【正文】 建筑防煙、排煙系統(tǒng)設計 高層建筑和地下建筑發(fā)生火災時，煙氣的危害很嚴重。為了及時排除有害煙氣，確保建筑物內(nèi)人員順利疏散、安全避難，為火災撲救創(chuàng)造有利條件，在一些高層建筑和地下建筑內(nèi)設置防煙、排煙設施是十分重要的。 第一節(jié)高層建筑防煙、排煙設施分類及設置范圍 一、防煙、排煙設施分類 《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（ GB500495）中規(guī)定： 高層建筑的防煙設施應分為機械加壓送風的防煙設施和可開啟外窗的自然排煙設施。 高層建筑的排煙設施應分為機械排煙設施和可開啟外窗的自然排煙設施。 二、防 煙、排煙設施的設置范圍 需要設置防煙、排煙設施的部位如下： 一類高層建筑和建筑高度超過 32m 的二類高層建筑的下列部位應設排煙設施： （ 1）長度超過 20m的內(nèi)走道； （ 2）面積超過 100m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的房間； （ 3）高層建筑的中庭和經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室。 除建筑高度超過 50m 的一類公共建筑和建筑高度超過100m的居住建筑外，靠外墻的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室和合用前室，宜采用自然排煙方式。 一類高層建筑和建筑高度超過 32m 的二類高 層建筑的下列部位，應設置機械排煙設施： （ 1）無直接自然通風，且長度超過 20m 的內(nèi)走道或雖有直接自然通風，但長度超過 60m 的內(nèi)走道； （ 2）面積超過 100 m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地上無窗房間或設固定窗的房間； （ 3）不具備自然排煙條件或凈空高度超過 12m 的中庭； （ 4）除利用窗井等開窗進行自然排煙的房間外，各房間總面積超過 200 m2或一個房間面積超過 50 m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地下室。 下列部位應設置獨立的機械加壓送風的防煙設施： （ 1）不具備 自然排煙條件的防煙樓梯間及其前室，消防電梯前室或合用前室； （ 2）采用自然排煙措施的防煙樓梯間，其不具備自然排煙條件的前室； （ 3）封閉避難層（間）。 第二節(jié)高層建筑自然排煙系統(tǒng)設計 自然排煙是在自然力作用下，使室內(nèi)外空氣對流進行排煙。自然力包括火災時可燃物燃燒產(chǎn)生的熱量使室內(nèi)空氣溫度升高，由于室內(nèi)外空氣密度的不同，產(chǎn)生的熱壓，室外空氣流動產(chǎn)生的風壓，隨作用于建筑物位置不同而變化，在建筑物的迎風面產(chǎn)生正壓，背風面產(chǎn)生負壓，如圖 1所示。當著火房間處在迎風面時，由于排煙口受到風壓作用，煙氣很難排出，甚至把煙 氣吹進走廊和其他房間，引起煙氣在建筑物內(nèi)擴散；當火災房間處于背風面時，煙氣才能較順利地排至室外。 一、自然排煙方式 自然排煙的方式為：采用建筑的陽臺、走廊或在外墻上設置便于開啟的外窗或排煙窗進行自然排煙。 圖 1 自然排煙與風向 這種排煙方式的優(yōu)點是：（ 1）不需要專門的排煙設備；（ 2）火災時不受電源中斷的影響；（ 3）構造簡單、經(jīng)濟；（ 4）平時可兼作換氣用。 不足之處是因受室外風向、風速和建筑本身的密封性或熱作用的影響，排煙效果不大隱定。 根據(jù)我國目前的經(jīng)濟、技術條件及管理水平，此方式值得推廣，并宜優(yōu)先采用。 《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中已取消了設置專用豎井的自然排煙方式。 二、自然排煙存在問題 自然排煙主要存在以下幾個問題： 對建筑設計的制約 由于自然排煙的煙氣是通過靠外墻上可開啟的外窗直接排至室外，所以需要排煙的房間必須靠室外，而且進深不能太大。按自然排煙設計條件還需要有一定的開窗面積，這樣，即使有明確要求作分隔的房間，也必須設置外窗，所以帶來隔音、防塵等問題。 具有火勢蔓延至上層的危險性 由于外部開口進行排煙時，當火災房間的溫度很高，如果煙氣中含有多量未燃燒氣體，則煙氣排出后會形成火焰，這將會引 起火勢向上蔓延。 