高层建筑防排烟系统的常见问题

2022-08-02陈操成都市消防救援支队新都大队

消防界(电子版) 2022年13期

■ 陈操成都市消防救援支队新都大队

近年来，伴随着国家对于建筑消防安全的管理整治力度不断提升，越来越多的建筑消防隐患开始被人们所熟知。作为高层建筑的常规消防安全设施之一，防排烟系统的主要功效在于排除烟气并防止烟气进入安全疏散通道，以便于在发生火灾时为建筑居民提供安全可靠的疏散环境，同时也便于消防救援队伍可以有效开展灭火救援工作，从而达到减少伤亡、降低损失的目的。而在实际当中，由于设计不当、施工不合理、验收管理不足等因素所引发的防排烟系统问题并不少见，故加强对高层建筑防排烟系统常见问题的研究和分析，对于进一步加强消防安全建设有着一定的现实意义。

一、防排烟系统类型

自然排烟系统、机械排烟系统和机械加压送风系统是目前高层建筑中主流的三种系统。自然排烟系统是充分利用烟气流动的特征，依靠合理的建筑结构设计和内部布局，加快烟气在建筑内部的排散。自然排烟系统属于最简单的物理排烟结构，其具有结构简单、无需电源和专用设备的特征。机械排烟系统则是依靠特定的机械设备组来完成排烟工作，其主要包括防火阀、排烟口、排烟管道、抽风机等设备，工作原理是利用抽风机将建筑内部的烟气排出至建筑外部，避免烟气扩散至居民生活区域及安全疏散区域。机械加压送风系统本质上属于强制性的防排烟措施，其能够在建筑电梯间、楼梯间前保持一定正压，避免烟气侵入，形成无烟区，从而营造一个小范围的无烟空间[1]。

二、自然排烟系统的常见问题

自然排烟系统作为最简单的排烟系统，其在实际中拥有着广泛的应用空间。根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2014 显示，除了单层主体建筑高度超过24m的体育馆、会堂、剧院等公共建筑以及高层建筑中的人民防空地下室，建筑防烟楼梯、电梯间前室均适合使用自然排烟方式[2]。

（一）自然排烟窗的位置选择

从自然排烟系统的原理角度来看，排烟窗的位置设置将直接影响实际的排烟效果。仅考虑自然排烟效果，排烟窗应当尽量设置在外墙上部，并保持开启状态，具体的设置数量则应当依据建筑室内面积而决定。而在实际当中，考虑到建筑内部结构设计因素的影响，大部分的自然排烟窗设置在了外墙下部，其具体楼层顶板之间存在一定的距离，这显然会影响到自然排烟的实际效果和效率。

（二）开窗面积的问题

《建筑设计防火规范》中针对自然排烟窗的具体开窗面积有着明确的要求和规定，而在实际当中却普遍存在未按照规范标准设置开窗面积的情况，甚至会存在将固定窗面积计算为自然排烟窗面积的情况，最终导致高层建筑的实际自然排烟窗开窗面积无法达到《建筑设计防火规范》的要求，并影响到实际的排烟效果。

（三）排烟窗结构不合理

在部分高层建筑当中，排烟窗会以不可开启的固定窗形式而存在，且此类排烟窗同样会被计算到排烟窗面积之内。也有部分建筑会将排烟窗上部做成固定窗，下部可移动，这种设计不会影响到排烟效果，但在实际中，往往会在火灾中起到反作用，即下部排烟窗持续向建筑内部输送新鲜空气，从而导致火势加剧。此外，部分建筑中存在着排烟窗与防烟分区距离过远的情况，这种情况常见于走廊当中。当存在这种情况时，即便是排烟窗的数量和开窗面积满足了建筑需求，但实际的排烟效果并不理想，无法有效排出走廊内部的烟气。

三、机械排烟系统的常见问题

（一）排烟口位置设置不当

排烟口位置设置不当主要体现在两个方面：一是排烟口的高度不足。当火灾发生之后，烟气温度相对较高，会大量集中在顶棚处，而排烟口必须设置在外墙上部才能保证烟气可以有效排出。二是布局不合理。排烟口数量和防烟分区的面积比重设置不合理，一旦防烟分区的面积过大，会导致单个排烟口的排烟流量过大，这种情况下会进一步导致烟层下部清洁空气被排出。

（二）排烟阀安装位置不当

部分设计及施工人员对于排烟阀的认识存在一定的误区，认为排烟阀与送风阀之间没有较大的差异。在这种错误认识的影响之下，局部排烟系统的设计和施工不够合理，导致排烟风机没有直接设置在防烟分区内部。设计人员认为排烟风机会直接将室内的烟气排出，没有考虑到烟气的排出可能会进一步引发烟火蔓延的问题。而根据《建筑设计防火规范》的基本要求，排烟阀的设计和安装均具有明确的要求，其理论上需要设置在顶棚或者靠近顶棚的墙面，且与附近安全出口、安全通道的最小水平距离不得超过1.5m，距离最近可燃物的距离不得小于1m。

