既有建筑改造機械防排煙系統設計難點探討

摘要：根據防排煙系統設計新舊規范變化情況，總結了既有建筑改造中機械加壓送風系統與機械排煙系統面臨的主要難點，結合各地指導文件相關規定及工程實踐經驗，提出了相應的解決方案，并介紹了既有建筑改造實際工程案例，可為既有建筑改造工程機械防排煙系統優化設計提供參考。

關鍵詞：既有建筑；建筑改造；機械加壓送風系統；機械排煙系統

中圖分類號：TU834.5" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）01-0132-03

既有建筑改造防排煙設計受建筑結構、平面布置、使用功能及空間高度等條件限制多，如何既保證改造后防排煙系統的安全性和可靠性，又能滿足改造的經濟性和合理性，是目前設計人員面臨的現實難題。莫海浩等[1]以某老舊辦公樓為例，分析論證了該項目排煙系統的改造方案及可行性；徐衛榮等[2]結合實際工程案例及《南京市既有建筑改造消防設計審查工作指南（2021年版）》對部分防排煙系統設計內容進行了探討；鄭闊等[3]結合北京市既有建筑改造過程中的實際工程設計應用案例，對既有建筑改造工程排煙系統設計中存在的問題進行了分析探討。本文從新舊規范變化情況及既有建筑改造特點著手，總結既有建筑改造機械防排煙系統設計中面臨的主要難點問題，結合各地指導文件相關規定及工程實踐經驗，分析相關難點問題的解決方案。

1 機械防排煙系統改造常見問題

GB51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》（以下簡稱《煙標》）實施前，防排煙系統設計主要依據GB50045—95（2005年版）《高層民用建筑設計防火規范》及GB50016—2006《建筑設計防火規范》。《煙標》新增了眾多以前沒有的相關要求，同時部分要求較以前更為嚴格。因此，既有建筑改造時，防排煙設計難以完全按照現行《煙標》的規定實施，既有建筑改造機械防排煙系統設計部分難點如下：

1）不具備自然排煙條件的樓梯間與其前室，僅在樓梯間設置機械加壓送風系統，需根據建筑功能、高度及樓梯間設置形式，復核是否滿足《煙標》中僅在樓梯間設置機械防煙設施的條件，不滿足時前室需增設機械加壓送風系統；

2）機械加壓送風系統的送風量增大；

3）樓梯間的地上部分與地下部分的機械加壓送風系統應分別獨立設置；

4）剪刀樓梯兩個樓梯間需分別獨立設置機械加壓送風系統；

5）前室機械加壓送風、樓梯間自然通風時，及裙房以上自然通風、裙房部分不具備自然通風條件設置局部正壓送風系統時，前室機械加壓送風口應設置在前室頂部或正對前室入口的墻面，不滿足要求時樓梯間需設置機械加壓送風系統；

6）根據建筑空間凈高確定防煙分區最大允許建筑面積和長邊最大允許長度，調整防煙分區劃分；

7）中庭及凈高大于6m場所的排煙量增大；

8）核算單個排煙口的排煙量；

9）排煙口的設置高度需要滿足要求；

10）排煙系統出風口與送風系統進風口的間距增大；

11）不應采用土建風道，機械防排煙系統風管需滿足相應耐火極限要求；

12）機械防排煙系統的風機應設置在專用機房內；

13）設置機械防煙系統的樓梯間頂部及部分設置機械排煙系統的場所的外墻或屋頂需設置固定窗。

2 機械防排煙系統改造常見問題的解決方案

2.1" 機械加壓送風系統

既有建筑防煙系統改造工程，因受原有建筑梁、柱、剪力墻、結構筒體等影響，尤其是高層建筑核心筒部分，擴大送風井截面尺寸改造實施難度大，且影響結構安全，因此，機械防煙系統的送風豎井截面尺寸可維持原設計不變，同時應滿足：

