高層建筑消防防煙及排煙設計探討

劉泫靈 廖艷琳

(廈門市公安消防支隊，福建 廈門 361021)

高層建筑消防防煙及排煙設計探討

劉泫靈 廖艷琳

(廈門市公安消防支隊，福建 廈門 361021)

結(jié)合高層建筑火災的特點，闡述了建筑消防防煙、排煙設計的重要性，并對當前高層建筑消防防煙、排煙設計中存在的問題進行了深入分析，提出了高層建筑消防防煙、排煙設計的方案與對策。

高層建筑，消防，防火，防煙排煙

0 引言

由于我國具有極其龐大的人口數(shù)量，而城市人口的密度又非常之高，因此，我國的建筑行業(yè)也正向著高層化、綜合化、多功能的方向發(fā)展。在這種情況下，一旦火災事故發(fā)生，那么事故將比以前更難處理。這是因為，高層建筑具有更加復雜的結(jié)構(gòu)，并且火災產(chǎn)生的煙霧會模糊人們的視野，消防車又很難在短時間內(nèi)達到所需的高度，這些都給火災救援帶來極大的難度。

1 高層建筑火災的特點

從這些建筑布局以及風口設計的角度來看，當火災發(fā)生時，由于電梯井、樓梯間、管道井等豎向管井產(chǎn)生的煙囪效應，外加風力的影響，會使得火勢變得更加猛烈，所導致的事故代價也會變得更大。根據(jù)對國外高層建筑發(fā)生火災事故的人員傷亡情況進行統(tǒng)計，我們了解到有一半以上的人員傷亡都是由于窒息而導致，還有一些人員是因為無處逃生而跳樓所致。可見，對高層建筑消防防煙、排煙進行設計是非常有必要的。

高層建筑的火災主要具備以下特征：

1)火勢蔓延速度極其之快，能夠在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為立體火災，并且很難對其進行控制，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來無法估量的損失。在高層建筑內(nèi)，由于管道、豎井數(shù)量較多，甚至部分樓板在建造時因封堵不到位，一旦發(fā)生火災，就會形成所謂的煙囪效應，此時建筑內(nèi)部的管道井、樓梯間等豎向空間，就如同一個個煙囪，導致火勢迅速擴大，蔓延至整個建筑。

2)人員密集繁多，非常不利于消防人員開展疏散工作。由于高層建筑多為商場、住宅樓或者寫字辦公樓等等，建筑的高度決定了極長的垂直距離，因此當火災發(fā)生時，及時使建筑內(nèi)部人員迅速疏散成為一個難點：人處于濃煙及高溫的環(huán)境時，精神也進入極度恐慌的狀態(tài)，想要在短時間內(nèi)將人員全都撤離是極其困難的，而根據(jù)多個火災案例統(tǒng)計表明，在火災事故中喪生的人多半是由窒息而導致的。

3)裝備存在較大的局限性導致應急救援能力有限。和其他發(fā)達國家相比，我們國家在高層建筑消防安全疏散的設計理念上仍然有待提高。從目前的情況來看，我國的消防云梯車理論作業(yè)的高度約為100 m，但較高的云梯車展開作業(yè)所需的場地和時間也有很苛刻的要求，難以迅速進行撲救。甚至需要在樓頂借助直升機展開救援，但并非所有高層建筑都將直升機停機坪列為必要的設施，加上我國直升機及飛行操作人員的稀缺，以及建筑物密集且復雜的城市，導致直升機救援短期內(nèi)難以成為普及的救援手段。

2 加強高層建筑消防防煙、排煙設計的重要性

由于我國具有龐大的人口基數(shù)，并且自從改革開放以來，城市化進程明顯加快，據(jù)媒體引用國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)：2016年，我國城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诒戎?城鎮(zhèn)化率)已達57.35%。可見我國的城市——特別是大城市人口數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢。為了降低用地成本，各類建筑的高度不斷增加，并且商業(yè)、辦公、住宿、車庫等功能的集成度也越來越高，在這樣的發(fā)展情況下，高層建筑的防煙、排煙越來越多的弊端逐漸暴露出來，甚至影響火災發(fā)生時建筑物內(nèi)人員疏散逃生的重大問題。由于高層建筑的樓層較高，樓梯間、電梯間、采光井等豎向管道產(chǎn)生的煙囪效果外加風力產(chǎn)生的影響，導致火勢蔓延的速度非常之快，一旦形成立體燃燒，火災的撲救工作也會變得非常困難。可見，加強高層建筑消防防煙、排煙設計，對于防火工作來說具有非常重要的意義。

