工業建筑防排煙系統的設計難點及解決方法分析

王玉博

中國昆侖工程有限公司遼寧分公司 遼寧 遼陽 111003

引言

伴隨著現代工業技術的不斷發展，工業建筑的數量逐漸增多，建筑內運行的生產規模也逐漸擴大。與之同期增加的是建筑面積和發生火災時煙氣的防范與排放。為了實現建筑內煙氣的順利排放，避免出現由于煙氣堵塞或外溢造成的意外情況發生，建筑內的防排煙系統設計受到了重點關注[2]。專家學者的不斷努力下，防排煙系統在理論上已經取得了良好的成績，但由于實際建筑的多樣化程度較高，尤其當前建筑趨向高層化發展，防排煙系統中不同結構的設計階段仍存在不同的問題[3]，整體運行仍舊具有一定程度的不穩定性和不安全性。為了確保防排煙系統的價值可以最大化體現，并在實際應用中能夠簡單安裝、易于維護、經濟成本低，且能量消耗少，對這些問題進行詳細的研究是十分必要的。從根本上講，防排煙系統的作用就是對廢（煙）氣的運輸和管理[4]，而其運行的原理就是通過消防防排煙風機收集火災發生時產生的有害氣體，在外加風力的作用下將其通過管道運送至室外[5]。因此，在設計階段出現的問題也主要圍繞該過程展開。考慮到實際建筑的實際施工條件存在較大差異，設計防排煙系統時也需將該部分因素考慮在內[1]。

工業建筑對安全防護的要求較高，防排煙系統的技術也不斷發展，規劃合理的防排煙系統，合理設計各部件以充分發揮防排煙系統的效果，提升整體的應用效率。為此，本文提出工業建筑防排風系統的設計難點及解決方法分析，研究了防排煙系統在排煙窗設計、排煙口風量以及管道設計環節存在的問題，并提出針對性的解決措施。通過本文的研究，以期為建筑內防排煙系統的設計提供有價值的參考，確保系統的作用價值得以全面發揮。

1 防排煙系統設計難點分析

工業建筑的防排煙系統通常包括自然排煙和機械排煙，自然排煙是利用發生火災時室內煙氣溫度較高，煙氣劇烈膨脹，壓強大進而排出室內空氣的原理，將工業建筑內的煙氣排出。自然排煙對于室外的建筑本體設計要求較高，但考慮其具有能量消耗少的優勢，主要應用自然排煙的方式，結合機械排煙綜合排出建筑內煙氣。工業建筑內的防排煙系統主要是包括排煙窗、消防防排煙風機以及排煙管道三個主要的組成部分，因此，本文分別從這三個方面對設計中存在的難點進行分析。

1.1 自然排煙窗的設計問題

排煙窗分為自動排煙窗以及手動排煙窗兩種，自然排煙窗是通過自主排煙的方式將建筑物發生火災時產生的煙氣排至室外[6]。一般情況下，自然排煙窗都是以懸窗或平開窗的形式存在的，并要求開窗角度在70°以上，以此確保其有效開啟面積能夠滿足建筑內的排煙需求。但實際的工業建筑中，一般都是高大的廠房，迎風強度較大，平開窗在風力作用的影響下難以實現穩定，且當出現雨雪天氣時，平開窗也會由于外立面而降低使用壽命[7]。因此，部分建筑會采用在建筑高處設置上懸窗的方式解決該問題，但與平開窗相比，上懸窗在煙氣排出方面的效果并不理想，而這也就造成了排煙窗設計上的問題。而以識別為基礎的工業化排煙窗，其在高于6m的工業建筑中較為常見，只有當排煙量達到一定程度時，應用其才具有實際經濟價值，否則會增加建筑的運營成本，這對防排煙系統設計提出了更高的要求。

1.2 機械排煙口風量的設計問題

在防排煙系統中，排煙量的設計也是極為重要的一環，當送風量過大時，會造成資源浪費，同時也增加系統的運行成本，當送風量過小時，會影響待排煙體在管道內的駐留時間，不僅增加煙氣泄漏的風險，同時也不利于排煙窗的運行。防排煙系統中每個排煙口的風量需要根據對應排煙空間的大小以及產煙量進行設置，在最新發布的“新防排煙標準”中，提高對單位建筑面積以及單位煙氣體積的排煙要求，煙倉凈高越小單個排煙口允許排煙量越小，這樣不僅加大了管道風口的施工難度，也增加了排煙閥的隱患，對于部分對外觀要求較高的建筑，也會直接影響其觀賞性。其次，“新防排煙標準”中明確了防煙分區排煙口的分布密度，最大間距不得超過30m，在此條件下，對于承擔2個或多個空間排煙任務的鼓風裝置提出了更高的要求。主風管近端的風量較大，遠端風量較小，在末端風口滿足最遠水平距離30m的條件下，如何平衡不同位置的通風量也成了防排風系統設計的難點之一。

1.3 排煙管道的設計問題

現代工業建筑已經無法通過土建風道實現對煙氣的排放，因此，在防排煙系統中，需要搭建必要的管道以供排煙需求。但現階段的管道搭建對于內壁的管理標準并不一致，因此，煙氣在其中運行時會受到較大的阻力，影響最終的排煙效果。除此之外，管道的排布方式對于煙氣的運行也有較大影響，較為常見的豎井內襯風道不僅對管道的尺寸要求較高，施工過程中的難度也較大，受安裝距離的限制，安裝過程中會對豎井尺寸產生一定的影響，增加空間占用面積，對于整個建筑結構的破壞作用不容忽視。除此之外，考慮到部分工業建筑對應的企業實際經濟條件，完全廢棄原始的土建風道，搭建新的排煙管道較難實現，不僅僅是經濟上難以實現，建筑本身也難以承受大范圍的重建工程，這也是制約現階段排煙管道設計的關鍵問題之一。

