重庆源道建筑规划设计有限公司王健
摘要通过对烟气危害及形成的认识，结合《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》等规范的有关规定，对建筑防排烟设计中存在的几点问题进行分析，并在此基础上提出了一些解决问题的对策。
关键词防排烟；自然排烟；机械排烟；排烟系统；送风系统
Onbuildingsmokesystemdesign
ChongqingsourcewayarchitectureandplanningdesignCo.,LTD.Kennethwang
Basedontheunderstandingofthesmokeharmandformation,combinedthecodeforfireprotectiondesignofbuildings,thehighcivilbuildingsofthecodeforfireprotectiondesignandtherelevantprovisionsofthestandard,thearchitecturesmokeseveralproblemsexistinginthedesignareanalyzed,andbasedonthis,advancessomecountermeasuresforsolvingproblems.
Keywordssmoke;Naturalsmokeextraction;Mechanicalsmoke;Smokeexhaustsystem;Airsupplysystems
0前言
提起火灾危害，人们常说烧死多少人，事实上，这种说法是片面的，很多遇难者并非死于火,而是死于有毒有害的烟气。烟气是火灾时夺魂索命的第一杀手!国内外大量火灾实例的统计数字说明,火灾的伤亡者中大多数是热烟气所导致，火灾总死亡人数中,受烟害直接致死的占三分之一到三分之二,被火烧死的人中多数也是先受到热、烟和毒而晕倒的。在火灾现场,我们经常会见到既没有烧伤又无压伤而死亡的人员,据火灾后对尸体检验,发现真正的死亡原因是受热烟气中毒窒息，因此研究和掌握火灾现场中烟气的一些规律对于建筑防烟、排烟和在火灾发生后进行合理的避险是有必要的.
1烟气的生成原理
固体物质燃烧时物质本身发热，通常物质受热后将在燃烧物质的附近释放出挥发性可燃气体，由于这些可燃气体的燃烧以致在火的上方形成一个带有高温烟气的火柱，这是由于它的比重比四周冷空气低，结果使四周的冷空气与它混合在一起形成一个上升的气流
这部分混合空气将供给燃烧物质分解燃烧时所需要的氧气，并将产生火焰。但是由于火舌卷流的温度并不是很高，氧气在其中的混合不够充分，因而使物质燃烧不完全，将产生弥散的固体微粒，这种形式的烟灰是烟的一个组成部分。在火焰顶部上升的高温气体柱中总是含有比可燃气体燃烧时所需更多的空气，而这部分剩余空气是相当热的，并且它的燃烧时所产生的热烟充分混合，从而构成烟的一个主要组成部分。
2防排烟系统设计及存在问题
根据烟气的特性，防排烟系统分为自然排烟与机械防排烟两种方式，也是目前各国建筑设计中均认可和采用的方式，国内外有关规范中均有明确规定，在实际工程中普遍应用。
2.1自然排烟
按照高层民用建筑设计防火规范中的要求,对于建筑高度不超过50m的一类公共建筑和建筑高度不超过l00m的民宅,最好设置自然排烟系统。自然排烟是一种建造经济节能、设置简单、容易操作、维护也十分方便的排烟系统。但是,一些使用自然排烟系统的工程在设计、施工过程中不能按规范进行,导致了工程完工之后,所建设的自然排烟设施并不能达到要求或不具备根本排烟作用,具体的来说,问题主要表现在如下几个方面:
(1)自然排烟窗的位置设置不当:从排烟的效果方面考虑,烟气密度一般小于空气密度，火宅时烟气上升，排烟窗应该尽量设置在靠近屋墙上部的位置。但是，现在在相当数量的工程中，可能是出于外墙美观，甚至仅仅为了工程建设的方便,自然排烟窗并不是设置在墙上部的,而设置在了中部甚至下部，非常不利于自然排烟。
(2)自然排烟窗的开窗面积不符合规范:《高规》对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确的规定,但由于部分设计人员未按规范要求进行认真计算,将固定窗或将推拉窗的面积全部计算在排烟窗面积之内，导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求,直接影响排烟效果。
(3)排烟窗的安装高度较高或者缺少便于开启的装置:按相关规范要求,排烟窗的开启装置应该以便利和快速为设计基准。但在一些建筑的设计中,排烟窗的设置高度较高、开启困难,这一点也相当不利于火灾情况下人员的自救。
2.2机械防排烟
2.2.1在机械防烟设施方面,设计和建造时容易出现送风道截面尺寸过小,送风口尺寸、正压送风系统余压值达不到规范要求的现象,这些现象会直接导致送风口实际送风量严重不足,开启门洞处风速近似于零的情况,造成这个问题的原因相对复杂,下面我们来具体分析:
(1)风机选型不当:按规范要求,防烟楼梯间及前室、消防电梯前室及合用前室的机械加压送风量应由计算确定,当计算值和规范规定的值不一致时,应取两者中较大值。有少数设计者因忽略这一点而直接按规范给定的值确定送风量,就有可能会导致所选用的风机风量偏小,不能满足要求。
(2)送风道设计阻力大导致风压损失:在实际工程验收时,有时会发现送风口尺寸以及所选用的风机风量和风压均能满足设计规定,但送风口实测风速却很小,或是离风机较近的风速很大,但稍远一些的风口却没有风现象,这种情况显然是难以满足设计要求的。究其原因,一般都是由于送风竖井的施工达不到标准,漏风严重所导致的。出现这些问题的工程,有相当多的一部分送风道的尺寸偏小,砖、混凝土风道内壁粗糙未用水泥砂浆抹平整,管道连接不严实,常闭风口关闭不严密,
