高层建筑设计中的排烟设计
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作者: 段 南
[摘 要]高层建筑排烟设计不当，在火灾时产生的烟气由于排放不当是造成人员死亡的主要原因。对高层建筑防排烟系统设计中经常出现的问题做简要分析与探讨。
[关键词]高层建筑；防排烟：设计
一、前言
当前高层建筑已经如雨后春笋、蓬勃发展起来，并且朝着大型化、高层化、多功能化的方向发展，火灾所带来的危害和严重后果越来越大。而在大量的火灾实例统计数字表明，火灾中爱烟害直接致死的约占80％以上，在高层建筑中，由于烟囱效应作用的影响，由于火灾产生的烟气浓度黑、温度高，危害性比一般建筑更加严重。如何使火灾时烟气少生产甚至不产生；如何使火灾烟气控制在火灾发源地而不蔓延扩散出去；如何使火灾烟气迅速地最大限度地排除到安全的地方；如何在疏散通道上保证实现防烟安全区，这些问题使防排烟工程设计成为建筑防火设计的一个重要组成部分。就高层民用建筑防排烟工程设计的有关问题进行了探讨。
二、高层建筑烟气危害
首先，烟气会造成人员伤亡。当烟气中的含氧量低于正常所需的数值时，人的活动能力减弱、智力混乱，甚至晕倒窒息；当烟气中含有各种有毒气体的含量超过人正常生理所允许的最低浓度时，就会造成中毒死亡。一氧化碳：一氧化碳为不完全燃烧产物，当空气中的含量为0.1％时，人一小时后便会感到头痛、作呕、不舒服；当含量达到0.5％时，20～30分钟内人员会死亡；含量为1％时，人员吸气数次后失去知觉，1～2分钟内会即刻死亡。氰化氢：羊毛丝织品及含氮的塑料制品燃烧时会产生这种气体。不同浓度的氰化氢对人体的影响为：当氰化氢浓度为110fpm时，大于1小时人即死亡；当浓度为181ppm时，10分钟人即可死亡；当浓度为280ppm时，人会立即死亡。
其次，会造成人员的恐慌心理。发生轰燃时，火焰和烟气冲出门窗孔洞，烈火熊熊、浓烟滚滚，使人产生极大恐惧，会造成疏散时的混乱。缺氧，空气中正常含氧量为21％，建筑物发生火灾时，会消耗掉大量的氧气，氧含量缺少时，就会导致人员窒息。当氧气含量为12％～15％时，人的呼吸就会急促、头痛、眩晕、浑身疲劳无力，动作迟钝；当氧气含量为10％～12％时，人就会出现恶心呕吐、无法行动乃至瘫痪；当氧气含量为6％～8％时，人便会昏倒并失去知觉；当氧气含量低于6％时，6～8分钟的时间内，人就会死亡；当氧气含量为2％～3％时，人在45秒内会立即死亡。
三、高层建筑防排烟设计存在的问题
1.自然排烟窗的开窗面积达不到规范要求。国家标准《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确规定，例如8.2，2，5净空高度小于12m的中庭可开启的天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5％。但由于部分设计人员未按规范要求执行，导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求，直接影响自然排烟效果。
2.不具备自然排烟条件的封闭楼梯间未采取防烟设计。《高规》第6，2，2，1条规定：封闭楼梯间当不能直接天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间规定设置，《高规》同时规定了防烟楼梯间的设计要求，其中《高规》第6，2，1，1条规定防烟楼梯间应在楼梯间入口处设前室、阳台或凹廊，《高规》第8.3.1.1条规定不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置机械防烟设施。实际工程中，尤其是一些大型商场中设在中部的封闭楼梯，为节省投资，增大商场使用面积，许多未按规范设正压送风并增设前室。
3.防排烟风机的配电与规范要求不相符合。风机的供配电达不到高层民用建筑负荷级别要求，有的供电线路不是接自消防电源，而是接至楼层照明配电箱，有的设计采用单回路配电线路，有的设计未设末端电源自动切换装置，均达不到一、二级供电负荷要求的专用双回路，设末端自动切换装置的规定，防烟楼梯间与防烟前室共用正压送风系统的设计有缺漏。在有的设计图纸中，当防烟楼梯间及其前室(非与消防电梯合用前室)均不具备自然排烟条件时，防烟楼梯间及前室分别设置了正压送风。根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第8.3.1.1条规定：不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置独立的机械加压送风的防烟设施，其不具备自然排烟条件的前室可以利用楼梯间送风的余压达到规范要求，无需再设置正压送风，从而满足经济合理要求。实际的工程中，许多设计人员或施工人员，都忘了在楼梯与前室之间设计、安装一个余压阀，导致实际上楼梯间的风压无法进入前室，造成楼梯间的风压太大，影响到疏散，前室只靠楼梯防火门的缝隙漏风，风压又不足的事实。明敷配电线路的安装不符合要求，有的防排烟风机的配电线路穿PVC塑料管，有的穿金属管未涂刷防火涂料，不符合穿管的防火性能要求。
4.排烟阀安装位置不对。由于施工人员对排烟阀的作用不理解，认为与送风阀什么两样，造成排烟阀经常被很规矩地安装在墙面的正中位置。其实排烟口的设计、安装是有明确要求，如排烟口应设在顶棚上或靠近顶棚的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1.5米，设在顶棚上的排烟口，距可燃构件或可燃物的距离不应小于1.0米。
四、设计问题对策与建议
1.严格遵守设计规范要求。对于自然排烟设施不能达到设计目的，主要是在设计时，设计人员没有严格按照规范进行设计。解决这一问题应加强对防排烟设施设计人员的业务指导和培训工作，各地消防部门一般对消防报警与电气、固定(自动)灭火设施专业设计施工人员的业务指导和培训工作非常重视，培训过程中往往忽略了防排烟设施设计人员，从而造成了众多的火灾隐患。
2.落实防排烟设施的施工由消防设施施工单位承担的制度。防排烟设施是建筑自动消防设施的一个重要组成部分，按规定其施工应由消防设施施工单位承担，但目前很多项目的防排烟设施施工均是由空调专业施工单位负责安装。第三在施工中应加强对防排烟设施的监督管理，对施工工地加大抽查力度，将防排烟设施列为施工监督检查的重要内容，做到及时发现问题，指导、督促施工单位进行整改。
3.规范施工图审查，严格把关设计质量。消防监督部门的建审人员在施工图审查时，应重视对防排烟设施设计的审查，应重点对自然排烟‘窗的设置、开窗面积，机械防排烟设施的设置部位、风机选型、送风口排烟口的设置、防烟分区等到进行审查。
在高层建筑防排烟设计过程中，一旦设计不当，可能带来灾难性的后果以及巨大的经济损失。因此，在设计过程中还是需要不断进行探讨，不断的完善，设计人员一定要严格按照设计规范进行设计，科学合理地设置防、排烟系统，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，使损失达到最小化。
参考文献
[1]刘方，朱伟，王贵学，火灾烟气中毒性成分c0的生物毒性，重庆大学学报(自然科学版)，2009(5)
[2]刘艳军，基于BP神经元网络的建筑火灾烟气危害评价分级研究，中国安全生产科学技术，2008(6)
[3]刘艳军，建筑火灾烟气危害及其控制措施，中国安全生产科学技术，2008(4)
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