高层建筑暖通空调工程中的防排烟施工技术

王跃华

（山西省安装集团股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

高层建筑暖通空调工程中的防排烟系统对提高建筑使用安全性有着至关重要的影响，如果高层建筑发生火灾险情，防排烟系统能够发挥出延缓火势蔓延和快速排出烟雾等作用，可以让建筑用户拥有更多撤离时间。而深入研究高层建筑暖通空调防排烟施工问题和施工技术，不仅仅是为了提升防排烟施工技术应用效果，对我国建筑工程行业的高质量发展也有着重要意义。

1 影响建筑排烟的主要因素

高层建筑出现火灾险情时往往需要开启防排烟系统，其目的是尽量快速排出室内有毒烟气，进而为建筑内部人员的安全撤离争取更多的时间和安全空间，但一些内部或外部因素会对建筑防排烟系统的运行效率产生不同程度的影响。高层建筑防排烟影响因素主要包括以下内容。

（1）建筑内部气体流动因素。建筑内部气体流动为出现火灾闲情时有毒气体的扩散提供了助力，由于高层建筑内部气流方向大多处于不断变化的状态，很容易对建筑用户的撤离产生阻碍，并对高层建筑内部安全性带来了更多的不确定因素[1]。

（2）建筑内外温差因素的影响。高层建筑内外温差通常会使建筑内部产生烟囱效应，如图1 所示，也就是建筑内部的空气往往会涌向建筑上部开口处流出，而建筑外部空气则是通过建筑下部开口处进入。当建筑内部出现火灾险情时，产生的烟雾通常会因烟囱效应而出现向楼上蔓延的现象。除此之外，建筑内部温度还会对烟雾体积和蔓延移动速度产生影响，根据相关调查研究结果表明，火灾现场温度分别达到500℃和800℃时，烟雾体积会分别膨胀到原有体积的2 倍和3 倍，且烟雾蔓延速度也会有小幅度的提升，无形中增加了建筑内部有毒烟气带来的威胁性。

图1 烟囱效应示意图

（3）外界风力因素的影响。外界风力对高层建筑防排烟产生的影响，主要是因为外界风向和风速的变化会导致高层建筑产生正压或负压，而建筑风压类型不仅会对内部烟雾流向产生极大的干扰，还会使建筑内部烟雾蔓延速度难以捉摸，这会对室内住户的安全撤离以及现场救援工作带来不同程度的阻碍。

2 暖通空调工程中防排烟施工技术的要点

2.1 自然排烟技术

高层建筑防排烟系统中所用的自然排烟技术，是对建筑内部烟囱效应的有效利用。在高层建筑内部出现火灾险情时，室内温度会呈现出持续升高的趋势，并导致建筑内外温差的进一步增加，当高层建筑室内外温差达到一定数值，建筑内部会产生气流浮力，这也是烟囱效应的一种体现形式。自然排烟技术实际应用中需要根据高层建筑内部结构，在适宜的区域设置冷空气进口、热烟气出口以及排烟竖井，其中热气出口通常设置在建筑外墙以及侧墙上部等区域。自然排烟技术拥有设备需求更低、维护成本更少以及排烟效果较为显著等优势，但也存在排烟竖井的设置会占用建筑内部一定空间等局限性[2]。

2.2 机械排烟技术

高层建筑防排烟系统中的机械排烟技术，主要是借助各类机械设备达到排出建筑内部烟雾等效果，可以大致划分为全面通风机械排烟技术以及负压机械排烟技术等类型。首先，全面通风机械排烟技术是借助正压送风机和机械排烟机实现快速排出室内烟雾等目的。全面通风机械排烟技术中送风机的设置，应在建筑内部挑选适宜的区域，因为空气作为一种助燃物，如果送风设备设置不当，很容易因空气的涌入而导致火势的加大。

