中日建筑自然防排烟技术标准对比研究

曹灿峰

中机国际工程设计研究院有限责任公司

1 引言

当前，随着我国经济的快速增长，以房地产为代表的建筑行业蓬勃发展，但同时每年的火灾安全事故仍出现频繁高发态势，建筑消防安全形势不容乐观。建筑防烟系统及排烟系统设计是建筑防火安全设计的重要组成部分。国内外的多次火灾表明，火灾中可燃物燃烧产生烟气的遮光性，有毒性和高温缺氧等因素是导致人员伤亡的最主要原因[1]。

建筑防排烟系统可分别采用自然与机械两种方式，其中自然防排烟方式因其简单易行、不依靠机械设备，值得优先采用。从《高层民用建筑设计防火规范》起我国的自然防排烟部分技术措施虽然借鉴了日本经验[2]，但综合考虑我国实际国情有所改进，且随着经济社会发展，两国防排烟规范标准都在迭代更新。目前中日两国建筑防排烟相关法律法规体系如表1：

如表1 所示，宏观上看，中日两国关于防排烟系统的消防法规体系类似，都分为三大层次：即法律先要求建筑需满足的基本消防安全，再由规范或法规明确何类建筑及何等场所需设置消防设施，最后由技术标准或施行规则明确防排烟系统的设置部位和技术措施。相较于日本强调系统逻辑性和结构完整性，我国法规标准更侧重于技术针对性和专业指向性[3]。

2 需设置防排烟设施的场所及防排烟系统形式对比

建筑物内的疏散楼梯间、前室、避难区域等场所，需要设防烟设施，防止烟气侵入或聚集，为人员疏散和消防救援创造良好条件。排烟场所是则是火灾危险性较大的房间或者逃生距离较长的疏散通道，需设置排烟设施，将烟气热量尽快排出，减少人员伤亡及财产损失。

日本根据《消防法》及《建筑基准法》要求需设防烟设施的场所：1）防烟楼梯间的前室；2）消防电梯前室或合用前室。需设排烟设施的场所：1）总面积超过500 m2的以下特殊建筑物：（一）影剧院、电影院、礼堂等；（二）医院、诊所（有病人住宿设施的）、酒店、公寓、宿舍、儿童福利设施等；（三）学校、体育馆、图书馆、体育练习场等；（四）百货公司、展厅、酒吧、餐厅、商店等；2）三层及以上且总面积大于500 m2的建筑物；3）排烟窗面积不足地面面积1/50 的居室（即无排烟窗的居室）4）总面积超过1000 m2的建筑中，建筑面积超过200 m2的居室。

而我国据《建筑设计防火规范》需设防烟设施的场所：1）防烟楼梯间及其前室2）消防电梯前室或合用前室3）避难层走道的前室、避难层（间）4）封闭楼梯间。需设排烟设施的场所：1）设置在一、二、三层且房间建筑面积大于100 m2的歌舞娱乐放映游艺场所，设置在四层及以上楼层、地下或半地下的歌舞娱乐放映游艺场所；2）中庭；3）公共建筑内建筑面积大于100 m2且经常有人停留的地上房间；4）公共建筑内建筑面积大于300 m2且可燃物较多的地上房间；5）建筑内长度大于20 m 的疏散走道；6）地下或半地下建筑（室）、地上建筑内的无窗房间。当总建筑面积大于200 m2或一个房间建筑面积大于50 m2，且经常有人停留或可燃物较多时。

日本防烟场所重点是消防队员进行灭火扑救的起始场所即前室及合用前室，排烟场所则重点强调了人员密集及面积较大的房间。而我国防烟场所同时还重视了防烟楼梯间、封闭楼梯及避难层等区域，进一步确保了疏散通道安全的完整性。排烟场所相较于日本，我国则根据国情和事故案例，强调了歌舞娱乐放映游艺等场所，并增加了中庭及长走道等的排烟要求。

系统形式方面，从上表2 看，与我国划分为防烟系统和排烟系统两个独立组成部分不同，日本视防排烟为一个整体，分为密闭型、蓄烟型、排烟型、遮烟型等四种类型[4]。采用自然防烟方式的前提条件，与日本强调地下及无窗情况不一样，我国则考虑建筑高度带来风压的不利影响，而采用自然排烟方式的前提条件。两国则基本一致，满足排烟窗要求即可。

