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防排烟的重要性及其技术措施

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防排烟的重要性及其技术措施
时间：2008-8-13 8:47:00 | 来源：菏泽 | 作者：丁俊成（… | 【大中小】点击：479 次

随着我国现代化建设的飞速发展，高层建筑在许多城市像雨后春笋般地蓬勃发展起来，地下建筑工程也日益兴起。为了确保国家和人民的财产与生命安全，建筑防火设计已成为建筑设计中不可分割的有机组成部分，而其中有关防排烟的问题又是十分重要的一环，下面本文就防排烟的重要性及其技术进行一下探讨。
1.防排烟的重要性

现代化的高层民用建筑内，可燃装修、陈设较多，还有相当多的高层建筑使用了大量塑料装修、化纤地毯和用泡沫塑料填充的家具。各种塑料以及其他化工建材等易燃材料作为建筑装饰材料应用，一旦发生火灾，这些可燃物在燃烧过程中会产生大量的有毒烟气和热，同时还要消耗大量的氧气，易使人窒息、中毒致死。据日本、英国对火灾中造成人员伤亡的原因的统计资料表明，火灾中引起人员伤亡的重要原因之一是热和燃烧产物的毒性作用，由于一氧化碳中毒致死或被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；被火烧死的人当中，也多数是先中毒窒息晕倒后被烧死的。因烟气致死人数比例呈显著增【加的趁势，英国对此做过比较：1956年英国火灾死亡人数中仅有20%死于烟气的窒息，计110人，1966年上升为40%左右，到1976年则高达50%以上，计480人，20年间增加了四倍。因烟气受伤人数更加突出，猛增了10倍。我国也有数起由于烟气造成群死群伤的典型案例：1994年11月27日，辽宁省阜新市艺苑歌舞厅的大火烧死烧伤253人；1994年12月8日，新疆克拉玛依市友谊馆烧死烧伤455人；2000年12月25日晚，河南省洛阳市东都商厦烧死烧伤316人┄┄其中死亡的309人全部是被烟气熏死的。这些火灾造成大量人员伤亡的严重后果，无不是由于室内有大量可燃物，燃烧时产生大量浓烟和有毒气体并迅速蔓延，加上没有采取有效的通风排烟技术措施而造成的。
由此可见，火灾中烟气已成为人的生命安全最大的威胁因素，我们要提

高认识。
2.烟气在建筑物内蔓延的规律
想在建筑物内实施有效的防排烟技术措施，必须先掌握烟气在建筑物内的蔓延规律：
2.1烟气在着火房间的流动

着火房间产生的烟气，从起火点向上升腾，当遇到顶棚后向四周水平扩散，，由于受到四周墙壁的阻挡和冷却，将沿墙向下流动。烟气不断产生，烟气层将不断加厚，当烟气层的厚度达到门窗开口部位时，烟气会通过开启的门窗洞口向室外和走廊满意扩散。如果此时门窗紧闭，烟气层将会继续加厚，随着室温的升高（一般到200~300℃），门窗上的玻璃由于受到热应力的作用而破碎，烟气将从门窗的开口处喷射扩散到室外和走廊。
2.2烟气在走廊内的流动

从房间流向走廊的烟气，开始即贴附在天棚下流动，由于受到冷却和跟周围空气的混合，，烟气层则逐渐家厚，靠近天棚和墙面的烟气易冷却，先沿墙面下降。随着流动路线的增长和周围空气混合作用的加剧，烟气由于温度逐渐下降而失去浮力，最后只在走廊中心剩下一个球形空间。
2.3烟气沿楼梯间、电梯井及各种竖向井道的流动

