馬金曄 山東建勘集團有限公司

火災發(fā)生后，物品燃燒會產(chǎn)生大量煙氣，其中含有多種有毒有害物質，從而加劇火災的危害。建筑防排煙系統(tǒng)可起到排除火災煙氣的效果，能夠為人員疏散、消防救援提供良好的保障。因此，建筑設計中，必須高度重視防排煙系統(tǒng)設計。但由于防排煙系統(tǒng)設計是一項復雜且煩瑣的工作，同時隨著科學技術的進步，防排煙系統(tǒng)中引進了諸多新技術、新工藝，進一步提高了設計的難度。目前，防排煙系統(tǒng)設計中還存在著一些誤區(qū)，有必要對其進行優(yōu)化。

1 建筑防排煙系統(tǒng)設計中存在的誤區(qū)

1.1 自然防排煙系統(tǒng)

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，自然防排煙系統(tǒng)方面存在的問題主要包括以下兩方面。一是排煙窗位置不當。相關規(guī)范標準要求，合用前室或者是前室的可開啟外窗應當具有不同朝向[1]?；谶@樣的要求，應根據(jù)建筑物的實際情況，對風壓、熱壓的作用進行綜合考慮，進而合理設計排煙窗的位置。但在實際設計排煙窗位置時，排煙窗過高和過低的問題頻頻出現(xiàn)，位置過高導致排煙窗難以開啟，而位置過低則導致室內煙氣難以順利排出。二是排煙窗面積不合理。建筑物中，推拉窗、平開窗和懸窗等均是常見的可開啟外窗，對開窗面積進行設計時，應嚴格按照相關規(guī)范標準的要求，同時要對其開啟角度、開啟形式進行全面考慮，進而實現(xiàn)對有效排煙窗面積的合理設計。但在實際設計排煙窗開窗面積時，開窗角度設置不當?shù)膯栴}頻頻出現(xiàn)，不利于建筑的防排煙。

1.2 機械排煙系統(tǒng)

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，機械排煙系統(tǒng)方面的問題主要包括以下兩方面。一是排煙口設置不當。這一問題會直接影響機械排煙效果。排煙口通常情況下設置在頂棚或其附近的位置，同時與附近安全出口沿走道方向相鄰邊緣之間的水平距離應在1.5 m 以上[2]。但實際在對機械排煙系統(tǒng)進行設計時，將排煙口設置在墻下部的現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，墻下部與頂棚之間的距離較遠，嚴重影響排煙效果。二是排煙風機選擇不合理。對排煙風機進行合理選擇是機械排煙系統(tǒng)設計中的重點內容，應綜合考慮風壓、風量等相關參數(shù)。但在實際設計中，選擇的排煙風機風量過低或過高的現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，影響了排煙效果。

1.3 機械加壓送風系統(tǒng)

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，機械加壓送風系統(tǒng)方面的問題主要包括以下兩方面。一是送風量不合理。相關規(guī)范標準中對機械加壓送風系統(tǒng)的送風量有著明確的要求，但在實際設計過程中，送風量過高或者過低的問題頻頻出現(xiàn)。送風量過高會增加防煙區(qū)中的壓力，使得疏散門難以開啟；送風量過低會降低防煙區(qū)中的壓力，使得防煙區(qū)中的煙氣難以順利擴散。二是送風阻力不當。在設計機械加壓送風系統(tǒng)時，如果沒有考慮到風道內凸入梁、柱、多葉送風口、排煙口等帶來的風道阻力，便可能選擇風壓不足的設備，導致排煙效果不理想。

2 建筑防排煙系統(tǒng)優(yōu)化設計

2.1 排煙窗安裝位置與開窗面積的合理設計

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，針對自然防排煙系統(tǒng)，應合理設計排煙窗的安裝位置、開窗面積。第一，安裝位置。在外墻安裝排煙窗的時候，根據(jù)相關規(guī)范標準要求，應在內走道或房間凈高度1/2之上的位置安裝排煙窗，并要確保其開啟方向與火災氣流方向一致[3]。如果內走道或房間凈高度較大，應設置電動排煙窗，以便于操作。第二，開窗面積。排煙窗凈面積=排煙窗的高度（H）×排煙窗的寬度（L）。應綜合考慮排煙窗的開啟角度、開啟方式，對排煙窗的有效開窗面積進行計算確定。具體來說，推拉窗的有效開窗面積=凈面積，如圖1 所示。上（下）懸窗的開窗角度α大于70°時，有效開窗面積=凈面積；上（下）懸窗的開窗角度α不高于70°的情況下，有效開窗面積=凈面積×sinα，即，有效開窗面積=最大開啟角度的投影面積。

圖1 推拉窗

2.2 科學劃分防煙分區(qū)

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，應科學劃分防煙分區(qū)，以滿足機械排煙的要求。頂棚下高于0.5 m 的凸出梁體、隔墻擋煙垂壁是劃分防煙分區(qū)的常用設施。應合理確定防煙分區(qū)的面積，不跨越防火區(qū)的前提下，以500 m2為宜。如果面積過小，便需要設置較多的排煙口、控制點，提高成本；如果面積過大，則會導致受災面積擴大。

