高层建筑消防防火排烟设计探讨

2022-11-16鲁萌

中国科技纵横 2022年13期

鲁萌

（石家庄市消防救援支队，河北石家庄 050000）

0.引言

由于建筑物之间的排列结构是相对较为紧密的，所以如果大火爆发，大火就会在瞬息之间飞快扩散，因此建筑物整体的内部结构也会比较易发“烟囱效应”问题。再者，由于建筑楼层特别高，而且工作人员也非常紧密，所以疏散人员的工作也变得更加艰苦，救灾难度系数比较高，救灾能力也因此而降低。所以，应当重视对建筑物的总体的消防耐火设计方面的工作。本文从研究当前中国大中型建筑消防耐火排烟工程设计中存在的问题，以及提升中国大中型建筑消防耐火排烟工程设计能力的可行方法，来研究中国大中型建筑的消防耐火排烟工程设计。

1.建筑的消防防火排烟设计中现有的问题

1.1 消防设施的使用不恰当

在大型高层建筑内火灾事故突发的时候，疏散人员和传递信息都比较不通畅，加大了救援工作人员的实际救援难度，故而要具备完备性比较高的救灾设备。除此之外，楼内工作人员对救援设施的不了解以及不正确使用是一个非常严重的问题，因为楼内的工作人员缺乏安全意识，不熟悉如何操作楼内配备的救援设备，导致真正发生火灾时，错过了最佳救援时间，为后期的救援工作增加了许多困难，使原本简单的问题复杂化。同时，由于楼宇之间较密集且楼层较高，烟雾排出比较难，容易引起被困者的窒息性的伤亡。

1.2 建筑材料的选择不恰当

在施工的过程中，由于没有全面地考虑建筑材料的耐火特性要求，使得所选用的材料大多都是可燃、易燃类的材料，给后期的失火事故埋下了非常可怕的隐患。如果是建筑里面使用了相当多的可燃、易燃类型的材料，火灾发生的概率也会比较高，可燃易燃类材料通常会产生一些烟尘或者有毒性的废气，对疏散和救援人群就非常不利，因此，必须掌握并且控制建筑物体所用的材料和材料的特性。

1.3 建筑内部的排烟系统的设置不科学

中国现如今的建筑物中所设的排出控制系统通常都是由人工去启动，假如出现急性火情的话，则通常会忽略启动排出控制系统设备，又或是具体的操作使用不当。有些建筑物中，其风口排烟的设定不标准甚至不科学、不合理，而对于内部的细节管理可以直接忽略，不经常去做保养，就将让管道的内部出现生锈问题。另外，在有的建筑物中其排烟系统的具体位置设定得不合理，让烟雾无法顺当地排出。在发生急性火灾的情况下极易引发安全事故[1]。

1.4 建筑内部其结构设计比较不合理

在现代的建筑设计中，其内部空间的分布比较多，功能分区较多，内部结构显得相对复杂了一些，较易使得烟雾难以有效排出，致使烟雾挤压于小空间内。此外，内部结构设计能够直接影响内部的空气流通情况，倘若内部的整个设计不恰当，就将使得空气的流通受不利影响，火灾中的烟雾将始终集于内部，空气难以流动和循环，致使人员逃生变得极其困难，必须加设通道关闭的专门设施，去隔绝火焰，以方便于逃生以及救援[2]。

1.5 监管制度亟待完善

完善行之有效的监督管理机制是确保高层建筑消防防火排烟设计管理工作有序开展的基础要求。当前中国现有的监督管理机制尚有一些缺陷。例如，工程质量检验工作力度不够强，缺乏完善的质量监督系统，执法不严等。同时还缺乏全面落实相关法律法规，也缺乏有效的管理规章制度等。对建设单位而言，其管理比较重视工程进度，而没有给予对工程质量充分的重视，由于工程监理体制不健全所造成，导致管理工作缺乏规范化和标准性。

1.6 工人的质量有待进一步提高

通过深入分析大型高层建筑消防防火排烟工程设计状况表明，工程设计技术人员的职业素质和专业技术水平有待提升。许多工程设计管理人员缺乏工程管理工作经历，部分管理人员也缺乏工程专业技能，导致了中高层建筑的消防防火排烟工程设计管理水平停滞不前。此外，由于部分管理者缺乏执业资格证书，导致了在具体的工程建设中无法实现对管理工作重点进行合理把控，无法使个人所履行的管理职能更充分的地发挥起来，无法对工程质量实施严格管理与严格的监管，对建设工程质量造成重大影响，危及社会大众生命财产安全。

