高层建筑防排烟施工技术要点探析

张树理

城市中高层建筑不断增多，有的已成为城市发展的标志性建筑，其特点是对土地资源的合理化运用，提高了土地资源利用率，减少浪费。但在实际的高层建筑使用管理中，必须面对一些安全隐患，特别是发生火灾事故时，需要提前对高层建筑防排烟技术进行科学合理的规划，才能提高建筑物的抗风险能力。

1.高层建筑防排烟的施工技术

1.1 自然防排烟

自然防排烟的工作原理是借助冷空气与热烟气的对流运动来实现的[1]，即在火灾发生时，由于产生了大量的热烟气流，形成浮力的同时与室外风力形成共同作用在建筑物开口将烟气排出。自然防排烟方式运行起来非常简便，不受设备、经济、用电等因素影响。对于自然防排烟而言，通过开门和开窗方式，再合理运用通风口就能实现防排烟目的，因此只要门窗、风口保持良好的通风条件即可。

1.2 机械防排烟

机械防排烟主要包含两个方面，即机械加压送风防烟和机械排烟（见图1）。机械排烟是从着火的房间或走道将火灾形成的烟气排出至建筑物外，防止其向更大范围扩散。机械防烟主要通过机械加压送风方式，保障疏散和扑救火灾所用的防烟楼梯、前室与避难层等区域没有烟气，让受困人员安全撤离，为接下来扑救火灾提供方便。防排烟系统涉及的主要区域有房间、走廊、避难层、防烟楼梯间等。

图1 机械排烟示意图

机械排烟主要是通过排烟口、排烟防火阀、管道及支撑体系、排烟风机等组成的系统，把建筑物内可燃物燃烧产生的有毒有害烟气向外部排出，防止因火灾造成更严重的损失，让高层建筑实现最佳的防排烟效果，且不会受到外界环境因素影响，有效减少了火灾造成的严重损害。但此法需要投入高额的资金，耗电量大，所以投入成本非常高[2]。

火灾发生过程中，会产生大量的有毒烟气，借助防排烟风机可以将其快速排出建筑物，防止烟雾进一步扩散到其他区域或是疏散通道，可以为受灾人员撤离和避难提供有力的保障。另外也能使建筑物温度降低，有效阻止烟雾和热量扩散，从而对火灾起到一定的防范和控制作用。通常在机械排烟方式中会利用风口、风机、风管等设备进行防排烟，而自然排烟机则是门窗、通道及风口。

2.高层建筑防排烟施工中存在的技术问题

2.1 防排烟设计中的问题

依据建筑物高层建筑防排烟设计规范的相关要求，建筑物外墙每间隔5 层其防烟楼梯间外窗在开启时总面积必须大于2m2，合用前室外窗、消防电梯间及防烟楼梯间前室外窗开启面积分别应大于3m2、2m2。实际上一些设计人员在防排烟设计中只重视窗户的面积，不重视窗户类型，导致设计不合理。

2.2 排烟防火阀的安装问题

排烟防火阀是整个防排烟系统的重要组成构件，能够在一定程度上对火灾形成弱化及必要的控制作用，且能有效减少火灾所造成的重大危害[3]。但在实际的设计施工过程中，一些施工人员由于对防火阀的安装设计、作用并没有深刻的认识，容易在安装过程中出现安装不规范，如安装不合理、漏装等，导致无法充分发挥其防排烟的重要作用，不能保障高层建筑物的安全。因此，为了防止此类事故或问题的出现，在对防火阀安装时，必须明确其设计施工的重要作用和意义，施工人员与技术人员加强沟通和交流，严格按照防火阀施工技术进行安装，并进行质量检验，使其能够在火灾发生时充分发挥作用。

2.3 防排烟管道的耐火极限

相关规范对防排烟管道的耐火极限给予了明确的定义，依据《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）要求，竖向设置的排烟管道除应设置中管道井外，还对排烟管道的耐火极限作出不应小于0.5h 的要求，而水平设置的排烟管道设置在吊顶内时，其耐火极限要求不应小于0.5h，对于设置在走道部位吊顶内，以及穿越防火分区的排烟管道，则要求管道的耐火极限不应小于1.0h[4]。设计人员通常会按照规范要求，在设计文件中对相应的防排烟管道耐火极限作出明确要求。但在施工中遇到的经常问题是：无论是标准规范还是设计文件，均没有对如何达到规定耐火极限风管的做法提出明确的要求，从而造成施工现场各方对防排烟风管是否达到设计与规范要求耐火极限的判定缺少依据。