其次，负压机械排烟技术的应用原理，是利用排烟风机对着火区域烟雾进行排出并使着火区域形成负压，从而达到控制火势蔓延速度以及烟气扩散速度等目的。负压机械排烟技术同样具有其特有的劣势，比如，无法完全排出室内烟雾，无形中增加了室内有毒烟气的威胁性，而且，负压机械排烟技术的应用和维护成本也更高。

与自然排烟技术相比较，机械排烟技术具有排烟效果更好、可控性更高以及稳定性更强等优势。但该排烟技术也存在一定的局限性，例如，机械排烟技术需要安装排风设备和送风设备，使得建设成本和使用成本更高，同时，如果因火灾险情导致建筑内部电力供给出现问题，还可能对机械排烟系统运行效率造成或多或少的影响[3]。

3 高层建筑暖通空调防排烟施工问题

3.1 防排烟设计问题

相关标准规范中对高层建筑防烟楼梯间可开启外窗设计要求进行了明确，但在具体设计工作中，部分设计人员虽然能够对可开启外窗的面积给与充分的关注和规划，却容易忽略对窗户类型的合理选用，这会对高层建筑防排烟设计方案合理性及其施工质量产生一定程度的影响。

3.2 防排烟防火阀安装问题

高层建筑防排烟系统中防火阀的作用，主要体现在对建筑内部火势蔓延速度以及火灾可能造成的危害进行控制，也是高层建筑防排烟系统中不可或缺的构件之一。在高层建筑防排烟系统施工中，部分施工人员受安装施工技术掌握不熟练以及与技术人员沟通交流不足等因素的影响，使得防排烟系统防火阀安装施工缺乏规范性等现象时有发生，不仅会对防火阀安装施工质量带来或大或小的影响，严重时甚至会出现防火阀漏装等问题，致使高层建筑防排烟系统应有作用难以得到完全发挥。

3.3 管道耐火极限问题

相关技术标准中对高层建筑防排烟系统管道耐火极限进行了明确和强调，例如，管道井内设置的竖向排烟管道以及吊顶内设置的水平排烟管道耐火极限不应小于0.50h；而建筑内部走道区域吊顶内设置的排烟管道以及穿越防火分区的排烟管道，其耐火极限不应小于1.00h。但在部分高层建筑暖通空调工程防排烟施工中，排烟管道耐火极限相关标准规范并未得到严格落实，很多高层建筑普遍存在排烟管道耐火极限不达标的情况，不仅会对高层建筑防排烟系统施工质量造成影响，还会导致高层建筑整体安全性以及防排烟系统功能性的下降[4]。

3.4 防排烟风机设置问题

有毒烟雾是高层建筑发生火灾险情时对住户生命安全威胁最大的要素，而防排烟系统建设正是为了更加及时、有效的处理建筑内部的有毒烟雾。防排烟风机作为高层建筑防排烟系统的重要组成部分，其设置是否合理对建筑内部烟雾排出效率有着直接影响，相关标准规范中也对建筑排烟风机设置给与了说明。目前，很多高层建筑仍然存在防排烟风机设置不科学的情况，例如，受建筑内部裙房等结构因素的影响，导致施工单位难以严格按照相关标准规范进行防排烟系统送风机和排烟风机的安装，进而使高层建筑防排烟系统施工效果出现不同程度的下降。

4 优化高层建筑暖通空调防排烟施工的措施

4.1 加强防排烟防火阀的设计

防火阀作为高层建筑防排烟系统的重要组成构件，在防止建筑内部烟雾蔓延等方面发挥着不可忽视的重要作用，也是高层建筑防排烟系统设计的重要环节之一。防排烟防火阀设计要点主要如下。

（1）高层建筑防排烟系统设计人员应对各个防火阀设置区域进行分析和翔实整理，然后严格按照相关标准规范开展防火阀设计工作。高层建筑中防火阀设置通常涉及以下区域：①水平风管和垂直风管交界处。②建筑变形缝区域。③穿越防火分区以及空调机房隔离楼板区域。④火灾险情易发房间以及危险系数较高的隔离墙区域。

