高層建筑暖通空調工程中的防排煙施工技術

王躍華

（山西省安裝集團股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

高層建筑暖通空調工程中的防排煙系統對提高建筑使用安全性有著至關重要的影響，如果高層建筑發生火災險情，防排煙系統能夠發揮出延緩火勢蔓延和快速排出煙霧等作用，可以讓建筑用戶擁有更多撤離時間。而深入研究高層建筑暖通空調防排煙施工問題和施工技術，不僅僅是為了提升防排煙施工技術應用效果，對我國建筑工程行業的高質量發展也有著重要意義。

1 影響建筑排煙的主要因素

高層建筑出現火災險情時往往需要開啟防排煙系統，其目的是盡量快速排出室內有毒煙氣，進而為建筑內部人員的安全撤離爭取更多的時間和安全空間，但一些內部或外部因素會對建筑防排煙系統的運行效率產生不同程度的影響。高層建筑防排煙影響因素主要包括以下內容。

（1）建筑內部氣體流動因素。建筑內部氣體流動為出現火災閑情時有毒氣體的擴散提供了助力，由于高層建筑內部氣流方向大多處于不斷變化的狀態，很容易對建筑用戶的撤離產生阻礙，并對高層建筑內部安全性帶來了更多的不確定因素[1]。

（2）建筑內外溫差因素的影響。高層建筑內外溫差通常會使建筑內部產生煙囪效應，如圖1 所示，也就是建筑內部的空氣往往會涌向建筑上部開口處流出，而建筑外部空氣則是通過建筑下部開口處進入。當建筑內部出現火災險情時，產生的煙霧通常會因煙囪效應而出現向樓上蔓延的現象。除此之外，建筑內部溫度還會對煙霧體積和蔓延移動速度產生影響，根據相關調查研究結果表明，火災現場溫度分別達到500℃和800℃時，煙霧體積會分別膨脹到原有體積的2 倍和3 倍，且煙霧蔓延速度也會有小幅度的提升，無形中增加了建筑內部有毒煙氣帶來的威脅性。

圖1 煙囪效應示意圖

（3）外界風力因素的影響。外界風力對高層建筑防排煙產生的影響，主要是因為外界風向和風速的變化會導致高層建筑產生正壓或負壓，而建筑風壓類型不僅會對內部煙霧流向產生極大的干擾，還會使建筑內部煙霧蔓延速度難以捉摸，這會對室內住戶的安全撤離以及現場救援工作帶來不同程度的阻礙。

2 暖通空調工程中防排煙施工技術的要點

2.1 自然排煙技術

高層建筑防排煙系統中所用的自然排煙技術，是對建筑內部煙囪效應的有效利用。在高層建筑內部出現火災險情時，室內溫度會呈現出持續升高的趨勢，并導致建筑內外溫差的進一步增加，當高層建筑室內外溫差達到一定數值，建筑內部會產生氣流浮力，這也是煙囪效應的一種體現形式。自然排煙技術實際應用中需要根據高層建筑內部結構，在適宜的區域設置冷空氣進口、熱煙氣出口以及排煙豎井，其中熱氣出口通常設置在建筑外墻以及側墻上部等區域。自然排煙技術擁有設備需求更低、維護成本更少以及排煙效果較為顯著等優勢，但也存在排煙豎井的設置會占用建筑內部一定空間等局限性[2]。

2.2 機械排煙技術

高層建筑防排煙系統中的機械排煙技術，主要是借助各類機械設備達到排出建筑內部煙霧等效果，可以大致劃分為全面通風機械排煙技術以及負壓機械排煙技術等類型。首先，全面通風機械排煙技術是借助正壓送風機和機械排煙機實現快速排出室內煙霧等目的。全面通風機械排煙技術中送風機的設置，應在建筑內部挑選適宜的區域，因為空氣作為一種助燃物，如果送風設備設置不當，很容易因空氣的涌入而導致火勢的加大。

