高层建筑防排烟浅析

        摘要:防排烟的目的就是对火灾烟气进行有效地控制,以使火灾现场人员免遭烟气毒害。本文对防排烟设计的现状,防排烟的作用,防排烟的方式等进行简要的阐述。 

        关键词:防排烟 现状 作用 方式 　 

　　目前,高层建筑占全国的一大部分。高层建筑中也使用了大量易燃的材料进行装饰,还有大量的家用电器,如果发生火灾,这些可燃物在燃烧的过程中将产生大量的有毒烟雾和热量。往往人们逃生和进行灭火时的障碍正是这些烟雾,也是由于这些有毒的烟雾导致人员的死亡。据统计表明,由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其他有毒烟气熏死者一般占火灾总死亡人数的50-70%以上,而被烧死的人当中,多数是先中毒窒息晕倒后被烧死的。换句话说,一氧化碳是火灾时人员伤亡的罪魁祸首。另外,火灾发生所产生的烟雾对人的视线的遮挡。使人们在疏散时无法辨别方向,尤其是高层建筑因其自身的“烟筒效应”,使烟雾的上升速度非常快,如果不及时迅速地排除,那么,它会很快地垂直扩散到楼内的各处,危害性是显而易见的。因此,火灾发生后应该立即使防排烟系统工作,把烟雾以最快的速度迅速排出,尽量防止烟雾扩散到楼梯、消防电梯及非火灾区域是当务之急。 

　　1.防排烟设计的现状 

　　由于主观和客观的原因,设计单位、消防工程施工单位和相关审批单位对防排烟设施的认识存有一定偏差。主要表现在两个方面:一方面是防排烟设施的作用未得到充分的认同;另一方面,是防排烟工程设置相对随意。 

　　我国的机械防排烟技术研究在20 世纪80 年代中期才开始起步,在“八五”、“九五”期间对高层建筑楼梯间和地下商业街的控烟技术及烟气流动特性进行了大量的研究, 取得了一些重大成果。但是,这些研究主要针对工程实际,缺乏系统全面的研究和基础试验、基础理论研究。到目前为止,我国还没有一部防排烟系统工程设计和施工验收的国家规范,有关防排烟的设计要求只是穿插在相关防火设计规范中。 

　　2.防排烟的作用 

　　全世界因为重大的火灾事故而造成的人员的伤亡和财产的损失是无法弥补的,火灾时的烟雾和火焰是导致重大损失的源头。烟雾使得受灾人员在逃亡时看不清视线,找不到出口,难以呼吸,人们在逃亡时还要当心不要吸烟雾避免中毒,以致更不能逃离火场,这些都是由于烟雾而给逃生人员在逃生过程中带来的阻碍。从消防队救援的角度讲,烟雾会使得消防队员看不清道路,搜索不到目标,救援速度减慢,错过了许多救援的时间和机会,甚至有时还导致消防队员受困,消防队员的自身安全也受到威胁。总之,烟雾导致受困人员和消防队员遇到困难的因素。 

　　例如:2007年12月12日上午8时27分,温州市鹿城区人民路温富大厦裙楼发生一起死21人、伤2人的特大火灾,其中因火场浓烟致命但实际上并没有接触火而被浓烟熏死的有19人。又如,2008年9月20日晚10时48分,深圳市龙岗区舞王俱乐部发生特大火灾事故,过火面积150平方米,造成44人死亡,58人受伤(其中8人重伤),直接经济损失1589.76万元。火灾初期,工作人员虽然用手提式干粉灭火器进行灭火,启动了自动灭火设施,但均未能有效控制火势,大火迅速蔓延,产生大量浓烟和毒气,楼层随即断电,排烟设施失效,致使能见度在强光灯照射下不足1米。由于应急灯配置严重不足,加上疏散通道狭窄复杂,大厅玻璃镜墙反光,误导了逃生路线。 

　　以上这两起特大的火灾伤亡事故,足以证明烟雾的危害性的重大,同时也说明防排烟系统的重要性。假如这两起火灾发生的地方安装了防排烟系统,并且可以正常运行的话,在火灾发生时及时的启动防排烟系统,使得有毒气体和烟雾首先被排走,那么就不会造成如此之大的伤亡和损失。许多高层建筑、地下工程、交通隧道、公共娱乐场所火灾事故造成人员重大伤亡的惨重教训,使人们清楚地认识到防排烟系统重要性和必要性。火灾事实告诉我们:在火灾发生时防排烟系统能有效地控制烟气的蔓延;并且使排烟迅速及时,对救人、救灾工作起着关键的作用。它关系到救灾救人成功与否的重要消防设施,我们暖通设计人员必须慎重对待,不可掉以轻心。 

　　3.高层建筑防排烟的方式 

　　目前,高层建筑防排烟方式主要有自然排烟、机械排烟、机械加压送风防烟三种。 

　　国内一些较大型的高层建筑中的房间、走廊、中庭、避难层、防烟楼梯间及其前室,消防电梯前室或合用前室等采取自然排烟、机械排烟、机械加压送风等这几种处理方式,但各种处理方式所选择的计算方法及计算参数却不尽一致。 

　　3.1自然排烟 

　　自然排烟是利用火灾产生的热流的浮力和外部风力通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式,其实质上就是热烟气与室外冷空气的对流运动,其动力是火灾加热室内空气产生的热压和室外的风压。自然排烟的方式有两种:①竖井排烟。其原理是依靠室内火灾时产生的热压和室外空气的风压形成“烟囱效应”排烟。不需要能源,设备简单;但竖井需要两个(排烟口和进风口)较大的截面积(否则排烟效果不佳),占用建筑面积较多;排烟效果不均匀;适用性有局限。②利用建筑的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗进行无组织的排烟。这种排烟方式不需要专门设备,不需要能源,适用性广,可与建筑物原有构造结合;其缺点是因受室外风向、风速和建筑本身的密封性或热压作用的影响,排烟效果不太稳定。 