影響自然排煙的因素 由于自然排煙的效果是靠煙氣的浮力作用，假使由于某種原因使煙氣冷卻而失掉浮力，則煙氣就失去排出的能力。此外，如前述當室外風力很強，而排煙窗處在迎風面時，則會引起煙氣倒灌，反而使煙氣蔓延。另一方面，對于高層建筑中由于室內(nèi)外溫差引起的熱壓作用經(jīng)常使其存在著上下層之間的壓力差，從理論上講，一般情況下中 性 面大致在建筑高度的 1/2 附近，如果中 性 面以下的外墻上開口，在冬季，當發(fā)生火災時，不僅不能從開口部向外排煙，相反還會從開口處吸入室外空氣，在這種情況下，如果防煙分區(qū)沒有妥善安 排，則反而會通過樓梯井、電梯井助長煙氣的傳播。同樣，在夏季時，建筑物內(nèi)產(chǎn)生的下降氣流，將會招致煙氣向下層傳播。 綜上所述，在自然排煙方式中由于排煙效果的許多不穩(wěn)定因素，對自然排煙設計范圍要有一定的限制。下列條件下的建筑物各部位不應采取自然排煙措施。 （ 1）建筑高度超過 50m 的一類公共建筑和建筑高度超過100m 的居住建筑的防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室及合用前室不應采用可開啟外窗的自然排煙方式。 （ 2）凈空高度超過 12m 的中庭。 （ 3）長度超過 60m 的內(nèi)走道。 三、自然排煙系統(tǒng)的設計要求 根據(jù)《 高層民用建筑設計防火規(guī)范》的規(guī)定，采用自然排煙方式的部位，應滿足下列要求： 采用自然排煙的開窗面積應符合下列規(guī)定： （ 1）防煙樓梯間前室、消防電梯前室可開啟外窗面積不應小于 ，合用前室不應小于 m2； （ 2）靠外墻的防煙樓梯間每五層內(nèi)可開啟外窗總面積之和不應小于 ； （ 3）長度不超過 60m 的內(nèi)走道可開啟外窗面積不應小于走道面積的 2%； （ 4）需要排煙的房間可開啟外窗面積不小于該房間面積的2%； （ 5）凈空高度小于 12m 的中庭可開啟天窗或高側窗的面積不應小于該中 庭地面積的 5%。 防煙樓梯間前室或合用前室；利用敞開的陽臺、凹廊或前室內(nèi)有不同朝向的可開啟外窗自然排煙時，該樓梯間可不設防煙設施。 排煙窗宜設置在上方，并應有方便開啟的裝置。 四、自然排煙系統(tǒng)的設計 自然排煙系統(tǒng)設計是與建筑專業(yè)共同研究的設計問題。根據(jù)自然排煙設計條件，需要對排煙部位的有效可開啟的外窗面積進行校核計算。為了使煙氣能順利排出，自然排煙的設計還應考慮以下兩點： 為了減少室外風壓對自然排煙的影響，排煙口部位宜盡量設置與建筑物型體一致的擋風措施，如圖 2所示。 圖 2 設有擋風措施的陽臺、凹廊 內(nèi)走道與房間的排煙窗應盡量設置有兩個或兩個以上不同朝向，如圖 3 所示。 圖 3 開啟外窗朝向對自然排煙效果影響 第三節(jié)高層建筑機械加壓送風防煙系統(tǒng)設計 設置機械加壓送風防煙系統(tǒng)的目的，是為了在建筑物發(fā)生火災時提供不受煙氣干擾的疏散路線和避難場所。因此，加壓部位在關閉著門時，必須與著火樓層保持一定的壓力差（該部位空氣壓力值為相對正壓）；同時，在打開加壓部位的門時，在門洞斷面處能有足夠大的氣流速度，以有效地阻止煙氣的入侵，保證人員安全疏散與避難。 一、機械加壓送風防煙設施設 置部位 當防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室或合用前室各部位有可開啟外窗時，能采用自然排煙方式，造成樓梯間與前室或合用前室在采用自然排煙方式與采用機械加壓送風方式排列組合上的多樣化，而這兩種排煙方式不能共用。為此，將這種組合關系及防煙設施設置部位分別列于表 1。 表 1 垂直疏散通道防煙部位設置表 注： 《高規(guī)》 ：剪刀樓梯應分別設置前室。塔式住宅確有困難時可設置一個前室，但兩座樓梯應分別設加壓送風系統(tǒng)。 《高規(guī)》 ：帶裙房的高層建筑防煙樓梯間及其前室，消防電梯間 前室或合用前室，當裙房以上部分利用可開啟外窗進行自然排煙，裙房部分不具備自然排煙條件時，其前室或合用前室應設置局部正壓送風系統(tǒng)，正壓值應符合 。 這里需要說明兩點： 對消防電梯井是否設置機械加壓送風防煙設施是當前國內(nèi)外有關專家正在研究的課題，至今尚無定論。據(jù)有關資料介紹，利用消防電梯井作。為加壓送風有一定的實用意義和經(jīng)濟意義，現(xiàn)在正在研究之中，國外也有實例。