防排烟技术分析

摘要：近年来，随着我国国民经济和城镇建设的发展，我国城市发生了很大的变化，大型建筑、高层建筑淋漓满目，大量的可燃装修增加了火灾荷载，为保证人员在发生火灾时能够顺利逃生，避免火灾烟气对疏散和灭火救援的影响，设置有效的防排烟设施显得异常重要。本文就防排烟系统在设计、施工中存在的问题及对策进行了探讨。

关键词：防排烟 消防 设计

现代社会大量使用塑料装修、化纤地毯和用泡沫塑料填充的家具，这些可燃物在燃烧中会产生大量的有毒烟气和热量，同时消耗大量的氧气.燃烧物中的烟气，包括水蒸汽，还载有大量的热，人在这种高温、湿热环境中极易被烫伤。燃烧产物还有很高的热能，会引起热对流或热辐射，引起新的点，或将许多可燃物加温到着火点以上，分解出大量可燃性气体，当有大量空气补进时，会使可燃物迅速着火而形成轰燃，使火势扩大蔓延。火灾高温烟气会造成严重的人员伤亡，主要是因为其毒害性、减光性和恐怖性，前两者对人的生理造成伤害，后者对人的心理造成伤害。[1]第三是高温气体的热损伤作用，因为人们对高温环境的忍耐性是有限的。不仅火场中的人在浓烟中会分辨不清方向，造成心理恐慌，妨碍从现场撤离，对被困人员的生命构成危害；而且给灭火人员展开侦察，进行火灾扑救工作带来很大的困难。同时，烟气中还有一些对人的眼睛有强刺激作用，从而使人们在疏散过程中的行进速度大大降低。发生火灾时，特别是轰燃出现以后，火焰和烟气冲出门窗孔洞，浓烟滚滚，烈火熊熊，使人感到十分恐怖。因此，在火场上人们往往惊慌失措，乱作一团，影响人们迅速疏散。

防排烟系统在消防工作的中的作用防排烟的主要任务：一是在火灾时能及时排除烟气，保证人员在较好的能见度下进行安全疏散，使消防人员获得更有效的安全工作环境，把人员，建筑物及设备的损失降到最低限度；二是及时排除烟气，防止烟气层化，减少非着火层人员对火灾的恐惧感，防止由于恐慌而造成不必要的损失.搞好建筑防烟排烟设计，对减少人员伤亡，进行灭火抢救和防止烟火垂直蔓延都是非常重要的。[2]

1、一般建筑消防采取的防排烟技术措施

要降低烟气对人的危害，应该从减少烟气的产生、控制烟气的蔓延、及时地消除烟气等方面来考虑。主要技术措施有以下四项：

1.1 控制火灾烟气的产生量

降低高温火灾烟气的危害性根本的方法就是控制火灾烟气的产生量。从内部装修材料上把关，对建筑材料和家具进行阻燃处理，减少烟气的产生。尽可能采用不燃和难燃材料，降低火灾荷载，从而降低发生火灾时火场温度，这样就可以减缓火灾烟气流动，减少了火灾烟气的产生量；其次是尽可能不使用会产生有毒气体的材料，因为有毒气体是致人死亡的最主要的因素；第三是慎用阻火材料。第四根据建议，[3]采用高度较低的窗户。着火房间的燃烧速度与窗孔的宽度成正比，而与窗孔的高度成1.5次方关系，可见窗孔的高度比宽度对燃烧速度的影响较大。所以开口面积相同的窗孔，采用高度较低的窗孔可降低燃烧速度，减少烟气在单位时间内的适量生成量。

1.2 控制火灾烟气的水平、垂直方向蔓延速度，延长烟气危害扩散时间

火灾烟气的控制就是将火灾产生的烟气，在着火房间或着火房间所在的防烟分区内就地进行控制并加以排出，防止烟气扩散到疏散通道或其它防烟分区，确保防烟楼梯间和消防电梯内无烟。因此控制烟气的流动首先要进行合理地防烟分区，把烟气控制在较小的范围内，从而防止火势的扩大。根据消防技术规范要求，在建筑物的水平方向应设置防烟分区，防烟分区不得跨越防火分区，面积不超过500平方米，采用梁、防烟垂壁（高度不小于500毫米）、隔墙等围护设施将烟气临时控制在一定区域内，阻挡烟气在水平方向迅速蔓延；在每层对管道井、电缆井、玻璃幕墙与外墙之间的空隙应采用防火堵料进行封堵，使烟气不能自下而上自然流动；对电梯井、楼梯间，应采用设置前室、封闭楼梯间，入口设置向疏散方向开启的防火门，阻隔空气流动路径，以减小烟囱效应，防止烟气迅速进入。为人们疏散和火灾扑救创造有利条件。

