薄 濤

(太原市消防救援支隊(duì)，山西 太原 030012)

地下建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于建筑與大氣聯(lián)通開口較少，可燃物燃燒不充分、發(fā)煙量大、有毒煙氣難以排出室外，極易造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此對地下建筑進(jìn)行消防安全設(shè)計(jì)時(shí)，合理設(shè)計(jì)防煙、排煙系統(tǒng)，并保證其在使用過程中完好有效就顯得尤為重要。

1 地下建筑防煙排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)

地下建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，建筑物內(nèi)人員常規(guī)的逃生路徑為：房間→走廊→樓梯間前室→樓梯間→室外，同時(shí)起火房間產(chǎn)生的煙氣其主要擴(kuò)散流動(dòng)路線為：房間→走廊→樓梯間前室→樓梯間→上部各樓層→室外，如圖1所示。由此可見，在無干擾情況下，有毒熱煙氣在建筑內(nèi)的擴(kuò)散方向與人員疏散方向一致。一旦熱煙氣進(jìn)入人員疏散路徑，就會(huì)極大地增加逃生的危險(xiǎn)性。特別是當(dāng)煙氣進(jìn)入樓梯間并向上擴(kuò)散時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重影響著火部位以上各樓層人員的逃生，甚至?xí)忾]直通室外的安全出口，從而造成重大傷亡。因此，掌握地下建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣的流動(dòng)規(guī)律，通過設(shè)置防煙、排煙設(shè)施來控制煙氣走向，將煙氣對人員疏散的影響降到最低，保證逃生路徑安全可靠，是防煙、排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本任務(wù)。

2 地下建筑防煙排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

根據(jù)地下建筑的火災(zāi)特點(diǎn)，其防煙排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：防煙系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)，排煙系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)三大部分內(nèi)容，如圖2所示。

2.1 防煙系統(tǒng)

防煙系統(tǒng)是指采用自然通風(fēng)方式防止火災(zāi)煙氣在樓梯間、前室、避難層(間)等疏散區(qū)域積聚[1]，或采用送風(fēng)機(jī)對需要防煙的部位送入空氣，阻止煙氣侵入的方式。防煙系統(tǒng)可分為自然通風(fēng)和機(jī)械加壓送風(fēng)兩種方式。

自然通風(fēng)防煙方式實(shí)際上是熱煙氣和冷空氣的一種對流，也就是利用火災(zāi)時(shí)熱氣流的浮力作用和外部風(fēng)力作用，使進(jìn)入地下建筑樓梯間、前室內(nèi)的熱煙氣通過開口部位排出室外。地下建筑多利用采光豎井或者采光窗的方式實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)防煙。

機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置在不具備自然通風(fēng)條件的樓梯間和前室內(nèi)。該系統(tǒng)是利用送風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制動(dòng)作，通過專用風(fēng)道對樓梯間、前室、避難層(間)等部位送入足夠量的新鮮空氣，保持氣壓高于建筑物其他部位，從而把火災(zāi)煙氣擋在防煙部位之外。它不受室外氣候條件的影響，防排煙效果穩(wěn)定。但需要設(shè)有專用的通風(fēng)設(shè)備、可靠的消防電源，自動(dòng)控制裝置，并需要日常維護(hù)管理，因此造價(jià)和維護(hù)管理費(fèi)用較高。

2.2 排煙系統(tǒng)

起火區(qū)域通過采用自然排煙方式或者機(jī)械排煙方式將有毒熱煙氣通過排煙口(窗)和排煙通道排至建筑物外的系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)前，應(yīng)根據(jù)建筑的使用性質(zhì)和凈空高度劃分防煙分區(qū)，且同一防煙分區(qū)內(nèi)應(yīng)采用同一種排煙方式[1]。排煙系統(tǒng)也可分為自然排煙系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)兩種類型。

2.2.1自然排煙

地下建筑排煙方式的選擇，應(yīng)既能滿足設(shè)計(jì)要求，又要盡可能節(jié)約成本。自然排煙方式在建筑成本控制和系統(tǒng)可靠性方面有著先天的優(yōu)勢。因地形限制，可以在地下建筑的頂部設(shè)置若干排煙豎井或采光窗井來實(shí)施排煙，特別在地勢寬闊的區(qū)域還可以設(shè)置下沉庭院和下沉廣場來進(jìn)行排煙，這樣既增加了建筑的層次感，也起到了很好的排煙效果。

如果地下建筑上部是廣場、綠地、公園等獨(dú)立開敞空間，可以考慮設(shè)置自然通風(fēng)豎井的排煙方式，但要在結(jié)構(gòu)布置上，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是垂直通風(fēng)井的布置應(yīng)與防煙分區(qū)結(jié)合起來考慮。二是對于凈高不大于6 m的空間，排煙豎井開口面積的總和應(yīng)不小于排煙部位總面積的2%；對于凈高大于6 m的空間，每個(gè)防煙分區(qū)的設(shè)計(jì)排煙量需選取通過熱釋放速率、煙羽流質(zhì)量流量模型公式計(jì)算得到的數(shù)值與規(guī)范所提供的數(shù)值中的較大者，自然排煙口的面積需要根據(jù)排煙量和風(fēng)口風(fēng)速反推得到。