由于我國 目前在這方面尚未開展系統(tǒng)的研究，尚無足夠的資料，所以《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中不規(guī)定對消防電梯井采用機械加壓送風。另一 方面，考慮到防排煙技術的發(fā)展和需要，在有技術條件和足夠的技術資料情況下，允許采用對消防電梯井設置加壓送風，但前室或合用前室不送風，這也是有利于防排煙技術在今后得到進一步發(fā)展。 對不具備自然排煙條件的防煙樓梯間進行加壓送風時，其前室可不送風的理由主要有：（ 1）從防煙樓梯間加壓送風后的排泄途徑來分析，防煙樓梯間與其前室除中間隔開一道門外，其加壓送風的防煙樓梯間的風量只能通過前室與走廊 的門排泄，因此對排煙樓梯間的加壓送風同時，也可以說對其前室進行間接的加壓送風。兩者可視為同一密封體，其不同之處是前室受到一道 門的阻力影響，使其壓力、風量受節(jié)流。國外某國家研究所對上述情況進行試驗，其結果說明這一點。（ 2）從風量分配上分析：當不同樓層的防煙樓梯間與前室的門，以及前室與走道之間的門同時開啟時或部分開啟時，氣流風量分配與走向是十分復雜的，以致對防煙樓梯間及其前室的風量控制很難實現(xiàn)。 二、機械加壓送風防煙系統(tǒng)的設計要求 按《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中規(guī)定，進行機械加壓送風防煙系統(tǒng)設計時，應滿足下列要求： 高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風量應由計算確定，或查表確定。當計算值與查表結果 不一致時，應按兩者中較大值確定。 層數(shù)超過 32 層的高層建筑，其送風系統(tǒng)及送風量應分段設計。 剪刀樓梯間可合用一個風道，其風量應按二個樓梯間風量計算，送風口應分別設置。 封閉避難層（間）的機械加壓送風量應按避難層凈面積每平方米不小于 30m3/h 計算。 機械加壓送風的防煙樓梯間和合用前室，宜分別獨立設置送風系統(tǒng)，當必須共用一個系統(tǒng)時，應在通向合用前室的支風管上設置壓差自動調(diào)節(jié)裝置。 機械加壓送風機的全壓，除計算最不利環(huán)管道壓頭損失外，尚應有 余壓。其余壓值應符合下列要求： （ 1）防煙樓梯為 4050Pa； （ 2）前室、合用前室、消防電梯前室、封閉避難層（間）為 25Pa。 樓梯間宜每隔二至三層設一個加壓送風口；前室的加壓送風口應每層設一個。 機械加壓送風機可采用軸流風機或中、低壓離心風機，風機位置應根據(jù)供電條件、風量分配均衡、新風入口不受火煙威脅等因素確定。 三、機械加壓送風防煙系統(tǒng)的設計 （一）機械加壓送風防煙系統(tǒng)設計中的主要參數(shù) 基本參數(shù) （ 1）開啟門的數(shù)量（ n）。開啟門的數(shù)量主要是與建筑物內(nèi)部人 數(shù)多少和人員疏散是否有秩序有關。當建筑物為 20 層以下時， n=2,20層以上時 n=3。 （ 2）開啟門面積（ F）。其中，疏散門?。? ； 電梯門?。? 。 （ 3）正壓值（ P）。正壓值是機械加壓送風系統(tǒng)設計中的一個重要技術指標，對加壓送風量的計算，風機全壓的選擇等均起著關鍵的作用。正壓值的確定是為保證與加壓部位相通的門關閉的情況下，在熱壓、風壓、浮力、膨脹力等因素聯(lián)合作用下，足以阻止著火層的煙氣進入加壓部位；同時，正壓值又不致過高，造成人們推不開通向疏散通道門。為了促使加壓空氣的流動以提 高疏散入口處空氣對煙氣的排斥作用，要求樓梯間的正壓值略高于前室，前室的正壓值略高于走廊。 按規(guī)定，樓梯間 P=50Pa；前室 P=25Pa。 浮動參數(shù) （ 1）門洞斷面風速（υ）。門洞斷面風速是阻止煙氣通過正在開啟的疏散門進入疏散通道，其數(shù)值與火災發(fā)熱量的大小密切相關，υ =～ /s。 （ 2）門縫寬度。疏散門為 ～ m；電梯門為 ～ m。 （ 3）系數(shù)。按各公式要求浮動。 （二）機械加壓送風量的確定 機械加壓送風量的確定方法有查表法和計算法兩種。 由于建筑有各種不 同條件，如開門數(shù)量、風速不同，滿足機械加壓送風條件亦不同，宜首先進行計算，但計算結果的加壓送風量不能小于表 2～表 5 的要求。這樣既可避免不能滿足加壓送風值，又有利于節(jié)省工時。 表 2 防煙樓梯間（前室不送風）的加壓送風量 表 3 防煙樓梯間及其合