高層建筑防排煙系統(tǒng)的探討

甄 珍

1 火災煙氣對人的危害性

高樓大廈似乎是當今社會評價城市發(fā)展進程的一個主要標準,經(jīng)濟的建設和世界建筑潮流的發(fā)展,催生建起了更多的高層建筑,這些高層建筑的出現(xiàn),給我們的城市帶來了一片生機和活力,但同時高層建筑的防火工作也日益嚴峻,通過對近年來發(fā)生的火災事故分析,顯示出煙氣是造成建筑火災人員傷亡的主要因素?；馂臅r煙氣對人的危害主要表現(xiàn)在兩個方面:首先,火災煙氣中含有大量的有毒氣體?；馂娜紵^程中產(chǎn)生大量的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氰化氫(HCN)、二氧化氮(NO2)等有毒氣體,會使人產(chǎn)生意識不清、頭昏、嘔吐、呼吸困難和全身痙攣等癥狀,當有毒氣體達到一定濃度,人會立即死亡。其次,煙氣不利于人員的疏散。由于火災煙氣中的煙粒子對可見光是不透明的,當煙氣彌漫時,能見度大大降低,疏散速度下降。同時,煙氣擴散速度快,大量煙氣會使人感到恐慌,當人感到恐慌時,秩序混亂,人員無法快速進行疏散。由于煙氣對人的危害是火災中人員傷亡的主要原因,因此,阻止煙氣擴散、及時排除高溫煙氣,確保人員順利疏散是高層建筑防排煙設計的主要目的。

2 控制火災煙氣蔓延的措施

2.1 劃分防煙分區(qū)

防煙分區(qū)是指在建筑內(nèi)部屋頂或頂板、吊頂下采用具有擋煙功能的構配件進行分隔所形成的,具有一定蓄煙能力的空間。劃分防煙分區(qū)能夠在火災初期階段將煙氣控制在一定范圍內(nèi),使火場產(chǎn)生的高溫煙氣不致隨意擴散,以便蓄積和迅速排除,人員疏散時煙氣的濃度處在安全允許值之內(nèi)?！陡邔用裼媒ㄖO計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)中明確規(guī)定了:設置排煙設施的走道、凈高不超過6.00m的房間,應采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下凸出不小于0.50m的梁劃分防煙分區(qū)。同時,規(guī)范對防煙分區(qū)的面積做出了不宜超過500m2要求,這是因為若防煙分區(qū)面積太小,煙氣迅速充滿空間且提高工程造價;防煙分區(qū)面積過大,會使煙氣到達頂棚后橫向擴散過程中遇周圍的冷空氣而變得較冷較薄,浮力下降,從而降低蓄煙排煙的效果。

2.2 設置排煙系統(tǒng)

建筑中的排煙可采用機械排煙方式或可開啟外窗的自然排煙方式。自然排煙是通過冷空氣和熱空氣的對流運動實現(xiàn)的,可開啟外窗成為冷空氣的入口和熱空氣的出口。而機械排煙方式是利用排煙機把著火區(qū)域中所產(chǎn)生的高溫煙氣通過排煙口排至室外。這兩種方式都是將煙氣排至建筑物外,從而降低煙氣濃度,控制建筑內(nèi)的有煙區(qū)域保持一定能見度的系統(tǒng)。排煙系統(tǒng)一般設置在長度超過20m內(nèi)走道、面積超過100m2房間、中庭及可燃物較多的地下室。

2.3 設置防煙系統(tǒng)

建筑中的防煙可采用機械加壓送風防煙方式和可開啟外窗的自然排煙方式。機械加壓送風方式是對著火區(qū)以外的區(qū)域,如疏散通道等需要防煙的部位送入足夠的新鮮空氣,使其保持高于建筑物其他部位的壓力,從而把著火區(qū)域所產(chǎn)生的煙氣堵截于防煙部位之外。自然排煙防煙方式是允許煙氣進入安全部位,使煙氣通過可開啟外窗排出的防煙方式。煙氣順樓梯間或電梯井等豎井中擴散速度極快,一般垂直為 3.0m/s～4.0m/s,當建筑高度超過50m時可達到6.0m/s～8.0m/s,且建筑物越高,這種現(xiàn)象越明顯,而樓梯間是人員疏散的主要通道,消防電梯是消防隊員進入建筑物內(nèi)部進行撲救的主要工具。因此,防煙樓梯間及前室、消防電梯前室、合用前室是防煙系統(tǒng)的重點部位。當高層建筑內(nèi)設有避難層時,避難層也應設防煙設施。

