中日建筑自然防排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

曹燦峰

中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

1 引言

當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，以房地產(chǎn)為代表的建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，但同時(shí)每年的火災(zāi)安全事故仍出現(xiàn)頻繁高發(fā)態(tài)勢(shì)，建筑消防安全形勢(shì)不容樂(lè)觀。建筑防煙系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建筑防火安全設(shè)計(jì)的重要組成部分。國(guó)內(nèi)外的多次火災(zāi)表明，火災(zāi)中可燃物燃燒產(chǎn)生煙氣的遮光性，有毒性和高溫缺氧等因素是導(dǎo)致人員傷亡的最主要原因[1]。

建筑防排煙系統(tǒng)可分別采用自然與機(jī)械兩種方式，其中自然防排煙方式因其簡(jiǎn)單易行、不依靠機(jī)械設(shè)備，值得優(yōu)先采用。從《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》起我國(guó)的自然防排煙部分技術(shù)措施雖然借鑒了日本經(jīng)驗(yàn)[2]，但綜合考慮我國(guó)實(shí)際國(guó)情有所改進(jìn)，且隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，兩國(guó)防排煙規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都在迭代更新。目前中日兩國(guó)建筑防排煙相關(guān)法律法規(guī)體系如表1：

如表1 所示，宏觀上看，中日兩國(guó)關(guān)于防排煙系統(tǒng)的消防法規(guī)體系類似，都分為三大層次：即法律先要求建筑需滿足的基本消防安全，再由規(guī)范或法規(guī)明確何類建筑及何等場(chǎng)所需設(shè)置消防設(shè)施，最后由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或施行規(guī)則明確防排煙系統(tǒng)的設(shè)置部位和技術(shù)措施。相較于日本強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)邏輯性和結(jié)構(gòu)完整性，我國(guó)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)更側(cè)重于技術(shù)針對(duì)性和專業(yè)指向性[3]。

2 需設(shè)置防排煙設(shè)施的場(chǎng)所及防排煙系統(tǒng)形式對(duì)比

建筑物內(nèi)的疏散樓梯間、前室、避難區(qū)域等場(chǎng)所，需要設(shè)防煙設(shè)施，防止煙氣侵入或聚集，為人員疏散和消防救援創(chuàng)造良好條件。排煙場(chǎng)所是則是火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的房間或者逃生距離較長(zhǎng)的疏散通道，需設(shè)置排煙設(shè)施，將煙氣熱量盡快排出，減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

日本根據(jù)《消防法》及《建筑基準(zhǔn)法》要求需設(shè)防煙設(shè)施的場(chǎng)所：1）防煙樓梯間的前室；2）消防電梯前室或合用前室。需設(shè)排煙設(shè)施的場(chǎng)所：1）總面積超過(guò)500 m2的以下特殊建筑物：（一）影劇院、電影院、禮堂等；（二）醫(yī)院、診所（有病人住宿設(shè)施的）、酒店、公寓、宿舍、兒童福利設(shè)施等；（三）學(xué)校、體育館、圖書(shū)館、體育練習(xí)場(chǎng)等；（四）百貨公司、展廳、酒吧、餐廳、商店等；2）三層及以上且總面積大于500 m2的建筑物；3）排煙窗面積不足地面面積1/50 的居室（即無(wú)排煙窗的居室）4）總面積超過(guò)1000 m2的建筑中，建筑面積超過(guò)200 m2的居室。

而我國(guó)據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》需設(shè)防煙設(shè)施的場(chǎng)所：1）防煙樓梯間及其前室2）消防電梯前室或合用前室3）避難層走道的前室、避難層（間）4）封閉樓梯間。需設(shè)排煙設(shè)施的場(chǎng)所：1）設(shè)置在一、二、三層且房間建筑面積大于100 m2的歌舞娛樂(lè)放映游藝場(chǎng)所，設(shè)置在四層及以上樓層、地下或半地下的歌舞娛樂(lè)放映游藝場(chǎng)所；2）中庭；3）公共建筑內(nèi)建筑面積大于100 m2且經(jīng)常有人停留的地上房間；4）公共建筑內(nèi)建筑面積大于300 m2且可燃物較多的地上房間；5）建筑內(nèi)長(zhǎng)度大于20 m 的疏散走道；6）地下或半地下建筑（室）、地上建筑內(nèi)的無(wú)窗房間。當(dāng)總建筑面積大于200 m2或一個(gè)房間建筑面積大于50 m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多時(shí)。