（2）在高层建筑防火阀设计工作中，设计人员还应根据建筑结构具体情况，分析施工条件以及环境因素可能会对防火阀安装施工产生的影响，并在此基础上对防火阀设计方案进行调整优化，避免对防火阀安装施工的正常开展以及施工质量造成影响[5]。

4.2 增强管道耐火极限

管道耐火极限是关系到高层建筑防排烟系统施工质量和整体性能的关键所在，施工单位应重视管道耐火极限的增强，其具体实施策略如下：首先，施工单位应翔实掌握不同材质管道的耐火极限，并根据相关标准规范以及设计图要求，合理选用尺寸、材质和性能符合施工所需的管道以及采用相对应的施工方法。同时，施工团队在管道安装施工环节还应做好管道质量检验工作，并避免施工操作中因管道磕碰而导致其整体质量性能遭受影响。

其次，高层建筑防排烟系统施工中如果使用镀锌钢板等金属材料制作风管，施工单位除了需要严格查验金属板材厚度等参数是否符合相关行业标准和设计要求，更需要采用在金属风管表面包裹绝热材料等措施，增强金属风管的整体耐火极限，从而确保风管耐火性和完整性满足相关标准要求和施工规范。

4.3 合理应用排烟施工技术

高层建筑具有内部结构更为复杂以及楼层更高等特点，而机械排烟技术具有受外界环境因素影响更小以及排烟可靠性更高等特点，使得全面通风机械排烟施工技术在高层建筑防排烟系统中有着广泛的认可与应用。全面通风机械排烟施工技术要点主要如下。

（1）全面通风机械排烟技术主要由正压送风机和排烟风机等部分组成，如果送风机安装位置设计不当，很容易对建筑内部火灾区域产生助燃效果，反而会扩大火灾险情带来的影响与破坏。所以，送风机的设计应从防排烟系统整体层面设置在不易发生火灾的区域，并且全面通风机械排烟技术通常应用于未发生火灾的区域。

（2）机械排烟施工开始前，施工团队需要翔实了解施工技术要点以及施工质量标准，这需要施工单位组织开展施工人员专项培训活动，确保机械排烟施工能够严格按照相关技术要求和标准规范开展，避免对机械排烟施工质量以及全面通风机械排烟技术应用效果产生影响。

4.4 优化防排烟风机施工

防排烟风机（图2）是高层建筑防排烟系统的核心结构，也是控制建筑内部热量、降低火势以及排出烟雾的重要设备之一。高层建筑防排烟风机施工优化应从以下方面着手。

图2 防排烟风机

（1）在防排烟风机施工开始前，施工团队需要对施工方案进行仔细复核，一方面是为了明确风管和风机的安装位置，并翔实了解风机施工要点和注意事项等内容；另一方面则是需要根据高层建筑内部空间以及相关防火规范，对送风量以及最小排烟量进行计算，以便能够发现和调整优化防排烟风机施工方案中的不合理之处。这对高层建筑防排烟风机施工方案科学性以及施工质量的提升有着显著的促进作用，也是充分发挥防排烟风机应有作用的有效途径之一。

（2）对于内部有裙房结构的高层建筑，施工单位应在适宜区域设置形式合理的外窗，以便能够将裙房及其上部建筑结构区域烟气快速排出。如果裙房没有适合设置外窗的条件，施工单位可以采用在排烟风机机房内设置机械排烟机的方法予以应对。

5 结语

总而言之，随着我国高层建筑工程规模和数量的不断增加，建筑内部环境更加复杂、使用到的现代化电气设备也更多，无形中增加了高层建筑发生火灾险情的概率。再加上高层建筑内部人员撤离需要更多的时间，使得高层建筑火灾产生的烟气很容易造成更多的人员伤亡。要求高层建筑工程相关方以及相关部门重视和加强暖通空调防排烟施工技术的应用，并根据高层建筑具体情况和防排烟系统运行需求，科学规划设计高层建筑防排烟系统以及施工方案，从而实现高层建筑防排烟能力以及整体安全性的提升。