3 防排煙設計時應注意的問題

3.1 自然排煙設計時應注意的問題

自然排煙是利用煙氣流動的特性,采用開啟外窗,敞開的陽臺、凹廊將有毒高溫煙氣排出,具有結構簡單、經(jīng)濟、不需電源和專用設備等優(yōu)點?！陡咭?guī)》中規(guī)定:除建筑高度超過50m的一類公共建筑和建筑高度超過100m的居住建筑外,靠外墻的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室和合用前室,宜采用自然排煙方式。從規(guī)范中看出,規(guī)范推薦宜優(yōu)先采用自然排煙設施進行排煙。但在實際應用中存在以下三個問題:1)排煙窗位置過低。根據(jù)排煙的原理,排煙窗應設在房間外墻上部或頂棚上,有些建筑排煙窗設置在房間中部甚至是下部,勢必會影響排煙效果,嚴重的會起到反作用,下部排煙窗向火源處輸送新鮮的空氣,造成火勢更加迅猛。2)排煙窗開啟面積過小。規(guī)范中對可開啟外窗的面積做出具體的規(guī)定,是為了將煙氣順利的排出。有些建筑特別是酒店、旅館、商場以防盜為理由,故意把排煙窗面積改小,有的甚至將窗戶封堵。3)排煙窗距離過遠。雖然《高規(guī)》對排煙窗距離未做明確規(guī)定,但《建筑設計防火規(guī)范》中規(guī)定:自然排煙口距防煙分區(qū)最遠點的水平距離不應超過30m。同時,上海地方標準《民用建筑防排煙技術規(guī)程》中也規(guī)定:室內(nèi)或走道的任一點至最近排煙管道的排煙口或可開啟外窗、百葉窗的水平距離不應大于30m。例如,某教學樓的內(nèi)走道長為54m,兩端為封閉樓梯,可開啟排煙窗開在距走道一端12 m的位置,排煙窗距另一端至少40m的距離,即使是排煙窗面積達到規(guī)范要求,這樣的設計對內(nèi)走道的排煙也是不利的。

3.2 機械排煙設計時應注意的問題

機械排煙系統(tǒng)是由擋煙垂壁(活動式或固定式)、防火閥、排煙口、排煙管道、排煙機、煙氣排出口以及電氣控制等設備組成的。

在實際應用中機械排煙系統(tǒng)的設計主要存在以下兩個方面的問題:

1)排煙風機啟動后多個防煙分區(qū)同時排煙。雖然《高規(guī)》中規(guī)定擔負兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時,應按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計算,但是并不意味要在兩個防煙分區(qū)同時排煙。一個機械排煙系統(tǒng)可以在若干個防煙分區(qū)的區(qū)域內(nèi)擔負排煙任務,但一次只能在一個防煙分區(qū)面積內(nèi)實施排煙。多個防煙分區(qū)同時排煙會導致排煙口多、漏風點多、排煙量小、排煙效率低下。2)排煙口為不帶閥的常開排煙口。由于不帶閥排煙口不受控制,火警信號啟動排煙風機運行,所有排煙口都在運行,不僅如此,高溫煙氣會通過排煙口進入排煙管道,使煙氣蔓延到其他非著火區(qū)域?！陡咭?guī)》中明確規(guī)定:排煙口平時關閉,并應設置有手動和自動開啟裝置。顯然,常開排煙口違背了機械排煙系統(tǒng)的控制原則,剝奪了人們手動啟動排煙的權利。應該選用設有排煙防火閥的排煙口,平時保持關閉,火災時由火災自動報警聯(lián)動排煙口開啟,并聯(lián)動排煙風機運行。

3.3 機械加壓送風設計時應注意的問題

機械加壓送風系統(tǒng)由送風口、送風管道、送風機和防煙部位以及電氣控制設備所組成。在實際應用中機械加壓送風系統(tǒng)的設計主要存在以下兩個方面的問題:1)機械加壓送風風量設計不合理。有些單位為了節(jié)省成本、偷工減料,選用的送風機風量不足,樓梯間和前室無法形成正壓,起不到防煙的效果。有些單位選用送風量較大的風機,我認為這樣設計也不合理,因為風量過大會造成走道和前室之間的疏散門開啟困難,也不利于人員疏散。2)合用正壓送風系統(tǒng)未設計壓差自動調節(jié)裝置。規(guī)范規(guī)定,防煙樓梯間的余壓值為40Pa～50Pa,前室、合用前室、消防電梯間前室的余壓值為25 Pa～30Pa,這樣設計是要在樓梯間內(nèi)造成一個大于前室或合用前室的氣體壓力,在前室或合用前室造成一個大于走道的氣體壓力,避免高溫煙氣進入前室,使樓梯間內(nèi)保持無煙。若樓梯間和前室共用一個送風系統(tǒng),且未設置壓差自動調節(jié)裝置,無法形成樓梯間的余壓值高于前室,這樣對安全疏散也是不利的。

[1]GB 50016-2006,建筑設計防火規(guī)范[S].

[2]GB 50045-95,高層民用建筑設計防火規(guī)范(2005年版)[S].

[3]DGJ 08-88-2000,民用建筑防排煙技術規(guī)程[S].

[4]馬 杰,趙 亮.關于消防設計要注意的若干問題[J].山西建筑,2008,34(8):204-205.