高層建筑防排煙系統設計及施工中應注意的問題分析與補救措施

區杰標

摘 要：高層建筑的防排煙系統設計及施工直接關系著建筑使用安全性，應注意設計施工中容易出現的問題，并采取有效的補救措施。文章將結合某高層建筑防排煙系統工程案例，分析在防排煙系統設計施工中應注意的問題，在此基礎上，提出幾點補救措施，以期促進高層建筑防排煙系統設計及施工水平。

關鍵詞：高層建筑;防排煙系統;設計施工

0 前言

在城市土地資源壓力下，高層建筑越來越多。由于高層建筑體量大、樓層高、人員密集，在發生火災時，撲救和疏散逃生難度較大。其中，煙氣擴散是影響人員逃生的主要因素，在高層建筑設計和施工中，必須提高對防排煙系統的重視，確保防排煙系統設計的合理性，從而實現對煙氣的有效控制。

1 高層建筑防排煙系統工程案例

某現代化商業建筑的總面積為140000m2，包含兩棟21層建筑。其中，1號樓含有4層地下室，分別作為車庫、設備機房和人防層使用。地面1到20層為商務空間，21層頂樓用于設置電梯機房、消防排煙風機和水塔等設施。2號樓也包含4層地下室結構，其中地下1到3層為地下車庫，地下4層為人防層。地面部分的1到3層為裙房，設計標高18.8m，3到17層為標準層，標準層高為3.9m，18到20層的層高為4.5m，21層頂層的高度為6m，頂層用于設置電梯機房等設施。在該工程中，地下室部分設置有機械排煙系統和補風系統，裙房部分主要采取機械排煙措施，并采用結構風道將排煙風機的煙氣排放到室外。從地下4層到頂層21層均設計有排煙口，將煙氣從屋面的排煙風機排出。此外，消防電梯前室、防煙樓梯間還要設計機械加壓送風系統，將加壓送風機設置在屋面。建筑內的豎向風道采用結構風道，結構相對復雜，在詳細設計和施工過程中，必須提高對細節的重視，盡可能提高設計和施工質量。

2 高層建筑防排煙系統設計施工應注意的問題

2.1 排煙效果不達標

在上述工程的防排煙系統安裝完畢后，對系統進行運行測試。其中，地庫、裙樓防排煙系統，以及消防電梯前室和防煙樓梯間的正壓送風系統能夠滿足設計要求，各項測試指標均可以達到消防驗收標準。但是在建筑排煙系統測試過程中，發現排煙口風速從地面7層開始，已經下降到2m/s以下，排煙效果不顯著，說明排煙系統設計和施工存在問題。出現這種情況的可能原因是排煙風機效能不符合要求、風機風壓偏低、排煙系統中存在風量泄露問題。因此，需要進一步開展測量和計算工作，采取相應的補救措施。

2.2 防排煙設施設計不合理

除了上述問題外，在高層建筑防排煙系統設計過程中，容易因設備選擇或設施安裝位置不合理，導致防排煙系統的功能無法正常發揮。高層建筑需要在地下室、正廳、中庭以及無窗房建等設置防排煙系統，并按照設計要求劃分防煙分區。對于大型商用建筑而言，還需要合理設置排煙口的位置，對風機風量進行準確計算，合理選擇風機型號。一般采取自然排煙方式與機械排煙方式相結合的設計方法，在自然排煙系統無法滿足實際排煙需求時，則必須采用機械排煙設施。但是在實際工程設計和施工中，容易出現自然排煙結構不合理的問題，比如窗口面積、開窗方式等設計不合理，難以發揮其排煙功能。有些工程出于節約成本的目的，對于應該采用機械排煙措施的部分，仍采用自然排煙系統，如果發生火災，會影響人員安全疏散。

2.3 配電系統穩定性較差

高層建筑防排煙系統的穩定運行，需要供配電系統提供保障，如果在供配電系統的設計和施工方面出現問題，也會影響建筑防排煙系統的正常使用。比如在設計過程中未充分考慮風機負荷量、在施工過程中出現配電箱接線錯誤、配電系統自身防火能力不足等，都會影響供配電可靠性。在此情況下，容易導致機械排煙系統失效，導致建筑排煙能力大幅度下降。