日本防煙場(chǎng)所重點(diǎn)是消防隊(duì)員進(jìn)行滅火撲救的起始場(chǎng)所即前室及合用前室，排煙場(chǎng)所則重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了人員密集及面積較大的房間。而我國(guó)防煙場(chǎng)所同時(shí)還重視了防煙樓梯間、封閉樓梯及避難層等區(qū)域，進(jìn)一步確保了疏散通道安全的完整性。排煙場(chǎng)所相較于日本，我國(guó)則根據(jù)國(guó)情和事故案例，強(qiáng)調(diào)了歌舞娛樂(lè)放映游藝等場(chǎng)所，并增加了中庭及長(zhǎng)走道等的排煙要求。

系統(tǒng)形式方面，從上表2 看，與我國(guó)劃分為防煙系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)兩個(gè)獨(dú)立組成部分不同，日本視防排煙為一個(gè)整體，分為密閉型、蓄煙型、排煙型、遮煙型等四種類型[4]。采用自然防煙方式的前提條件，與日本強(qiáng)調(diào)地下及無(wú)窗情況不一樣，我國(guó)則考慮建筑高度帶來(lái)風(fēng)壓的不利影響，而采用自然排煙方式的前提條件。兩國(guó)則基本一致，滿足排煙窗要求即可。

表2 中日防排煙設(shè)施方式及可采用自然方式前提對(duì)比

3 自然防煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

有別于日本，我國(guó)認(rèn)為前室作為火災(zāi)疏散時(shí)的安全場(chǎng)所，應(yīng)先保證無(wú)煙而非被動(dòng)排煙。故《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中已將防煙系統(tǒng)的“自然排煙”說(shuō)法改為“自然通風(fēng)”。

如表3 所示，首先兩國(guó)對(duì)前室和合用前室的開(kāi)窗面積要求一致，均為前室2 m2、合用前室3 m2，但是日本在前室排煙窗安裝高度上要求更高，為凈高1/2 以上，而我國(guó)無(wú)要求。其次，相較于日本對(duì)疏散樓梯間僅有采光要求，我國(guó)對(duì)防煙樓梯和封閉樓梯間則要求更高，均要設(shè)置可開(kāi)啟外窗，總面積達(dá)到2 m2且間隔不大于3 層，同時(shí)安裝在樓梯間最高部位的可開(kāi)啟外窗不小于1 m2。再次，相比于日本對(duì)避難層無(wú)自然通風(fēng)要求，我國(guó)對(duì)于避難層采用自然通風(fēng)做出了2%地面面積的開(kāi)窗要求，而且對(duì)即便已采用機(jī)械加壓送風(fēng)方式的避難層，也需再設(shè)置1%地面面積的可開(kāi)啟外窗，以保證避難人員的新風(fēng)要求。

表3 中日自然防煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

另外，日本較特別的自然防煙方式是豎井排煙，即利用室內(nèi)外空氣的熱壓和風(fēng)壓形成“煙囪效應(yīng)”，進(jìn)行有組織排煙。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需動(dòng)力，缺點(diǎn)是占地面積大，實(shí)際已很少應(yīng)用。不過(guò)，這對(duì)于不靠外墻的暗樓梯間或暗前室，采用自然排煙方式時(shí)仍有一定參考價(jià)值。

綜上所述，對(duì)于自然防煙，相較于日本主要重視前室區(qū)域，我國(guó)同時(shí)兼顧了疏散樓梯間和避難層，確保所有防煙場(chǎng)所均具備無(wú)煙無(wú)熱的安全條件及人員避難逃生的新風(fēng)需求。

4 自然排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

對(duì)于房間走道等需要排煙的場(chǎng)所，自然排煙窗可以通過(guò)自動(dòng)、手動(dòng)、溫控釋放等方式開(kāi)啟。對(duì)于一般建筑，兩國(guó)均優(yōu)先采用自然排煙方式，二者技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比如表4。

表4 中日自然排煙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

如表4 所示，首先，在通過(guò)擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)方面，日本對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性高的房間面積限制更嚴(yán)，而我國(guó)則考慮防煙分區(qū)長(zhǎng)邊過(guò)長(zhǎng)時(shí)，煙氣擴(kuò)散中會(huì)卷吸冷空氣沉降而不利于排出，故對(duì)吊頂凈高和長(zhǎng)邊長(zhǎng)度進(jìn)行了限制。