2.改善中高层建筑消防防火排烟设计水平的有效举措

2.1 在高层建筑消防设计中对排烟方案作出了科学规范

我国高层建筑的消防防火设计中，排烟系统在建筑消防设备中是一项独立的工作，它相对独立，由消防控制中心直接管理，它是由排出风机、风管、联动控制系、统送风风机、风井、阀门等部件精密构成。虽然它的主要功能是独立的，是用来消防排烟的，但它又与喷淋系统、消防系统、报警系统同等重要。所以，设计者首先要对排烟系统引起注意，参照国际相应的设计标准，并在建筑效果图中对消防排烟系统作出了单独说明，以确定符合中国高层建筑的消防排烟设计方案[3]。

2.2 加强监管制度完善工作

由于监督管理体系的不健全，引发出中高层建筑消防防火排烟工程设计水平停滞不前，为打破这种固化模式，现在必须严格内部监督管理，加大完善力度。首先，建立起有效的惩罚体系和有效的约束机制。这样才会使相关机关和人员产生社会责任意识，促使他们更加积极主动地投入到高层建筑消防防火排烟设计工作中。还应该建立系统的监督制度和责任归咎体系。才能确保每个人员都能认真担负起各自工作责任，使其在实际工作中保持认真的态度，使个人行为受到有效制约，从而提高了自身责任意识。若想真正把设计责任落给个人，就必须强化对整个工程设计环节的督與检查，一旦发现其中存在问题，要求相关部门负责人及时作出解决。最后，必须加强立法，使工程设计个人在实际工作中有法可依。

2.3 建立高水平、高素质的工作队伍

高水平、高素质的工作人员队伍，是加强高层建筑消防防火排烟等设计工作有效性的重要基础条件，必须要加强对有关人员的培训教育力度，以切实加强设计工作人员队伍的综合能力。首先，吸引一批具备较强专业知识和较高专业知识水准的人员。同时应该高度重视有关人员的职业素质与专业知识水准。此外，要重视对人员的教育培养工作，通过主动吸引人员学习使自身的专业知识得以不断完善。应了解更多前沿技术和专业知识，以提高设计人员的综合素质。使之形成更强烈的社会责任意识，才能在设计具体工作中更积极、更主动。要确保设计员工以认真的心态面对每件工作，从而保证了设计工作保质保量地进行。

2.4 依据要求选用设备和材料

在中高层建筑的消防防火排烟工程设计中，必须严格地按照国家有关规定选择机械设备和建筑材料。必须根据国家相关规范，确定所选用建筑材料的品质标准。并确定所采用的建材品质良好，获得设计合格证书。尤其是面对机械排出控制系统来说，在火灾事故发生之后，会让建筑物内产生高温排出。为确保系统安全平稳的运转，所选用的控制系统配件都必须要符合高温运行条件。所应用的管路连接材料、排烟管、排烟口等都必须要达到较强的耐高温排出的效果。面对风道控制系统来说，则必须采用砖砌体风道或者镀锌的铁皮管风道。根据排出热损失风机控制系统来说，要采用离心型风机或者排烟轴流风机，则必须在风机总出口的部分设置280℃的排出热损失防火阀。可保证温度在280℃时风机就可以安全平稳的工作，持续时间可以高达30min。

2.5 构建独立的防火排烟系统

在高层建筑中，消防与防火排烟控制系统的整体构造往往通过消防控制中心来进行直接的管理，此体系的整个结构大体包括了风井控制系统以及风机、排出用的防火阀门等，除了中央空调控制系统外还有其他的室内通风控制系统，而灭火与排出控制系统通常都是单独的。建筑物消防专用防火控制系统的总体设计中要特别重视排烟系统这个重要组成部分，按照建筑物的工程设计中的相关标准来合理设计，在具体的工程设计中，还应该在建筑设计蓝图上规划出独立的灭火排烟系统，将其图纸分别建设好后，以实现中高层建筑的灭火排烟。

