浅谈建筑自然排烟口的设置

摘要：排烟口在建筑防排烟设计中占有举足轻重的地位。本文作者根据多年的实践经验，详细阐述了自然排烟系统中可开启外窗面积的要求，自然排烟口的设计位置的要求及需要注意的问题，希望能为同行提供参考。

关键词：自然排烟；排烟口；设置

中图分类号： S611 文献标识码： A

前言

防排烟设施就是将火灾中产生的烟雾在着火点所在的防烟区域加以控制和排除,以防止烟雾扩散,确保疏散和扑救环境无烟雾侵害所采取的措施排烟口(窗)就是防排烟系统中将火场烟气排出防烟部位的第一道关口,这些风(窗)的设置是否正常直接关系到防排烟系统能否正常的运行。在此谈一谈在高层民用建筑中的自然排烟系统的排烟口(窗)的一些认识。

自然排烟系统

自然排烟是指利用火灾时产生的热烟气流的浮力和外部风力作用，通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式。这种排烟方式实质上是热烟气与室外冷空气的对流运动，其动力是因火灾时产生的热量使室内温度升高所造成的热压以及室外空气流动产生的风压。在自然排烟设计中，必须有冷空气的进口和热烟气的排烟口，排烟口可以是建筑物的外窗，也可以是专门设置在侧墙上部或屋顶上的排烟口，而冷空气的进口即补风口。自然排烟的优点是构造简单、经济; 运行维修费用低; 排烟口可以兼作平时通风换气使用。缺点是排烟效果受室外气温、风向、风速，以及建筑形态和高度的影响，特别是排烟口设置在上风向时，不仅排烟效果大大降低，还可能出现烟气倒灌现象，并使烟气扩散蔓延到未着火的区域。自然排烟方式适合于房间、走道、前室和楼梯间等，近年也应用在体育馆、展览馆等大空间场所中。具备自然排烟条件的各类建筑场所或部位宜优先采用自然排烟系统。

2.自然排烟系统中可开启外窗面积的要求

自然排烟是利用火灾产生的高温烟气浮力作用, 通过外窗、阳台、凹廊或专用排烟口、竖井等将室内烟气排至室外。自然排烟不使用机械动力、不需电源和风机设备, 排烟窗还可作为平时通风采光用, 只是利用自然形成热气流的运动达到排烟的目的。因此,自然排烟系统的排烟口烟气流速低,要求有足够的排烟口面积。根据GB50045-95 2005年版高层民用建筑防火规范,以下简称《高规》,在高层建筑中可采用自然排烟的部位及可开启外窗面积见表1。

表1 自然排烟的部位及可开启外窗面积

上表中第七项、第八项不靠外墙的防烟楼梯间的前室或消防电梯前室及合用前室采用自然排烟的方式,由于其利用竖井的烟囱效应进行自然排烟, 需要很大的竖井截面,给设计时建筑平面布局带来很大困难,同时也降低了建筑的使用面积。因此,已很少被采用了,多采用机械防烟和排烟设施。

3.自然排烟口设置位置的要求

1) 自然排烟口应设于房间净高的1/2以上,宜设在距顶棚或顶板下800mm以(以排烟口的下边缘计),若设置有挡烟垂壁,排烟口最好高于挡烟垂壁的下沿。同时,自然进风口应设在房间净高的1/2以下(以进风口上边缘计)。

2) 内走道和房间的自然排烟口,至该防烟分区最远点的水平距离应在30 m 以内。

3) 自然排烟窗、排烟口、送风口应由非燃烧材料制成, 宜设置手动或自动开启装置, 手动开关应设在距地坪0.8m~ 1.5m处。

4. 自然排烟系统中需要注意的地方

4.1关于自然排烟口有效开启面积􀀁

从表1可以看出, 自然排烟系统对于可开启外窗面积有着非常严格的要求,主要就是为了保证发生火灾时有足够的排烟通道(烟气出路) 。因此对于自然排烟系统来说, 必须强调“有效的能够作为排烟通道的可开启外窗面积”, 只有“有效开启面积”才能在一旦发生火灾时起到排烟的作用。根据设计经验, 对于《高规》中规定的可开启外窗面积是否就是“有效开启面积”的问题还有商榷之处。

1) 在工程设计中,有的设计人员将平时作为通风用的自然排烟窗设置为固定窗或者半开窗(上、下悬窗)、斜开窗等,其设置的形式和位置均不利于自然排烟,并且由于半开窗、斜开窗等的开启面积并不等于窗洞口面积,如果直接以此种窗的洞口面积作为可开启面积计算, 势必减少了实际可利用排烟的窗口面积。因此, 应改用可直接对外开启的排烟窗或者能够完全打开的窗形代替。

2) 关于所有可开启外窗均计入“有效开口面积”。排烟口(窗)的设置位置一般在高处,如按在距顶棚800 mm 以内, 此时就涉及可开启外窗面积的取法,在距顶棚800 mm 以内的可开启外窗面积不一定完全达到表1 中规定的面积要求。现行《高规》条文解释中的说法是: 火灾时开窗或打碎玻璃的办法进行排烟, 因此,“有效开启面积”按可开启外窗面积计算即可。但是,此说法不尽合理:首先, 火灾发生时,人们都忙于疏散逃命, 很难保证有人去打碎玻璃;其次,就算有人将玻璃打碎了,一般也只能将人身高所及范围的一部分玻璃打碎,而在火灾初始阶段热气流及烟气主要聚集在房间上部, 又如何能够从低处的开口排出室外去(其实在火灾初期,下部开口起到的是进风口的作用)。如果因为排烟孔口面积不足,导致烟气聚集到房间下部时,说明火灾已经发展到比较严重的阶段了,此时,已经丧失了最佳的疏散逃生和灭火救援时间了。因此,建议在房间1/2以上高度无法达到“有效开启面积”且有方便开启装置的房间最好采用机械排烟系统,这样就可以保证在火灾信息被确认的第一时间里排除有害烟气, 保证火场人员的疏散要求。

5.关于内走道自然排烟的问题

在很多工程中,出现了长度介于20m~60m之间的只有单侧有可开启外窗的内走道,对于此种走道,因为是内走道并且单侧开窗, 即便有足够的可开启外窗面积能够达到表1中规定的开窗面积要求, 但因为走道长度大于30m,走道最尽端距排烟口(可开启外窗)也必定超过30 m,不符合《高规》第8.4.5条防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30 m的规定。因此,此种情况下,应考虑在走道另一侧设置一个与外界相连的通风口,如条件不允许,应设置机械排烟设施。

在进行自然排烟系统设计时，为了达到最佳排烟效果，建议尽可能利用不同朝向的可开启外窗来进行自然排烟，并且只要有可能尽量把排烟口设置在较高位置( 排烟口位置越高，排烟效果越好，当手动开启排烟窗时，应设有方便开启的装置) ，另外，为了减小风向对自然排烟的影响，尽量设置与建筑物色彩、体型相适应的挡风措施。

总结

自然防排烟是建筑防排烟中采用最为普遍的形式，应给予充分重视并进行深入研究。文中对现行建筑防火规范提了一些意见和建议。此外，也建议有关专家、学者对自然排烟口的设置高度、设置形式等开展深入细致的实验研究，为设计工作者提供科学有效的技术支持。

参考文献：

［1 ］ GB 50045 － 1995( 2005 年版) ，高层民用建筑设计防火规范［S］．

［2 ］ GB 50098 － 1998( 2009 年版) ，人民防空工程设计防火规范［S］．

［3 ］ GB 50016 － 2006，建筑设计防火规范［S］．