物业维修管理-高层建筑防烟、排烟

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一、设置防烟、排烟设施的必要性
　　现代化的高层民用建筑，可燃的装修、陈设较多，还有相当多的高层建筑使用了大量的塑料装修、化纤地毯和用泡沫塑料填充的家具。这些可燃物在燃烧过程中，会产生大量的有毒烟气和热，同量要消耗大量的氧气。

　　据日本、英国对火灾中造成人员伤亡的原因统计表明，由于CO中毒窒息死亡或被其它有毒烟气熏死者，一般占火灾总死亡人数的４０％～５０％，最高达６５％以上；而被火烧死的人当中，多数是先中毒窒息晕倒后被烧死的。如日本“千日”百货大楼火灾，死亡的１１８人中就有９３人是被烟熏死的。

　　据测定分析，烟气中含有CO、、CO2、ＨＦ、ＨC1等多种有毒成分，高温缺氧又会对人体造成危害；同时，烟气有遮光作用，使人的能见度下降。这对疏散和救援活动造成很大的障碍。

　　为了及时排除有害烟气，保障高层建筑内人员的安全疏散和有利于消防扑救，在高层建筑中设置防烟、排烟设施是十分必要的。

　　二、高层建筑防烟、排烟设施设置的范围
　　凡建筑高度超过２４m的新建、扩建和改建的高层民用建筑(不包括单层主体建筑高度超过２４m的体育馆、会堂、剧院等公共建筑，以及高层民用建筑中的人民防空地下室)及其相连的且高度不超过２４m的裙房设有防烟楼梯及消防电梯，均应进行防烟、排烟设计。

　　需要设置防烟、排烟的部位有：(１)防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或两者合用前室。(２)一类建筑和高度超过３2m的二类建筑的下列部位：①长度超过２０m的内走道；②面积超过１00㎡，且经常有人停留或可燃物较多的房间；③封闭避难层；④室内中庭。(３)总面积超过２００㎡或一个房面积超过１00㎡并且经常有人停留或可燃物较多的地下室房间。

　　防火的目的，是防止火灾的发生与蔓延，以及有利于扑灭火灾；防、排烟的目的，是将火灾产生的大量烟气及时予以排除，以及阻止烟气向防烟分区以外扩散，以确保建筑物内人员的顺利疏散、安全避难和为消防队员创造有利的扑救条件。因此，防、排烟是进行安全疏散的必要手段。如随着火势的猛烈扩大，当火灾区域内温度达到２８０℃时，人员疏散完毕或疏散无法进行时，排烟设备在其所属的防火分区内应部分停止运行，以防风助火势。

　　防、排烟的设计理论，就是对烟气控制的理论。从烟气控制的理论分析：对于一幢建筑物，当内部某个房间或部位发生火灾时，应迅速采取必要的防、排烟措施，对火灾区域实行排烟控制，使火灾产生的烟气和热量能迅速排除，以利于人员的疏散和扑救；对非火灾区域的空气压力，阻止烟气的侵入，控制火势的蔓延。如美国“西雅图大楼”的防、排烟系统，采用了计算机控制，当收到烟气或热感应器发出的信号时，计算机立即命令空调系统进入火警状态，火灾区域的风机立即停止运行，空调系统转而进入排烟运作；同时，非火灾区域的空调系统继续送风，并停止回风和排风，使非火灾区处于正压状态，以阻止烟气侵入。这种防、排烟系统，对减少火灾的损失是很有效的。但是，这种系统的控制和运行，需要先进的控制设备及技术管理水平，投资比较高，目前我国的经济技术条件较难达到。

　　从当前我国国情出发，《高层民用建筑设计防火规范》对设置防烟、排烟设施的范围作出规定。具体可按以下两个部分考虑：(1)防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室、封闭避难层按条件设置防烟设施；(２)走廊、房间及室内中庭等按条件设置机械排烟设施或采用可开启外窗的自然排烟措施。

　　三、高层建筑防烟、排烟的设计程序
　　进行防、排烟设计时，首先要了解清楚建筑物的防火分区，并且合理划分防烟分区。防烟分区应在同一防火分区内，其建筑面积不宜过大，一般不超过５００㎡。然后，再确定合理的防、排烟方式和进一步选择合理的防、排烟系统，继而确定送风道、排风道、排烟口、防火阀等位置。

　　四、高层建筑自然排烟
　　自然排烟，是在自然力作用下，使室内外空气对流进行排烟。自然力包括火灾时可燃物燃烧产生的热量使室内空气温度升高，由于室内外空气容重的不同产生热压；室外空气流动产生的风压，随作用于建筑物位置的不同而变化，在建筑物的迎风面产生正压，背风面产生负压。当火灾房间处在迎风面时，由于排烟口受到风压作用，烟气很难排出，甚至把烟气吹进走廊和其它房间，引起烟气在建筑物内扩散；当火灾房间处于背风面时，烟气才能较顺利地排至室外。这种排烟方式经济、简单、易操作，不需使用动力及专用设备。