2.4 防排烟风机设置

由于火灾形成大量有毒烟雾，要更好地防排烟就需要从建筑物的面积、结构结合实际情况进行综合考虑。国家标准《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）要求机械排烟风机宜设在排烟系统的最高处，机械加压送风风机宜设置在系统的下部。但在施工中经常遇到有裙房等情况，机械加压送风风机与排烟风机布置难以满足规范要求。

3.高层建筑防排烟的施工技术要点分析

3.1 自然防排烟外窗优化

自然防排烟方式是在火灾发生时，不借助任何机械化形式，运用高层建筑的自身优势，同时依靠内外压力差和空气浮力、风力等作用进行自然排烟。这就需要建筑物在设计施工时必须满足一定的条件——设置进气口、出气口。可利用建筑物的门窗作为出气口，也可在建筑物中设计专门的烟气排气口。针对当前自然防排烟外窗开窗面积，需要对外窗类型进行优化。一般情况下自然排烟口开启时其有效面积应注意：若使用悬窗作为排烟口，其开窗角度大于70°时，面积依据悬窗面积进行计算，开窗角度小于70°时，面积依据悬窗最大的水平投影面积计算。若使用百叶窗应当按照窗的有效开口面积计算。因此在选择使用外窗类型时，需要依据高层建筑的实际情况和防排烟需求，对外窗进行优化设计。

3.2 排烟防火阀的安装技术要点

如前所述，排烟防火阀的设计施工在机械排烟系统中也发挥了十分重要的作用，排烟防火阀产品应取得国家认可检测部门的型式检验报告，其主要安装排烟管道的以下部位：（1）穿越防火分区处；（2）在垂直风管与每层水平风管连接处的水平管道上；（3）一个排烟系统分担多个防烟分区的排烟支管上；（4）在排烟风机的入口处。排烟防火阀应设置独立的支、吊架。

排烟防火阀平时呈开启状态，发生火灾时，排烟系统开始工作，当排烟管道内的烟气温度达到280℃时，排烟防火阀关闭，同时连锁关闭排烟风机和补风机。

3.3 防排烟管道耐火极限的施工技术要点

针对前述提及的防排烟管道耐火极限问题，工程技术人员进行了许多的探讨与实践，目前比较通用的做法是按照规范选用规定厚度的金属板材制作风管，以此满足耐火完整性的检测要求，且有施工方取得的检测报告。但对于耐火极限定义的满足耐火隔热性的要求，有设计文件提出采用在镀锌钢板风管外包裹防火板或绝热材料等做法，但这种做法尚需取得第三方检测机构的检验认可。

为有效解决防排烟管道耐火极限在实际施工与验收中的困惑，建议《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251）规范修订时，明确针对不同材质管道不同耐火极限要求的构造做法。

3.4 防排烟风机的施工技术要点

防排烟风机的风量要进行精准计算，并考虑管道系统的漏风量等因素，从而在实际运行过程中能够满足防排烟的实际需求，充分发挥防排风机的最大作用。排烟风机产品应取得国家认可检测部门的型式检验报告。

防排烟风机安装时，应按规范要求核对其安装位置、水平与竖向间距等。在机械加压送风风机的出口管道上应安装70℃防火阀，在排烟风机的入口管道上应设置280℃排烟防火阀。排烟风机与管道的连接部件，应能在280℃连续工作30min 条件下保证其结构完整性，产品应有相应的第三方检测报告。

防排烟风机的支、吊架应牢固可靠，不需设置减震装置，排烟风机与通风空调系统共用且需考虑减震时，不应采用橡胶减震方式。

4.结语

近年来，高层建筑火灾事故频发，且发生概率有所提升，事故容易引发极其严重的后果，产生了较大的消极影响，这主要与高层建筑的结构特点和高层建筑防排烟设计施工不够完善有着紧密联系，因此当务之急是加强高层建筑防排烟设计施工的质量和效果，从而在火灾发生时能够对火灾形成一定的制约，防止其扩散和蔓延到无火灾区域，从整体上提高高层建筑的整体防范火灾安全系数。