地下建筑的防排烟设计探讨

摘要：本文从当前我国地下建筑的发展状况着手，结合地下建筑火灾的特点和排烟设计的重要性与原则，分析了防排烟系统的选择与设计及排烟量确定问题，并提出了防排烟设施的设置与完善措施。

关键词：地下建筑；防排烟；设计

随着社会与科学技术的发展、进步，作为人类自然资源的地下空间得到了越来越多的开发和利用。自1963年第一条地铁在英国伦敦建成使用，发展到今天，不仅出现了地下铁道、地下商业街和其他各种地下场所，还出现了像加拿大蒙特利尔、多伦多等城市所建造的“地下城”。我国在地下进行开发、利用的面积已超过1000万m2，包括地下铁道、人防工程、地下商业街、地下车库、地下旅馆、地下餐厅、地下娱乐场所等。地下空间的合理开发利用，为解决城市的生存危机提供了一条有效的途径，为进一步的城市化和城市的现代化提供了广阔的前景。但地下空间的内部灾害的防护问题也摆在了人们的面前，尤其是防火安全问题。鉴于地下空间的特殊性，即其封闭性和处于城市高程以下，地下空间的灾害防护问题也更复杂、更困难，因防护不当造成的危害也就更严重，需要采取一些特殊防火安全措施。

一、地下建筑火灾的特点

1. 人员疏散困难，危险性大

由于地下建筑的封闭性，出口少，供气不足，导致地下建筑火灾时将产生大量浓烟，温度高，毒害大。地下建筑火势蔓延及烟气扩散的方向与人员疏散时的走向一致，都是从下向上，且火的蔓延速度和烟的扩散速度大于人员的疏散速度；而人的疏散是从下向上，这要比地面建筑疏散时的下行困难得多。因此地下建筑火灾中人员伤亡往往较大。

2. 火灾扑救困难

地下建筑处在城市高程以下，当火灾发生时，热的烟气排出困难，多通过少量的出入口外诽，散热缓慢，内部温度高；且在出入口处由于烟和热气流的自然排出，给消防队员进入地下空间进行灭火带来困难。另外，地下钢筋网及周围的土或岩石对电磁波有一定的屏蔽作用，妨碍使用无线通讯，如果有线通讯系统和无线通讯用的天线在灾害初期即遭破坏，将影响到内部灾害防灾中心的指挥和通讯工作。许多地下火灾不得以采用了封堵出口、洞口的办法而将火扑灭的。

二、排烟设计的重要性与原则

在地下建筑发生火灾时，虽然有自动喷琳和消火栓系统来完成灭火作用，但往往由于地下建筑没有更多的通道与外界相连，火灾时产生的大量烟雾无法迅速排出，容易造成人员的窒息伤亡，消防人员也无法迅速进入。地下建筑防排烟不仅是安全疏散的需要，而且也是扑救火灾的需要。因此地下建筑的防排烟比地上建筑更为重要，它成为整个防灾设计的重要组成部分。

地下建筑应严格进行防排烟分隔，将着火区域所产生的烟气控制在一定的区域之内，不使其蔓延扩散。并应在着火区域内积极有效地进行徘烟。

三、防烟分区的划分原则和方法

为了有效地进行防烟排烟，在地下建筑设计时，应合理划分防排烟分区，一般应遵循以下划分原则。

1. 防排烟分区不得跨越防火分区。

2. 每个防诽烟分区所占据的建筑面积不应超过500m2(但当从室内地坪至顶棚或顶板的高度在6m以上时，可不受此限制)。

3. 一般按每个楼层划分防烟分区。一个楼层可以包括一个以上的防烟分区，不允许跨越不同的楼层分区。

4. 对于有特殊用途的场所，应单独划分防徘烟分区。根据以上原则可将建筑物划分成许多防排烟区域，各区之间用隔墙、楼板以及防火门、挡烟设施等加以分隔。划分方法有如下几种：按面积分、按使用用途分、按使用性质分、按方向分、按疏散计划分等。

四、防排烟系统的选择与设计

1. 防排姻系统选择

地下建筑按其出入口及通道情况可分为单通道和多通道地下建筑。一般地下建筑都设有出人口、通风口和紧急疏散口等，因此地下建筑通常都是多通道的，但由于人为原因，有些地下建筑被分隔成若干仅有一个进出口的单通道地下建筑，这对火灾时的排烟是不利的。

无论是单通道地下建筑还是多通道地下建筑，一般情况下不单独采用自然排烟方式。在所有的防排烟方式中，全面通风排烟方式是保证防排烟奏效的最佳方式，所以地下建筑宜采用全面通风排烟的方式。为取得较好的通风排烟效果，排烟和进气必须形成良好的对流。