其次，日本自然排煙窗的面積計(jì)算是根據(jù)防排煙系統(tǒng)形式進(jìn)行區(qū)分的：對(duì)于前室排煙型，自然排煙窗面積與我國(guó)凈高6 m 以下的房間相同，均為2%地面面積；對(duì)于前室加壓的遮煙型，排煙窗的面積則根據(jù)防煙分區(qū)面積大小采用不同的公式計(jì)算[5]，且地面面積越大，排煙窗開(kāi)口高度越小，排煙窗面積越大。與之不同的是，我國(guó)針對(duì)房間、走道及中庭三種不同類型的排煙場(chǎng)所及其凈高、周?chē)块g等情況，給出了不同的自然排煙窗面積。特別是針對(duì)凈高＞6 m 的高大空間以及中庭，自然排煙窗面積計(jì)算參考了英國(guó)防火規(guī)范的公式，根據(jù)凈高不同及噴淋有無(wú)，有效排煙面積達(dá)到了28～60 m2不等[6]，相較于日本大很多。但這在高大空間的工程實(shí)踐中，往往因開(kāi)窗面積較大，建筑立面條件難以實(shí)現(xiàn)，而改為采用機(jī)械排煙方式。

再次，日本的自然排煙窗安裝高度與我國(guó)要求類似：當(dāng)凈高小于3 m 時(shí)，日本頂棚下0.8 m 儲(chǔ)煙倉(cāng)高度內(nèi)相較于我國(guó)凈高1/2 以上更嚴(yán)。當(dāng)凈高＞3 m 時(shí)，二者則相近均為距地2.1 m 以上。在開(kāi)窗角度及有效面積計(jì)算方面，我國(guó)是以開(kāi)窗角度70°為界限才算全面積相較于以日本開(kāi)窗角度45°為界限更嚴(yán)格。但兩國(guó)對(duì)于防煙分區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)距最近排煙窗的距離均為＜30 m。對(duì)于排煙窗手動(dòng)開(kāi)啟方式，相較于我國(guó)簡(jiǎn)略的手動(dòng)和自動(dòng)方式的描述，日本則說(shuō)明得更為具體：手動(dòng)分為現(xiàn)場(chǎng)就地操作的單純手動(dòng)、機(jī)械手動(dòng)及電氣手動(dòng)以及遠(yuǎn)程電動(dòng)的手動(dòng)。

值得一提的是，日本排煙窗開(kāi)啟方式推薦采用鋼絲繩帶閂鎖的一鍵手拉式下懸外開(kāi)窗，一拉即可全開(kāi)，相較于國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐中經(jīng)常采用的齒條手搖式平開(kāi)窗，是比較合理有效的，更加滿足突發(fā)火災(zāi)時(shí)快速開(kāi)窗排煙的緊急特性。

綜上所述，對(duì)于自然排煙，相較于日本主要看重防排煙系統(tǒng)形式、排煙場(chǎng)所面積大小以及排煙窗實(shí)際操作的便利快速性，我國(guó)則從整體上更強(qiáng)調(diào)排煙場(chǎng)所類型、長(zhǎng)度、凈高、噴淋等因素及對(duì)排煙窗面積大小的影響，且排煙窗面積與開(kāi)窗角度要求更大。

5 結(jié)論

本文從自然防煙與自然排煙兩大方面對(duì)中日兩國(guó)建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了宏觀法規(guī)與微觀條文的對(duì)比分析。結(jié)果表明：在自然防煙方面，相較于日本主要重視前室區(qū)域，我國(guó)同時(shí)兼顧了疏散樓梯間和避難層，確保所有防煙場(chǎng)所均具備無(wú)煙無(wú)熱的安全條件及人員避難逃生的新風(fēng)需求。在自然排煙方面，相較于日本主要看重防排煙系統(tǒng)形式、場(chǎng)所面積大小以及排煙窗實(shí)際操作的便利性，我國(guó)則從整體上更綜合考慮排煙場(chǎng)所類型、凈高、噴淋等因素對(duì)排煙窗面積的影響，且排煙窗面積與開(kāi)窗角度要求也更為嚴(yán)格。兩國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系密切但各有特點(diǎn)，均符合各自國(guó)情，可進(jìn)一步互相補(bǔ)充完善。