浅谈建筑暖通空调防排烟设计常见问题

陈子建

广东省轻纺建筑设计院有限公司 广东 广州 510060

引言

暖通空调系统在现代人的生活中，甚至工作环境中都非常普及，可改善环境质量，满足现代人需求。但随着暖通空调系统的普及，其防排烟系统的问题暴露无遗，该问题对消防问题有比较严重的不利影响，因此为了避免这种影响，充分发挥暖通空调系统作用改善消防设施，有必要对系统防排烟设计进行研究，旨在了解当前系统防排烟设计问题，明确方向，再结合国家规范的要求解决问题，做好设计工作，最终实现保障其质量的目的。

1 暖通空调工程的基本内容和种类

暖通空调系统作为一个综合性空调系统，可以通过在建筑行业中的应用，使建筑工程的档次得到提高，并体现节能环保的理念，同时还可以使暖通空调系统得到有效的管理，保证工程质量。虽然暖通空调项目功能丰富，但内容相对复杂，因此，暖通空调项目的施工时间会比分体空调项目所用时间更长，施工难度也会更大，每一个空调系统都需要很长时间来完成并确保万无一失，否则其他系统也将受到不同程度的影响。虽然我国空调系统种类繁多，但基本原理大致相同。其中最常见的类型主要有中央空调水系统、组合式多联机冷媒系统、热回收系统和冰蓄冷系统。在全空气系统中，空调的加热、加湿、冷却、除湿都由空气供应来满足，所以，这种系统通常使用冷热水作为介质来处理空调空间的冷热负荷，以确保室内空气环境质量，主要优点是能够适应在多种类型建筑的空调要求，并能灵活地应用于空调系统的迭代更新中[1]。

2 建筑暖通空调工程中的防排烟相关概述

建筑暖通空调防烟排烟系统是建筑暖通工程的关键性内容，在设计过程中必须关注防排烟板块，其又可以细分为排烟与防烟，前者利用机械排烟或自然排烟的方式使有烟区域的烟气可以排放到建筑外部，一边控制建筑内部向无烟区域蔓延，另一边将有烟区域的烟气排放到建筑外，大幅度控制建筑内部的含烟量，提高建筑排烟速度；后者是通过加压送风或自然通风等方式，管控楼梯间、消防前室、避难间等疏散区域的正压值，避免火灾烟气蔓延至疏散区域。在建筑发生火灾后，必须保证建筑暖通空调防排烟系统可以正常运行，从而快速消除建筑中的烟雾，为建筑居民逃离事故发生地争取时间。建筑在火灾发生后电梯便会失去运行能力，居民利用楼梯逃生，因为逃生渠道单一且居民人数众多，需要一段时间才能使建筑内居民完全逃离火灾发生地。但是逃生时间延长会使建筑浓烟数量上涨，一旦建筑单位空间中的烟气浓度达到一定含量，人们吸入相关气体便会因窒息晕厥，这样会使居民无法逃生。设计人员必须重视防排烟系统，保证暖通空调防排烟系统各项参数设置达到国家设计规范及相关部门要求，在建筑发生火灾后可以正常使用，有效控制建筑内部烟雾浓度，为建筑居民逃离火灾区域赢得宝贵的逃离时间[2]。

3 方案设计要统筹解决设计中的问题

3.1 可靠性与可行性

满足大型建筑通风和供暖需求的能力是该项目应考虑的主要问题。所以，设计方案应符合国家和地方当局的有关要求及规范，同时也包括与环境保护有关的要求和规范。设计方案应满足建筑工程其他相关方面（如，电力、天然气、水、供暖等）的要求，特别是考虑到这些因素的不断变化。由于项目设计的空调系统有温度和湿度等参数，所以就需要更严格或更具体的规定，应当每年进行一次可行性分析，以保证其适应不同天气。在不能使用标准设备的特殊情况下，应当对非标准设备制定详细的参数要求，并对提出的参数要求保持合理可行。在评估工程项目的可行性时，需要考虑是否有足够的条件进行设计，特别是在改造工程及面积过于有限的项目等情况。

