高层建筑防排烟的设计

高层建筑发生火灾，产生的烟雾阻碍人们逃生和进行灭火行动，是火灾中对人们生命安全危害最大的因素。实验证明，100m2的普通办公室发生火灾所产生的烟气可以将面积1500m2、高37m的中庭充满2/3.火灾中，大部分人员伤亡均因烟气所致。现代化的高层建筑，规模大，人员集中，功能复杂，设备众多，还有相当一部分高层建筑使用了大量的可燃装饰材料，如塑胶板、化纤地毯等，这些可燃物在燃烧过程中会产生大量的有毒烟气。防烟、排烟就是将火灾中产生的烟气在着火房间或着火房间所在的防烟区域加以控制和排除，以防止烟气扩散到疏散通道或其他防烟区域中，确保疏散通道和扑救过程中防烟楼梯间和消防电梯没有烟气的建筑防烟措施。目前，基于各方面的原因，扑救高层建筑火灾，主要立足于自防自救。火灾事故安全统计资料表明，即使初期灭火失败没能控制火势的发展蔓延，若能有效地组织逃生，将会大大减少人员伤亡。因此，搞好防、排烟，控制烟雾扩散和及时排除有害烟气是高层建筑消防安全系统中十分重要的问题。

目前，高层建筑防排烟系统一般分为三种：①自然排烟；②机械排烟；③机械加压送风防烟方式。笔者通过工作实践试对高层建筑防排烟设计、地上大面积空间、地下汽车库防排烟系统的设置、高层建筑门窗密封性等问题进一步探讨。

1、自然排烟

自然排烟是利用热压、风压使室内外空气对流并利用外窗、阳台、凹廊等建筑设施排烟，它不需要专门的排烟设备，火灾时不受电源中断的影响，有利于人员的疏散和火灾施救，构造简单经济，平时可兼作换气用，笔者建议高层建筑尽量考虑采用自然排烟方式，并从政策上鼓励多采用室外楼梯、阳台、平台。这种做法在国外很普遍，实践证明取得了很好的效果。另外利用楼梯间外窗，特别是在楼梯间顶部设置百叶口，也是一种可靠、有效、投资少的方法。我国高层建筑设计应加强自然排烟方式的研究和探讨，尤其是现行《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）中可采用自然排烟方式的部位应尽量采用。

2、机械排烟

2.1排烟口的设置

机械排烟系统的排烟口，应按防烟分区进行有组织的设计布置，宜设在走道正上方的天棚上和防烟分区的中心部位。在试验过程中，走道内的排烟口，在工作时处于负压状态，排烟口下方在其周围始终聚积着一团浓烟，如果排烟口位于安全疏散出口较近的位置，将影响人员的安全疏散和灭火行动的进行，因此排烟口的位置应设置在距安全疏散出口较远的地方，即避开安全疏散出口。另外，高层建筑地下室的地面出口既是人员安全疏散的必经之道，也是自然补风的进风口，必须避开火灾时排出到地面的烟气的影响。因此，地面排烟口宜设置在本地区主导风向的下风方向，且与地下室地面出口保持20m～30m远的距，同时，排烟口排出的高温烟气不应吹到邻近建筑物和室外疏散、救援人员身上。

2.2高层建筑地上大面积空间的防排烟系统设计探讨

随着高层建筑数量的增加，设置于高层建筑内的商场、超市、营业厅、展览厅等大面积空间越来越多，其普遍具有人员密集，流动量大，可燃物多，用电设备多，电气线路复杂等特点，一旦发生火灾，烟气扩散迅速，人员疏散比较困难，容易引起混乱，造成群死群伤恶性火灾事故的发生。这些部位的防排烟系统设计，根据《高规》第8.2节关于自然排烟的规定，第8.4节关于机械排烟的规定，在进深不大或建筑中心地带设有具有自然排烟条件的中庭，同时可开启外窗面积不小于该房间面积的2%时，这种处理是合适的。但是笔者认为，参照《高规》第8.4.1.1条规定，以下情况应增设机械排烟系统：

①不管其可开启外窗面积是否不小于该房间面积的2%，进深超过60m，又无可自然排烟中庭的大空间

②开间超过60m，进深超过20m，前后外墙不设外窗，或因广告牌等影响外窗不能开启的大空间，都应该考虑设置机械排烟系统，适应大面积空间火灾蔓延快、高温烟气扩散迅速、人员疏散量大、疏散距离长等特点，其排烟系统的排烟量按《高规》第8.4.1条规定计算确定。

