高層建筑防排煙系統(tǒng)的探討

甄 珍

1 火災(zāi)煙氣對(duì)人的危害性

高樓大廈似乎是當(dāng)今社會(huì)評(píng)價(jià)城市發(fā)展進(jìn)程的一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和世界建筑潮流的發(fā)展,催生建起了更多的高層建筑,這些高層建筑的出現(xiàn),給我們的城市帶來(lái)了一片生機(jī)和活力,但同時(shí)高層建筑的防火工作也日益嚴(yán)峻,通過(guò)對(duì)近年來(lái)發(fā)生的火災(zāi)事故分析,顯示出煙氣是造成建筑火災(zāi)人員傷亡的主要因素?；馂?zāi)時(shí)煙氣對(duì)人的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:首先,火災(zāi)煙氣中含有大量的有毒氣體?；馂?zāi)燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氰化氫(HCN)、二氧化氮(NO2)等有毒氣體,會(huì)使人產(chǎn)生意識(shí)不清、頭昏、嘔吐、呼吸困難和全身痙攣等癥狀,當(dāng)有毒氣體達(dá)到一定濃度,人會(huì)立即死亡。其次,煙氣不利于人員的疏散。由于火災(zāi)煙氣中的煙粒子對(duì)可見(jiàn)光是不透明的,當(dāng)煙氣彌漫時(shí),能見(jiàn)度大大降低,疏散速度下降。同時(shí),煙氣擴(kuò)散速度快,大量煙氣會(huì)使人感到恐慌,當(dāng)人感到恐慌時(shí),秩序混亂,人員無(wú)法快速進(jìn)行疏散。由于煙氣對(duì)人的危害是火災(zāi)中人員傷亡的主要原因,因此,阻止煙氣擴(kuò)散、及時(shí)排除高溫?zé)煔?確保人員順利疏散是高層建筑防排煙設(shè)計(jì)的主要目的。

2 控制火災(zāi)煙氣蔓延的措施

2.1 劃分防煙分區(qū)

防煙分區(qū)是指在建筑內(nèi)部屋頂或頂板、吊頂下采用具有擋煙功能的構(gòu)配件進(jìn)行分隔所形成的,具有一定蓄煙能力的空間。劃分防煙分區(qū)能夠在火災(zāi)初期階段將煙氣控制在一定范圍內(nèi),使火場(chǎng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔獠恢码S意擴(kuò)散,以便蓄積和迅速排除,人員疏散時(shí)煙氣的濃度處在安全允許值之內(nèi)?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)中明確規(guī)定了:設(shè)置排煙設(shè)施的走道、凈高不超過(guò)6.00m的房間,應(yīng)采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下凸出不小于0.50m的梁劃分防煙分區(qū)。同時(shí),規(guī)范對(duì)防煙分區(qū)的面積做出了不宜超過(guò)500m2要求,這是因?yàn)槿舴罒煼謪^(qū)面積太小,煙氣迅速充滿空間且提高工程造價(jià);防煙分區(qū)面積過(guò)大,會(huì)使煙氣到達(dá)頂棚后橫向擴(kuò)散過(guò)程中遇周圍的冷空氣而變得較冷較薄,浮力下降,從而降低蓄煙排煙的效果。

2.2 設(shè)置排煙系統(tǒng)

建筑中的排煙可采用機(jī)械排煙方式或可開(kāi)啟外窗的自然排煙方式。自然排煙是通過(guò)冷空氣和熱空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,可開(kāi)啟外窗成為冷空氣的入口和熱空氣的出口。而機(jī)械排煙方式是利用排煙機(jī)把著火區(qū)域中所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)排煙口排至室外。這兩種方式都是將煙氣排至建筑物外,從而降低煙氣濃度,控制建筑內(nèi)的有煙區(qū)域保持一定能見(jiàn)度的系統(tǒng)。排煙系統(tǒng)一般設(shè)置在長(zhǎng)度超過(guò)20m內(nèi)走道、面積超過(guò)100m2房間、中庭及可燃物較多的地下室。

