高层建筑通风及防排烟设计

陈兴锋

（兰州新现代建筑设计有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

高层建筑因为相对集中的人员物资、复杂的功能、巨大的体型，导致防范火灾的难度较大，很容易使人们的财产和生命安全受到威胁。火灾发生后会有烟气产生，也会在很大程度上影响到人们的生命安全，所以在开展高层建筑的设计工作时，必须重视其通风防排烟设计。

1 高层建筑通风及防排烟设计方法

1.1 控制烟雾产生量

在设计高层建筑防排烟系统时，最直接、最有效的措施就是消除产生烟气的源头，所以在进行高层建筑设计时，应该重视自动灭火系统和火灾报警系统的设计，从而为相关人员寻找火灾源头提供方便，将火灾及时扑灭，防止大量浓烟产生，或者是将火灾控制在一定范围内[1]。并且如果相关条件能够得到满足，在设计工作中应该尽量选用耐高温材料，在这种情况下，即使有火灾发生，也只会以缓慢的速度产生较少的烟气，人们的逃生时间更加充足，减少火灾带来的影响。

1.2 建立通风空调系统

对原有设备进行利用，通过使用空调系统加压送风，能够对高层建筑的投入成本进行有效控制。空调系统防排烟根据排烟方向的不同分为以下两类：（1）向着火区排烟。将烟气通过空调系统送风口排出，可以有效配合普通排烟管道，从而有效减轻空调系统运行压力，使其运行能够变得更加稳定，能够帮助空调系统更加稳定，可持续地发挥自身的排烟能力；（2）向非着火区排烟。通过送风口、风道、风机，将风送向非着火区，非着火区形成正压，从而使非着火区免受着火区烟气的影响[2]。

1.3 合理设置机械加压送风排烟系统

设计机械加压送风排烟系统，是为了当建筑物发生火灾时，能够有效地将烟气控制在预定范围，使人们拥有充足的逃生以及避难空间，有效降低火灾的影响。基于此，机械加压送风排烟系统经常设计在这些地方：自然排烟要求无法得到满足的前室、消防电梯前室、防烟楼梯间以及封闭的避难场所等。并要求与高层建筑其他通风排烟系统的设计和主体结构设计相结合，在合理的位置上设计此系统，从而保证人们的安全。

2 高层建筑通风防排烟设计应注意的问题

现阶段的设计规范中并没有明确规定高层建筑要设置排烟风机机房，导致部分设计人员对该问题有所忽略，特别是在将集中型排烟系统设置在水平空间时，只有少部分的设计人员会设置专用排烟机房[3]。机械排烟系统配备的排烟风机，不但耐热性非常强，而且不会因为温度过高而产生变形，能够在火灾中长时间保持稳定的运行状态。但是现阶段的排烟风机大多属于轴流风机或离心风机，在关闭风机后烟气很可能沿着管道和风机向建筑内蔓延，并且该问题难以有效解决。

防止疏散通道中进入烟气是进行通风排烟设计的最终目标，火灾时能够使人员在一定程度上免受烟气的影响。在开展灭火行动和人员疏散时楼梯间及其前室是最重要的场所，如果在前室或者楼梯间安装排烟风机，在施工质量和设备性能等各种因素的影响下，前室或楼梯间的风管很可能进入烟气，从而导致通风防排烟目标无法得到有效满足。因此，在合理科学的位置上设置通风防排烟风机室十分重要。

另外，高层建筑在设计通风及防排烟系统时还应充分考虑卫生安全、节能环保等方面，尽量选择低振动、低噪音、节能、高效的设备。

3 工程实例

3.1 工程概况

某工程于2010年动工，2013年底交付使用，现阶段具有较好的使用状态。该工程为大型综合类高层建筑群，包含四栋楼，均为高层建筑。该建筑群的耐火等级不低于二级，总用地面积约21800m2，总建筑面积约177000m2，地上建筑面积约122500m2，地下建筑面积54500m2（包含约3900m2的地下人防面积），地下3层，地上49层，建筑总高约219.55m。

3.2 通风及防排烟设计

3.2.1 人防及地下室车库

该工程的3层地下车库，在设计机械排烟系统时，选取6次/h的净高换气量；在设计机械排风系统时，选取3m层高6次/h换气量；排烟和排风共用一个系统，切换通过双速风机完成。在正常情况下，由于车库内排风排烟需求不大，风机低速运转；当有火灾发生时风机应转变为高速模式，保证及时足量排烟。在3层地下车库无法充分利用自然风的区域，需要额外设置机械补风系统，以平时排风量为基准，补风量应该在其80%以上，同时最低需要满足50%的火灾消防排烟量需求，另外需要利用适当的方式对存在自然进风的区域进行自然补风。

地下3层有战时发动机1个、六级人防防护单元2个。地下2层设人防物资库1个。使用电动脚踏两用风机进行滤毒送风和清洁送风，人防设备的选用充分考虑建筑平面布置和需要掩蔽的人数，在进行人防区域电站设计时应充分考虑平面设计以及电气等方面的因素。在正常情况下，人防区域用作车库，人防进风机房用于相关排风排烟设备的存放，两者共用一个风管系统。在机房中平时设备就能够转换为战时设备，相关转换工作只具有较少的工作量，使转换时间缩短，不但能够使平、战两种需求得到有效满足，还能够使车库内需要设置的风管数量减少，有效避免车库内存在较多的交叉管线[4]。