3 當前高層建筑消防防煙、排煙設計中潛在的問題

3.1自然排煙窗的設置不合理

我國在與高層建筑設計相關(guān)的條文中已經(jīng)明確規(guī)定，在設計自然排煙窗時，要使其處在高層建筑的上方，同時還要便于隨時將其開啟。盡管這一規(guī)定達到了火災發(fā)生時的排煙要求，但是當在實際應用時，還存在一定的不合理之處。一旦發(fā)生火災時，建筑物內(nèi)部人員第一反應是及時逃離，而依靠人工手動逐一開啟自然排煙窗是難以實現(xiàn)的。較好的解決方案是給自然排煙窗增加設置自動傳動裝置，使排煙窗具備聯(lián)動功能，以在火災發(fā)生時能自動開啟進行排煙。但是從目前的市場情況來看，這種類型的排煙裝置制作成本較高，并且我國絕大多數(shù)的自然排煙窗都屬于側(cè)拉窗，加上設計理念及技術(shù)成熟度的限制，因此這種自動排煙裝置還沒有得到廣泛的推廣。可見，在高層建筑的消防防煙、排煙設計中，自然排煙窗的設計缺乏實際可操作性。

3.2排煙口、送風口及管道的設置可操作性較差

一般來說，在設計高層建筑消防防煙、排煙裝置時，機械排煙系統(tǒng)的送風口通常采用規(guī)格相同、尺寸固定的百葉窗式開風口，管道的材料也參差不齊，導致非常多的缺陷，包括：管道過長、管道內(nèi)表面不光滑、管道彎頭的拐角比較多等等。這些缺點的存在都導致送風口在風量、風速上出現(xiàn)嚴重的不平衡。比如：在離風機比較近的地方，風速格外的大，而在送風口的末端，風速又極其小，有時還出現(xiàn)無風的情況。

3.3防煙設施的設置在實際使用中難以實現(xiàn)效果

我國對高層民用建筑的設計防火規(guī)范中要求，高層建筑的一些特定場所，都要安裝機械加壓送風的防煙設施。比如，防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室等都要確保其處于正壓的狀態(tài)，這樣一來，一旦火災發(fā)生就能達到及時防止煙氣侵入逃生通道的目的，同時還有利于消防人員及時展開救援工作。但是在實際的高層建筑中，其常閉式防火門由于物業(yè)、業(yè)主管理及使用不當，大多都處于開放狀態(tài)，這就使得火災發(fā)生時，很難使防煙樓梯間等場所處于一個正壓的狀態(tài)，導致防煙設施很難發(fā)揮出正常的防煙效果。

3.4通風合用系統(tǒng)缺少合理性

按照我國對高層民用建筑的設計防火規(guī)范要求，機械排煙系統(tǒng)與通風、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在一定條件下是可以合用的，但是在實際施工及使用時，合用通風系統(tǒng)的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。通風合用系統(tǒng)具有以下兩個弊端：

1)通常情況下，空調(diào)等一些通風系統(tǒng)采用開放式的送風口，而火災發(fā)生時，只有處于火災現(xiàn)場的排煙口才會開啟，其他區(qū)域的排煙口都需要關(guān)閉，這就要求通風、空調(diào)系統(tǒng)每個風口上都要裝設自動控制閥才能滿足排煙要求，使安裝及維護更為復雜；

2)在通風合用系統(tǒng)中，要設置額外的自動切換裝置，這是因為管道裝置不能與過濾器、空調(diào)器等直接相連，然而在實際進行安裝時，很難達到這一要求，此外還會增大阻力。

4 高層建筑消防防煙、排煙設計的方案與對策

4.1選擇合理的排煙方式

對于高層建筑消防排煙設計來說，最主要的就是選擇合理正確的排煙方式，這對于消防安全的工作來說起著決定性的作用。在對高層建筑消防防煙、排煙系統(tǒng)進行選擇時，我們經(jīng)常選擇機械排煙系統(tǒng)進行空間排煙，雖然和機械排煙系統(tǒng)相比，自然排煙系統(tǒng)擁有更多的優(yōu)勢，但是由于建筑功能的集成度、面積、體積的快速擴展，導致自然排煙系統(tǒng)并不適用于所有場所。選擇正確合理的排煙方式能夠從很大程度上完善高層建筑消防防煙、排煙設計。