表2 中日防排烟设施方式及可采用自然方式前提对比

3 自然防烟技术标准对比

有别于日本，我国认为前室作为火灾疏散时的安全场所，应先保证无烟而非被动排烟。故《建筑防烟排烟系统技术标准》中已将防烟系统的“自然排烟”说法改为“自然通风”。

如表3 所示，首先两国对前室和合用前室的开窗面积要求一致，均为前室2 m2、合用前室3 m2，但是日本在前室排烟窗安装高度上要求更高，为净高1/2 以上，而我国无要求。其次，相较于日本对疏散楼梯间仅有采光要求，我国对防烟楼梯和封闭楼梯间则要求更高，均要设置可开启外窗，总面积达到2 m2且间隔不大于3 层，同时安装在楼梯间最高部位的可开启外窗不小于1 m2。再次，相比于日本对避难层无自然通风要求，我国对于避难层采用自然通风做出了2%地面面积的开窗要求，而且对即便已采用机械加压送风方式的避难层，也需再设置1%地面面积的可开启外窗，以保证避难人员的新风要求。

表3 中日自然防烟技术标准对比

另外，日本较特别的自然防烟方式是竖井排烟，即利用室内外空气的热压和风压形成“烟囱效应”，进行有组织排烟。优点是设备简单，无需动力，缺点是占地面积大，实际已很少应用。不过，这对于不靠外墙的暗楼梯间或暗前室，采用自然排烟方式时仍有一定参考价值。

综上所述，对于自然防烟，相较于日本主要重视前室区域，我国同时兼顾了疏散楼梯间和避难层，确保所有防烟场所均具备无烟无热的安全条件及人员避难逃生的新风需求。

4 自然排烟技术标准对比

对于房间走道等需要排烟的场所，自然排烟窗可以通过自动、手动、温控释放等方式开启。对于一般建筑，两国均优先采用自然排烟方式，二者技术标准对比如表4。

表4 中日自然排烟技术标准对比

如表4 所示，首先，在通过挡烟垂壁划分防烟分区方面，日本对火灾危险性高的房间面积限制更严，而我国则考虑防烟分区长边过长时，烟气扩散中会卷吸冷空气沉降而不利于排出，故对吊顶净高和长边长度进行了限制。

其次，日本自然排烟窗的面积计算是根据防排烟系统形式进行区分的：对于前室排烟型，自然排烟窗面积与我国净高6 m 以下的房间相同，均为2%地面面积；对于前室加压的遮烟型，排烟窗的面积则根据防烟分区面积大小采用不同的公式计算[5]，且地面面积越大，排烟窗开口高度越小，排烟窗面积越大。与之不同的是，我国针对房间、走道及中庭三种不同类型的排烟场所及其净高、周围房间等情况，给出了不同的自然排烟窗面积。特别是针对净高＞6 m 的高大空间以及中庭，自然排烟窗面积计算参考了英国防火规范的公式，根据净高不同及喷淋有无，有效排烟面积达到了28～60 m2不等[6]，相较于日本大很多。但这在高大空间的工程实践中，往往因开窗面积较大，建筑立面条件难以实现，而改为采用机械排烟方式。

再次，日本的自然排烟窗安装高度与我国要求类似：当净高小于3 m 时，日本顶棚下0.8 m 储烟仓高度内相较于我国净高1/2 以上更严。当净高＞3 m 时，二者则相近均为距地2.1 m 以上。在开窗角度及有效面积计算方面，我国是以开窗角度70°为界限才算全面积相较于以日本开窗角度45°为界限更严格。但两国对于防烟分区内任一点距最近排烟窗的距离均为＜30 m。对于排烟窗手动开启方式，相较于我国简略的手动和自动方式的描述，日本则说明得更为具体：手动分为现场就地操作的单纯手动、机械手动及电气手动以及远程电动的手动。

值得一提的是，日本排烟窗开启方式推荐采用钢丝绳带闩锁的一键手拉式下悬外开窗，一拉即可全开，相较于国内工程实践中经常采用的齿条手摇式平开窗，是比较合理有效的，更加满足突发火灾时快速开窗排烟的紧急特性。

综上所述，对于自然排烟，相较于日本主要看重防排烟系统形式、排烟场所面积大小以及排烟窗实际操作的便利快速性，我国则从整体上更强调排烟场所类型、长度、净高、喷淋等因素及对排烟窗面积大小的影响，且排烟窗面积与开窗角度要求更大。

5 结论

本文从自然防烟与自然排烟两大方面对中日两国建筑防排烟系统技术标准进行了宏观法规与微观条文的对比分析。结果表明：在自然防烟方面，相较于日本主要重视前室区域，我国同时兼顾了疏散楼梯间和避难层，确保所有防烟场所均具备无烟无热的安全条件及人员避难逃生的新风需求。在自然排烟方面，相较于日本主要看重防排烟系统形式、场所面积大小以及排烟窗实际操作的便利性，我国则从整体上更综合考虑排烟场所类型、净高、喷淋等因素对排烟窗面积的影响，且排烟窗面积与开窗角度要求也更为严格。两国技术标准联系密切但各有特点，均符合各自国情，可进一步互相补充完善。