3 高層建筑防排煙系統設計施工問題的補救措施

3.1 準確測量計算系統運行參數

針對上述問題，在高層建筑防排煙系統設計過程中，首先要做好參數計算工作。上述工程通過對風機參數進行測量發現，實測值和設計值之間的誤差在3%內，可以保證排煙風機效能的正常發揮。在對風壓進行分析和測試時，首先要計算系統總壓力損失，具體計算公式為：總壓力損失=局部損失+沿程損失。其中，風道內氣流平均流速為8m/s，風道橫斷面和縱切面如圖1所示。風道當量直徑為0.82m，在t=20℃和一個大氣壓條件下，空氣粘滯系數為4.18×105。可以根據風道實際情況，計算出沿程損失為1.3倍的送風長度。局部壓力損失則根據每個閥門的平均壓力損失進行計算，結果為9.6Pa。通過計算發現，風機產生能量在達到3層后已經消耗殆盡，造成風道能量損失的主要原因是局部阻力。因此，需要減小風道局部阻力系數，增加風道內的氣流能量。具體可采用更換閥門、調整風道尺寸、更換排煙風機以及增加風機等措施解決上述問題。其中調整風道尺寸的拆改量較大，不推薦使用，可以綜合運用其他幾種補救措施。

3.2 對風道采取風量泄露補救措施

在上述工程中，也存在風道風量泄露的問題。該工程的結構風道主要有混凝土墻和水泥壓力板圍成，在對結構風道進行檢查時發現，水泥壓力板和混凝土墻之間的接觸面存在縫隙。由于水泥壓力板強度不足，板上出現了裂紋和小孔等質量問題，也會導致風道中的風量泄露。同時，這些病害問題會增加風道表面的粗糙度，從而增加風阻，導致氣流能量消耗較快。在補救過程中，需要在土建單位的配合下，對結構風道進行修正，封堵縫隙，修補裂紋和小孔，提高風道結構的嚴密性。經過一次修正后發現，風道內的風速雖然有所提升，但是達到5層后，風速仍然下降到了2m/s以下。這主要是受水泥壓力板材料性能的制約，即使修補滯后，其嚴密性和光滑度仍不夠理想。此外，經過檢查發現，閥門漏風嚴重超出了允許范圍，是導致漏風量較大的一個主要原因。針對這種情況，通過聯系廠家對閥門進行處理，使風道漏風問題得到明顯改善。由此可以得出結論，風道漏風是導致氣流能量損失的主要原因，需要通過采取相應的補救措施，確保風道風量能夠滿足設計要求。

3.3 提高防排煙系統施工技術水平

總體而言，在高層建筑防排煙系統設計和施工中，必須不斷提高設計施工水平，嚴格遵守相關規范要求，通過提高施工質量，確保防排煙系統功能的正常發揮。在正式施工前，技術人員需要對施工圖進行審核，并組織開展現場技術交底工作，確保施工人員對施工圖充分熟悉。應重點審查建筑防排煙系統風機風量設計的合理性，并將風閥設計在縫口處，防止出現竄風現象。風機型號也需要滿足設計要求，并提高風機設備安裝質量。此外，在自然排煙系統設計和施工方面，應準確確定排煙窗位置，對其結構和大小進行嚴格控制。對于需要采用機械排煙措施的部分，必須確保機械設備及配電系統的安裝質量，杜絕出現設備接線錯誤的情況。在工程驗收過程中，通過及時對發現的問題進行調整，可以提高工程最終的施工質量。

4 結束語

綜上所述，高層建筑防排煙系統設計面臨著多方面影響因素，也容易受到施工技術水平的影響，導致其無法滿足實際應用需求。通過把握好高層建筑防排煙系統設計和施工的關鍵點，對容易出現的問題采取有效的補救措施，可以促進高層建筑防排煙系統施工質量的提升，從而為高層建筑的居住安全性提供保障。

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