1）局部改造時，不在改造范圍內的機械加壓送風系統或為改造區域服務的送風系統同時擔負其他未改造區域時，可適用原標準。

2）僅為改造區域服務的機械加壓送風系統或整體改造時，應按《煙標》進行優化設計：①應增加并聯風機或更換風機，確保機械加壓送風系統的送風量，但由于風井尺寸無法調整，其風井風速可超過現行規范規定值，并通過設置余壓調節閥等措施保證樓梯間及前室的風速及風壓滿足要求。②受建筑條件限制，獨立前室可不增設機械加壓送風系統，但樓梯間機械加壓送風系統的風量應滿足樓梯間及前室防煙要求，并確保樓梯間-前室-走道形成相應的壓力梯度。③受結構影響無法增加機械加壓系統送風井道的截面面積時，機械加壓送風系統可執行原標準的要求，但應根據實際情況確定送風量：當未增加所服務樓梯間或前室的門洞面積時，可采用原設計送風量；當增加所服務樓梯間或前室的門洞面積時，應按門洞風速要求增大送風量。

3）住宅剪刀樓梯間原設計共用一套機械加壓送風系統，但受建筑結構及平面布置限制，確實沒有條件分設系統時，機械加壓送風系統可維持原系統形式。

2.2" 機械排煙系統

當機械排煙系統風井位于核心筒內難以實施改造時，機械排煙系統的排煙豎井截面尺寸可維持原設計不變，同時應滿足：

1）既有建筑機械排煙系統的改造往往涉及排煙風管和排煙口的情況較多，這些改造不涉及排煙系統的豎向管道井和排煙風機，改造難度不大，因此，改造范圍或裝修范圍內排煙風管的耐火極限要求、風管材質、排煙口的風速、最大允許排煙量、間距及防煙分區最大允許長邊長度等應按現行標準執行。

2）機械排煙系統的排煙量應滿足現行規范要求，但受條件限制難以調整風井時，風井內風速可超過現行規范規定值，并在末端支管通過設置風量調節閥或增大風管尺寸等方式確保排煙口的風速和最大允許排煙量滿足要求。對于特殊場所，受建筑結構條件、平面布置及使用功能要求等因素影響確實難以按《煙標》增加排煙量時，可結合場所的火災荷載及空間形態，進行分析評估，提出切實可行的改造技術措施。

3）機械排煙系統確實難以完全按現行規范要求實施改造時，單個排煙口最大允許排煙量可按風口有效面積與風速乘積計算，但排煙口的最大風速不應大于10m/s。

4）對于建筑凈高不大于3m的場所，其排煙口設置高度確難以調整至不低于凈高1/2以上位置時，可維持原設計標準要求。

2.3" 共性問題

機械防排煙系統改造的共性難點問題解決方案如下：

1）機房：機械防排煙風機應設置在專用機房內。受條件限制，防排煙系統的風機吊裝于建筑室內時，應設置滿足現行標準耐火極限要求、便于檢修的專用風機小室。當設置專用機房確有困難時，風機可放置在室外，但應設置滿足風機防護、通風散熱、耐火極限及檢修要求的防護罩。防護罩（保護箱體）圍護構件的耐火極限不低于1.00h，且與周圍可燃物、建筑屋頂上開口的間距應不小于6m，當建筑屋頂上的開口部位采用耐火完整性不低于1.00h的采光窗時，上述間距不限。

2）管道及風口：①當利用原防排煙土建風道時，對土建風道增加內襯確有困難，建議對土建風道進行抹灰平整處理，減少送風阻力損失及漏風量，土建風道的密閉性應滿足火災加壓送風或排煙的要求。②機械防排煙系統的風管耐火極限需滿足現行規范要求。③機械排煙系統的出風口與機械加壓送風系統進風口之間的間距，通過拉長風管長度，或通過調整風口的朝向來滿足要求。

3）固定窗：①當不涉及相關樓梯間立面改造時，可維持相關部位外立面現狀，不設置固定窗。②對于不靠外墻不通屋頂的樓梯間可不設置固定窗。

3 工程案例

3.1" 工程概況

某一類高層公共建筑的建筑高度為220.5m，地上建筑面積為151893.37m2，地下建筑面積為54921.24m2，耐火等級為一級。建筑地上50層，地下3層，原設計地上1～3層為商業及酒店配套用房，4～36層為5A級寫字樓，38～50層為五星級酒店，其中13、25、37層為避難層，地下室設超市、商鋪、配套設備用房、汽車庫等。由于招商及運營需求，于2023年對高區酒店（38～50層）及為酒店服務的地下二層酒店后勤用房、首層大堂區域進行重新裝修改造，裝修改造區域總建筑面積約36600m2。