　　自然排烟方式的优点是:结构简单,投资少,而且不需要外加的动力,运行维护费用也少,但是也存在不少问题,除了上文提到的排烟效果不稳定外,还有对建筑物的结构有特殊要求,存在火灾通过排烟口向紧邻上层蔓延的危险性等。因此,考虑我国的消防设备现状和经济实力,一些具有重大影响的高层建筑除了采用设备简单、切实可行的自然排烟方式外,还有必要采用机械排烟。 

　　尽管《高层民用建筑设计防火规范》允许并部分提倡(高层住宅等)疏散楼梯间及前室采用自然排烟防烟,而允许烟气引入安全保护区域,在安全可靠性方面无疑逊色于机械加压送风,故条件允许时,建议尽量不采用此方式。 

　　3.2机械排烟 

　　机械排烟方式是用机械设备强制送风(或排烟)的手段来排除烟气的方式。送风和排烟可全部借助机械力作用,也可一个借助机械力的作用,另一个则借助自然通风或排烟作用,据此,机械排烟又具体分为三种方式。①全面通风排烟方式:对着火房间进行机械排烟,同时对走廊、楼梯(电梯)前室和楼梯间进行机械送风,控制送风量略小于排烟量,使着火房间保持负压,以防止烟气从着火房间漏出的排烟方式;②机械送风正压防烟方式:用送风机给防烟前室和楼梯间等送新鲜空气,使这些部位的压力比着火房间相对高些,着火房间的烟气经专设的排烟口或外窗以自然排烟的方式排出;③机械负压排烟方式:用排烟风机把着火房间内的烟气通过排烟口排至室外的方式。 

　　根据高层建筑设计防火规范8.4.1.1 无直接自然通风,且长度超过20m的内走道或虽有直接自然通风,但长度超过60m的内走道。应设置机械排烟设施。在实际应用中遇到过这一情况:在同一防火分区内走道长度为50米,但是中间有两道门将50米走道分成三个独立的内走道,都不超过20米,问题一,需要设置机械排烟系统,但是排烟口的设置是否每一个内走道内需设置,或者按30米距离设置呢?问题二,如果内走道门上有通风孔或百叶,也需要这样吗?问题三,如果这个门改为防火门,墙改为防火墙,这样自然形成了三个防火小单元,但是建筑还是定义这个整个楼层为一个防火分区,是否还需要设置机械排烟系统吗?经过反复推敲,问题一:需设置排烟系统,排烟风口也需每个区域设置。问题二:需设置排烟系统,排烟风口按30米设置即可。问题三,不需要设置了,毕竟如果任何人从一个区域疏散至另一个区域,虽然建筑没有说明是一个防火分区,实质是三个防火分区。人群从哪个分区都能憋一口气逃生。 

　　3.3机械加压送风防烟 

　　此方式是通过通风机所产生的气体流动和压力差来控制烟气的流动,即要求烟气不侵入的地区增加该地区的压力。机械加压送风方式早在第二次世界大战时期已出现,一些国家曾经利用它来防止敌人投放的化学毒气和细菌侵入军事防御作战部门的要害房间。在和平时期,又有人利用它在工厂里制造洁净车间,在医院里制造无菌手术室等,都取得明显的效果。如今,机械加压送风技术又广泛应用在高层建筑防烟方面,并已被广大的工程技术人员所承认,世界很多国家均设有研究中心和试验楼。如:美国的布鲁克弗研究所的十二层办公大厦、德国汉堡一座七层办公大楼等均被列为机械加压送风防烟方式的试验地或研究中心。我国近几年来高层建筑发展很快,对机械加压送风的防烟技术从研究到应用均取得了很大的进展。这种方式已广泛被设计人员接受并掌握,利用机械加压防烟技术的高层建筑在我国已有2000余幢。机械加压送风防烟达到了疏散通道无烟的目的,从而保证了人员疏散和扑救的需要。从建筑设备投资方面来说,均低于机械排烟的投资。因此,这种方式是值得推广采用的。 

　　4. 测试防排烟系统的功能 

　　测试防排烟系统的功能是否齐全看是否满足一下需求:风机配电是否满足要求,在最末一级配电箱处是否设置自动切换装置;风机在消防控制室是否一对一的启动按钮,一旦发生火灾,加压送风机是否能立即启动;送风口(常开加压送风口除外)是否设置手动和自动开户装置,是否有与感烟探测器连锁的自动开启装置或消防控制中心远距离控制的开启装置;在消防控制室是否有风机一对一的手动操作按钮;当任一排烟口或排烟阀开启时,排烟风机是否能自行启动;在排烟支管和排烟风机的机房入口处是否设有当烟气温度超过280℃能自行关闭的排烟防火阀;同一防烟分区设置的数个排烟口,是否能做到所有排烟口同时开启。 

　　5.总结 

　　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,我们平时也要加强高层建筑防排烟设施的维护与管理,这是非常有必要的。 

　　参考文献: 

　　[1] 环境技术网(www.省略) 

　　[2]陈跃浩.浅谈高层建筑防排烟系统中的若干问题.工程技术,2008,35. 

　　[3]王君.高层建筑防排烟探讨.湖南暖通空调,2005,1.