王哲 秦以鵬

1 中國城市建設(shè)研究院有限公司

2 北京市住宅建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

建筑防排煙系統(tǒng)的形式有防煙系統(tǒng)與排煙系統(tǒng)兩種。防煙旨在將煙氣封鎖在一定的區(qū)域內(nèi)，阻止煙氣的侵入，保證疏散線路暢通。防煙設(shè)施包含兩種：可開啟外窗的自然排煙防煙和機(jī)械加壓送風(fēng)防煙。排煙旨在將發(fā)生火災(zāi)時(shí)建筑物內(nèi)產(chǎn)生的大量煙氣及時(shí)排除，阻止煙氣進(jìn)一步向防煙分區(qū)以外擴(kuò)散，從而保證疏散線路暢通，為疏散爭(zhēng)取更多的時(shí)間。排煙設(shè)施包含兩種：可開啟外窗的自然排煙和機(jī)械排煙。為更好的保證生命財(cái)產(chǎn)安全，需要在建筑物內(nèi)設(shè)置可靠、周密的防排煙設(shè)施，最終達(dá)到預(yù)設(shè)的防排煙效果。而在工程設(shè)計(jì)中有很多問題是設(shè)計(jì)人員容易忽視的，從而導(dǎo)致整個(gè)防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能達(dá)到預(yù)設(shè)的效果，因此設(shè)計(jì)人員必須加以重視。

1 防排煙系統(tǒng)易存在的設(shè)計(jì)誤區(qū)

1.1 自然排煙（防煙）系統(tǒng)

1）可開啟外窗的有效排煙面積設(shè)計(jì)誤區(qū)。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求需保證足夠的可開啟外窗面積，而外窗形式各式各樣，如上懸窗、固定窗、平開窗、側(cè)拉窗等，另外，開啟角度也不相同（圖1）。在計(jì)算時(shí)需考慮外窗的開啟形式、開啟角度等因素確定有效排煙面積，而多數(shù)設(shè)計(jì)人員往往忽視這一重要內(nèi)容。設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》圖示及相關(guān)手冊(cè)，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定外窗可開啟面積是否滿足規(guī)范要求。

圖1 自然防排煙窗開啟角度

2）可開啟外窗的安裝位置設(shè)計(jì)誤區(qū)?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》及圖示中有這樣的表述“前室或合用前室具有不同朝向的可開啟外窗，且可開啟外窗的面積滿足自然排煙口的面積要求”[1]，這個(gè)表述是毋庸置疑的，但其對(duì)窗戶高度沒有明確，考慮熱壓和風(fēng)壓作用，如果外窗設(shè)置位置較低，不利于煙氣排出。一般在設(shè)置外窗高度為房間或內(nèi)走道凈高的一半以上，但是這樣會(huì)存在一個(gè)問題，如果房間的凈高大，一般人為難以開啟，需在方便操作的位置設(shè)置外窗開啟裝置，此處設(shè)計(jì)時(shí)可考慮設(shè)置電動(dòng)排煙窗，并結(jié)合工程實(shí)際情況而定，如圖2 中懸窗手動(dòng)與電動(dòng)開啟裝置。由此可見，除保證有效的排煙面積外，可開啟外窗的安裝位置也是設(shè)計(jì)人員不容忽視的重要內(nèi)容。

圖2 中懸窗手動(dòng)與電動(dòng)開啟裝置

1.2 機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)

機(jī)械加壓送風(fēng)是利用送風(fēng)機(jī)將室外新鮮空氣送入疏散通道空間內(nèi)，如建筑內(nèi)的消防電梯間前室或合用前室，防煙樓梯間及其前室等部位。旨在保證在建筑物發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，防止煙氣擴(kuò)散到疏散通道和應(yīng)急避難場(chǎng)所。

1）自然防煙和加壓送風(fēng)雙重保證的復(fù)合式防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)誤區(qū)。在居住建筑高度大于100 m，公共建筑高度大于50 m 時(shí)，不能采用自然排煙，無論防煙樓梯間及其前室，消防電梯間前室或合用前室有沒有條件設(shè)置，按照規(guī)范要求，均應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)械加壓送風(fēng)。有設(shè)計(jì)人員會(huì)認(rèn)為設(shè)置自然防煙和加壓送風(fēng)防煙復(fù)合式防煙系統(tǒng)，更利于防煙的做法是錯(cuò)誤的。從實(shí)際防煙效果進(jìn)行分析，高層建筑的前室或合用前室如利用不同方向可開啟外窗自然排煙，對(duì)中和面以下各層前室或合用前室，由于熱壓作用（煙囪效應(yīng)），室外新風(fēng)通過外窗向室內(nèi)滲透（與排煙方向相反，高度越高，滲透越嚴(yán)重），將抵消部分自然排煙效果[2]。若利用敞開的陽臺(tái)或者凹廊進(jìn)行自然排煙，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，室外風(fēng)正好吹向陽臺(tái)或者凹廊，其將受到室外風(fēng)向及風(fēng)速的制約，造成排煙效果將明顯失效。而這些部位又是最重要的疏散通道，如果此部位排煙效果不好，甚至失效，將嚴(yán)重威脅到整個(gè)建筑內(nèi)人員的生命。因此設(shè)計(jì)時(shí)需注意采用機(jī)械加壓送風(fēng)的場(chǎng)所宜設(shè)置為固定外窗，切記不應(yīng)設(shè)置百葉窗。

