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摘要：烟雾是建筑发生火灾时阻碍人们逃生和进行灭火行动，导致人员死亡的主要原因之一。研究建筑烟雾流动规律，控制烟雾扩散是建筑消防安全系统中十分重要的问题。本文结合自然通风和机械防排烟系统的特点，主要从增强防排烟系统的有效性和可靠性出发，研究了相关的技术措施。
关键词：建筑防排烟；系统效能；对策
前言
建筑物一旦起火，要立即使用各种消防设施，隔绝新鲜空气的供给，同时切断燃烧部位等。由于消防灭火需要一定时间，当采取了以上措施后，仍不能灭火时，为确保有效的疏散通路，必须要有防烟设施。由于火灾产生的烟气，随燃烧的物质而异，由高分子化合物燃烧所产生的烟气，毒性尤为严重。烟气不仅直接危及在室人员，而且烟气有遮光作用，对疏散和救援活动也造成了很大的威胁，所以防止建筑物火灾危害，很大程度是解决火灾发生时的防、排烟问题。
1.建筑物内烟气流动的影响因素分析
1.1建筑物内通风系统
建筑物室内送风和排风的平衡状况影响着建筑物内压力，如果各处的送风和排风是相同的，那么该系统对建筑物内的压力不会产生影响，如果某部位的送风超过排风，那里便出现增压，空气就从那里流向其他部分。反之，在排风超过送风的部位，则出现相反的现象。因此，建筑物内通风、空调系统可以按照某种预定而有益的方式设计，以控制建筑物内的烟雾流动。
1.2气体膨胀
温度升高而引起的气体膨胀是影响烟雾流动较为重要的因素。根据气体膨胀定律，可推算出着火期间着火区域内的气体体积将扩大3倍，其中2/3气体将转移到建筑物的其他部分。而且膨胀过程发生相当迅速，并造成相当大的压力，这些压力如果不采取措施减弱，就会迫使烟从着火层往上和往下向建筑物其他部分流动[1]。
1.3烟囱效应
烟囱效应是由建筑物内外空气的密度差造成的，建筑的外部温度低于内部温度而形成的压力差将空气从低处压入，穿过建筑物向上流动，然后从高处流出建筑物，这种现象被称为正热压作用。烟囱效应随建筑物的内外温度差以及建筑物高度的增加而增加，在火灾发生于较低层时，烟囱效应对竖井和较高层的烟污染的影响尤为显著，因为此时烟从低层上升至高层内的潜力更大。火灾时，由于燃烧放出大量热量，室内温度快速升高，建筑物的烟囱效应更加显著，使火灾的蔓延更加迅速。因此烟囱效应对建筑物的空气的流动起着重要作用。
2.建筑防排烟系统设计应注意的问题
2.1自然排烟系统
首先对建筑设计的制约，一方面由于自然排烟的烟气是通过面向室外的窗户或专用排烟口直接排至室外的，所以房间必须面对室外，而且进深不能太大。但我国建筑法对排烟口至房间最远处距离，排烟口有效面积与地面面积之比有着明确要求，由此必须设置亮窗等，隔音问题则难以解决。另一方面安装在外墙上的排烟口，不仅影响美观，而且使装设雨水管发生困难，有时会导致雨水的浸入。
其次由外部开口进行排烟时，火灾房间的温度很高，如果烟气中含有多量未燃烧气体，则烟气排出后即会形成火焰，这将会引起火势向上层蔓延。
最后由于自然排烟的效果是靠烟气浮力保证的，若由于某种原因使烟气冷却而失掉浮力，则烟气也就完全失去了排至室外的能力；若室外风力很强，火灾房间内又未达到相当高的温度，则由于室外风的影响会便烟气倒灌，这种情况下就达不到排烟的目的。
2.2机械排烟系统
首先同一排烟系统担负不同面积防烟分区的排烟时，因为管道和风机都是按照面积大的防烟分区选择的，势必造成对面积小的防烟分区的风量、静压过大，引发门的开闭费力，漏气量增加，排烟风机的振动等问题。所以，在同一管道系统内，尽可能使防烟分区面积相差较小[2]。
其次排烟风管过长或管网复杂时，会出现管网系统的阻力过大，排烟管道应利用烟的自然流动，使排烟能够平稳顺畅地进行。为此，管道与排烟风机的位置应适当布置，使水平管道越短越好，排烟风机不得设在排烟口位置的下方。