附屬建設(shè)的地下建筑，可通過開啟采光窗井進(jìn)行自然排煙。但是這種排煙方式受室外風(fēng)速與室內(nèi)外氣壓差影響較大，如開啟窗口設(shè)在迎風(fēng)面，室外風(fēng)速壓力大于室內(nèi)熱煙氣壓，有可能出現(xiàn)煙氣倒灌現(xiàn)象。另外此種排煙方式會(huì)造成火勢向上層建筑蔓延的趨勢，應(yīng)設(shè)計(jì)必要的保護(hù)措施。鑒于此種方式在排煙效果上的不確定性，筆者建議謹(jǐn)慎使用。

2.2.2機(jī)械排煙

機(jī)械排煙是指利用機(jī)械設(shè)備通過排煙口和排煙管道將火災(zāi)熱煙氣排至室外的強(qiáng)制排煙方式。機(jī)械排煙方式的優(yōu)點(diǎn)是能克服外界天氣條件以及建筑熱壓作用的影響，排煙量穩(wěn)定效果明顯，特別在火災(zāi)初期階段，排煙系統(tǒng)能使著火區(qū)域壓力下降形成負(fù)壓，減緩煙氣向其他區(qū)域蔓延，有利于非著火區(qū)域的人員逃生。但當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到猛烈燃燒階段時(shí)，排煙效果將大幅降低。且因?yàn)榕艧熛到y(tǒng)所選用的風(fēng)機(jī)及管道須在高溫狀態(tài)下連續(xù)工作，所以在系統(tǒng)建設(shè)初期投資和使用過程中的維護(hù)費(fèi)用較高。

機(jī)械排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)GB 51251建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，將設(shè)計(jì)區(qū)域根據(jù)其建筑性質(zhì)和高度劃分為起火房間、內(nèi)部走道或回廊、中庭三種類型分別計(jì)算設(shè)計(jì)。排煙量應(yīng)按照煙羽流類型，根據(jù)火災(zāi)熱釋放速率、清晰高度、煙羽流質(zhì)量流量及煙羽流溫度等參數(shù)計(jì)算確定。

需要強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)一套排煙系統(tǒng)負(fù)責(zé)多個(gè)防煙分區(qū)排煙時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)的排煙量應(yīng)依照以下規(guī)定[1]：

1)當(dāng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的所有區(qū)域的凈高相同時(shí)，當(dāng)建筑空間凈高大于6 m，系統(tǒng)的排煙量應(yīng)選取排煙量最大防煙分區(qū)的數(shù)值；當(dāng)建筑空間凈高不大于6 m時(shí)，系統(tǒng)的排煙量應(yīng)選取同一防火分區(qū)中任意兩個(gè)相鄰防煙分區(qū)的排煙量之和的最大值計(jì)算。

2)當(dāng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的區(qū)域凈高不同時(shí)，應(yīng)根據(jù)前一款的方法對系統(tǒng)中每個(gè)場所的排煙量分別進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)的排煙量取其中的最大值。

2.3 補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)

地下建筑是一個(gè)相對封閉的空間，能否順暢補(bǔ)風(fēng)是有效排煙的重要條件。根據(jù)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)不同，可將補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)分為三種方式：1)機(jī)械強(qiáng)制補(bǔ)風(fēng)方式：著火區(qū)域采用機(jī)械排煙方式，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)也采用機(jī)械設(shè)備通過專用風(fēng)管補(bǔ)風(fēng)，送風(fēng)量為排煙量的一半，這種方式可以使著火區(qū)域保持空氣流動(dòng)，保證排煙效果；2)自然通風(fēng)補(bǔ)風(fēng)方式：著火區(qū)域采用自然排煙或機(jī)械排煙，補(bǔ)風(fēng)則利用通風(fēng)窗或與大氣聯(lián)通開口對著火區(qū)域補(bǔ)風(fēng)，這種方式補(bǔ)風(fēng)量不定，但補(bǔ)風(fēng)可靠性高；3)無專用補(bǔ)風(fēng)方式：封閉內(nèi)走道或建筑面積小于500 m2的房間，未設(shè)計(jì)機(jī)械補(bǔ)風(fēng)設(shè)備和開窗，著火時(shí)由該區(qū)域內(nèi)設(shè)置的機(jī)械排煙系統(tǒng)排煙。第三種方式因無可靠補(bǔ)風(fēng)在地下建筑中排煙效果較差，不應(yīng)使用。

