高層建筑防排煙系統的常見問題

■ 陳操 成都市消防救援支隊新都大隊

近年來，伴隨著國家對于建筑消防安全的管理整治力度不斷提升，越來越多的建筑消防隱患開始被人們所熟知。作為高層建筑的常規消防安全設施之一，防排煙系統的主要功效在于排除煙氣并防止煙氣進入安全疏散通道，以便于在發生火災時為建筑居民提供安全可靠的疏散環境，同時也便于消防救援隊伍可以有效開展滅火救援工作，從而達到減少傷亡、降低損失的目的。而在實際當中，由于設計不當、施工不合理、驗收管理不足等因素所引發的防排煙系統問題并不少見，故加強對高層建筑防排煙系統常見問題的研究和分析，對于進一步加強消防安全建設有著一定的現實意義。

一、防排煙系統類型

自然排煙系統、機械排煙系統和機械加壓送風系統是目前高層建筑中主流的三種系統。自然排煙系統是充分利用煙氣流動的特征，依靠合理的建筑結構設計和內部布局，加快煙氣在建筑內部的排散。自然排煙系統屬于最簡單的物理排煙結構，其具有結構簡單、無需電源和專用設備的特征。機械排煙系統則是依靠特定的機械設備組來完成排煙工作，其主要包括防火閥、排煙口、排煙管道、抽風機等設備，工作原理是利用抽風機將建筑內部的煙氣排出至建筑外部，避免煙氣擴散至居民生活區域及安全疏散區域。機械加壓送風系統本質上屬于強制性的防排煙措施，其能夠在建筑電梯間、樓梯間前保持一定正壓，避免煙氣侵入，形成無煙區，從而營造一個小范圍的無煙空間[1]。

二、自然排煙系統的常見問題

自然排煙系統作為最簡單的排煙系統，其在實際中擁有著廣泛的應用空間。根據《建筑設計防火規范》GB 50016-2014 顯示，除了單層主體建筑高度超過24m的體育館、會堂、劇院等公共建筑以及高層建筑中的人民防空地下室，建筑防煙樓梯、電梯間前室均適合使用自然排煙方式[2]。

（一）自然排煙窗的位置選擇

從自然排煙系統的原理角度來看，排煙窗的位置設置將直接影響實際的排煙效果。僅考慮自然排煙效果，排煙窗應當盡量設置在外墻上部，并保持開啟狀態，具體的設置數量則應當依據建筑室內面積而決定。而在實際當中，考慮到建筑內部結構設計因素的影響，大部分的自然排煙窗設置在了外墻下部，其具體樓層頂板之間存在一定的距離，這顯然會影響到自然排煙的實際效果和效率。

（二）開窗面積的問題

《建筑設計防火規范》中針對自然排煙窗的具體開窗面積有著明確的要求和規定，而在實際當中卻普遍存在未按照規范標準設置開窗面積的情況，甚至會存在將固定窗面積計算為自然排煙窗面積的情況，最終導致高層建筑的實際自然排煙窗開窗面積無法達到《建筑設計防火規范》的要求，并影響到實際的排煙效果。

（三）排煙窗結構不合理

在部分高層建筑當中，排煙窗會以不可開啟的固定窗形式而存在，且此類排煙窗同樣會被計算到排煙窗面積之內。也有部分建筑會將排煙窗上部做成固定窗，下部可移動，這種設計不會影響到排煙效果，但在實際中，往往會在火災中起到反作用，即下部排煙窗持續向建筑內部輸送新鮮空氣，從而導致火勢加劇。此外，部分建筑中存在著排煙窗與防煙分區距離過遠的情況，這種情況常見于走廊當中。當存在這種情況時，即便是排煙窗的數量和開窗面積滿足了建筑需求，但實際的排煙效果并不理想，無法有效排出走廊內部的煙氣。

三、機械排煙系統的常見問題

（一）排煙口位置設置不當

排煙口位置設置不當主要體現在兩個方面：一是排煙口的高度不足。當火災發生之后，煙氣溫度相對較高，會大量集中在頂棚處，而排煙口必須設置在外墻上部才能保證煙氣可以有效排出。二是布局不合理。排煙口數量和防煙分區的面積比重設置不合理，一旦防煙分區的面積過大，會導致單個排煙口的排煙流量過大，這種情況下會進一步導致煙層下部清潔空氣被排出。

（二）排煙閥安裝位置不當

部分設計及施工人員對于排煙閥的認識存在一定的誤區，認為排煙閥與送風閥之間沒有較大的差異。在這種錯誤認識的影響之下，局部排煙系統的設計和施工不夠合理，導致排煙風機沒有直接設置在防煙分區內部。設計人員認為排煙風機會直接將室內的煙氣排出，沒有考慮到煙氣的排出可能會進一步引發煙火蔓延的問題。而根據《建筑設計防火規范》的基本要求，排煙閥的設計和安裝均具有明確的要求，其理論上需要設置在頂棚或者靠近頂棚的墻面，且與附近安全出口、安全通道的最小水平距離不得超過1.5m，距離最近可燃物的距離不得小于1m。