其次，負壓機械排煙技術的應用原理，是利用排煙風機對著火區域煙霧進行排出并使著火區域形成負壓，從而達到控制火勢蔓延速度以及煙氣擴散速度等目的。負壓機械排煙技術同樣具有其特有的劣勢，比如，無法完全排出室內煙霧，無形中增加了室內有毒煙氣的威脅性，而且，負壓機械排煙技術的應用和維護成本也更高。

與自然排煙技術相比較，機械排煙技術具有排煙效果更好、可控性更高以及穩定性更強等優勢。但該排煙技術也存在一定的局限性，例如，機械排煙技術需要安裝排風設備和送風設備，使得建設成本和使用成本更高，同時，如果因火災險情導致建筑內部電力供給出現問題，還可能對機械排煙系統運行效率造成或多或少的影響[3]。

3 高層建筑暖通空調防排煙施工問題

3.1 防排煙設計問題

相關標準規范中對高層建筑防煙樓梯間可開啟外窗設計要求進行了明確，但在具體設計工作中，部分設計人員雖然能夠對可開啟外窗的面積給與充分的關注和規劃，卻容易忽略對窗戶類型的合理選用，這會對高層建筑防排煙設計方案合理性及其施工質量產生一定程度的影響。

3.2 防排煙防火閥安裝問題

高層建筑防排煙系統中防火閥的作用，主要體現在對建筑內部火勢蔓延速度以及火災可能造成的危害進行控制，也是高層建筑防排煙系統中不可或缺的構件之一。在高層建筑防排煙系統施工中，部分施工人員受安裝施工技術掌握不熟練以及與技術人員溝通交流不足等因素的影響，使得防排煙系統防火閥安裝施工缺乏規范性等現象時有發生，不僅會對防火閥安裝施工質量帶來或大或小的影響，嚴重時甚至會出現防火閥漏裝等問題，致使高層建筑防排煙系統應有作用難以得到完全發揮。

3.3 管道耐火極限問題

相關技術標準中對高層建筑防排煙系統管道耐火極限進行了明確和強調，例如，管道井內設置的豎向排煙管道以及吊頂內設置的水平排煙管道耐火極限不應小于0.50h；而建筑內部走道區域吊頂內設置的排煙管道以及穿越防火分區的排煙管道，其耐火極限不應小于1.00h。但在部分高層建筑暖通空調工程防排煙施工中，排煙管道耐火極限相關標準規范并未得到嚴格落實，很多高層建筑普遍存在排煙管道耐火極限不達標的情況，不僅會對高層建筑防排煙系統施工質量造成影響，還會導致高層建筑整體安全性以及防排煙系統功能性的下降[4]。

3.4 防排煙風機設置問題

有毒煙霧是高層建筑發生火災險情時對住戶生命安全威脅最大的要素，而防排煙系統建設正是為了更加及時、有效的處理建筑內部的有毒煙霧。防排煙風機作為高層建筑防排煙系統的重要組成部分，其設置是否合理對建筑內部煙霧排出效率有著直接影響，相關標準規范中也對建筑排煙風機設置給與了說明。目前，很多高層建筑仍然存在防排煙風機設置不科學的情況，例如，受建筑內部裙房等結構因素的影響，導致施工單位難以嚴格按照相關標準規范進行防排煙系統送風機和排煙風機的安裝，進而使高層建筑防排煙系統施工效果出現不同程度的下降。

4 優化高層建筑暖通空調防排煙施工的措施

4.1 加強防排煙防火閥的設計

防火閥作為高層建筑防排煙系統的重要組成構件，在防止建筑內部煙霧蔓延等方面發揮著不可忽視的重要作用，也是高層建筑防排煙系統設計的重要環節之一。防排煙防火閥設計要點主要如下。

（1）高層建筑防排煙系統設計人員應對各個防火閥設置區域進行分析和翔實整理，然后嚴格按照相關標準規范開展防火閥設計工作。高層建筑中防火閥設置通常涉及以下區域：①水平風管和垂直風管交界處。②建筑變形縫區域。③穿越防火分區以及空調機房隔離樓板區域。④火災險情易發房間以及危險系數較高的隔離墻區域。

