高層建筑的防排煙設(shè)計(jì)問(wèn)題分析
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隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，高層建筑在各城市如雨后春筍般興起。高層建筑的建設(shè)不僅能提升城市的品質(zhì)，還能為城市帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但這些建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝修材料多，易燃物品多，人員又密集，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)造成嚴(yán)重的傷亡事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，其例已屢見(jiàn)不鮮。因此建筑的消防安全及消防設(shè)計(jì)顯得尤為重要，而防排煙設(shè)計(jì)是保證人員安全疏散及保障消防救援的關(guān)鍵所在。
一、高層建筑防排煙系統(tǒng)
1.高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要意義高層建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜功能龐雜，火災(zāi)隱患較大，各種管道豎井，比如樓梯間、電梯井、新風(fēng)排風(fēng)的豎井等比較多，容易形成煙囪效應(yīng)，在熱壓的作用下，火災(zāi)的煙氣會(huì)迅速擴(kuò)散。經(jīng)過(guò)測(cè)試，火災(zāi)初期煙氣在水平方向的擴(kuò)散速度為0.3～0.4m，而在豎井中的擴(kuò)散速度竟達(dá)3～4m/s.所以高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)蔓延快，人員疏散不易，給撲救工作增加了難度。資料統(tǒng)計(jì)，高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，造成人員嚴(yán)重傷亡事故的主要原因是煙氣和高溫。著火時(shí)需要消耗大量氧氣，同時(shí)又產(chǎn)生大量煙氣。煙氣是可燃物燃燒后產(chǎn)生的顆粒物和廢氣，其中含有大量的CO和CO2，還有多種有毒有害的氣體。火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員因缺氧，又吸入高溫?zé)煔饩蜁?huì)很快窒息死亡。煙氣的大量擴(kuò)散，使著火樓層的能見(jiàn)度大為降低，導(dǎo)致人員看不清出口的標(biāo)識(shí)和出口。如果不及時(shí)控制，煙氣會(huì)從著火區(qū)域到處蔓延，擴(kuò)散到較遠(yuǎn)的區(qū)域，造成更多的人員傷亡。保證人員的安全是建筑防火設(shè)計(jì)的第一位，而防排煙的目的就是排除著火區(qū)域及走廊的火災(zāi)煙氣，并阻止煙氣進(jìn)入防煙樓梯間、前室等安全區(qū)域，使這些受保護(hù)的區(qū)域，在一段時(shí)間內(nèi)不受煙氣侵害成為無(wú)煙區(qū)，為人員提供安全的疏散通道，并為消防撲救創(chuàng)造有利的條件，以保證生命財(cái)產(chǎn)的安全。2.高層建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（1）確定防煙，排煙部位在新的防火排煙規(guī)范還沒(méi)有頒布之前，暖通專業(yè)消防通風(fēng)的主要設(shè)計(jì)依據(jù)是《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》以及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》。設(shè)計(jì)人員拿到一個(gè)新的項(xiàng)目，首先應(yīng)與建筑專業(yè)落實(shí)項(xiàng)目的防火分類，以此確定項(xiàng)目需要防煙排煙的部位，是否滿足自然排煙條件。對(duì)于高層住宅，主要是對(duì)不滿足自然排煙條件的防煙樓梯間及合用前室的加壓送風(fēng)。除了核對(duì)防煙樓梯間及前室外，還要核對(duì)是否有無(wú)窗房間，是否有需要排煙的內(nèi)走廊。（2）合理劃分防煙分區(qū)對(duì)于高層公共建筑及其下的商業(yè)場(chǎng)所等，在滿足規(guī)范要求需要機(jī)械排煙時(shí)，首先要對(duì)防火分區(qū)內(nèi)的排煙區(qū)域劃分防煙分區(qū)。防煙分區(qū)是為了控制層高小于6m的建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣的蔓延和流動(dòng)，一般采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下突出不小于0.5m的梁等設(shè)施。