办公建筑消防排烟系统设计论述与经济分析

陈鑫CHEN Xin

（富力集团总工室，广州 510623）

0 引言

随着城市进程的不断发展，办公建筑日益增多，方案设计是办公项目成功与否的关键因素，而消防排烟系统设计作为方案设计中的重要的组成部分，与建筑设计、工程造价等密切相关。消防排烟系统分为机械排烟系统和自然排烟系统，办公建筑消防排烟系统可采用这两种系统中一种将房间、走道等空间的火灾烟气排到建筑物外。

1 机械排烟系统

防排烟标准将机械排烟系统定义为通过采用排烟风机抽吸的形式，将排烟口附近的烟气吸入管道通过排烟风管排至室外的排烟方式。图1为办公建筑标准层房间和走道采用机械排烟系统的平面示意及计算结果；房间及走道需要设置排烟机房、风机、风管、防火阀等设备，达到消防排烟要求。

2 自然排烟系统

自然排烟系统为利用火灾热烟气流浮力和外部风压作用，通过建筑开口将建筑内的烟气直接排至室外的排烟方式。防排烟标准明确要求，根据建筑使用性质、平面布局等因素，优先使用自然排烟系统。

自然排烟无需在单元房间和走道安装占用空间的设备、机房和管井，只需在外墙上设置一定数量的自然排烟窗，做足有效排烟面积，即可满足消防排烟要求。

通过外立面设置排烟窗来达到自然排烟，看似简单，但如要兼顾立面美观、安全可靠、经济实用也非易事，需设计时从建筑设计、消防设计等专业角度充分考虑，以下分四方面进行详细论述。

2.1 自然排烟窗的类型及优缺点

自然排烟窗有上悬窗、下悬窗、中悬窗、平开窗、推拉窗、平推窗等类型。出于建筑立面设计美观、水密性、气密性及挡雨雪效果等方面的综合考虑，办公建筑目前应用最多的为上悬窗、平开窗，其相关要求如表1。

表1 上悬窗、平开窗规范要求[1]，[2]，[3]，[4]

由相关文献可知，平开窗与上悬窗的优缺点如表2。

表2 平开窗与上悬窗优缺点分析[5]，[6]

综上，平开窗和上悬窗的单方造价相差不大，可根据项目具体需求进行选择，如出于立面美观及划分效果考虑，则建议优选上悬窗；如为了达到更好的通风排烟效果，则建议选用平开窗。

2.2 自然排烟窗安装高度和开启方式

办公建筑排烟窗按其安装高度，分为常规高度安装及高位安装；常规高度通常指离地0.8m-1.1m，对于该类窗以下简称常规窗；高位通常指高于人的视线，一般离地1.8m以上，对于该类窗以下简称高窗。防排烟标准规定设置在高位不便于直接手动开启的排烟窗应在距地面高度1.3m-1.5m处设置手动开启装置。

自然排烟窗的开启方式有手动开启、电动控制开启、自动控制开启等，不论采用哪种，均应设置手动开启装置。手动开启型排烟窗，纯机械传动装置，对于常规窗，直接设置开窗执手即可；对于高窗，则需设置手摇链盒开窗器。电动控制型排烟窗，在手动基础上增加专用电动操作机构，以电动开启和气动开启为主。自动控制型排烟窗，也称智能控制型排烟窗，在电动基础上增加自动控制或消防联动功能，自动控制信号由末端设置的各类传感器发出，包括雨水传感器、风速传感器、温度传感器、烟雾传感器等。（表3）

表3 不同开启方式造价对比（以上悬窗为例）

常规高度排烟窗采用常规手动开窗器造价低，对室内立面影响小，开启方便。高窗手动开窗器，造价高，但由于高窗在高位，不受最大开启角度和开启距离限制，可提高单扇面积和开启角度，增加有效通风、排烟面积。不论高窗还是常规窗，均可采用电动控制开启或自动控制开启，但由于造价高，同时，高窗还需设置高窗手动开窗器，造价叠加后更高，建议仅在定位较高项目上应用。