2）機(jī)械加壓送風(fēng)阻力設(shè)計(jì)誤區(qū)。實(shí)際工程中風(fēng)道內(nèi)壁可能凸入梁、柱、多葉送風(fēng)口、排煙口等，這樣就會(huì)增大風(fēng)道阻力，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)忽略此部分阻力的考慮，造成選用設(shè)備風(fēng)壓不足，影響排煙效果。另外在設(shè)計(jì)風(fēng)道時(shí)，可以考慮將傳統(tǒng)風(fēng)道改為不銹鋼風(fēng)管，保證送風(fēng)管道內(nèi)壁光滑，且嚴(yán)密不漏風(fēng)。

3）機(jī)械加壓送風(fēng)的送風(fēng)量設(shè)計(jì)誤區(qū)。在進(jìn)行加壓送風(fēng)防排煙設(shè)施的設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)有設(shè)計(jì)人員誤認(rèn)為送風(fēng)量越大越好，從而導(dǎo)致建筑的防排煙效果不能保證。加壓送風(fēng)部位在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證室內(nèi)維持一定的余壓，如對(duì)前室、合用前室、消防電梯前室及封閉避難層的余壓值保證在25 至50 Pa 之間，對(duì)防煙樓梯間的余壓值保證在40 至50 Pa 之間。若選用風(fēng)量過大，會(huì)導(dǎo)致防煙區(qū)內(nèi)超壓，使得疏散門難以開啟，這時(shí)則需要在加壓區(qū)內(nèi)設(shè)置減壓閥。若選用風(fēng)量過小，會(huì)導(dǎo)致防煙區(qū)內(nèi)余壓不足，從而不能阻擋住煙氣的擴(kuò)散，因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)加壓送風(fēng)量。

1.3 機(jī)械排煙系統(tǒng)

機(jī)械排煙是利用排煙風(fēng)機(jī)的作用力，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣從建筑物內(nèi)排出。從而達(dá)到防止火災(zāi)煙氣蔓延到防煙分區(qū)以外區(qū)域的目的，以確保人員有充足的時(shí)間可以安全疏散。

1）排煙風(fēng)機(jī)選擇設(shè)計(jì)誤區(qū)。排煙風(fēng)機(jī)的選擇應(yīng)從風(fēng)量和風(fēng)壓兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)上進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。在工程排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量會(huì)被誤認(rèn)為是所有排煙量的疊加之和，由此忽略了整個(gè)排煙系統(tǒng)的漏風(fēng)率及其所負(fù)擔(dān)的多個(gè)防煙分區(qū)，故設(shè)計(jì)時(shí)排煙風(fēng)量的確定應(yīng)從最大防煙分區(qū)排煙量和系統(tǒng)的漏風(fēng)率兩方面來綜合考慮。對(duì)于排煙系統(tǒng)的風(fēng)壓，設(shè)計(jì)人員往往忽略其詳細(xì)的水力計(jì)算，導(dǎo)致選用風(fēng)機(jī)時(shí)風(fēng)壓選用過小，而設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)涉及壓縮風(fēng)管占用空間的問題，造成排煙風(fēng)管的風(fēng)速設(shè)計(jì)過高，導(dǎo)致系統(tǒng)阻力與選用風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓不匹配，最終造成排煙系統(tǒng)最不利環(huán)路的排煙量不足。

2）涉及自然補(bǔ)風(fēng)和機(jī)械補(bǔ)風(fēng)之間如何劃定設(shè)計(jì)界限的設(shè)計(jì)誤區(qū)。在一些封閉的地上建筑或地下建筑內(nèi)無疑要考慮設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，與此同時(shí)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置也必然是不可或缺的。但設(shè)計(jì)人員往往忽略設(shè)置機(jī)械補(bǔ)風(fēng)和自然補(bǔ)風(fēng)之間如何劃定設(shè)計(jì)界限的問題。此類工程設(shè)計(jì)中補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于補(bǔ)風(fēng)通路的空氣阻力大小，若采用自然補(bǔ)風(fēng)，則補(bǔ)風(fēng)通路的空氣阻力必然不大于50 Pa。若補(bǔ)風(fēng)通路的空氣阻力大于50 Pa，則需設(shè)計(jì)人員考慮設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。或火災(zāi)時(shí)能夠轉(zhuǎn)換成補(bǔ)風(fēng)的機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)，且其補(bǔ)風(fēng)量以大于排煙量的50%為宜，以確保室內(nèi)煙氣置換效果良好。