单通道地下建筑的全面通风排烟，送风机出口的送风管应伸入到远离地下建筑出入口的尽头下部，排烟机的吸入口则应设置在地下建筑出入口内侧上部。这样布置，可形成良好的对流，新鲜空气从里到外驱赶烟气，有利于排烟。

多通道地下排烟，一般从一个出入口送风，另一个出入口排烟。送风口应尽量远离排烟口，其余出人口仍可作为自然排烟口。大型复杂的地下建筑，要考虑设专门的疏散通道，将疏散通道设为独立的防徘烟分区，采用正压送风防烟方式，确保疏散通道安全无烟。排烟口设在工作区，送风口设在疏散通道内，工作区与疏散通道之间的门应是耐火极限不低于o．9h的防火门。

在有些情况下，多通道地下建筑也可采用负压机械排烟的方式。当排烟机运转，将在地下建筑中形成负压，这样远离排烟口的出口，新鲜空气就会从地面流入地下建筑中，从而达到通风徘烟的效果，此时自然进风口应远离机械排烟口。

地下建筑采用全面通风排烟方式，大量补入新鲜空气，可大大冲淡烟气的浓度，降低火场温度，有利于疏散和扑救活动的进行。

2. 防排姻系统设置形式选择

地下建筑的防排烟系统按是否与排风系统管道合并设置可分为独立设置的排烟系统和合并没置的排烟系统两种。我国规范允许地下车库和人防工程机械排烟系统可单独设置或与工程徘风系统合并设置。

独立设置的排烟系统，即排风系统与排烟系统管路分开设置的系统又可分为完全独立的排烟系统和排烟风机与排风机共用但管道相对独立的排烟系统两种。其特点是系统占用地下空间多，管路复杂，一次性投资高。

而合并设置的排烟系统，即排风与排烟共用一套管道的系统，平时可做排风用，火灾时由消防自控系．统控制进行消防排烟。该系统具有管路简单，可避免管道交叉、降低吊顶高度，节省投资等优点。

目前地下建筑排烟系统多采用与徘风系统合并设置的形式。工程上合并设置的排烟系统常有以下几种形式。

（1）排风、排烟管道合用，排风、排烟风口合用的系统。这种系统优点是排风均匀，排烟点到位，便于及时排烟，缺点是排风与排烟转换全部靠风口完成，故自动风口数量多控制机械复杂，因而造价较高，该系统由于控制环节多，可靠性差。

（2）排风、排烟管道合用，单独设置排风风口和排烟风口的系统。这种系统中每个防烟分区设排烟风口，只有必要部位设置电动排风口。火灾时关闭所有排风口，排烟口根据消防控制室指令打开排烟。这种系统优点在于控制简单可靠，但有时为节省造价尽量减少电动排风口，就有可能造成排风效果较差，形成通风死角。

（3）排风、排烟于管合用，支管功能分开的系统。这种系统干管上不装风口或只装排烟时一次性关闭的排风口，支管分为设有电动排烟调节阀的排风支管和排烟支管，日常徘风和火灾时排烟靠切换相关阀门来实现。这种系统较①、②模式电动风阀数量少，但由于设置了双重支管，风管造价高，占用空间也多。

（4）排风、排烟干管合用，支管功能共用的系统。这种系统干管上不装设排风或排烟口，而只在每个防烟分区设一支管，支管上设置全自动排烟防火阀。

3. 在进行合并没置的排烟系统设计时应注意以下事项。

（1）系统的风口、风道、风机等应满足排烟系统的要求。在设置排风(排烟)支管时，应按照规范允许的最大防烟分区来设置排风(排烟)管道，使它既能满足平时的排风需要，也能满足火灾时的排烟需要。

在选择排风(排烟)风机时，除了要计算工程的排风量外，同时还要计算最大防烟分区的排烟量。排风量一般要计算工程冬夏两季和过渡季节的排风量。通常，最大徘烟量大于冬夏两季的排风量，而和过渡季节的排风量相近。

（2）当火灾被确认后，应能及时将排风系统自动转换为排烟系统，同时自动关闭与排烟无关的通风、空调系统。排烟系统设计的排烟量仅能保证同时对两个防烟分区进行排烟，其他未着火防烟分区应关闭排烟口，否则，就会影响着火区的徘烟效果。

系统管道中须设置徘烟防火阎，排烟阀或电动阀，使得该电气控制比较复杂，控制点多，对诽烟防火阀或电动阀的可靠性要求高，依据目前国产阀门及系统维护管理水平，应尽量使一个排烟系统仅负担1―2个防烟分区，只要其中一个分区着火就开启全部排烟风机及排烟口，对两个分区同时排烟，以保证排烟效果。

（3）通风排烟系统划分应结合建筑防火分区来考虑，做到既有利于通风系统兼作排烟系统，又不会出现排烟风管跨越防火分区现象。