建筑防排烟设计常见问题

高海泉 山东滨地建筑设计院有限公司工程师

随着经济建设的发展，人们对自身及财产安全有了更高的要求。在此背景下，国家及时制定了《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）。该标准实施以来，对规范建筑防排烟系统的设计、保障施工质量起到了巨大作用。针对该标准不明确的地方，部分省市出台了相应的地方性文件等，以便于设计人员正确理解并执行标准。在建筑工程设计中，暖通空调是防排烟设计的主要内容之一，需要严格按照相关标准执行，对标准尚不明确的地方，应仔细斟酌参考地方标准。应该认识到，防排烟设计不是暖通一个专业的任务，需要各专业明确设计界面，确保防排烟系统设计落实到位，不留安全隐患。

1 防烟系统设计中的几个问题

1.1 通风

部分高层建筑设置有裙房，其主体部分的防烟楼梯间及其前室可以利用外窗实现自然防烟，而主体部分布置在裙房以内的楼层，因四周被裙房包围，楼梯间及前室无法设置外窗，所以不具备自然排烟条件。此时防排烟设计应依据《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）第3.1.3 条执行，即“当楼梯间、前室、合用前室不能采用自然通风方式时，其设计应根据各自的通风条件，选用规范给出的相应的机械加压送风方式。考虑到安全性，共用前室与消防电梯前室合用时宜采用机械加压送风方式的防烟系统。”但有设计人员认为该条文的描述不完整，未对不满足自然排烟的楼梯间部分作出描述。根据条文解释，针对这种建筑布局，为了保证被裙房包围部分防烟楼梯间的安全，且不影响该楼梯间的上部自然通风效果，防烟楼梯间及不具备自然通风排烟条件的前室均可以采用局部加压送风系统[1]。可以理解为主楼的楼梯间在裙房以下不满足自然防烟要求时，只要其前室或合用前室采用机械加压送风系统，则楼梯间可以不采取其他防烟措施。但要注意采用该种防排烟方案时，裙房一定要严格符合《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）中的定义，不能任意扩大范围。

1.2 封闭楼梯间或前室的自然通风

首层前室或扩大前室通常需要设置直通室外的外门，发生火灾时，人员一般均通过此外门疏散，外门几乎一直处于开启状态。此时一层前室的正压送风将直接从外门排出，无法满足前室对走道、房间的正压要求，也无法保持所需的门洞风速。同时因为大量正压送风无效流走，也会影响到其他楼层前室的门洞风速或正压值[2]。根据扩大封闭楼梯间或前室的特点，建议此处采用自然通风的方式，设置一定面积的外窗进行自然排烟，以保证前室的安全。还要注意此时应保留封闭楼梯间、防烟楼梯间前室的乙级防火门，进一步保证疏散通道的安全[1]。

1.3 机械加压系统的泄压

《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）规定了疏散门打开之后阻挡烟气进入所需的风量，该风量要求保证疏散门开启时，门洞处能保持一定的风速。但是楼梯间或前室的疏散门在火灾时处于关闭状态，只有逃生人员推开门的一段时间内处于开启状态，故大多数时间内楼梯间或前室只需要很小的风量即可达到阻挡烟气所需的压差值，此时系统的设计送风量要远大于门关闭时维持正压所需的风量，很容易引起超压。为了避免系统超压时疏散门开启困难，影响人员安全疏散，此时应在加压送风管上设置旁通阀泄压，超压时开启。但是泄压风量如何计算，规范中并未予以明确，部分资料中建议旁通管管径不大于主风管管径的1/2，个人认为，泄压旁通管径应按泄压风量计算确定，泄压风量为系统设计风量减去门关闭时维持压差所需的风量，该压力差不应直接取22 ～30 Pa，或者40 ～50 Pa，而应根据疏散门开启时所需推力计算确定。旁通管风速建议参考防排烟标准中加压送风管的风速限值确定，且应该尽量取规定的上限值。

1.4 老年照料设施中的防烟

除常规设置防排烟的部位外，老年照料设施中还有需要单独采取防烟措施的部位，即电梯前室。《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）（2018 年版） 第5.5.14 条规定：“老年人照料设施内的非消防电梯应采取防烟措施，当火灾情况下需用于辅助人员疏散时，该电梯及其设置应符合本规范有关消防电梯及其设置要求。”老年人场所一般可燃物质较多，且人员疏散非常困难。建筑物内的普通电梯一般不具备防烟、防火性能，而电梯井一般贯通多层楼层，发生火灾时此处可能造成火势蔓延扩大。因此，老年人设施内的普通电梯应尽量设置侯梯厅。当建筑专业未在候机厅和走道间设置隔墙时，相关专业应协商采取设置挡烟垂壁等其他防烟措施的方式，尽量减少火灾时烟气对老年人疏散的影响。