3.2" 機械防煙設施存在的難點問題及采取的技術措施

存在的難點問題：①位于核心筒內的3#疏散樓梯間的獨立前室，未設置機械加壓送風設施。②原送風井采用土建風道，且送風量不滿足現行規范要求。

采取的技術措施：①3#疏散樓梯間受建筑結構及平面布置條件限制，無法增設送風豎井，因此，該樓梯間獨立前室不增設加壓送風系統，但對該樓梯間增加1臺風機并聯，將送風量由原來的30000m3/h增加到36000m3/h。②1#和2#疏散樓梯間及其前室各增加1臺風機并聯，將樓梯間及其前室的送風量由原來的22000m3/h、27000m3/h增加到36000m3/h、41000m3/h。③對送風豎井進行抹灰平整處理（送風井最小凈截面尺寸為1.25m×0.6m，具有實施條件）。

3.3" 機械排煙設施存在的難點問題及采取的技術措施

存在的難點問題：①貫通39～42層的空中大堂，原設計排煙量不滿足現行規范要求，且采用土建風道。②38～42層大于500m2的公共區域未設置機械補風。

采取的技術措施：①空中大堂增加1臺風機并聯排煙，排煙量滿足《煙標》要求。②38～42層大于500m2的公共區域增設機械補風系統，利用原走道補風豎井進行補風，補風量滿足《煙標》要求。③對排煙豎井及補風豎井進行抹灰平整處理（排煙及補風豎井最小凈截面尺寸為1.05m×0.94m，具有實施條件）。

3.4" 其他技術措施

針對該項目機械防排煙系統改造采取的其他技術措施如下：

1）屋頂的防排煙風機增設專用機房；地下室內吊裝的風機采用耐火極限為2.00h的防火板與其他區域進行分隔。

2）對原防排煙風管采用不燃材料進行包裹，保證其耐火極限滿足現行《煙標》的要求。

3）設置于屋頂的排煙系統出風口和送風系統進風口，通過拉長排煙風管長度來保證兩者之間的距離滿足《煙標》的要求。

3.5" 分析論證情況

在該項目B2層、38層、39層、40層各設置1個火源位置，可燃物主要為桌椅、沙發及木質家具等，為快速t2增長型火災，增長系數為0.04689kW/s2，考慮自動噴水滅火系統有效的情形，B2層火源功率為0.84MW，38～40層火源功率均為1.1MW。采用FDS和Pathfinder分別對火災及人員疏散進行模擬分析，得到火災時B2層、38層、39層、40層的人員可用安全疏散時間分別為201s、569s、131s、210s，人員必需疏散時間分別為123s、333s、78s、179s，兩者比較可知各場景下人員可以在火災煙氣危及人員生命安全前撤離至室內安全區域，改造方案可行。

4 結束語

既有建筑改造項目情形十分復雜，需要根據項目實際情況，本著實事求是、力所能及的原則，充分考慮新舊消防技術標準差異，在不低于原建造時的標準或消防安全水平基礎上，結合建筑的具體用途、火災危險性及消防技術措施可操作性等因素，分析評估既有建筑防排煙系統改造的可行性和合理性，使其既滿足建筑功能需求，又提升建筑消防安全水平，達到預定的改造目標。

參考文獻

[1]莫海浩，傅碧峰，曾景灼，等.老舊辦公樓防排煙系統改造方案及可行性論證[J].今日消防，2023，8（10）：4-6.

[2]徐衛榮，夏卓平.既有建筑改造消防防排煙系統設計問題探討：針對《南京市既有建筑改造消防設計審查工作指南（2021年版）》[J].暖通空調，2022，52（8）：44-48.

[3]鄭闊，王書閣.北京市既有建筑改造工程防排煙系統設計難點探討[J].暖通空調，2022，52（S2）：279-284.