防煙分區(qū)面積過(guò)小，排煙口增多，控制點(diǎn)增多，系統(tǒng)增多，會(huì)增加造價(jià)。防煙分區(qū)面積過(guò)大會(huì)使每個(gè)排煙口排煙量增大，排煙管徑增大，影響層高，還會(huì)使高溫?zé)煔鈹U(kuò)散的面積增大，受災(zāi)面積增大。所以應(yīng)根據(jù)具體情況劃分，每個(gè)防煙分區(qū)面積不宜超過(guò)500m2，并不應(yīng)跨越防火分區(qū)。系統(tǒng)設(shè)置可采用豎向煙道垂直排煙。（3）加壓送風(fēng)量及排煙量的計(jì)算加壓送風(fēng)量加壓送風(fēng)量包括對(duì)加壓空間的送風(fēng)量，加壓空間的漏風(fēng)量。為防止煙氣侵入，防煙區(qū)應(yīng)保持一定的正壓值，現(xiàn)行規(guī)范要求防煙樓梯間為40~50Pa，前室、合用前室、消防電梯前室為25~30Pa。加壓送風(fēng)量的計(jì)算有壓差法和風(fēng)速法兩個(gè)。a.壓差法：按保持疏散通道有一定正壓值的送風(fēng)量：L=0.827A△PI/n•1.25•3600b.風(fēng)速法：按火災(zāi)層疏散通道開(kāi)啟時(shí)，保持門洞處一定風(fēng)速的送風(fēng)量：L=fvm•3600加壓送風(fēng)量用以上兩個(gè)公式計(jì)算后與《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》表8.3.2-1中建筑相應(yīng)風(fēng)量比較后取大值。排煙量計(jì)算排煙口的排煙量按所負(fù)擔(dān)防煙分區(qū)面積60m3/m2h來(lái)計(jì)算。排煙風(fēng)機(jī)排煙量的計(jì)算應(yīng)依風(fēng)機(jī)所負(fù)擔(dān)防煙分區(qū)的數(shù)量計(jì)算，每平方米面積不小于60m3/h，且單臺(tái)風(fēng)機(jī)最小排煙量不應(yīng)小于7200m3/h。擔(dān)負(fù)兩個(gè)及兩個(gè)以上防煙分區(qū)的排煙時(shí)，應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計(jì)算。（4）風(fēng)機(jī)選型排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)選用離心風(fēng)機(jī)或高溫消防排煙專用風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)的全壓應(yīng)按排煙系統(tǒng)最不利環(huán)路管道進(jìn)行計(jì)算，排煙量應(yīng)在計(jì)算的基礎(chǔ)上增加10%～20%的漏風(fēng)系數(shù)。
二、建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
1.重視程度不夠，方案階段沒(méi)有介入對(duì)于防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沒(méi)有給予足夠的重視，在方案階段沒(méi)有讓暖通專業(yè)介入，在施工圖時(shí)才發(fā)現(xiàn)加壓送風(fēng)井及排煙豎井?dāng)?shù)量不夠，風(fēng)井位置不合適，風(fēng)井面積不夠，沒(méi)有留出排煙機(jī)房等一系列問(wèn)題。比如層數(shù)超過(guò)32層時(shí)，送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)分段設(shè)計(jì)，但前期并沒(méi)有考慮，這會(huì)導(dǎo)致暖通專業(yè)在防排煙設(shè)計(jì)時(shí)陷入被動(dòng)，加風(fēng)井會(huì)修改平面，造成返工。風(fēng)井面積不夠時(shí)，風(fēng)井里的風(fēng)速會(huì)超過(guò)規(guī)范限值，阻力損失大，不能滿足送風(fēng)要求。2.專業(yè)配合不緊密排煙方式有自然排煙和機(jī)械排煙兩種方式，自然排煙滿足的情況下可以不設(shè)機(jī)械排煙裝置。自然排煙是利用可開(kāi)啟的外窗、陽(yáng)臺(tái)、凹廊等排煙，既簡(jiǎn)單、節(jié)能又安全可靠。要滿足自然排煙條件，需要專業(yè)之間的配合，經(jīng)暖通專業(yè)計(jì)算后將能滿足自然排煙面積要求的，可開(kāi)啟外窗面積提供給建筑專業(yè)，在規(guī)范允許的情況下優(yōu)先采用自然排煙。3.排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)時(shí)，防火閥的設(shè)置排風(fēng)排煙合用系統(tǒng)時(shí)，有三種形式。第一種：排風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)合用，管道合用。