3.2 调节性与操作性

气象条件是空调系统容量和大型建筑物最不利的条件，在经济分析中，必须考虑到具有良好调节性能，同时运行能耗低的系统的解决方案。此外，空调系统的易于管理和操作更多地取决于是否具备自动控制系统，必须根据实际情况和要求进行技术经济比较来设计。自动控制空调系统可以减少系统管理员的工作数量和强度，并降低管理费用，一次性投资也会增加，对经营者的投资要求也相应增加。

3.3 规范性较差

因为防排烟设计事关重大，所以国家很早就对该项设计工作提出了严格的规范要求，且经过多年改进，当前规范要求相对完善。但现实情况来看，很多建筑的防排烟设计与现行规范要求有很多地方都有差距，说明设计规范性较差。以某建筑暖通空调系统防排烟设计为例，依照规范要求该建筑中除第一层以外的每层都应当有独立的前室用于防烟，同时该建筑总高超过50m，理应配备机械加压送风防烟系统提高防烟效果，但该建筑的前室不齐全，5层以下均不具备前室，同时所有楼层采用的排烟系统都是自然排烟系统，因此不符合规范。另外，规范性较差的问题具有多种形式，除了以上案例以外，还存在自然排烟与机械排烟系统不可灵活切换、排烟速度不符合实际要求、设备安全隐患等问题，故规范性较差问题应当引起人们的重视。

3.4 安全性问题

安全供暖、通风和空调系统的高度较高的建筑主要包括：易燃易爆、环境安全、防火安全、人员安全、关键设备运行安全、生产系统设备安全、空气质量安全等。所以对改善供暖、通风和空调系统的安全，需要在技术设计、设备开发、运行管理、规范技术措施等许多领域进行改进是必要的。安全是首要重要因素，设计时要考虑建筑工程的通风系统和空调的易燃因素，比如，储藏室、煤矿和易燃易爆的厂房，应当采取有效的技术措施和安全方案的防爆设计。易燃液体和气体泄漏时必须考虑安全设计，在燃油和燃气锅炉房以外的报警和通风系统必须安装可燃气体检测装置。防火安全问题以及设备运行的安全问题主要是制冷系统安全，建筑暖通空调系统通常包括调节空调温度和相对湿度、气流湿度；调节冷冻泵的转速，控制冷却风扇和水泵的风机转速；监视和控制条件流量，调节风量和调节水流，这些流量可以作为控制空调系统的流量，也可以作为系统优化的流量[3]。

4 建筑暖通防排烟施工技术及应用要点分析

4.1 做好现场勘察，强化规范审验

为了确认暖通空调系统防排烟设计的适用规范，在正式展开设计之前需要进行现场勘察工作，该项工作是为了了解建筑的具体情况，以便选择规范，勘察中需要注意的要点是楼层层高、建筑总高、建筑类型等。在了解了现场情况后，设计人员就应当严格依照规范展开设计工作，同时为了避免不规范现象发生，有必要在设计后进行检验，对照勘察报告与设计成果的测量数据可作出判断，检验工作必须严格执行，不能出现漏检等现象。具体内容如下：①参照建筑，建筑除第一层以外的每层都要设计消防前室，消防前室的高度要与楼层层高一致，其他设计要点为：第一，消防前室容人量必须大于本层所有住户的人数总面积；第二，消防前室内部空间必须空旷，不可阻碍人员行动；第三，消防前室门缝要尽可能地小，确保防烟效果。②参照建筑总高，设计人员要排烟系统进行选型，选型同样要符合规范。假设建筑总高低于50m的公共建筑或工业建筑，则可以选择自然通风系统，该系统由多个自然通风窗口组成，无须设置机械防烟系统，自然通风即可满足防烟要求，但如果超过50m，就必须设置机械防烟系统，利用加压风机加压送风。③参照建筑内部布局分隔，合理布置排烟窗口或继续排烟口的位置，尤其是在疏散走道的区域，排烟口应当保持规范设计间距，尽可能设计最佳排烟效果。