2.6 在高层建筑中设计防火排烟单元

消防单元是将高层建筑防火范围加以细致的规划，在各个单元设有自己的消防排烟系统。它可以有效抑制大火扩散，降低人员伤亡等情况发生。在建筑设计中根据大型建筑的实际状况、功能和特性来实行分区域建筑设计，必须运用消防设备，如防火门、围墙、卷帘等将地区加以划分，还要综合报警和喷淋设备，对部分消防范围加以扩大。排烟区域的设置是整个消防单元的关键部分，在设置时不可越过整个防火区域，才可以避免浓烟的流动，其设置范围要在500m2以内，并且要利用挡烟隔墙以及垂壁作为分隔（通常设计高度超过50cm），并根据建筑物的要求将其工程设计为活动型（或固定型），再根据建筑物的安装条件决定其标高，在不必时也可收起活动型的挡烟垂墙，并将其设置为在火灾发生时自动落下[4]。

2.7 高层建筑的防火排烟系统的参数设定

在高层建筑的消防排烟热损失设计中，要根据建筑物的总体的结构图，来单独地划定一条明显的防烟区域，而由于大型高层建筑中其管线的分布非常密集，所以通常都会用某些方法来埋线隐蔽：（1）通常以吊顶方法来隔离消防设备管理，在吊顶处可以把防烟楼梯区直接地划分出来，在总体的建筑中，往往将挡烟垂壁设得接近高0.5m左右，且空间面积占的比例相当大。考虑到要使建筑物的整体美观程度满足需要，应该设有灵活程度比较高的垂壁，也可以在使用时将其垂下。在具体的工程设计中绝不可跨过防火分区。（2）要有相应的科学排烟方法，高的建筑物通常都会顾及防火排烟系统的最终效果，因此基于对此的保障，就必须选择更合理化以及科学化的排烟方法，并与高层建筑本身的特性融合，透过装设机械排烟系统来进行被动排烟。如此一来，就可以实现空间内部的整体的空气对流循环效应，以实现排烟热量损失的最后效果。与此同时，也使房间的室内空气可以更好地自由流动。

2.8 防火区域的设计应准确到位

在设定高层建筑中的特殊的消防区域时，需要对防火区的防火间距有充分精确的设定，此区间可以最大限度地防止了火势的进一步扩大，对防火间距的精确把握也能更好地遏制住火势，从而减少了火势和火灾后的损失，也使高层的工作人员和居民能够得到较多的撤离时机。对消防隔离手段的合理运用，可有助于科学的合理划定耐火范围。例如，一般来说，在高层住宅中的耐火范围主要包括了2个部分，其一为水平分区，其二为垂直分区，所使用的建筑材料和设施中包括了防火墙以及防火卷帘、钢筋砼结构的楼板，能够从垂直或者水平处把各楼层有效地分隔开，划出了一个专门的耐火空间，让火势被尽可能地阻挡，以防其持续蔓延。关于耐火间的具体设计问题，首先应当保证在火灾产生时所产生的热能不会影响它，因此耐火间的防护很是重要，高层建筑中的每个主楼彼此间的防火间距往往不低于13m，设置它的防火间距时务必要使其和具体标准相符合。

2.9 将疏散楼梯设计到位

高层建筑中如果真的有火灾发生的话，在当时最重要的便是保障工作人员和居民的迅速撤离，而这个工作的难度相当大。因为在这种情况中，疏散楼梯就相当于工作人员和人民群众迅速撤离的生命通道，当火灾发生的时候就无法再将楼梯等设备作为迅速撤离的生命通道了，而疏散楼梯就显得特别关键。当火灾发生时，由于建筑内部将有大量停电情况出现，而垂直方向上的电梯和自动扶梯又绝不可以作为人员的撤离途径。因此，在对高层建筑中的消防区和避难区域进行建筑设计的过程中，就需要考虑到电梯，并将电梯设计成作为消防的主要区域，而疏散楼梯则在建筑设计布置的时候，必须使其位于建筑物体整体的两端，在火灾发生时会更有利于人员在不同方位的分散撤离，以杜绝过度拥挤的问题，免得发生人员踩踏事件。再者，楼梯间内要设置一个必要的防烟楼梯，室外楼梯是绝佳选择，室外楼梯有着较佳的排烟效果，在选材上则务必要使用那些非燃烧性的材料，此外要对耐火的极限有专门的要求，能够确保总体的优良效果[5]。同时，应该合理地选定排烟位置应该把排烟管径的具体的横截面积准确计算好，并将位置以及体积大小都设定好。