自然排烟的方式可分为：(１)利用可开启的外窗进行自然排烟，如4-8-18所示。(２)利用室外阳台或凹廊进行自然排烟，如图4-8-19所示。

　　需要说明的是，对于无窗房间、内走道和前室，设置专用排烟竖井、排烟口的自然排烟方式已被取消。其原烟在于，原参照日本建筑基本法的排烟竖井的截面规定要占有较大的建筑面积，很不经济，一般情况下很难被设计人员所接受。我国一些新建的高层民用建筑中采用专用自然排烟方式，其竖井截面及排烟口截面积与日本规定相比小得很多，但目前又尚无法肯定国内采用的竖井和排烟口的截面能否有良好的排烟效果。为了保证安全和扩大建筑的利用面积，从《高层民用建筑设计防火规范》中已取消了设置专用竖井的自然排烟方式。

　　(一)自然排烟存在的问题

　　自然排烟方式结构简单、经济，不使用动力及专用设备，但还存在着一些问题，因此当采用自然排烟方式时，应结合建筑物特性进行充分的研究。自然排烟存在下列问题：

　　１.对建筑设计的制约

　　由于自然排烟的烟气是通过靠外墙上可开启的外窗直接排至室外，所以需要排烟的房间必须面对室外，而且进深不能太大，按自然排烟设计条件还需要有一定的开窗面积。这样，即使有明确要求作分隔的房间，也必须设置外窗，所以对隔音、防尘等带来困难。

　　２.具有火势蔓延至上层的危险性

　　利用外部开口进行排烟时，若火灾房间的温度很高，烟气中又含有多量未燃烧的气体，则烟气排出后就会形成火焰，这将会引起火势向上蔓延。

　　３.影响自然排烟的因素多

　　由于自然排烟的效果是靠烟气的浮力作用的，假使由于某种原因使烟气冷却而失掉浮力，则烟气就失去排出的能力。此外，当室外风力很强，而排烟窗处在迎风面时，则会引起烟气倒灌，反而使烟气蔓延。不仅如此，对于高层建筑中由于室内外温差引起的热压作用，经常使其存在着上下层之间的压力差，从理论上讲，一般中和面大致在建筑高度的１/2附近，如果在中和面以下的外墙上开口，当冬季发生火灾时，不仅不能从开口部向外排烟，相反还会从开口处吸入室外空气，在这种情况下，如果防烟分区没有妥善安排，则会通过楼梯井、电梯井助长烟气的传播。同样，在夏季时建筑物内产生的下降气流，将会招致烟气向下层传播。

　　综上所述，在自然排烟方式中，排烟效果的许多不稳定因素，对自然排烟设计范围要有一定的限制。下列条件下的建筑物各部位，不应采取自然排烟措施：

　　(１)建筑高度超过５０m的一类公共建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室及两者合用的前室，不宜采用可开启外窗的自然排烟措施。当建筑物高度超过１00m时，这些部位不应采用可开启外窗的自然排烟措施。

　　(２)净空高度超过１２m的室内中厅。

　　(３)长度超过６０m的内走道。

　　(二)自然排烟设计条件

　　根据《高层民用建筑设计防火规范》规定，采用自然排烟方式的部位，应满足下列条件：

　　(1)防烟楼梯间及其前室，消防电梯前室和两者合用的前室，利用可开启外窗进行自然排烟时，这些部位可开启外窗的面积应符合下列规定：

　　①防烟楼梯间每五层内平均有可开启外窗面积不小于２㎡。

　　②防烟楼梯间前室、消防电梯前室有可开启外窗面积不小于２㎡，合用前室不小于３㎡。

(２)当防烟楼梯间前室和合用前室利用阳台、凹廊或有两个不同朝向的可开启外窗时，且开窗面积前室不少于２㎡，合用前室不小于3㎡，该楼梯间可不再设防烟、排烟措施，如图4-8-20所示。

 

　　(３)需要排烟的房间、内走道，有可开启外窗面积不小于该房间、走道地面积的２%。

　　(４)室内中庭有可开启的天窗或高侧窗，且面积不小于地面积的５％。

　　(三)自然排烟设计

　　自然排烟设计是与建筑专业共同研究的设计问题。根据自然排烟设计条件，需要对排烟部位的有效可开启的外窗面积，进行校核计算。为了使烟气能顺利排出，自然排烟的设计还应考虑以下几点：

　　(１)可开启的天窗，应尽量设置在上方，并有能方便开启的装置。

(２)为了减少室外风压对自然排烟的影响，排烟口部位宜尽量设置与建筑物型体一致的挡风措施，如图4-8-21所示。

　　(３)内走道与房间的排烟窗，应尽量设置两个或两个以上，并且不同朝向。

　　五、高层建筑机械加压送风防烟
　　设置机械加压送风防烟系统的目的，是为了在建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。因此，加压部位必须使关闭的门对着火楼层保持一定的压力差，同时应保证在打开加压部位的门时，在门洞断面处有足够大的气流速度，能有效地阻止烟气的入侵，保证人员安全疏散与避难。

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