1.3 设置通风、排烟设施，及时消除烟气

在房间、内走道、楼梯间的外墙上设置可开启窗户，窗户面积不应小于房间面积的5％、走道的2％，靠外墙的楼梯间每五层内可开启外窗面积不应小于2平方米，如果能保持室内空气流动，烟气就能够自然排出。不具备自然排烟条件或建筑高度超过50米的一类公共建筑和建筑高度超过100米的居住建筑的楼梯间及前室应设机械送风防烟设施，增大楼梯间（40～60Pa）及前室（20～30Pa）内气压，与走道形成一个气压差，以阻止烟气从内走道渗入，使人们能够从无烟的楼梯间到达室外地面。

1.4 发展化学消烟技术

理论上火灾烟气中有毒成分为一些酸性物质或可溶于水的物质，烟气的本质是一种气溶胶，因此向烟气喷洒能中和酸性物质的化学药剂和水，可消除烟气中的大量有毒物质，或使气溶胶凝聚消除烟气的减光性，从而使人们能从烟气中安全逃生。为此，我们应加强对此项技术的研究和开发利用。[4]

2、防排烟系统设计、施工中存在的问题

2.1 机械防排烟系统风量不足

在实际的竣工验收中，我们发现，机械防排烟系统往往不能按照设计要求满足风压、风量以及风口的规定风速，主要有以下几个方面：

（1）风井、风管在施工中内壁不光滑、或者有阻塞物；

（2）设计的风机风量符合规范要求，但有些单位为了降低成本，往往一台排烟风机担负过多防烟分区的风量，且没有严格计算风道过长导致损失增大，末端的防烟分区不能达到应有的风量；

（3）排烟阀、送风阀产品质量不过关，导致风口封闭不严，出现漏风现象；

（4）报警联动控制系统不能按照设计的逻辑顺序打开排烟阀、送风阀，导致着火区域或相邻区域的送风、排烟量达不到预期效果；

（5）室外安装的防排烟风机出入口出设置遮雨百页，阻力大，损失大，影响到气流通过；

（6）排烟防火阀质量差，内部弹簧拉力不足，当烟气流通时阀片不能保持水平，而产生一定的倾斜角度，影响烟气通过。

2.2 排烟口的设置问题

（1）排烟口或排烟阀未按防烟分区设置，不能达到每个防烟分区至少设置一个排烟口；

（2）排烟口未设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上，或与附近安全出口距离近，排烟口较低，不能保证排烟时烟气的高度，对人员疏散造成较大的影响；

（3）在一些无吊顶的建筑或场所中，顶板下的梁往往影响排烟管线的施工，排烟管道也不得不设置在梁下，有些设计施工中把排烟口设置在管道的下方，虽然梁能够承担防烟分区划分的功能，但排烟口设置在梁和管道的下方，烟气在漫过防烟分区时，排烟口还不能达到排烟的目的。

2.3 防火阀的应用问题

工程施工期间，施工单位不能按照设计要求对防火阀、排烟防火阀的功能进行正确调试，且存在偷工减料，擅自减少联动线路的情况。

（1）《建筑设计防火规范》[6]规定：“在排烟风机入口处的总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀，该阀应与排烟风机连锁，当该阀关闭时，排烟风机应能停止运转。”设置在排烟风机出口处的防火排烟阀平时应为常开，在火灾时烟气温度达到280℃时关闭，且阀体上应设置反馈线路，打开状态下，火灾报警器无反馈，关闭状态下，报警控制器显示动作；