2 設計難點解決方法

通過上文的分析不難看出，在防排煙系統的設計中，主要難點分別在排煙窗、排煙風力大小控制以及排煙管道三個方面，為此，本文針對上述分析結果提出了相應的解決方法，具體如下。

2.1 優化排煙方式及排煙窗、擋煙垂壁的選材

在防排煙系統中，要確保其在實際的應用中能夠在實際的應用中發揮理性作用，首先確保設計的合理性，而落實設計的重要環節就是安裝施工和建筑材料的選擇。上文已經分析得出，機械排煙雖然使用價值較高，但從企業實際經營角度考慮并不是最佳選擇，而自然排煙窗容易受到外部環境的影響出現問題，但是投資及維護成本相對較低，為此，可以在設計排煙系統之前，利用建筑自身的結構梁對內部空間進行劃分，按照劃分的防煙分區，利用隔墻實現空間的拆分，利用有效條件增加自然排煙的使用量。部分建筑的結構存在一定的特殊使用性，對此，可以通過擋煙垂壁實現空間的隔斷。空間拆分的標準要按照“新防排煙標準”，機械排煙與自然排煙同時存在時，儲煙倉厚度應滿足兩者最不利的條件，即擋煙設置高度應在空間凈高的20%以上，且數值大于500mm。當劃分后的空間吊頂凈高在安裝固定式擋煙垂壁后無法滿足工作人員的基本通行需求時，可以用卷簾式擋煙垂壁、翻板式擋煙垂壁進行適當替換，但該類型的垂壁需要設置相應的控制裝置，并且其運行速度要符合相關規范的要求。需要特別注意的是，擋煙垂壁的材料要具有不燃、耐高溫、抗風擺的基本屬性，當擋煙部分出現破洞、傾斜、挖補、撕裂、拼接錯位等缺陷時，需要及時進行更換，以避免出現排煙外溢的情況。

2.2 精細化排煙口控制

由于消防防排煙風機的成本較高，因此，在防排風系統中，一般由一套防排煙設備控制整體管道的排煙量，又由于存在一套防排煙風機負責多個防煙分區的可能，固各排煙口與防排煙風機存在距離不同問題，風壓也會存在明顯差異。為了確保各個排煙口的壓力需求都能夠得到滿足，本文對系統的排口位置及狀態進行精細化控制。首先是位置，建筑內走廊是重要的疏散通道，在該位置的排煙口設施的設置是重點。但是，在實際的建筑中，走廊內的管線的敷設較為復雜，且由于建筑層高的限制，排煙口的位置難以實現均勻分布。為此，可以在不高于3m的室內空間內，將排煙口以消防防排煙風機位置為中心分布，將排煙口高度控制在建筑高度的 1/2 以內，通過這樣的方式確保每個排煙口的壓力值相對均勻，實現對煙氣的有效吸收，在1/2空間距離內完成對煙氣的完全吸收，在建筑上層不設置跑風口的條件下有效排煙。除此之外，將其他位置的排煙口分布到儲煙倉之外的區域內，以此緩解擋煙垂壁的運行精度，當出現所處高度在清晰高度以上時，也可以滿足防煙需求。此時的儲煙倉厚度需要大于擋煙垂壁高度，與最小清晰高度之間存在部分重疊，這樣排煙口就可以在排煙時卷吸大量的新鮮空氣，稀釋建筑內部的殘留煙氣。同時，排煙系統的實際排煙吸入口的設計要兼顧儲煙倉的存儲量，確保其最低點在儲煙倉最高標準以下。

2.3 調整管道安裝方式

在“新防排煙標準”出臺之前，僅有部分工業建筑實現了管道排煙，大部分還是以經濟型的土建風道作為排煙通道，為了提高防排風系統的效率，可以采用在原有土建風道內嵌入工業管道的方式對其進行修建。考慮到井道內風管距與墻間距存在的差異對施工造成的影響，本文利用安裝技術解決該問題。首先，在土建風道內安裝金屬風管時要設置預留空間，在豎向土建風道內，安裝結構板，以此降低風道壁的阻力，并在洞口設置預留洞，洞口的大小按照風道的直徑的10%～15%計算，考慮到風管的安裝過程中的空間需求，在排煙管道外側增加與風管直徑一致的邊距。在此基礎上，將金屬風管安置在空隙內，并利用鋼筋混凝土對其進行填充，以此避免環境對其的腐蝕作用，最后在預留洞口處搭砌磚墻。由于豎井土建風道的長度較大，因此在其內部安裝金屬風管的施工難度較大，為此可以采用后砌墻的方式加固風道井壁，避免風管與原有風道壁之間出現物質重疊，導致風管內部被填充，降低排煙效率。

3 結束語

防排煙系統是控制建筑內火災等險情的重要設施，其運行的可靠性與建筑安全息息相關，合理的設計是確保其作用充分發揮的關鍵。對防排煙系統設計中存在的問題進行詳細研究對于提高系統運行效率具有明顯的促進作用，對于建筑本身的安全也有積極意義。本文提出工業建筑防排煙系統的設計難點及解決方法分析，分別在排煙窗、排煙口以及排煙管道三個方面進行針對性的研究。通過該文章，以期為防排煙系統價值的充分發揮提供有價值的參考。