2.3 科學設計內走道排煙口

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，排煙口設置是一個重點內容，內走道是主要的疏散通道之一，因此應對內走道排煙口進行合理設置。我國相關規(guī)范標準中對排煙口高度有著明確規(guī)定，但在實際對內走道排煙口進行設計時，由于受到層高的限制，導致其不能存在于儲煙倉中，應在內走道中合理設置排煙設施。擋煙垂壁的高度具有可控性，設計內走道排煙口的時候，滿足不小于500 mm，同時不小于空間凈高的10%這一要求即可[4]。擋煙垂壁高度小于儲煙倉厚度且與最小清晰高度部分重疊的情況下，隨著儲煙倉厚度的增加，內走道排煙口的排煙量不斷減小，所以應盡量在貼近頂棚的部位設置內走道排煙口。

2.4 合理設計加壓送風量

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，針對機械加壓送風系統(tǒng)，在設計送風量的時候，應對送風量、漏風量進行綜合考慮，以確保加壓送風量的合理性。根據(jù)相關規(guī)范標準中對防煙區(qū)正壓值的要求，消防電梯前室與合用（獨立）前室的正壓值為25 ～30 Pa，防煙樓梯間的正壓值為40 ～50 Pa，只有滿足這一要求，才能有效避免煙氣侵入。在計算加壓送風量時，可采取壓差法、風速法。壓差法是對疏散通道內有一定正壓值的送風量進行計算；風速法是在疏散通道開啟的前提下對保持門洞處一定風速的送風量進行計算。根據(jù)相關規(guī)范標準的要求，確定加壓送風量的計算結果后，再乘以1.2便是最終送風量。

2.5 將防火閥安裝在加壓送風口

我國相關規(guī)范標準中對防火閥提出了明確要求，建筑防排煙系統(tǒng)設計中，應將防火閥安裝在加壓送風口?；馂陌l(fā)生后，著火區(qū)域內的煙溫可以在200 s 內超過65 ℃，所以在設置防火閥時，應重點考慮其動作溫度。此外，發(fā)生火災的時候，加壓送風口的煙溫迅速升至70 ℃，若防火閥的動作溫度是70 ℃，則可能自動關閉，不能起到加壓送風的效果，無法為人員疏散提供足夠時間。有研究指出，65 ℃是人體可承受的溫度，140 ℃下人可以承受5 min，170 ℃下人可以承受1 min。綜合考慮加壓送風口失效和人員疏散時間等，應在加壓送風口安裝動作溫度為150 ℃的防火閥。

3 建筑防排煙系統(tǒng)設計要點

3.1 工程概況

某建筑工程項目為商業(yè)綜合體，總建筑面積為6.7 萬m2，建筑總高度應為42.2 m，地下2 層，地上7 層，包括影院、超市、零售商店、停車場及其他配套設施，耐火等級為一級。防排煙系統(tǒng)設計是建筑設計中的重要組成部分，通過對防排煙系統(tǒng)進行合理設計，可以確保商業(yè)綜合體建成后的運營安全。

3.2 排煙方式選擇

建筑的排煙方式主要分為自然排煙、機械排煙兩種。實際設計中，應結合建筑實際情況，對排煙方式進行合理選擇。建筑凈高度低于12 m 的情況下，可選擇自然排煙方式，如果無法實現(xiàn)自然排煙，則可選擇機械排煙；針對凈高度超12 m的建筑，必須選擇機械排煙。商業(yè)綜合體中，可以將機械加壓系統(tǒng)設置在消防電梯間、防煙樓梯間等部位，在機械壓力作用下將室內煙霧排放到室外，也可以將其設置在過道及一些辦公區(qū)域。面積大于100 m2的地下功能房間、無窗房間，公共走廊中庭、大型公共商鋪，休閑娛樂場所、商業(yè)區(qū)域等，都必須安裝排煙系統(tǒng)。如果商業(yè)綜合體中發(fā)生火災，機械排煙系統(tǒng)可以迅速作出反應、排除有毒有害氣體，為人員逃生、消防救援提供良好的保障。

3.3 排煙口設計

排煙口設計中，先要合理劃分防煙分區(qū)，每個防煙區(qū)均要設置相應的排煙口；排煙口應處于防煙區(qū)的中間，且兩排煙口之間的距離應小于30 m；每個排煙口的面積為0.45 m2；排煙口中的煙氣流動速度應小于10 m/s。同時，應結合各區(qū)域的允許最大排煙量，對單個排煙口的火災釋熱速率、房間凈高度、煙層厚度進行合理計算。

3.4 參數(shù)計算

參數(shù)計算是防排煙系統(tǒng)設計中的重要組成部分，需要計算的參數(shù)主要包括以下兩項。

排煙量。本項目中，每個排煙風道均要設置兩個或兩個以上的防煙分區(qū)。對排煙量進行計算的時候，建筑中庭之外的凈高度小于6 m 的區(qū)域，其排煙量按照60 m3/hm2進行計算；有中庭的場所按周圍場所排煙量的兩倍進行計算。機械排煙系統(tǒng)排煙量大于107 000 m3/hm2。