2 對(duì)《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》中加壓送風(fēng)及機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)防火閥設(shè)置的幾點(diǎn)看法

1）加壓送風(fēng)口加裝70 ℃防火閥，《建規(guī)》中是這樣規(guī)定了，從防煙系統(tǒng)安全性考慮這樣是沒有問題的，但筆者有不同看法，在防排煙系統(tǒng)中，一旦起火煙氣溫度會(huì)迅速的升高，在200 s 內(nèi)著火區(qū)域內(nèi)大部分空間均超過65 ℃[3]。如果設(shè)置熔斷動(dòng)作溫度為70 ℃的防火閥，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣蔓延到加壓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)口，煙溫迅速達(dá)到70 ℃，動(dòng)作防火閥自動(dòng)關(guān)閉，也就意味著將無法再進(jìn)行加壓送風(fēng)，從而影響建筑內(nèi)的人員疏散。據(jù)有關(guān)科學(xué)研究指出，人體可以短暫承受65 ℃的溫度。當(dāng)溫度達(dá)到140 ℃時(shí)，能夠忍受的溫度急劇縮短至5 min，并且會(huì)產(chǎn)生不可逆的損傷。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至170 ℃時(shí)，忍受時(shí)間最多僅能維持約1 min[4]。故從延長(zhǎng)疏散時(shí)間及加壓送風(fēng)口失效的角度考慮，筆者對(duì)于裝設(shè)70 ℃防火閥存在質(zhì)疑，建議加壓送風(fēng)口可以考慮裝設(shè)150 ℃防火閥為宜，對(duì)于這個(gè)觀點(diǎn)筆者希望專業(yè)人士再做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和研究。

2）加壓送風(fēng)管道是否需要裝設(shè)防火閥，動(dòng)作溫度為多少？機(jī)械排煙的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)是否需加防火閥，在風(fēng)管加裝，還是風(fēng)口加裝？針對(duì)這兩部分《建規(guī)》中無明確說明，只是在9.3.11 條“通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)管在穿越防火分區(qū)處、穿越重要或火災(zāi)危險(xiǎn)性大的場(chǎng)所的房間隔墻和樓板處，豎向風(fēng)管與每層水平風(fēng)管交接處的水平管段上等部位應(yīng)設(shè)置公稱動(dòng)作溫度為70 ℃的防火閥”[1]中有關(guān)于防火閥的設(shè)置要求。同時(shí)在《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》6.5.4 條中有這樣的表述“防煙管道應(yīng)設(shè)置溫度大于70 ℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥。排煙管道應(yīng)設(shè)置溫度大于280 ℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥”[5]，其中裝設(shè)防火閥這點(diǎn)是毋庸置疑的。對(duì)于加壓送風(fēng)管道和機(jī)械補(bǔ)風(fēng)管道來說設(shè)置動(dòng)作溫度為70 ℃的防火閥，在火災(zāi)初期如果能夠保證風(fēng)道內(nèi)持續(xù)不斷的低溫新風(fēng)，則不會(huì)造成防火閥熔斷器的快速動(dòng)作，而實(shí)際情況是在發(fā)生火災(zāi)的極短時(shí)間內(nèi)會(huì)造成高溫?zé)煔獾难杆俾樱蚨斐煞阑痖y會(huì)提前發(fā)生熔斷動(dòng)作。筆者認(rèn)為從延長(zhǎng)疏散時(shí)間考慮加裝70 ℃防火閥所提供的疏散時(shí)間太短，不利于人員疏散，與此同時(shí)筆者結(jié)合前面論述，考慮防煙送風(fēng)口可能存在失效的結(jié)果，筆者建議加壓送風(fēng)管道和機(jī)械補(bǔ)風(fēng)管道考慮裝設(shè)150 ℃防火閥，對(duì)于這個(gè)觀點(diǎn)希望專業(yè)人士再做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和研究。

3 結(jié)語

建筑防排煙系統(tǒng)對(duì)于控制建筑火災(zāi)的擴(kuò)大有至關(guān)重要的作用，設(shè)計(jì)人員必須加以重視。本文對(duì)防排煙系統(tǒng)易出現(xiàn)設(shè)計(jì)誤區(qū)的相關(guān)闡述，希望對(duì)初涉行業(yè)人員有所幫助，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)一步完善防排煙系統(tǒng)，保證建筑內(nèi)人員的安全。筆者對(duì)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范提出一些個(gè)人看法，難免存在不足與偏頗，希望同行批評(píng)指正。