（三）机械防排烟设施的设置问题

对于带有裙房的高层建筑而言，裙房以上部分可以采取自然排烟方式，若裙房走廊不具备自然排烟的条件时，则应当按照要求设置机械防排烟设施。若高层建筑内部存在超过20m 的内部走廊时，则应当在走廊两侧设置自然排烟窗，若开窗面积无法达到防排烟的基本要求，则需要额外设置机械排烟设施。在实际当中，裙房以及20m 以上内部走廊未设置机械防排烟设施的情况并不少见，这种情况下若仅仅依靠自然排烟系统，自然无法满足建筑内部的防排烟需求[3]。

四、机械加压防排烟系统的常见问题

（一）漏风系数的取值问题

《建筑设计防火规范》中针对风道漏风系数的标准要求相对较为笼统，并未明确加压送风机风量的具体标准，从而导致实际设计过程中影响到了设计人员的判断，多数设计人员认为风机送风量越大，越能够满足防排烟需求。因此，在设计风量时，设计人员往往会过度追求计算值或者规范规定值，将送风机的风量设置为较大的参数，这无疑影响到了前室和楼梯间门的正常开启，一旦风机满荷载运行，将直接影响到建筑内部居民是否能够顺利逃生。此外，在排烟风机的风量确定上也存在一定的不合理之处，部分设计人员在设计排烟风机风量时没有充分考虑到漏风系数因素，甚至会在未考虑漏风系数的情况下配备排烟风机，会导致排烟部位的排烟量无法得到保障。针对漏风系数的取值问题，设计人员应当充分考虑控制时间和控制烟气层高度来对排烟量进行确定，并进一步选择漏风系数，确定排烟风机的参数设置，在保证实际排烟效果的基础上，进一步追求经济性和实用性[4]。

（二）送风口设置不合理

在机械加压防排烟系统的设计过程中，部分竖向防排烟系统的送风口一般会设置成百叶窗式的常开风口，各个送风口的大小和尺寸基本相似。各个送风口在风量和风速方面存在一定的偏差，这主要是因为各个送风口与风机之间存在不同的距离差异，距离风机较近的送风口往往风量大、风速快，排烟效果好，而距离风机较远的送风口效果则恰恰相反，甚至末端送风口基本不具备排烟的功效。《建筑设计防火规范》中针对排烟风机的风量作出了详细规定，当排烟风机担负一个防烟分区排烟时，应按每平方米面积不小于60m3/h 计算，担负2个及以上的防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h 计算。需要注意的是，《建筑设计防火规范》中所指的风量是排烟风机的额定风量，并非指的是防烟分区的风量。而在实际当中，具体的风量计算标准以及防烟分区支管和排烟口的计算是按照哪一项指标进行计算也存在一定的争议。所以在火灾发生后，若仅仅开启防烟分区排烟阀，并连锁启动排烟风机时，该区域的支管和排烟口将迅速超过标准范围。故在设计的过程中，按照120m3/h 的标准进行设计的情况不少见，而这种设计方式则会在潜移默化的过程中将防烟分区的排风量扩大一倍，致使各个防烟分区风管、风口配置偏大[5]。

（三）排烟风机的电动控制问题

排烟风机电动控制主要存在的问题包括以下两个方面：一是联动控制设置不合理。从高层建筑排烟系统的设置现状来看，部分技术人员会将排烟防火阀的自动关闭系统与排烟风机并联在一起，这也意味着当排烟防火阀关闭之后，排烟风机也会同步关闭，导致排烟风机停运过早，没有完全将室内的烟气彻底排出室外。二是没有设置多线制控制方式。在火灾发生的初期阶段，排烟风机的可靠运行将直接影响到室内烟气的排出效果，这无论是对前期的居民撤离还是对后期的灭火救援均有着直接的影响。在安装排烟风机的过程中，总线制联动排烟机的情况最为常见，这种控制方式存在一定的技术弊端，即过度依靠系统的稳定性，一旦火灾自动报警系统出现故障之后，排烟风机将无法继续投入正常使用。

（四）排烟风机配电不符合规范

目前，部分排烟风机的配电仍存在无法满足建筑物负荷级别的问题。个别排烟风机没有与消防电源相连接，而是直接与建筑楼层明配电箱相连接，甚至有的采取了单回路配电线路、没有设置末端电源自动切换装置。此外，配电线路的敷设不达标也是一种常态化的现象，如配电线路穿过PVC 塑料管、穿过金属管时未涂刷防火涂料等，都可能导致配电线路的防火性能无法达标，并且在火灾发生后，可能会因为配电线路被烧毁而导致排烟风机停止运行。