2.3高层建筑地下汽车库的防排烟系统设计探讨在1998年5月1日实施的《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（以下简称《汽规》）中，第8.2.2条给出“每个防烟分区的建筑面积不应超过2000m2”，第8.2.4条给出“排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/h计算确定”。国内目前对地下汽车库通风、防排烟系统的设计已经有了比较成熟的经验，但随着社会经济的发展，高层建筑地下汽车库向大面积方向不断发展，笔者通过对几个工程设计进行总结，提出对高层建筑地下汽车库防排烟系统设计的几点体会和看法。首先，《汽规》中将防烟分区的面积由《高规》的不超过500m2扩大到不超过2000m2，这一点应该说是考虑了大面积空间火灾蔓延迅速、需要较大面积同时排烟的特点。其次，《汽规》中将排烟量确定为“按换气次数不小于6次/h计算确定”。高层建筑地下汽车库较常见的层高为3～5m，这样相应的排烟量为18～30m3/（h.m2），远低于《高规》中的60m3/（h.m2）。笔者认为，虽然汽车库中可燃物较少、停留人员也较少，但毕竟汽车库中有易燃易爆燃料，一旦着火极其危险，产生的烟雾也很大，疏散、扑救比地上建筑困难得多，高温烟气会很快充满整个地下室，扑救人员在浓烟、高温情况下，很难接近火源进行扑救。而排烟量的大小对排烟效果的影响最大，高层建筑地下汽车库排烟量能否按《高规》60m3/（h.m2）要求从严，有待于规范的进一步完善和发展。同时，《汽规》中关于排烟量的确定根本没有提到一个排烟系统担负多少个防烟分区的问题，而是直接以换气次数计算确定，而排烟风道不宜穿过防火墙，且地下汽车库防火分区面积为4000m2，防烟分区面积2000m2，因此，笔者建议一个排烟系统担负的防烟分区数量应控制在一个防火分区内。

3、机械加压送风防烟方式

机械加压送风防烟方式控制系统简单、安全、可靠，近年来已成为国内、外高层建筑广泛采用的防烟方式。笔者通过施工图审核总结得知，设计机械加压送风系统时主要需确定：

①加压风机的风压；

②加压送风风量；

③加压送风系统与消防中心联动控制；

④加压送风道断面尺寸和其送风口断面尺寸。其系统的设计要点是：

3.1楼梯间和合用前室应分别独立设置机械加压送风系统。

3.2为保证有效的防烟效果，设计时计算确定的加压送风量不应小于《高规》所规定的数值。

3.3前室机械加压系统送风口应每层设置一个，送风口为常闭式。当火灾层烟感器探得火灾讯号时，其讯号将立即送到消防控制中心，并立即开启加压风机，同时将火灾层及上、下相邻楼层前室的送风口打开，对前室进行加压送风。

3.4为保证有效的防烟效果，设计时应使楼梯间加压送风的压力高于前室压力，前室压力高于走廊或室内压力，《高规》要求“防烟楼梯间为50Pa”、“前室、合用前室、消防电梯前室、封闭避难层（间）为25Pa”。

3.5对于超高层建筑，为了减小热压对机械加压送风系统的影响，可采用楼梯井竖向分区，在两区之间设密闭门（或利用避难层隔断），分区设置独立的机械加压送风系统。

4、高层建筑门窗密封性问题

现在人们对高层建筑门窗的防火性能已比较重视，但对它们的防烟性能还注意不够，不少门、窗的边框缝隙较大，又没有防火封条，起不到挡烟效果。在一些防烟隔墙或隔板上还留有大量的穿管、穿线用的洞口，它们也可能成为烟气蔓延的重要途径，尤其是那些穿越楼板的竖直洞口，非常有利于烟气的蔓延。一般说，装修施工结束后应当将这类洞口封闭起来，问题是经常出现封堵不好的情况，使这类洞口成为防烟分隔的薄弱环节。这些似乎是一些细节问题，但不少火灾事故的扩大恰恰是忽略这方面的问题造成的。

科学合理地设置防、排烟系统对于高层建筑来说非常重要，它意味着在火灾发生时，能有效的阻挡和及时排除有害烟气，从而保证人员安全疏散和火灾扑救。另外，加强高层建筑防排烟设施的维护与管理，加强防烟知识的宣传，也是很重要的。