2 排烟系统设计中的几个问题

2.1 挡烟垂壁的设置高度及选型

《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）规定了防烟分区之间需要设置挡烟垂壁。挡烟垂壁的设置高度与蓄烟仓及清晰高度有关，同时应考虑人员疏散与美观性的需要，不宜设置过低。但《建筑防排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）中并未规定挡烟垂壁的最小距地高度，经查阅相关资料，部分规范标准中的规定如下。

《 地铁设计防火标准》（GB 51298—2018）第8.1.7 条规定：“挡烟垂壁或划分防烟分区的建筑结构应为不燃材料且耐火极限不应低于0.50 h，凸出顶棚或封闭吊顶不应小于0.5 m。挡烟垂壁的下缘至地面、楼梯或扶梯踏步面的垂直距离不应小于2.3 m。”

《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）第5.2.5 条中规定：“活动挡烟垂壁应具有火灾自动报警系统自动启动和现场手动启动功能，当火灾确认后，火灾自动报警系统应在15 s 内联动相应防烟分区的全部活动挡烟垂壁，60 s 以内挡烟垂壁应开启到位。”故设置挡烟垂壁时，尚需与各专业特别是电气专业协商，综合考虑挡烟垂壁的形式。

综合上述规定，建议采用固定挡烟垂壁时，距离楼地面不应小于2.2 m。如果采用活动式挡烟垂壁，为避免影响人员疏散，建议动作后距离地面高度不小于2.0 m。有条件时应尽量提高挡烟垂壁高度，同时与建筑专业协调，避免建筑净高较高时挡烟垂壁设置过低，有碍观瞻。

2.2 走道长边尺寸的确定

防烟分区划分应符合《防排烟技术标准》的要求，其规定了防烟分区的最大允许面积及其最大允许长度。防烟分区过大或过小都会影响排烟效果，应合理布置划分防烟分区。问题在于标准中尚无针对走道局部超过2.5 m 情形的具体技术规定。而在实际工程设计中，经常会遇到走道局部变宽的情况，会造成防烟分区划分过多，排烟困难[2]。

针对该种情况，部分地方出台了一些地方消防文件、意见等，对走道局部放大的特殊情况予以规定和控制，避免执行过程中因设计人员对规范条文的理解不一致，造成排烟方案不统一或不经济。梳理各地的相关规定，对局部放宽部分的规模及指标控制大致有两种思路。一是控制局部变宽部分长度所占走道总长度的比例，或在控制比例的同时，控制局部变宽部分的宽度。例如，《山东省建筑工程消防设计部分非强制性条文适用指引》中便对走道局部变宽的累计长度与局部变宽处的宽度均作出限制。二是控制走道的总面积，如《川渝地区建筑防烟排烟技术指南》中第27 条规定：“当走道局部加宽或防烟分区包含电梯厅(不得放置可燃物)，其局部加宽后的走道总面积不大于180 m2时，可执行上述的防烟分区长边长度要求。”现代建筑功能复杂，走道形式多样，宽度多变，有时采用控制比例的方式不宜准确把握，建议按照控制面积的方式执行，简单方便，操作性强，面积可按不超过150 m2控制[3]。

2.3 自然排烟的补风问题

《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）第4.5.1 条规定了设置排烟系统时，应同时设置补风系统的场所。本条为强制性条文，按理必须严格执行。之所以引起争议，主要是因为该条文正文中未明确排烟系统是自然排烟系统还是机械排烟系统，而在条文解释中则提出：“根据空气流动的原理，必须要有补风才能排出烟气。排烟系统排烟时，补风的主要目的是为了形成理想的气流组织，迅速排除烟气，有利于人员的安全疏散和消防人员的进入。对于建筑地上部分的机械排烟的走道、小于500 m²的房间，由于这些场所的面积较小，排烟量也较小，可以利用建筑的各种缝隙，满足排烟系统所需的补风，为了简便系统管理和减少工程投入，本条规定可以不用专门为这些场所设置补风系统。”根据此解释，似乎机械排烟系统才需要设置补风。