第二種：風(fēng)管合用，風(fēng)機(jī)分設(shè)。第三種：風(fēng)管和風(fēng)機(jī)均分開(kāi)設(shè)置。采用第一種和第二種形式，設(shè)計(jì)人員易犯的錯(cuò)誤是，排風(fēng)口前端支管上的閥門選用普通的防火閥，發(fā)生火災(zāi)時(shí)非著火防煙分區(qū)的排風(fēng)口不能關(guān)閉，導(dǎo)致著火分區(qū)的排煙量不滿足規(guī)范要求。所以排風(fēng)支管前端的閥應(yīng)選用70°C防煙防火閥,并給電氣專業(yè)提出控制要求。4.剪刀樓梯間送風(fēng)口的設(shè)置高層住宅樓一般設(shè)置成剪刀樓梯間，其自然排煙不滿足要求時(shí)，需設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，加壓送風(fēng)井根據(jù)建筑平面有時(shí)設(shè)在樓梯間端頭，有時(shí)設(shè)在樓梯間側(cè)面。當(dāng)剪刀梯的兩個(gè)風(fēng)井設(shè)在同一端頭時(shí)，一個(gè)風(fēng)井在奇數(shù)層留風(fēng)口，另一個(gè)風(fēng)井在偶數(shù)層留風(fēng)口。當(dāng)兩個(gè)風(fēng)井分設(shè)在風(fēng)井兩個(gè)端頭或在樓梯間側(cè)面時(shí)，兩個(gè)風(fēng)井的送風(fēng)口應(yīng)同時(shí)開(kāi)在奇數(shù)層或偶數(shù)層，否則兩個(gè)風(fēng)口會(huì)開(kāi)在同一套樓梯間，而另一套既沒(méi)有風(fēng)口，也沒(méi)有送風(fēng)。
三、優(yōu)化建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的措施
建筑防排煙系統(tǒng)要想保證建筑設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證住戶的安全，就要實(shí)施有效的措施。針對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，我的解決方案如下。1.提高重視程度，加強(qiáng)各專業(yè)之間的配合設(shè)計(jì)人員和設(shè)計(jì)單位都要認(rèn)識(shí)到建筑防排煙設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)建筑的重要性，在思想上引起足夠的重視。消防通風(fēng)設(shè)計(jì)要在建筑方案設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就參與進(jìn)來(lái)，共同規(guī)劃，變被動(dòng)為主動(dòng)。在施工圖階段各專業(yè)之間更要加強(qiáng)配合，加強(qiáng)溝通，避免機(jī)房位置沖突，管線打架等問(wèn)題。2.提高設(shè)計(jì)施工人員的專業(yè)技術(shù)水平要使建筑防排煙系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)有效運(yùn)轉(zhuǎn)，需要設(shè)計(jì)和施工各環(huán)節(jié)密切配合。設(shè)計(jì)人員如果不能很好掌握規(guī)范要求，沒(méi)有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，圖紙一旦出錯(cuò)，會(huì)造成后患。如果施工的技術(shù)人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工、安裝不到位，可能會(huì)造成系統(tǒng)不啟動(dòng)，風(fēng)量不夠等問(wèn)題，發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用。因此提升相關(guān)人員的專業(yè)技能，并在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量。
四、結(jié)語(yǔ)
鑒于新的建筑防排煙設(shè)計(jì)規(guī)范尚未正式頒布，高層建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題諸多，消防安全隱患嚴(yán)重，因此設(shè)計(jì)單位和人員要有憂患意識(shí)，考慮建筑過(guò)程中的各種影響因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性，為人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供有效的保障。
作者:師彥 單位:陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院