4.2 自然排烟设计分析

自然排烟是指在火灾发生时，仅以气压和浮力为驱动力，在不采取任何额外主动措施的情况下实现排烟的方法。为了使建筑物内的烟气自然排出，必须设置相应的补风口和排烟口。排烟口可以单独设置，也可以通过建筑物的窗户的设置。按规范《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017要求规定，排烟口必须设置在储烟仓内，而补风口应设置在清晰高度内，且排烟风速和补风风速需满足规范要求。在大型传统建筑中，为了满足自然排烟的实际需要，通常会有单独设置自然排烟窗，且设置高窗时距地1.3～1.5m之间设有手动开启装置[4]。

4.3 机械排烟设计分析

目前，大型建筑的机械排烟主要由排烟风机、排烟管道和排烟阀门等相关辅件等组成机械排烟系统，主要适用于火灾环境下不能自然排烟的场所。火灾发生后，排烟风机迅速将烟气从火灾发生区域排走，同时在火灾发生区域创造负压环境，并控制火灾蔓延。设计时，需要注意排烟管和排烟口的有效风速，既要满足规范的设计风速要求，又要满足火灾区域内的排烟口有效均匀布置；还要注意排烟口与疏散口和补风口的间距满足规范设计要求。

4.4 通风、防排烟的防火阀设置，降低安全隐患

通风、防排烟的防火阀一般安置在通风、防排烟调节系统的风管上，通风、空气调节系统的风管在下列部位应设置公称动作温度为70℃的防火阀：每层水平风管与竖向风管交接处的水平管段上，穿越防火分隔处的变形缝两侧，穿越重要或火灾危险性大的场所的房间隔墙和楼板处，穿越通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板处，穿越防火分区处；排烟管道下列部位应设置排烟防火阀：穿越防火分区处，排烟风机入口处，一个排烟系统负担多个防烟分区的排烟支管上， 垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上；同时，排烟系统中的防火阀、排烟防火阀、排烟阀、排烟风机、挡烟垂壁等消防产品，必须选用符合国家有关消防产品标准的规定，经国家防火建筑材料质量监督检验中心检验合格的产品。所有设备、主要材料及配件等必须具有出厂合格证书且排烟防火阀、排烟阀、防火阀、排烟风机、挡烟垂壁应为3C认证产品。规范合理的设置通风、防排烟的防火阀，有效提高通风、防排烟系统的稳定性和实用性。

4.5 一次施工图排烟系统设计未考虑后期二次精装深化

随着我国社会经济高速发展，当前建筑领域所负责的建筑项目无论是内部结构，还是建筑规模，都在进一步扩充，这就对建筑暖通空调防排烟设计工作提出了更高的要求。然而由于部分设计者对建筑暖通空调防排烟系统设计安全性以及时效性缺乏重视，或者出于对造价成本以及施工程序的考虑，经常忽略后期二次精装深化改造的工作，从而导致暖通空调防排烟系统在后期使用过程中，经常出现因为设计不科学而产生种种异常情况，这也是导致排烟系统在实际使用过程中出现问题、无法处于正常工作状态的重要原因。因此无论是机械防排烟系统、排烟风机的选择，排烟口的设计或是自然排烟窗的设计，相关设计人员都需要在结合施工图纸的基础上，充分考虑到建筑的二次精装深化以及可能发生火灾的情况等多方面客观因素，通过组织开展实际演练以及验收等工作，及时发现并解决建筑暖通空调防排烟系统内部存在的不足，避免后期防排烟系统因设计不科学出现问题，增加不必要的改造成本[5]。

5 结束语

综上，暖通空调系统防排烟系统设计关系到建筑消防性能与人员安全，故设计不可出现质量问题。为避免问题发生，设计人员应当正视当下问题，采用对应方法改善，而且工作组织要关注设计人员专业水平，确保设计质量达标，同时贴合现实需求。防排烟设计应按国家规范要求满足设计标准，解决火灾时产生烟气对人员的影响，给人员逃生和消防救援人员提供有利的室内环境。