浅析高层建筑防排烟设计要点

崔冰冰

摘 要：如何在确保工程消防安全的前提下，经济、合理的设计防排烟系统，是目前在建筑防排烟设计中面临的重要问题。笔者根据自己的工程设计经验以及对各消防规范的理解，针对在防排烟系统的设计过程中经常遇到的问题提出了一些建议，并给同行们提供一些意见，仅供参考。

关键词：高层建筑；防排烟；设计要点

1 前言

烟气是不同燃烧产物的直观表象，是物质燃烧反应过程中热分解生成的含有大量热量的气态、液态和固态物质与空气的混合物，由于烟气对人体所产生的窒息作用、刺激作用和高温作用，使之成为阻碍人们火场逃生、灭火行动以及造成火场人员伤亡的主要原因，据统计在火灾事故中死亡的人中80%是由于吸入烟气所致。高层民用建筑内人员数量较多，建筑物内部功能复杂，疏散距离相对较长，室内装修标准高，发生火灾时产生的烟气多，烟气对人员疏散、灭火行动的影响更为突出，所以加强高层民用建筑的防排烟设计，减少烟气的影响，确保人员顺利疏散、安全避难，为火灾扑救创造有利条件，是设计中应该注意的重要环节。

2 高层建筑火灾特点以及防排烟方法

2.1 高层建筑火灾发生特点

首先，火势蔓延速度快，高层建筑一旦发生火灾，其建筑内部的楼梯间、风道、电缆井、管道井等各种竖井，会发生很显著的烟囱效应，建筑越高，风力越大，则火势越猛；其次，隐患多，高层建筑结构功能相对复杂化，设施多，装修繁琐，引火物与点火源多，并且，自动化程度高，用电量大。这就使得漏电和短路的故障几率非常之高，极易形成火灾隐患，人员密集也使得人为造成火灾的几率相应增加；再次，建筑内人员疏散难度大，高层建筑楼层数多，上下疏散的距离长，故疏散到地面所用的时间也较长，若楼梯设计不科学，烟火窜入之后，容易造成巨大伤亡事故；最后，扑救高层火灾的难度很大，高层建筑多数都具有登高难，消防供水难度大以及排烟难度大的特点。

2.2 高层建筑防排烟设计常见方法

首先，防烟方法分为：①非燃化防烟：这种方式是从源头上控制烟气产生的措施，在建筑发生火灾时，主要是由各种可燃物产生的烟气，对于各种家具以及装修材料尽量使用非燃材料或者难燃材料，在进行装修处理的过程中，要做好防火措施，将烟气的生成量降低到最小范围内；②密闭防烟：此种方式适用于耐火性和密闭性都较好的房間，在火灾发生时，将着火房间做好封闭处理，在空气减少的情况下，火灾会因为缺氧而自行熄灭；③阻碍防烟， 阻碍防烟主要是在烟气流动的路线上，设置各种屏障，阻碍烟气的扩散和流通；④机械防烟， 这种防烟方式具有一定的特殊性，主要是在火区之外的空间内，利用机械送风的方式形成正压，以此来防止烟气的扩散。

其次，排烟方法主要分为：①自然排烟：在火灾中的烟气具有高温的特点，烟气在受热的状况受到冷空气的对流，会向上部运动，所以可以利用烟气的浮力与外部的风力，将火灾中的烟气排出，这种排烟方式称之为自然排烟；②机械排烟：在火灾发生初期，利用机械将着火区域内的烟气排出，降低着火区的压力，避免其向外界扩散，这种方式称之为机械排烟。

3 高层建筑防排烟设计要点分析

3.1 自然排烟设施设计要点

自然排烟是利用烟气的热压或室外风压的作用，通过与防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和两者合用前室相邻的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗或排烟窗进行无组织的排烟。其优点是：不需要专门的排烟设备；构造简单、经济；火灾时不受电源中断的影响；平时可兼做换气用。其不足之处是：因受室外风向、风速和建筑本身密闭性或热压作用的影响，排烟效果不太稳定。因此，当考虑采用自然排风时，应符合以下条件：除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室，宜采用自然排烟方式。靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于2.00m2。防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗总面积之和不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2。防烟楼梯间前室或合用前空，利用敞开的阳台、凹廊或前室内不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟设施。排烟窗宜设置在上方，并应有方便开店的装置。

另外，有时高层民用建筑的疏散内走道会因为功能需要或其他原因，仅在一端设置了可开启外窗，另一端为尽头式的房间或完全封堵的外墙。自然排烟窗口与防烟分区内最远点的水平距离超过30m时，自然排烟窗口的排烟量、排烟速度将不能满足需要，就需要设置机械排烟设施来解决排烟能力不足的问题，所以，自然排烟窗口与机械排烟系统的排烟口一样距防烟分区内最远点的水平距离不得超过30m，否则就需要设置机械排烟设施以增强排烟能力。

3.2 机械加压送风设计

机械加压送风是通过通风机所产生的气体流动和压力差来控制烟气的流动，既通过增加防烟楼梯问及其前室、消防电梯问前室和两者合用前室的压力以防止烟气侵入。其优缺点与自然排风相反。当没有条件采用自然排烟方式时，下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施：不具备自然排烟条件的排烟楼梯间、消防电梯间前室或合用领空；采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室；封闭避难层。在实际工程设计中，防烟楼梯间与前室或合用前室采用自然排烟方式与采用机械加压送风方式的组合有多种。

在进行机械排烟系统设计时，走廊的机械排烟系统宜竖向设置；房间的机械排烟系统宜按防烟分区设置。机械排烟系统与空调、通风系统宜分开设置。若合用时，必须采取可靠的防火安全措施，并应符合排烟系统的要求。排烟口应设在顶棚上或靠近的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应超过1.5m。设在顶棚上的排烟口，距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.00m。排烟口平时应关闭，并应没有手动和自动开启装置。防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m。在排烟支管上应设有当烟气温度超过280℃时能内行关闭的排烟防火阀。排烟风机应保证在280℃事能连续工作30min。机械排烟系统中，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机能自行启动。

3.3 高层建筑防火窗设计要点

可开启外窗既是一种防烟设施，也是一种排烟设施《高规》规定除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室，宜采用自然排烟方式，同时也规定除设有排烟设施和应急照明者外，高层建筑内的走道长度超过20m时，应设置直接天然采光和自然通风的设施，这里所提到的自然排烟方式和自然通风的设施均是指可开启外窗，所以说可开启外窗是广泛应用于高层民用建筑的一种经济实惠的防排烟设施。

3.4 高层建筑前室防烟楼梯设计要点

前室利用敞开的阳台、凹廊时，烟气很容易就会排到室外而不会进入楼梯间。但前室利用不同朝向的可开启外窗自然排烟，若此时楼梯间不设防烟设施，当室外没风时，烟气也有可能跑进楼梯间，那么整个楼梯极有可能充满烟气，大楼疏散就成问题，虽然诸多规范允许不设防烟设施，但为了安全起见，设计中楼梯间还是开外窗或设机械加压送风系统。

4 结论

综上所述，在现代高层建筑中，加强对其消防系统的设计已成为不争的事实。而在整个消防系统中，防排烟的设计又是重中之重。在现代高层建筑中，加强对其消防系统的设计已成为不争的事实。而在整个消防系统中，防排烟的设计又是重中之重。

参考文献：

[1] 杨昌永.高层综合楼防排烟设计评析[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2017（2）.