4.2科學合理地設計排煙布置

這一內(nèi)容通常包含兩個方面：

1)自然排煙布置。

在設計自然排煙裝置的過程中，切記要使排煙裝置的開口朝向各不相同，另外，還要對排煙系統(tǒng)的有效開口面積進行合理的計算，以便對自然排煙裝置的排煙能力大小有一個明確的掌握。特別是對于火災發(fā)生時，難以實現(xiàn)逐一手動開啟的自然排煙窗，就應該安裝自動傳動裝置，使排煙窗具備聯(lián)動功能。

2)機械排煙裝置。

a.要對排煙口以及排煙管道進行合理的設計和布置。依據(jù)其大小、長短、排煙量等，對排煙管道的橫截面積、排煙口的安裝位置以及其面積等等進行合理的計算；

b.合理設置延期流動。一旦火災發(fā)生時，切記排風口和機械送煙口之間的距離要經(jīng)過準確計算確定，以免導致機械排煙裝置的氣流和火災的氣流相互沖突，使火勢更大。

4.3精選建筑材料

在對高層建筑排煙裝置的材料進行選擇時，特別是在選擇建筑室內(nèi)的空調(diào)、排煙管道等的材料時，嚴格挑選符合其燃燒性能的材料，從而確保具有安全性。在選擇排風機時，最好選用離心排風機，確保其在280 ℃的高溫狀態(tài)下還能夠有效運作，并且能夠持續(xù)30 min以上。在選擇其他零部件以及防煙、排煙管道的材料時，要確保當火災發(fā)生時，在排煙的過程中要做到環(huán)環(huán)相扣，每一個環(huán)節(jié)都準確無誤，從而提高防煙、排煙的高效性、可靠性。

4.4其他注意事項

1)在設計高層建筑防煙、排煙裝置時，要依據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)進行設計，并根據(jù)實際情況進行細化計算，以便當火災發(fā)生時，能夠使其充分地發(fā)揮出應有的功效。

2)質(zhì)監(jiān)、工商、消防等部門、機構(gòu)要加大對于防、排煙產(chǎn)品在生產(chǎn)、銷售、使用等各個環(huán)節(jié)的監(jiān)督執(zhí)法力度，確保質(zhì)量合格且安裝符合規(guī)定的產(chǎn)品占據(jù)市場。

3)要大力宣傳消防知識，增強民眾對于防范火災的意識，使他們充分意識到火災的危害性。平時能正確識別、維護消防設施，當發(fā)生火災時，要沉著冷靜的面對，做到迅速逃離。

5 結(jié)語

我們了解到在高層建筑的設計與施工的過程中，防、排煙設置的設計對于保證人們的生命財產(chǎn)安全來說起著至關(guān)重要的作用。因此，不僅要加強人民對于防火的意識，還要進一步提高防、排煙設備的設計、使用水平，降低火災所造成的危害。

[1] 杜 毅.高層建筑消防防煙、排煙設計探討[J].科技創(chuàng)新與應用,2013(29)：235-236.

[2] 劉 旺,田 穎.高層建筑消防防煙、排煙設計探討[J].科技致富向?qū)?2014(26)：106.

[3] 王永富,胡 鵬.高層建筑消防防煙、排煙設計探討[J].消防界,2016(10)：68.

Discussiononsmokepreventionandsmokeexhaustdesignofhigh-risebuildings

LiuXuanlingLiaoYanlin

(XiamenMunicipalPublicSecurityFireBrigade,Xiamen361021,China)

Combining with the characteristics of the high-rise building fire, building fire prevention to illustrate the importance of smoke, smoke exhaust design, existing problems in the design of the high-rise building fire prevention are analyzed, and puts forward the scheme and countermeasure of smoke and exhaust design of high-rise building fire prevention.

high-rise buildings, the fire, fire prevention, smoke exhaust smoke

1009-6825(2017)28-0028-02

2017-07-21

劉泫靈(1986- ),男，助理工程師

TU972.4

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