（三）機械防排煙設施的設置問題

對于帶有裙房的高層建筑而言，裙房以上部分可以采取自然排煙方式，若裙房走廊不具備自然排煙的條件時，則應當按照要求設置機械防排煙設施。若高層建筑內部存在超過20m 的內部走廊時，則應當在走廊兩側設置自然排煙窗，若開窗面積無法達到防排煙的基本要求，則需要額外設置機械排煙設施。在實際當中，裙房以及20m 以上內部走廊未設置機械防排煙設施的情況并不少見，這種情況下若僅僅依靠自然排煙系統，自然無法滿足建筑內部的防排煙需求[3]。

四、機械加壓防排煙系統的常見問題

（一）漏風系數的取值問題

《建筑設計防火規范》中針對風道漏風系數的標準要求相對較為籠統，并未明確加壓送風機風量的具體標準，從而導致實際設計過程中影響到了設計人員的判斷，多數設計人員認為風機送風量越大，越能夠滿足防排煙需求。因此，在設計風量時，設計人員往往會過度追求計算值或者規范規定值，將送風機的風量設置為較大的參數，這無疑影響到了前室和樓梯間門的正常開啟，一旦風機滿荷載運行，將直接影響到建筑內部居民是否能夠順利逃生。此外，在排煙風機的風量確定上也存在一定的不合理之處，部分設計人員在設計排煙風機風量時沒有充分考慮到漏風系數因素，甚至會在未考慮漏風系數的情況下配備排煙風機，會導致排煙部位的排煙量無法得到保障。針對漏風系數的取值問題，設計人員應當充分考慮控制時間和控制煙氣層高度來對排煙量進行確定，并進一步選擇漏風系數，確定排煙風機的參數設置，在保證實際排煙效果的基礎上，進一步追求經濟性和實用性[4]。

（二）送風口設置不合理

在機械加壓防排煙系統的設計過程中，部分豎向防排煙系統的送風口一般會設置成百葉窗式的常開風口，各個送風口的大小和尺寸基本相似。各個送風口在風量和風速方面存在一定的偏差，這主要是因為各個送風口與風機之間存在不同的距離差異，距離風機較近的送風口往往風量大、風速快，排煙效果好，而距離風機較遠的送風口效果則恰恰相反，甚至末端送風口基本不具備排煙的功效。《建筑設計防火規范》中針對排煙風機的風量作出了詳細規定，當排煙風機擔負一個防煙分區排煙時，應按每平方米面積不小于60m3/h 計算，擔負2個及以上的防煙分區排煙時，應按最大防煙分區面積每平方米不小于120m3/h 計算。需要注意的是，《建筑設計防火規范》中所指的風量是排煙風機的額定風量，并非指的是防煙分區的風量。而在實際當中，具體的風量計算標準以及防煙分區支管和排煙口的計算是按照哪一項指標進行計算也存在一定的爭議。所以在火災發生后，若僅僅開啟防煙分區排煙閥，并連鎖啟動排煙風機時，該區域的支管和排煙口將迅速超過標準范圍。故在設計的過程中，按照120m3/h 的標準進行設計的情況不少見，而這種設計方式則會在潛移默化的過程中將防煙分區的排風量擴大一倍，致使各個防煙分區風管、風口配置偏大[5]。

（三）排煙風機的電動控制問題

排煙風機電動控制主要存在的問題包括以下兩個方面：一是聯動控制設置不合理。從高層建筑排煙系統的設置現狀來看，部分技術人員會將排煙防火閥的自動關閉系統與排煙風機并聯在一起，這也意味著當排煙防火閥關閉之后，排煙風機也會同步關閉，導致排煙風機停運過早，沒有完全將室內的煙氣徹底排出室外。二是沒有設置多線制控制方式。在火災發生的初期階段，排煙風機的可靠運行將直接影響到室內煙氣的排出效果，這無論是對前期的居民撤離還是對后期的滅火救援均有著直接的影響。在安裝排煙風機的過程中，總線制聯動排煙機的情況最為常見，這種控制方式存在一定的技術弊端，即過度依靠系統的穩定性，一旦火災自動報警系統出現故障之后，排煙風機將無法繼續投入正常使用。

（四）排煙風機配電不符合規范

目前，部分排煙風機的配電仍存在無法滿足建筑物負荷級別的問題。個別排煙風機沒有與消防電源相連接，而是直接與建筑樓層明配電箱相連接，甚至有的采取了單回路配電線路、沒有設置末端電源自動切換裝置。此外，配電線路的敷設不達標也是一種常態化的現象，如配電線路穿過PVC 塑料管、穿過金屬管時未涂刷防火涂料等，都可能導致配電線路的防火性能無法達標，并且在火災發生后，可能會因為配電線路被燒毀而導致排煙風機停止運行。

五、結語

綜上所述，防排煙系統是保障高層建筑消防安全的關鍵系統。文章對各個類型排煙風機在設計階段中的常見問題進行了分析，同時也針對部分問題提出了個人見解和認識，以期為同類工程研究帶來一定的參考。