系统也采用机械设备通过专用风管补风，送风量为排烟量的一半，这种方式可以使着火区域保持空气流动，保证排烟效果；2)自然通风补风方式：着火区域采用自然排烟或机械排烟，补风则利用通风窗或与大气联通开口对着火区域补风，这种方式补风量不定，但补风可靠性高；3)无专用补风方式：封闭内走道或建筑面积小于500 m2的房间，未设计机械补风设备和开窗，着火时由该区域内设置的机械排烟系统排烟。第三种方式因无可靠补风在地下建筑中排烟效果较差，不应使用。

3 地下建筑防烟排烟设施消防安全检查要点

在地下建筑中，防烟、排烟系统是关系到人员疏散和灭火救援成功与否的重要消防设施，建设过程必须要认真设计、细致安装，使系统能够达到规范要求。并且在日常使用过程中进行细致、规范的消防安全检查，以保证其性能状态完好有效。

3.1 系统设置检查

在进行检查时，应对照建筑的消防验收意见书和消防设计文件，掌握地下建筑的防烟排烟设施设置情况，现场核对、查看防烟排烟设施的设计类型、设置部位是否符合规范要求。特别是地下建筑的补风系统，一定要核对其设计选型是否合理，设置的位置能否起到作用。

3.2 自然排烟窗(口)检查

自然排烟窗(口)应设为可开启外窗或开口，可以通过自动、手动、温控释放等方式开启[1]。自然排烟窗(口)的开启形式应有利于火灾烟气的排出，并有方便开启的装置，其开窗面积应符合设计要求。电动排烟窗的自动和手动开启，以及电动复位操作应灵活可靠，相应的动作信号在消防控制主机上反馈正确。

3.3 风机和控制柜检查

现场查看正压送风机和排烟风机的铭牌是否清晰完整，其风量、风压等功能参数是否符合设计要求。风机控制柜的仪表盘显示应正常，指示灯标记明确，开关及控制按钮动作灵活可靠，手自动控制切换功能正常。在消防控制室远程手动启、停风机，运行及反馈信号应正常；任一常闭排烟阀或排烟口开启时，排烟风机均应能联动启动[1]；全部风机在消防控制柜是否设有手动启动按钮；正压送风机和排烟风机均应采用消防电源，并在最末一级配电箱上能进行主备电源自动切换；风机的配电线路连接正确且符合相应的防火性能要求。

3.4 加压送风口、排烟阀、排烟防火阀检查

加压送风口、排烟阀、排烟防火阀应安装牢固，关闭时应严密，其型号规格、截面尺寸、安装位置和安装方向、数量应符合规范规定和设计要求。电动、手动动作装置及温度释放装置的开启与复位功能灵活可靠，动作状态信号在消防联动主机的反馈应正确。

3.5 送风和排烟管道(竖井)检查

系统应采用管道送风或排烟，风管的材料、厚度及耐火极限应符合规范要求，不得直接采用土建风道。检查中要及时发现因管道连接不严、风口关闭不实而产生的漏风问题，或因管道内杂物堵塞，引起的风速、风量不足的问题。

3.6 联动控制功能检查

将报警控制器或联动控制主机设置为自动状态，模拟火灾报警，当信号确认后根据动作逻辑，防烟分区内的空调、新风系统应在30 s内关闭，相应区域的加压送风口和加压送风机应在15 s内开启，电动挡烟垂壁在60 s内下降到位，电动排烟窗或排烟口、排烟阀、机械排烟风机应在15 s内开启，设有机械补风系统的，应在启动排烟系统的同时启动，动作反馈信号应在火灾报警控制器或联动控制主机上显示。