3.2.2 设备用房

（1）公共卫生间根据14次/h左右的换气频率完成机械排风设置，负压补风。

（2）变配电房在完成排风系统设置的基础上，也应该进行补风系统的设置，在设计时选取15次/h左右的排风量，选取平时排风量80%以上的补风量。应将70℃电动防火阀设置在进风及排风系统的风管接风井处，正常情况下处于开启状态，当出现火灾时就会转变为关闭状态，并且会及时关闭与其存在关联的平时排风机，在完成排烟工作后70℃电动防火阀将自动开启，同时开启与其存在关联的排风机，重新恢复通风系统运转，将火灾后的各种有害气体排除。在设置变配电房时相关人员应事先考虑空调的插座需求，提前完成预留工作。

（3）将机械排风系统设置在柴油发电机房，在设计时选取8次/h左右的排风量，负责平时排风和火灾后有害气体的排除，同样需要将70℃电动防火阀设置在通风系统接风井处风管上，正常情况下处于开启状态，当出现火灾时就会及时完成向关闭状态的转变，在完成排烟工作后会自动开启，将废气排除。同时需要注意的是只有在专业厂家的指导下才能够开展柴油发电机通风系统的优化工作，否则将无法保证优化的效果和合理性。

（4）将机械送风和排风系统设置在水泵房，设计时选取6次/h的排风量，同时补风量不得低于平时排风量的80%。

（5）在设计电梯机房时选取15次/h的换气量，同时需要注意分体空调预留。

（6）将机械送风（空调）系统设置在走道、标准层室内以及大堂，保证对风量的要求得到满足。

3.2.3 办公楼

办公楼拥有近220m的高度，属于超高层建筑，地下地上共52层，其中消防避难层为31层和15层。其通风防排烟设计如下：

（1）标准层走道呈回型，竖向进行排烟系统布置，将280℃常闭式排烟风口安装在各层走道上，在火灾时开启，280℃关闭，并且与排烟风机联动，在屋顶层和两层避难层安装排烟风机；根据60m3/（h·m2）计算各层排烟风口排烟量，同时根据120m3/h计算排烟风机和排烟井道风量；采用自然排烟的方式进行标准层室内排烟，合理进行手动开启窗设置，开启窗应具有房间地面面积2%以上的有效排烟面积。

（2）1层店铺均与室外互通，并且面积在100m2以内，无须进行通风排烟系统设置。

（3）在原施工过程中都是防烟楼梯间，前室和楼梯间的加压送风只能作用于楼梯间，合用前室和楼梯间能够对两者分别送风，当有前室在避难层楼梯间单独存在时，需要设计独立的加压送风作用于此前室；应该将电控常闭加压送风口设置在每层前室，并与加压风机和风口共用控制系统，在火灾发生时，火灾楼层及其上层的送风口会打开，同时加压风机启动。应将自垂式百叶送风口设置在合适的楼梯间，正常情况下都是保持间隔2层或3层设置一个，当出现火灾时，能够保证加压送风作用于上述区域，使其始终保持正压状态。大多情况下避难空间、合用前室选取25Pa 的设计参数，而防烟楼梯是它们的两倍[5]。加压送风量应该选取相关规定的最大值，在屋顶层和两层避难层安装加压送风机，从而使所有的前室和楼梯间都能够得到有效的加压送风。

（4）避难层处于封闭状态，应该对加压送风系统进行独立设计，加压送风量按30m3/（h·m2）进行计算，取28Pa左右正压值，在避难层内集中布置设备用房，尽量在当地常见风向上游方向进风，在风向下游排风，应该注意不要在当地常见风向上放置多联机室外机组，从而防止过大的风压对正常运行的多联机室外机组产生影响。

（5）由于对所有标准层房间采用自然排烟的方式，应将烟感装置安装在所有避难层的加压风机入口，并有效连接加压风机，当有烟气进入相关的加压风机时，能够及时关闭加压风机，避免加压风机将烟气带到避难层、合用前室以及楼梯间。

3.3 设计总结

（1）人防设计应该努力实现战时进风机房和平时排风机房的合用，能够在使车库拥有更少风管数量的同时，使平战转换耗时更短。

（2）电梯机房、变配电用房除了需要完成通风系统的合理设置外，同时应充分考虑空调设置的相关问题。

（3）机房是存放避难层设备的最佳场所，并且布置设备房应尽量使它们处于同一区域，当避难层不具备不同敞开面的设置条件并且存在较多设备房时，应该设计封闭式的避难层，并且有效合理地完成避难层的加压送风。

（4）分段设计高层建筑通风防排烟系统，并且与相关的间距标准相结合布置加压送风设备和排烟设备。

（5）当选用自然排烟的标准层排烟方式时，为了防止避难层加压风机吸入相邻楼层排烟，应该将烟感器安装在加压送风机入口；当烟气进入加压送风机入口时，应保证加压送风机工作立即停止。

4 结束语

综上所述，在设计高层建筑通风及防排烟系统时，应该严格遵守相关的设计规范和要求，否则高层建筑一旦发生火灾，人们的生命财产安全将会受到严重影响，导致产生不可估量的损失。所以，应该高度重视高层建筑通风及防排烟设计工作，与业主需求和建筑物实际情况相结合，保证通风及防排烟系统设计合理科学，从而有效提升高层建筑的稳定性和安全性。