国家标准图集《防排烟及暖通防火设计审查与安装》（20K607）第52 页审查要点中提出，除特例外，设置机械排烟系统的场所均应设置补风系统。

至于补风口的面积，在《自然排烟窗技术规程》（T/CECS 884—2021）中则明确要求自然排烟需设置补风，且要求当采用自然进风方式进行补风时，其补风口有效面积不宜小于所在空间防烟分区中最大总自然排烟窗有效排烟面积的1/2，补风空气应直接从室外引入。设置的补风口面积越大，需要的排烟口面积就越小。当补风口和排烟口有效面积比小于0.5 时，补风口面积的减小会显著增加排烟口面积。综合考虑，建议自然补风口有效面积不小于所在空间最大防烟分区自然排烟窗有效排烟面积的1/2。然而依据《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）的规定，净高小于6 m 的场所，其排烟窗面积可直接取房间面积的2%，两者计算方法并不统一，如果按《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）的规定设置排烟窗面积，再按排烟窗的一般布置补风口，似乎理由不够充分。

除上述《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）及《防排烟及暖通防火设计审查与安装》的规定外，各地方出台的文件中大多数都要求自然排烟系统也应设置补风系统。因该条为强制性条文，虽有部分文献指出是机械排烟时设置补风，但正文不明确，设计人员大多按照各地规定执行，设置补风系统，建议规范修编时对该处做出明确规定。

3 防排烟设计中与建筑专业的配合

《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）规定的内容应由各专业工种协调完成，暖通专业无法独自完成全部工作内容，尤其是采用自然防排烟方案时，更需要依靠与建筑专业的密切配合[3]。自然防排烟就是采用直接对外的可开启外窗，利用风压及热压作用，使室内外空气流通进而排出室内烟气。

自然排烟方式经济、简单、可靠，容易为建设单位所接受，是一种常见的排烟方式。

建筑专业应根据所需要的排烟窗面积，综合考虑建筑外立面等因素，合理确定外窗可开启扇位置及尺寸，绘制门窗详图等，并给暖通专业提资。暖通专业应对实际排烟窗面积进行校核，确保符合规范要求。对开启角度及开启方向有要求的排烟窗，应在门窗详图中予以注明，以便门窗厂家生产制作[4]。

对于采用机械排烟的场合，根据规范要求，部分厂房、商业、歌舞娱乐、中庭等场所需要另行设置固定窗。多起火灾案例调研表明，对可燃物较多、燃烧迅速的场所，如丙类厂房、商业等，仅设置机械排烟系统不能很好地满足人员疏散及救援的需求。

但采取增大机械排烟量的方法则会导致排烟风管尺寸偏大，对室内净高影响也较大，暖通专业难以实现，投资上也不经济。而通过设置固定窗的方式，既不影响火灾初期的机械排烟效果，又可以在火灾规模较大时，通过打碎固定窗的方式排除部分热量。固定窗的布置应由建筑专业落实到位。

4 防排烟设计中与电气专业的配合

无论是机械加压系统还是机械排烟及补风系统，其启动都需要依赖于火灾自动报警系统的联动控制，因此需要及时向电气专业提资。

对机械加压送风系统来说，当防火分区内火灾确认后，FAS 应能在15 s 内联动开启该防火分区内所有疏散楼梯间的加压风机；同时应开启该防火分区内独立前室、合用前室、共用前室的加压送风口（着火层及其相邻上下层），且加压风口应能联动开启加压风机。加压送风机入口前设置电动阀门时，该阀要与加压送风机联动；加压送风机开启，电动风阀开启，加压送风机停止运行时，电动风阀关闭[5]。

对机械排烟系统来说，当火灾确认后，FAS 应能在15 s 内联动开启着火点所在防烟分区内的全部排烟口，并启动相应的排烟风机和补风设施，与排烟无关的通风空调系统应在30 s 内关闭。排烟风机入口处设置280 ℃熔断关闭风阀，该阀门关闭后，应连锁排烟风机关闭。要注意的是，各排烟支路上的280 ℃排烟防火阀关闭后仅需要输出电信号，无需联动排烟风机和补风机关闭。

对机械补风系统来说，消防补风风管上各70 ℃防火阀的动作信号作为反馈信号接入报警系统，不需联动风机。

5 结语

建筑防排烟系统是一个综合性较强的系统，在实际工作中，各专业工种要明确专业分工，严格按照各自的专业职责，根据规范标准要求，密切配合完成相关工作，避免反复提资，延误设计工期。此外还要全面考虑可能存在的安全隐患，技术方案要满足规范标准的基本要求，对规范尚不明确的地方，要适度从严掌握，避免留下消防安全隐患。