（2）在高層建筑防火閥設計工作中，設計人員還應根據建筑結構具體情況，分析施工條件以及環境因素可能會對防火閥安裝施工產生的影響，并在此基礎上對防火閥設計方案進行調整優化，避免對防火閥安裝施工的正常開展以及施工質量造成影響[5]。

4.2 增強管道耐火極限

管道耐火極限是關系到高層建筑防排煙系統施工質量和整體性能的關鍵所在，施工單位應重視管道耐火極限的增強，其具體實施策略如下：首先，施工單位應翔實掌握不同材質管道的耐火極限，并根據相關標準規范以及設計圖要求，合理選用尺寸、材質和性能符合施工所需的管道以及采用相對應的施工方法。同時，施工團隊在管道安裝施工環節還應做好管道質量檢驗工作，并避免施工操作中因管道磕碰而導致其整體質量性能遭受影響。

其次，高層建筑防排煙系統施工中如果使用鍍鋅鋼板等金屬材料制作風管，施工單位除了需要嚴格查驗金屬板材厚度等參數是否符合相關行業標準和設計要求，更需要采用在金屬風管表面包裹絕熱材料等措施，增強金屬風管的整體耐火極限，從而確保風管耐火性和完整性滿足相關標準要求和施工規范。

4.3 合理應用排煙施工技術

高層建筑具有內部結構更為復雜以及樓層更高等特點，而機械排煙技術具有受外界環境因素影響更小以及排煙可靠性更高等特點，使得全面通風機械排煙施工技術在高層建筑防排煙系統中有著廣泛的認可與應用。全面通風機械排煙施工技術要點主要如下。

（1）全面通風機械排煙技術主要由正壓送風機和排煙風機等部分組成，如果送風機安裝位置設計不當，很容易對建筑內部火災區域產生助燃效果，反而會擴大火災險情帶來的影響與破壞。所以，送風機的設計應從防排煙系統整體層面設置在不易發生火災的區域，并且全面通風機械排煙技術通常應用于未發生火災的區域。

（2）機械排煙施工開始前，施工團隊需要翔實了解施工技術要點以及施工質量標準，這需要施工單位組織開展施工人員專項培訓活動，確保機械排煙施工能夠嚴格按照相關技術要求和標準規范開展，避免對機械排煙施工質量以及全面通風機械排煙技術應用效果產生影響。

4.4 優化防排煙風機施工

防排煙風機（圖2）是高層建筑防排煙系統的核心結構，也是控制建筑內部熱量、降低火勢以及排出煙霧的重要設備之一。高層建筑防排煙風機施工優化應從以下方面著手。

圖2 防排煙風機

（1）在防排煙風機施工開始前，施工團隊需要對施工方案進行仔細復核，一方面是為了明確風管和風機的安裝位置，并翔實了解風機施工要點和注意事項等內容；另一方面則是需要根據高層建筑內部空間以及相關防火規范，對送風量以及最小排煙量進行計算，以便能夠發現和調整優化防排煙風機施工方案中的不合理之處。這對高層建筑防排煙風機施工方案科學性以及施工質量的提升有著顯著的促進作用，也是充分發揮防排煙風機應有作用的有效途徑之一。

（2）對于內部有裙房結構的高層建筑，施工單位應在適宜區域設置形式合理的外窗，以便能夠將裙房及其上部建筑結構區域煙氣快速排出。如果裙房沒有適合設置外窗的條件，施工單位可以采用在排煙風機機房內設置機械排煙機的方法予以應對。

5 結語

總而言之，隨著我國高層建筑工程規模和數量的不斷增加，建筑內部環境更加復雜、使用到的現代化電氣設備也更多，無形中增加了高層建筑發生火災險情的概率。再加上高層建筑內部人員撤離需要更多的時間，使得高層建筑火災產生的煙氣很容易造成更多的人員傷亡。要求高層建筑工程相關方以及相關部門重視和加強暖通空調防排煙施工技術的應用，并根據高層建筑具體情況和防排煙系統運行需求，科學規劃設計高層建筑防排煙系統以及施工方案，從而實現高層建筑防排煙能力以及整體安全性的提升。