管道參數(shù)。防排煙系統(tǒng)的排煙效果在一定程度上受到管道阻力、壓力等因素影響，因此防排煙系統(tǒng)設計中，應對管道參數(shù)進行準確計算。管道沿程中，煙氣受到的阻力包括煙氣渦流在管道內部產(chǎn)生的阻力、煙氣與管道摩擦產(chǎn)生的阻力。應根據(jù)總排煙量，對管道局部阻力系數(shù)與動壓進行準確計算，確?？諝鈮毫?0 Pa上下，以確保煙氣順利排出。

3.5 加壓送風系統(tǒng)設計

按照國家相關標準的要求，商業(yè)綜合體的防排煙系統(tǒng)應設置在前室、樓梯間、避難層等隱蔽位置。加壓送風系統(tǒng)加壓部分處于關閉狀態(tài)的情況下，應增加門洞斷面的氣流，為人員撤離提供良好的條件。對加壓送風系統(tǒng)進行設計的時候，應做到房間壓力＜走道壓力＜前室壓力＜樓梯間壓力，避免壓力過高或壓力過低而給排煙效果帶來不利影響。加壓送風系統(tǒng)設計中，風量通常是計算風量的1.2 倍，并要對疏散門數(shù)量與大小、建筑耐火等級等因素進行綜合考慮，結合國家相關標準，確定最大加壓送風量，以預防負壓現(xiàn)象的出現(xiàn)[5]。

3.6 補風系統(tǒng)設計

為了保障防排煙系統(tǒng)的使用功能，提高建筑的安全性，防排煙系統(tǒng)設計中，還要對補風系統(tǒng)進行合理設計。補風系統(tǒng)應大于防排煙系統(tǒng)排煙量的50%，可以采取疏散外門、自動、手動等方式，將外界自然環(huán)境中的空氣引入建筑中。為了避免建筑內產(chǎn)生負壓問題，將機械排煙口、自然排煙口設置在儲煙倉之下的部位。嚴格控制機械補風口的風速，一般情況下以10 m/s 為宜。本項目中，總建筑面積為6.7 萬m2，根據(jù)國家相關標準的要求，送風口的風速應小于5 m/s，而補風口風速應小于3 m/s。處于排煙區(qū)域之內的補風系統(tǒng)，應與排煙系統(tǒng)聯(lián)動開啟，同時應將排煙口、補風口設置在相鄰防煙分區(qū)。在實際設置排煙口、補風口的時候，應對兩者的水平間距進行嚴格控制，本項目中排煙口、補風口的水平間距為5 m。此外，補風系統(tǒng)設計中，還要對室內、走廊的排煙風管進行科學布設，以提高建筑的安全性。

3.7 自動排煙設施

在建筑中設置自動排煙設施，可以有效提高建筑的安全性。自動排煙設施設計中，應注意以下3 點。其一排煙窗。常見的排煙窗包括多功能式排煙窗、百葉式排煙窗、單開式排煙窗等。多功能式排煙窗與煙囪效應的框體設計類似，且可以起到防水、防雨的效果；百葉式排煙窗通常應用在自然排煙系統(tǒng)內，具有安裝簡單的優(yōu)勢；單開式排煙窗可以與玻璃幕墻系統(tǒng)完美融合，發(fā)揮緊急排煙功能。防排煙系統(tǒng)設計中，應結合實際情況對排煙窗進行合理選擇。其二控制機構?？刂茩C構可以分為電動、氣動兩種控制方式，電動控制方式對應的控制機構由排煙窗、消防控制電源、控制柜、防火電纜等部分構成，氣動控制方式對應的控制機構由壓縮機、排煙窗、儲氣罐及連接銅管等部分構成。防排煙系統(tǒng)設計中，應結合消防要求、建筑類型，對控制機構進行合理選擇。其三失效保護機構。為保障防排煙系統(tǒng)的可靠運行，應對失效保護機構進行合理設計。自動排煙窗如果發(fā)生故障，系統(tǒng)的防失效保護功能便會被觸發(fā)，使得處于故障狀態(tài)下的自動排煙窗保持全開，充分發(fā)揮其排煙效果。建筑中發(fā)生火災時，在沒有氣源、電源的情況下，排煙窗可依靠自身機械設計觸發(fā)失效保護機構，并通過感溫來開啟天窗，發(fā)揮排煙功能，從而保障建筑安全。

4 結語

建筑防排煙系統(tǒng)設計中，針對自然防排煙系統(tǒng)、機械排煙系統(tǒng)、機械加壓送風系統(tǒng)設計等方面存在的誤區(qū)，應制訂針對性的解決措施，包括合理設計排煙窗的安裝位置與開窗面積、科學劃分防煙分區(qū)、科學設計內走道排煙口、合理設計加壓送風量及將防火閥安裝在加壓送風口等，以提高防排煙系統(tǒng)設計水平。實踐中，應結合建筑工程的實際情況，對防排煙系統(tǒng)進行合理設計，把握好防排煙系統(tǒng)設計的要點，為實現(xiàn)建筑工程整體質量的提高奠定良好的基礎。