（2）设计、施工中，下列部位的通风、空气调节系统的风管上未设置防火阀：1）穿越防火分区处；2）穿越通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板处；3）穿越重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处；4）穿越变形缝处的两侧；5）垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上，但当建筑内每个防火分区的通风、空气调节系统均独立设置时，该防火分区内的水平风管与垂直总管的交接处可不设置防火阀，该类防火阀平时常开，动作温度应为70℃。

2.4 剪刀楼梯间的正压送风系统未按规定分别独立设置正压送风系统

《高层民用建筑设计防火规范》[5]规定：剪刀楼梯应分别设置前室。塔式住宅确有困难时可设置一个前室，但两座楼梯应分别设加压送风系统。在实际工程中，设计人员经常将两个系统合为一个系统，同一竖向风道在每个楼层均开设风口，既不满足风量要求，有不满足防火分隔作用；或施工单位不懂设计意图，一个风道开向前室，一个风道开向疏散楼梯，致使一部疏散楼梯缺少正压送风风口。

2.5 常闭式防火门形同虚设

目前有许多建筑为了提高使用面积，采用消防电梯与客梯合用，消防电梯前室与防烟楼梯前室合用，采用常闭防火门。这种工程投用后，往往造成前室的门为了行人的方便而常开着，或者由于经常性的开关防火门使防火门的闭门器被损坏，防火门被拆除，导致防烟前室不防烟。因此，公共聚集场所、综合性的建筑或经常需要人员使用楼梯间应设置常开式防火门，火灾时通过联动电磁阀来关闭防火门，进而真正起到防烟前室的防烟作用。

2.6 分段后的疏散楼梯间的下段未设置正压送风系统

《高层民用建筑设计防火规范》[5]规定：地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间，当必须共用楼梯间时，应在首层与地下层或半在下层的出入口处，设置耐火极限不低于2.0小时的隔墙和乙级防火门隔开，并应有明显标志。由于此条规定，所有的高层建筑的疏散楼梯间均分成上下两段，但由于设计院的各专业的独立性很强，如建筑与暖通专业未勾通好，则很经常地出现地下部分的疏散楼梯在设计或施工上遗漏了正压送风系统。

3、防排烟系统设计施工问题的一般对策

（1）不断提高设计单位的消防设计水平，加强建设单位、设计单位和监督管理职能部门的学术交流，合理解决设计施工中发现的问题、难题。

（2）加强施工单位的消防施工技能，使施工人员熟悉掌握施工标准和有关规范的要求。

（3）加强消防产品质量，监督部门要经常性对建设工程中安装的消防产品进行监督抽查，查处不合格消防产品，规范市场秩序，提高消防产品质量。

4、建筑消防防排烟中引入软件技术可能性分析[7]

4.1 软件模拟3D建筑并模拟风环境（如图1）

4.2 多角度或不同精度进行软件模拟室内气流组织（如图2、3）

说明：当三种不同精度下的模拟情况大致类似时，可认为室外风环境模拟结果达到认可程度。（此时取100万网格的图即可）

4.3 人流疏散组织模拟（如图4）

4.4 防排烟案例库建立和最优方法推荐

需建立案例数据库，收集目前适用的方案方法，做最优化处理。针对特定建筑，提供相应解决方案。

5、结语

通过以上叙述，已总结了消防中防排烟主要的技术措施，我国现阶段在使用防排烟技术时遇到的主要问题有二：防排烟系统产品质量和有效的维护管理；没有统一的防排烟系统工程设计和施工验收规范。在现有的防火设计规范中关于防排烟的设计规定不完全协调。因此非常有必要尽快制订适用所有种类建筑的防排烟设计规范和施工验收规范。

参考文献

[1]李保国，王建民，孟庆一.建筑防排烟系统在消防中的地位及影响因素.河北建筑工程学院学报，2005，3.23（1）：123-124.

[2]刘加恩.防排烟的重要性及其技术措施.中国科技信，2008，18：130-131.

[3]张俐.浅谈烟气的化学物理特性、火灾危害性及防排烟技术措施.中国高新技术企业技术论坛，2009：115，116.

[4]方俊锋.浅谈防排烟系统及其连锁控制.福建建材，2007：62-63.

[5]《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95）2011版.

[6]《建筑设计防火规范》（GB50116）2011版.

[7] PKPM室内外风环境模拟测试资料.