3 地下建筑防煙排煙設(shè)施消防安全檢查要點(diǎn)

在地下建筑中，防煙、排煙系統(tǒng)是關(guān)系到人員疏散和滅火救援成功與否的重要消防設(shè)施，建設(shè)過程必須要認(rèn)真設(shè)計(jì)、細(xì)致安裝，使系統(tǒng)能夠達(dá)到規(guī)范要求。并且在日常使用過程中進(jìn)行細(xì)致、規(guī)范的消防安全檢查，以保證其性能狀態(tài)完好有效。

3.1 系統(tǒng)設(shè)置檢查

在進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)對照建筑的消防驗(yàn)收意見書和消防設(shè)計(jì)文件，掌握地下建筑的防煙排煙設(shè)施設(shè)置情況，現(xiàn)場核對、查看防煙排煙設(shè)施的設(shè)計(jì)類型、設(shè)置部位是否符合規(guī)范要求。特別是地下建筑的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，一定要核對其設(shè)計(jì)選型是否合理，設(shè)置的位置能否起到作用。

3.2 自然排煙窗(口)檢查

自然排煙窗(口)應(yīng)設(shè)為可開啟外窗或開口，可以通過自動(dòng)、手動(dòng)、溫控釋放等方式開啟[1]。自然排煙窗(口)的開啟形式應(yīng)有利于火災(zāi)煙氣的排出，并有方便開啟的裝置，其開窗面積應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。電動(dòng)排煙窗的自動(dòng)和手動(dòng)開啟，以及電動(dòng)復(fù)位操作應(yīng)靈活可靠，相應(yīng)的動(dòng)作信號在消防控制主機(jī)上反饋正確。

3.3 風(fēng)機(jī)和控制柜檢查

現(xiàn)場查看正壓送風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)的銘牌是否清晰完整，其風(fēng)量、風(fēng)壓等功能參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求。風(fēng)機(jī)控制柜的儀表盤顯示應(yīng)正常，指示燈標(biāo)記明確，開關(guān)及控制按鈕動(dòng)作靈活可靠，手自動(dòng)控制切換功能正常。在消防控制室遠(yuǎn)程手動(dòng)啟、停風(fēng)機(jī)，運(yùn)行及反饋信號應(yīng)正常；任一常閉排煙閥或排煙口開啟時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)均應(yīng)能聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)[1]；全部風(fēng)機(jī)在消防控制柜是否設(shè)有手動(dòng)啟動(dòng)按鈕；正壓送風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)均應(yīng)采用消防電源，并在最末一級配電箱上能進(jìn)行主備電源自動(dòng)切換；風(fēng)機(jī)的配電線路連接正確且符合相應(yīng)的防火性能要求。

3.4 加壓送風(fēng)口、排煙閥、排煙防火閥檢查

加壓送風(fēng)口、排煙閥、排煙防火閥應(yīng)安裝牢固，關(guān)閉時(shí)應(yīng)嚴(yán)密，其型號規(guī)格、截面尺寸、安裝位置和安裝方向、數(shù)量應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。電動(dòng)、手動(dòng)動(dòng)作裝置及溫度釋放裝置的開啟與復(fù)位功能靈活可靠，動(dòng)作狀態(tài)信號在消防聯(lián)動(dòng)主機(jī)的反饋應(yīng)正確。

3.5 送風(fēng)和排煙管道(豎井)檢查

系統(tǒng)應(yīng)采用管道送風(fēng)或排煙，風(fēng)管的材料、厚度及耐火極限應(yīng)符合規(guī)范要求，不得直接采用土建風(fēng)道。檢查中要及時(shí)發(fā)現(xiàn)因管道連接不嚴(yán)、風(fēng)口關(guān)閉不實(shí)而產(chǎn)生的漏風(fēng)問題，或因管道內(nèi)雜物堵塞，引起的風(fēng)速、風(fēng)量不足的問題。

3.6 聯(lián)動(dòng)控制功能檢查

將報(bào)警控制器或聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)設(shè)置為自動(dòng)狀態(tài)，模擬火災(zāi)報(bào)警，當(dāng)信號確認(rèn)后根據(jù)動(dòng)作邏輯，防煙分區(qū)內(nèi)的空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)在30 s內(nèi)關(guān)閉，相應(yīng)區(qū)域的加壓送風(fēng)口和加壓送風(fēng)機(jī)應(yīng)在15 s內(nèi)開啟，電動(dòng)擋煙垂壁在60 s內(nèi)下降到位，電動(dòng)排煙窗或排煙口、排煙閥、機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)在15 s內(nèi)開啟，設(shè)有機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的，應(yīng)在啟動(dòng)排煙系統(tǒng)的同時(shí)啟動(dòng)，動(dòng)作反饋信號應(yīng)在火災(zāi)報(bào)警控制器或聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)上顯示。