簡析高層建筑消防防火排煙的標準化設計

郭進堯

（甘肅天瑞華電子安全信息技術有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著城市化進程的加速，高層建筑在城市中占據著越來越重要的地位。然而，高層建筑在提高土地利用效率和城市美觀度的同時，也帶來了消防安全方面的巨大挑戰。火災煙氣的快速蔓延對高層建筑內的人員疏散和消防救援工作造成了極大威脅。因此，對高層建筑消防防火排煙系統的標準化設計進行深入研究，具有重要的現實意義。科學合理的防火排煙設計不僅能夠有效控制火災蔓延，還能在火災初期提供清晰的疏散通道，保障人員安全，減少火災損失。

1 排煙系統設計的基本原理

1.1 排煙系統的定義

排煙系統是指為排除火災產生的煙氣，確保疏散通道和安全區域的空氣質量而設計的一套通風設施。特別是在高層建筑中，由于建筑高度和內部結構復雜，排煙系統的有效性直接關系到人員安全和火災撲救的成敗。排煙系統包括自然排煙和機械排煙兩種形式，通過設置在建筑各個樓層和區域的排煙口、排煙管道和排煙風機等設施，實現煙氣的有效排放，如圖1。

圖1 排煙系統示意圖

1.2 排煙系統的工作原理

排煙系統通過控制排煙風機的運行，將火災產生的煙氣通過排煙管道排出建筑外部，確保疏散通道和安全區域的空氣質量。系統在火災發生時自動啟動，通過感煙探測器和溫度探測器監測火災情況，控制排煙風機的開啟和關閉。排煙口應設在火災可能發生的各個區域，確保煙氣能夠迅速排出。排煙管道的設計應確保煙氣在高溫高壓條件下順利排放，同時防止煙氣回流，具體原理如圖2。

圖2 排煙系統工作原理

2 高層建筑排煙系統的設計規范

2.1 排煙風機設計

排煙風機是排煙系統的核心設備，其性能直接影響系統的排煙效率，其構造如圖3。

圖3 排煙風機示意圖

依據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》，高層建筑排煙風機應具備高溫耐受能力，能夠在280℃環境下持續運行30 min 以上。風機的選型應根據建筑面積和火災荷載確定，確保在火災發生時提供足夠的排煙量。

2.2 排煙管道設計

排煙管道是連接排煙口和排煙風機的通道，其設計需滿足高溫、高壓和防火要求。根據GB 51251-2017《建筑防煙排煙系統技術標準》，排煙管道應采用防火材料，如不銹鋼或鍍鋅鋼板，管道厚度應滿足防火要求，并設置防火閥，防止火災發生時煙氣回流。管道布置應盡量減少彎曲，保證煙氣順暢排放。

2.3 防火分區設計

防火分區是防止火災蔓延的重要措施，其設計直接關系到排煙系統的有效性，其原理如圖4。

圖4 防火分區設計原理

依據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》（2018年版），高層建筑應根據使用功能和火災風險劃分防火分區，每個防火分區應獨立設置排煙系統，確保火災發生時煙氣不會通過排煙系統擴散到其他區域。防火分區的設計應綜合考慮建筑結構、使用功能和人員疏散路線，確保在火災發生時能夠有效隔離火源，減少損失。

2.4 智能控制系統設計

智能控制系統是提高排煙系統運行效率和可靠性的關鍵，其設計應考慮火災監測、報警和聯動控制等功能。依據GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》，高層建筑應設置火災自動報警系統，通過感煙探測器、溫度探測器等設備實時監測火災情況，并與排煙系統聯動，確保火災發生時排煙系統能夠迅速啟動。智能控制系統還應具備手動控制功能，確保在自動系統失效時，人員能夠手動啟動排煙設備。

3 高層建筑排煙系統的組成與配置

3.1 排煙風機配置

排煙風機配置是排煙系統設計的關鍵環節，需根據建筑面積和防火分區確定風機數量和功率。風機應具備高溫耐受能力和穩定的運行性能，配置時應考慮冗余設計，確保在單臺風機故障時，其他風機能正常運行。風機的安裝位置應便于維護和檢修，同時應設置消音裝置，減少噪音對建筑物內人員的影響。

3.2 排煙管道配置

排煙管道應采用防火、耐高溫材料，布置時應避免與其他管道交叉，減少彎曲和接頭，確保煙氣順暢排放。管道內應設置壓力監測裝置，實時監控管道內的煙氣壓力，確保系統在高溫高壓條件下安全運行。管道應定期進行清潔和維護，防止煙氣沉積影響排煙效果。

3.3 排煙口配置

排煙口應設置在火災風險較高的區域，如電梯前室、疏散樓梯間和消防電梯前室等，確保火災發生時煙氣能迅速排出。排煙口的數量和尺寸應根據防火分區和建筑面積確定，確保每個防火分區內的排煙口能夠滿足排煙需求。排煙口應設置自動關閉裝置，防止火災時煙氣通過排煙口擴散到其他區域。

3.4 智能控制系統配置

智能控制系統應配置火災監測、報警和聯動控制設備，通過感煙探測器和溫度探測器實時監測火災情況，并與排煙系統聯動，確保火災發生時排煙系統能夠迅速啟動。控制系統應具備手動控制功能，確保在自動系統失效時，人員能夠手動啟動排煙設備。系統的設計應考慮冗余設計，確保在單點故障時，系統能夠繼續運行。

4 高層建筑排煙系統的優化設計

4.1 排煙風機優化設計

排煙風機的優化設計應綜合考慮風機的高溫耐受能力和運行效率，通過選用高效風機和優化風機布局，提高系統的排煙效率。風機的選型應根據建筑面積和防火分區確定，確保在火災發生時提供足夠的排煙量。風機的安裝位置應便于維護和檢修，同時應設置消音裝置，減少噪音對建筑物內人員的影響。

4.2 排煙管道優化設計

排煙管道的優化設計應綜合考慮管道的防火、耐高溫和防腐蝕性能，通過選用高質量的管道材料和優化管道布置，提高系統的安全性和可靠性。管道布置應盡量減少彎曲和接頭，降低煙氣阻力，提高排煙效率。管道內應設置壓力監測裝置，實時監控管道內的煙氣壓力，確保系統在高溫高壓條件下安全運行。

4.3 防火分區優化設計

防火分區的優化設計應綜合考慮建筑結構、使用功能和人員疏散路線，通過合理劃分防火分區，減少火災蔓延的風險。每個防火分區應獨立設置排煙系統，確保火災發生時煙氣不會通過排煙系統擴散到其他區域。防火分區的設計應符合GB 50016-2014《建筑設計防火規范》的要求，確保在火災時能夠有效隔離火源，減少火災損失。

4.4 智能控制系統優化設計

智能控制系統的優化設計應綜合考慮火災監測、報警和聯動控制等功能，通過選用高性能的火災監測設備和控制系統，提高系統的運行效率和可靠性。控制系統應具備手動控制功能，確保在自動系統失效時，人員能夠手動啟動排煙設備。系統的設計應考慮冗余設計，確保在單點故障時，系統能夠繼續運行。

5 結語

高層建筑的消防安全是現代城市建設中不可忽視的重要問題。通過對排煙系統的標準化設計，從排煙風機、排煙管道、防火分區到智能控制系統的全面優化，不僅提高了系統的可靠性和效率，也為高層建筑提供了更加堅實的消防安全保障。未來，應持續完善相關標準和規范，結合新技術的發展，不斷提升高層建筑消防系統的設計水平，為城市安全提供更有力的支持。