(3)重复设置自然排烟系统与正压送风系统。有的工程在机械防烟部位同时又采用了自然排烟,导致火灾情况下,机械加压送风系统与自然排烟窗同时开启时,防烟楼梯间难以形成正压,达不到防烟效果。
2.2.2《高规》8.4.1.2节中规定：面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗房间或设固定窗的房间应设机械排烟。如何正确把握这一条，在理解上有一定的难度。因为在具体的工程中，从实际功能出发，有些活动窗与固定窗很难界定。如现代商场建筑中，很多是设全玻璃幕墙或大面积的落地式的玻璃窗。这些幕墙或玻璃窗部分固定，部分可以活动（手动开启部分一般在高端）。活动部分平时一般是关闭的，它属于设活动外窗，但平时关闭且开启不便的情况。这种建筑物在发生火灾时大家一般都忙于疏散，无暇顾及开窗，即使想开窗也很难进行操作。笔者认为这类情况的可开窗应作成电动窗，在方便操作的地方设置电动窗开关，否则应作为固定窗来对待，按规范应设机械排烟系统，而实际设计中这类工程一般不设机械排烟系统，这就留下了安全隐患。有些同行认为设固定窗的情况，因为在失火时也可通过击碎玻璃窗进行排烟。
2.2.3防烟分区概念的明确
防烟分区较防火分区而言,在建筑消防设计中往往不被重视,事实上,防烟分区是烟气控制的基础手段，是为有利于建筑物内人员安全疏散和有组织排烟而采取的技术措施,主要依靠挡烟垂壁(帘),挡烟梁(墙)等形式来实现,在具体防烟分区的划分,挡烟手段的确定在设地下车库排烟设计中设计人员中存在误识,在以往的无吊顶的商(市)场,将500mm梁作为挡烟措施,事实上这样的划分方法往往是不成立的,第一未形成有效的烟气围挡,蓄烟空间,第二排烟口往往低于梁底,故与有效的烟气控制及排放相去甚远,注定该排烟系统是不可靠的,排烟口须设于有效蓄烟高度内,这是控制烟气扩散的基本点。设计应设置固定挡烟垂壁,其下端高度至少与排烟管底部齐平。挡烟垂壁应采用非燃材料制作,如钢板,夹丝玻璃、钢化玻璃等固定挡烟板或活动的挡烟垂壁(帘),当建筑物净空较低时,宜采用活动式挡烟垂壁(帘)。活动挡烟垂壁(帘)应由感烟控测器控制,或与排烟口联动,或受消控中心控制,同时应能就地手控,挡烟垂壁落下时,其下端距地面的高度应大于1.8m，以免影响人员疏散。当吊顶为非燃材料时,挡烟垂壁紧贴吊顶便可,而吊顶为格栅吊顶时,则挡烟垂壁应穿过吊顶面并紧贴非燃烧体楼板或顶板,此外由规范理解,净空大于6m的房间,不考虑采用防烟分区的手段。值得注意的是,防烟分区的划定由暖通专业完成,而具体施工要求须由建筑设计图纸体现,同时建筑电器专业亦应予以配套,此环节往往出现设计脱节情况,故建议防火分区、防烟分区的划分均需在各相关专业图纸上均予以描述。
2.2.4担负多个防烟分区排烟系统设计中风口开启问题
按《高规》8.4.2.2节规定，担负一个防烟分区的排烟量按每平米60m3/h来计算，担负两个或两个以上的防烟分区排烟时应按最大防烟分区面积每平米不小于120m3/h计算排烟量。一般对于担负多个防烟分区的系统，设计时每个防烟分区设置电动风口或设置电磁防火阀，有些同行在设计时按火灾时开启两个防烟分区风口考虑，即开启着火分区风口及相邻一个风口，而相邻一个风口究竟是哪一个难以把握，笔者认为对于担负多个防烟分区的排烟系统应按只开启一个防烟分区风口去考虑，因为未发生火灾的防烟分区根本没必要排烟，同时只开起一个防烟分区这样也是着火分区排烟量增加，更有利于疏散，减缓烟气蔓延。
2.2.5防火阀问题
《建规》9.3.10节和《高规》8.5.3节均对通风和空气调节系统的送、排风管设置防火阀问题进行了规定，并且说明该阀的动作温度为70℃。这在一般系统中不存在问题，但在用于机械排烟，机械补风的排烟系统中就出现了矛盾。排烟系统一般在排烟风机入口设280℃的排烟防火阀，也就是说排烟系统的动作温度应为280℃，而送风系统的动作温度为70℃，可能出现的一种现象就是：火灾排烟时在某处温度超过70℃，70℃防火阀关闭，送风系统关闭，而排烟系统此时依然运行，这就不满足排烟时需要送风的规定。所以笔者认为在送风系统设置送风机房时，设置动作温度为70℃的防火阀，将防火阀设置于风机房内侧；对于送风系统未设置送风机房时，可考虑在排烟送风系统上的防火阀的动作温度为280℃。
结语
防排烟设计是建筑消防设计中较复杂的环节,也是建筑保护人员安全系统的重要一部分，一套科学合理的建筑防排烟系统，能够在火灾时发挥巨大的作用，为火宅时人员疏散提供宝贵的时间,目前防排烟系统的研究在不断地深入,作为设计人员在充分掌握理解规范要求的同时,也应了解目前防排烟技术的发展情况,针对具体工程应仔细分析其客观特性,检查规范符合性和设计细节诸多容易出现偏差或遗漏的问题,实现安全可靠的设计目的。
参考文献:
[1]赵国凌等.防排烟工程[M].天津科技翻译出版公司,1991.
[2]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范(2005版)[S]
[3]GB50067-97,汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].
[4]GB50243-2002,通风与空调工程施工质量验收规范[S]
[5]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].
[6]陆耀庆.通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社.2007
[7]倪晓明.公共建筑防排烟设施设计的问题分析及对策.公用工程设.2009