最后机械排烟设计应考虑补风的途径，在不能自然补风时应进行机械补风，恰当的补风可使排烟效果更好。一般考虑地上建筑机械排烟时，有门窗洞口及其缝隙的空气渗透，可以不进行补风就能有较好的效果；但是对于地下建筑来说，由于其周边处于封闭条件下，因此必须设有补风系统，且送风量不宜小于排烟量的50%。
此外可燃物多、火灾时发烟量多的商场、室内停车场等，应划作独立防烟分区，以防向其他空间扩散烟气；不固定服务对象且人数众多的影剧院、宾馆、展览馆等，应防止其他空间的烟气侵入，划分独立防烟分区；疏散通道的走廊、前室、楼梯间等，因其安全程度不同，划分为不同的防烟分区。
3.增强防烟排烟系统效能的技术对策
3.1自然排烟窗的有效面积和开启方式
自然排烟的主要组成部件就是自然排烟窗，在楼梯间内一般要求每5层内自然通风窗的有效面积不应小于2.0 ，并应保证该楼梯问顶层设有不小于0.80 的自然通风窗，由于热烟气的上升作用，进入楼梯间的烟气除了一部分从中部和下部的开启外窗扩散外，必然会有一部分烟气上升到最高层。为了保证顶层楼梯间的疏散条件，防止烟气的积聚，顶层楼梯间必须开启外窗，并应保证一定的开启面积。
对于高层建筑，长度不超过60m两端有可开启外窗的内走道，可开启外窗的面积不应小于走道面积的2%；需要排烟的房间，可开启外窗面积不应小于该房间面积的2%；净空高度小于或等于12m的中庭可开启外窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面面积的5%。自然排烟的主要组成部件就是自然排烟窗，在所需排烟的部位上方应设置手动或自动排烟窗。
3.2科学设置排烟口
每一个防烟分区内必须设置排烟口，由于烟气温度高、容重轻，上升贴附于防火分区顶棚后再向水平方向流动，所以排烟口设置在顶棚或前面上部。排烟口在防烟分区内可单独设置，也可与排风口合并设置；排烟口与该排烟分区内最远点的水平距离不超过30 m，以利于火灾时烟气的迅速排出。排烟口的总排烟量应按该防烟分区面积每平方米不小于60 /h计算。车库排烟风机的排烟量按换气次数不小于6次/时计算。排烟口风速不大于7 m/s。
当排烟口单独设置时，平时关闭，排烟时打开；合并设置时，排风口或排风口所在支管设置自动阀门，并与火灾自动报警系统联动。火灾时，着火防烟分区的阀门仍处于开启状态，其他防烟分区内的阀门全部关闭。
3.3合理选择补风方式
排烟时必须对排烟区进行补风，以获得良好的排烟效果。当补风通路的空气阻力不大于50Pa时，可采用自然补风；当补风通路的空气阻力大于50Pa时，应设置机械补风。并且补风量不应小于排烟风量的50%。机械补风系统可单独设置或火灾时由平时空调或通风的送风系统转换而成。可转换成补风的空调或通风送风系统，其送风机应与排烟系统同步运行，通风量满足排烟补风风量要求。
3.4加强排烟量、排烟口的设计
排烟量应根据现行防火设计规范计算确定，公式为[3]：
总的来说，建筑防排烟的目的在于在建筑物内创造无烟或烟气含量较低的疏散通道或安全区。但对于特定的建筑物，防排烟方式并不是单一的，应根据具体情况，因地制宜的采用多种方式相结合，才能达到令人满意的防排烟效果，才能保证疏散通道不受烟气侵害，使人员安全疏散，同时也为消防人员灭火提供安全保证。
参考文献：
[1]周岚，王汉良，韩见云.大型商业综合体中庭防排烟可行性研究[J].消防科学与技术.2014（06）.
[2]赖庆林.建筑防排烟设计若干问题的探讨[J].暖通空调.2012（01）.
[3]林桦.防烟系统设计浅析[J].科技信息.2009（07）.
论文作者:谭桂明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2017/12/31
标签：排烟论文; 烟气论文; 建筑物论文; 火灾论文; 系统论文; 面积论文; 自然论文; 《基层建设》2017年第28期论文;