基于層次分析法的既有建筑排煙系統消防安全評估研究

李 軍，周欣鑫

（中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展和城市化進程的加快，城市面臨的火災風險也越來越大。火災的高發，使得政府、社會和人們日益關注城市出現的消防安全問題。消防安全評估是目前評估城市消防安全現狀的重要技術手段，評估的類型主要體現在如下兩個方面：一是對單體建筑進行評估；二是對某一個區域進行評估。評估的主要方法有檢查表評價法、事故樹分析法、層次分析法、專家打分法、火災爆炸指數評價方法等。無論使用哪一種方法，對建筑消防系統進行評估，是了解該建筑或該區域消防安全現狀最基本的工作方式。

既有建筑排煙系統消防安全評估主要是對建筑內的排煙系統現狀和性能進行評估。排煙系統是建筑消防系統的組成部分之一，是控制建筑火災煙氣蔓延，確保人員疏散和火災有效撲救的重要保證，主要包括自然排煙系統和機械排煙系統［1］。據以往評估檢查經驗，一些建筑由于管理不善或年老失修，導致排煙系統基本處于癱瘓狀態，此類建筑一旦發生火災，基于煙囪效應火災煙氣的垂直蔓延速度遠遠超過人員疏散速度，極易造成嚴重事故，因此排煙系統是否完好有效至關重要。本文將根據以往評估檢查經驗，總結出現場檢查要點、標準、檢查方法和評估模型，為細化排煙系統消防安全評估研究提供參考。

1 排煙系統特點

建筑排煙主要有兩種形式：自然排煙和機械排煙，圖 1 為排煙系統主要組成部分。

圖1 建筑排煙系統組成

自然排煙是較簡單、不消耗動力的排煙方式，其利用火災發生時熱煙氣流的浮力和外部風力的作用，將煙氣通過建筑物房間或走道的開口排至室外。因此對于滿足自然排煙條件的建筑，首先應考慮采取自然排煙方式［2］。

當建筑不具備自然排煙條件時，均應采用機械排煙系統，利用排煙風機、排煙道、排煙口等將火災中建筑房間、走道內的煙氣和熱量排出建筑外［3］。高層建筑由于受自然條件影響較大，一般均采用機械排煙系統。值得注意的是，同一防煙分區內僅允許采用其中一種排煙方式，避免氣流相互干擾影響排煙效果。

2 排煙系統消防安全評估指標體系結構

根據對國內外消防系統評估相關研究成果的分析，結合以往既有建筑消防系統評估經驗，綜合考慮評估方法的可操作性和適用性，對既有建筑排煙系統的消防安全評估，采用層次分析法和專家打分法的危險度評估方法比較適宜。針對排煙系統的特點，本文擬從參考規范、結合實地調研評估經驗、咨詢專家反復論證三方面將排煙系統的指標體系各劃分為三個層次，具體如下。

圖2 排煙系統消防安全評估層次結構模型

排煙系統二級指標包括防煙分區、自然排煙設施、機械排煙設施、補風系統和系統控制；三級指標包括擋煙設施、防煙分區面積、排煙風機、排煙管道、排煙防火閥、排煙口、固定窗、自然排煙窗、手動開啟裝置、補風口、補風管道、補風機、控制方式、聯動方式和顯示方式的相關內容［4-5］。

3 評估模型

3.1 排煙系統消防安全評估流程

排煙系統是一項傳統的、歷史久遠的消防系統，在我國目前的經濟條件下，仍是建筑消防設施中作為主動消防設施的主要技術手段之一。排煙系統評估流程如圖 3 所示。

圖3 排煙系統消防安全評估流程圖

3.2 各指標權重設定建議和評定標準

目前國內外消防安全評估指標權重設置的研究多種多樣，不同國家因為國情、經濟、人員等方面的不同評估方法各有特色，權重設置方法可以分為定性、定量和半定量三類［6-7］。本文采用半定量分析法中的專家打分法，由若干專家對所建立的排煙系統消防安全評估指標體系進行初始權重賦值。

假設第 j 名專家確定的權重系數集為：

（λ1j，λ2j，…，，λij，…，λmj）

若專家權重集的平方和誤差均在其允許誤差 ε 范圍內，即：

式中：λij為 j 專家對 i 指標給出的初始權重，ε 為允許誤差，最大為 20 %。

為滿意的權重系數集。否則，對一些偏差較大的指標權重 λi再征求相應專家意見進行修改，直到滿意為止。

根據以往項目實踐經驗和專家打分，本文針對排煙系統各級指標提出建議權重，如表 1、表 2 所示。

表1 排煙系統二、三級指標權重設定建議

表2 排煙系統評定標準和權重設定建議

續表2

表3 排煙系統消防安全風險等級及特征

3.3 系統風險劃分

根據上述檢查表和權重設置建議，對系統進行評分，評分結果與系統消防安全掛鉤，系統安全水平劃分為 4 個等級，如表 3 所示。

4 案例

本評估方法在實際應用中取得了較好的效果，以某商場項目為例，該項目排煙系統在現場評估檢查過程中發現了如下問題。

1）防煙分區。未按照規范要求劃分防煙分區，防煙分區面積過大，未設置擋煙設施進行防煙分區劃分。

2）自然排煙設施。設置在高處的自然排煙窗，未設置手動開啟裝置

3）機械排煙設施。①排煙風機未設置在專用機房內；②機械排煙口設置位置不合理，設置高度較低；③機械排煙口未設置手動開啟裝置；④排煙管道有局部破損；④穿越防火分區處未設置 280 ℃ 排煙防火閥。

表4 某商場排煙系統指標評分表

續表4

4）系統控制。經現場測試，火災自動報警系統不能自動聯動排煙系統實現開啟常閉防火閥，啟動排煙風機排煙等功能。

某商場排煙系統消防安全水平得分為 60.7 分，根據表 4 可知，該商場排煙系統消防安全等級為 III 級，屬于中危險級。

5 結語

防排煙系統消防安全評估可以更加客觀、準確、直觀地了解建筑防排煙系統的運行狀態，從而為建筑消防系統整體安全提供保障和依據，防排煙系統消防安全評估指標體系因素眾多，本文基于對防排煙系統的特性分析，提煉出系統檢查要點，梳理出檢查標準，有針對性地建立了普適性的防排煙系統評估模型，可使評估結果更加有效，為細化防排煙系統評估研究提供參考。