2.3 設(shè)置防煙系統(tǒng)

建筑中的防煙可采用機(jī)械加壓送風(fēng)防煙方式和可開(kāi)啟外窗的自然排煙方式。機(jī)械加壓送風(fēng)方式是對(duì)著火區(qū)以外的區(qū)域,如疏散通道等需要防煙的部位送入足夠的新鮮空氣,使其保持高于建筑物其他部位的壓力,從而把著火區(qū)域所產(chǎn)生的煙氣堵截于防煙部位之外。自然排煙防煙方式是允許煙氣進(jìn)入安全部位,使煙氣通過(guò)可開(kāi)啟外窗排出的防煙方式。煙氣順樓梯間或電梯井等豎井中擴(kuò)散速度極快,一般垂直為 3.0m/s～4.0m/s,當(dāng)建筑高度超過(guò)50m時(shí)可達(dá)到6.0m/s～8.0m/s,且建筑物越高,這種現(xiàn)象越明顯,而樓梯間是人員疏散的主要通道,消防電梯是消防隊(duì)員進(jìn)入建筑物內(nèi)部進(jìn)行撲救的主要工具。因此,防煙樓梯間及前室、消防電梯前室、合用前室是防煙系統(tǒng)的重點(diǎn)部位。當(dāng)高層建筑內(nèi)設(shè)有避難層時(shí),避難層也應(yīng)設(shè)防煙設(shè)施。

3 防排煙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 自然排煙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

自然排煙是利用煙氣流動(dòng)的特性,采用開(kāi)啟外窗,敞開(kāi)的陽(yáng)臺(tái)、凹廊將有毒高溫?zé)煔馀懦?具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、不需電源和專用設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)?！陡咭?guī)》中規(guī)定:除建筑高度超過(guò)50m的一類公共建筑和建筑高度超過(guò)100m的居住建筑外,靠外墻的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室和合用前室,宜采用自然排煙方式。從規(guī)范中看出,規(guī)范推薦宜優(yōu)先采用自然排煙設(shè)施進(jìn)行排煙。但在實(shí)際應(yīng)用中存在以下三個(gè)問(wèn)題:1)排煙窗位置過(guò)低。根據(jù)排煙的原理,排煙窗應(yīng)設(shè)在房間外墻上部或頂棚上,有些建筑排煙窗設(shè)置在房間中部甚至是下部,勢(shì)必會(huì)影響排煙效果,嚴(yán)重的會(huì)起到反作用,下部排煙窗向火源處輸送新鮮的空氣,造成火勢(shì)更加迅猛。2)排煙窗開(kāi)啟面積過(guò)小。規(guī)范中對(duì)可開(kāi)啟外窗的面積做出具體的規(guī)定,是為了將煙氣順利的排出。有些建筑特別是酒店、旅館、商場(chǎng)以防盜為理由,故意把排煙窗面積改小,有的甚至將窗戶封堵。3)排煙窗距離過(guò)遠(yuǎn)。雖然《高規(guī)》對(duì)排煙窗距離未做明確規(guī)定,但《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定:自然排煙口距防煙分區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平距離不應(yīng)超過(guò)30m。同時(shí),上海地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》中也規(guī)定:室內(nèi)或走道的任一點(diǎn)至最近排煙管道的排煙口或可開(kāi)啟外窗、百葉窗的水平距離不應(yīng)大于30m。例如,某教學(xué)樓的內(nèi)走道長(zhǎng)為54m,兩端為封閉樓梯,可開(kāi)啟排煙窗開(kāi)在距走道一端12 m的位置,排煙窗距另一端至少40m的距離,即使是排煙窗面積達(dá)到規(guī)范要求,這樣的設(shè)計(jì)對(duì)內(nèi)走道的排煙也是不利的。