2.3 自然排烟窗与建筑净高关系

防排烟标准规定自然排烟窗设置在外墙上时，排烟窗应在储烟仓以内，储烟仓厚度不应小于室内净高20%，且不应小于500mm；室内净高不大于3m区域，自然排烟窗有效排烟高度在室内净高度1/2以上；室内净高大于3m，自然排烟窗有效排烟高度应大于最小清晰高度，最小清晰高度按下式：

式中：Hq为最小清晰高度（m）；H′为建筑净高（m）。

现以4.2m层高为例，分析采用吊顶天花和开放式天花两种不同净高条件下不同排烟窗的有效排烟面积，详表4。

由表4可知，当办公建筑采用吊顶天花时，建议选用常规窗中的平开窗，其有效通风、排烟面积均优于上悬窗，可减少大量的开窗数量，造价最低；如为了有效排烟面积最大化，则需选用高窗。

当办公建筑采用开放式天花时，在常规窗中，上悬窗的有效排烟面积最小，而平开窗的有效排烟面积远小于采用吊顶时，需要布置数量较多的排烟窗才能满足排烟要求，甚至受限于房间面宽，无法布满足够数量排烟窗，只能选择用造价较高而有效排烟面积最大的高窗作为排烟窗。

综合造价及排烟效果，建议办公单元房间设置天花，同时选用常规窗中的平开窗作为排烟窗。

2.4 自然排烟窗与建筑面积关系

防火规范规定公共建筑内建筑面积大于100m2且经常有人停留的地上房间应设置排烟设施。防排烟标准规定建筑净高≤6m的场所，如设自然排烟窗，其有效面积不小于该房间建筑面积2%。《民用建筑设计统一标准》规定工作房间的通风开口有效面积不应小于该房间地面面积的1/20。综上规定，现将图1办公标准层房间分成建筑面积小于100m2和大于100m2两种情况，同时选取表4中采用吊顶天花时的4种窗进行计算分析，结果详表5。

表4 不同净高条件下自然排烟窗的有效排烟、通风面积

当房间建筑面积在100m2以内时，房间不需要设置排烟设施，仅需设置通风窗满足节能、绿建等要求。

当房间建筑面积在100m2以上时，房间如选择自然排烟系统，由表5可知，除常规上悬窗外，其他几类窗只要数量满足通风要求即可满足自然排烟要求。

表5 单元房间不同面积条件下所需自然排烟窗和通风窗数量

将各类窗扇（包含开窗器）单价乘以所需数量，可得办公标准层采用不同排烟窗各自的总造价排序为：常规平开窗<常规上悬窗<平开高窗<上悬高窗。

综上，建议将标准层内房间面积控制在100m2，并选用常规平开窗作为通风窗，项目造价最低。

3 自然排烟系统与机械排烟系统对比分析

办公建筑采用机械排烟系统时，每个标准层的机械排烟系统造价约为12万（不含通风窗造价），且采用机械排烟时还需要满足自然通风要求，由表5可知满足自然通风要求的开窗数量基本可满足自然排烟要求，可见机械排烟系统相对自然排烟系统增加的造价约为12万/每个标准层。两种系统的优缺点对比详见表6。

表6 自然排烟系统与机械排烟系统优缺点分析[8]，[9]

综上，建议办公建筑优选自然排烟系统，且选用常规平开窗作为排烟窗，如考虑立面效果则选用上悬窗。

4 小结

文章通过对规范、文献的详细解读，以常规办公建筑为分析对象，对两类排烟系统在办公建筑中的应用做了较为全面的论述，在安全、规范、经济的前提下，提供了办公建筑在不同条件下选择对应排烟系统的建议。文章提供一个公共建筑选取排烟系统时的分析思路，后续工作可以参照文章思路分析其他公共建筑，同时，可结合绿建、节能等专业深入探讨影响公共建筑设计的技术因素。