3.2 機(jī)械排煙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

機(jī)械排煙系統(tǒng)是由擋煙垂壁(活動(dòng)式或固定式)、防火閥、排煙口、排煙管道、排煙機(jī)、煙氣排出口以及電氣控制等設(shè)備組成的。

在實(shí)際應(yīng)用中機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題:

1)排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后多個(gè)防煙分區(qū)同時(shí)排煙。雖然《高規(guī)》中規(guī)定擔(dān)負(fù)兩個(gè)或兩個(gè)以上防煙分區(qū)排煙時(shí),應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計(jì)算,但是并不意味要在兩個(gè)防煙分區(qū)同時(shí)排煙。一個(gè)機(jī)械排煙系統(tǒng)可以在若干個(gè)防煙分區(qū)的區(qū)域內(nèi)擔(dān)負(fù)排煙任務(wù),但一次只能在一個(gè)防煙分區(qū)面積內(nèi)實(shí)施排煙。多個(gè)防煙分區(qū)同時(shí)排煙會(huì)導(dǎo)致排煙口多、漏風(fēng)點(diǎn)多、排煙量小、排煙效率低下。2)排煙口為不帶閥的常開(kāi)排煙口。由于不帶閥排煙口不受控制,火警信號(hào)啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行,所有排煙口都在運(yùn)行,不僅如此,高溫?zé)煔鈺?huì)通過(guò)排煙口進(jìn)入排煙管道,使煙氣蔓延到其他非著火區(qū)域。《高規(guī)》中明確規(guī)定:排煙口平時(shí)關(guān)閉,并應(yīng)設(shè)置有手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)啟裝置。顯然,常開(kāi)排煙口違背了機(jī)械排煙系統(tǒng)的控制原則,剝奪了人們手動(dòng)啟動(dòng)排煙的權(quán)利。應(yīng)該選用設(shè)有排煙防火閥的排煙口,平時(shí)保持關(guān)閉,火災(zāi)時(shí)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)排煙口開(kāi)啟,并聯(lián)動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

3.3 機(jī)械加壓送風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)由送風(fēng)口、送風(fēng)管道、送風(fēng)機(jī)和防煙部位以及電氣控制設(shè)備所組成。在實(shí)際應(yīng)用中機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題:1)機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)量設(shè)計(jì)不合理。有些單位為了節(jié)省成本、偷工減料,選用的送風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足,樓梯間和前室無(wú)法形成正壓,起不到防煙的效果。有些單位選用送風(fēng)量較大的風(fēng)機(jī),我認(rèn)為這樣設(shè)計(jì)也不合理,因?yàn)轱L(fēng)量過(guò)大會(huì)造成走道和前室之間的疏散門(mén)開(kāi)啟困難,也不利于人員疏散。2)合用正壓送風(fēng)系統(tǒng)未設(shè)計(jì)壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。規(guī)范規(guī)定,防煙樓梯間的余壓值為40Pa～50Pa,前室、合用前室、消防電梯間前室的余壓值為25 Pa～30Pa,這樣設(shè)計(jì)是要在樓梯間內(nèi)造成一個(gè)大于前室或合用前室的氣體壓力,在前室或合用前室造成一個(gè)大于走道的氣體壓力,避免高溫?zé)煔膺M(jìn)入前室,使樓梯間內(nèi)保持無(wú)煙。若樓梯間和前室共用一個(gè)送風(fēng)系統(tǒng),且未設(shè)置壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,無(wú)法形成樓梯間的余壓值高于前室,這樣對(duì)安全疏散也是不利的。

[1]GB 50016-2006,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2]GB 50045-95,高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)[S].

[3]DGJ 08-88-2000,民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程[S].

[4]馬 杰,趙 亮.關(guān)于消防設(shè)計(jì)要注意的若干問(wèn)題[J].山西建筑,2008,34(8):204-205.