当室内空气温度高于室外空气温度时，由于室内外空气容重的不同产生浮力，建筑物内上部的压力大于室外压力，下部的压力小于室外压力。当外墙上有开口时，通过建筑物上部的开口，室内空气流向室外；通过建筑物下部的开口，室外空气流向室内。当室内空气温度低于室外空气温度（如夏季，且有空调的建筑物）时，将产生相反的效果。这种现象被称为“烟囱效应”。室内外温差越大，火灾蔓延就更加迅速。当发生火灾时，室内温度上升很快，室内外的温差加大，由于“烟囱效应”，烟气垂直向上的速度可达3~4米/秒，100米的建筑物，大约只要半分钟烟气就可以从底部蔓延到顶部。
3. 防排烟技术措施
要降低烟气对人的危害，应该从减少烟气的产生、控制烟气的蔓延、及时地消除烟气等方面来考虑。
3.1减少烟气的产生

烟气是可燃（B2级）材料燃烧的产物。建筑物的耐火等级应为一、二级，其承重构件应采用不燃材料，非承重构件也应采用不燃材料，仅条件非常困难时可采用少量可燃材料。在室内装修时，须尽量采用不燃（A级）或难燃（B1级）材料，特别是顶棚应采用不燃装修材料，顶棚材料燃烧性能应高于墙面，墙面应高于地面；一般规定楼梯间的装修材料应采用A级；门厅和走道的顶棚应采用A级材料，其墙面和地面的装修材料应采用不低于B1级。对可燃材料（如木质材料、纺织物）应作阻燃处理；使用的

电气线路应选用低卤类绝缘线缆；对有机物（如塑料）材料应进行抑烟剂技术处理，以减少烟气的生成量和毒性。
3.2控制烟气的蔓延

根据消防技术规范要求，在建筑物的水平方向应设置防烟分区，防烟分区不得跨越防火分区，面积不超过500平方米，采用梁、防烟垂壁（高度不小于500毫米）、隔墙等围护设施将烟气临时控制在一定区域内，阻挡烟气在水平迅速蔓延；在每层对管道井、电缆井、玻璃幕墙与外墙之间的空隙应采用防火堵料进行封堵，使烟气不能自下而上自然流动；对电梯井、楼梯间，应采用设置前室、封闭楼梯间，入口设置向疏散方向开启的防火门，阻隔空气流动路径，以减少“烟囱效应”，防止烟气迅速进入。
3.3及时消除烟气

在房间、内走道、楼梯间的外墙上设置可开启窗户，窗户面积不应小于房间面积的5%、走道的2%，靠外墙的楼梯间每五层内可开启外窗面积不应小于2平方米，如果能保持室内空气流动，烟气就能自然排出。如房间、内走道没有自然通风排烟条件，则应增设机械排烟设施，排烟量应按防烟区面积每平方米不小于60立方（当排烟风机负担两个以上防烟分区时，应按最大防烟区面积每平方米不小于120立方）计算；排烟口应设置在顶棚下或墙上侧，不应紧靠出口，以及时排除烟气，自然或强制排烟系统经常被用于控制烟气使之保持在一定高度，因而使在烟气下面逃生成为可能。不具备自然排烟条件或建筑高度超过50米的一类公共建筑和建筑高度超过100米的居住建筑的楼梯间及前室应设置机械送风防烟设施，增大楼梯间及前室内气压，与走道形成一个气压差，以阻止烟气从内走道渗入，使人们能够从无烟的楼梯间到达室外地面。
3. 防排烟的设计
3.1什么情况下应设全面排烟送风设施

《高层民用建筑设计防火规范》第8.4.1条规定：设置机械排烟的地下室，应同时设置送风系统；《人民防空工程设计防火规范》第6.1.1条、第6.1.2条规定：某些人防工程的某些部位应设防烟、排烟设施；《建筑设计防火规范》第5.1.1A条规定：除设在首层、二层、三层以外的歌舞娱乐放映游艺场所均应设置防烟排烟设施。综合三部规范可得出：只有设在四楼及四楼以上的歌舞娱乐放映游艺场所和地下建筑才考虑设置全面排烟送风设施。
根据空气流动的原理，要排除某一区域的空气，就需要同时有另一部分空气来补充。要排除地下建筑的火灾烟气，就需要送风系统送入新鲜空气进行补充。所以，地下建筑设有排烟系统时，应同时设置送风系统。那么其他场所应不应

该设置全面排烟送风设施呢?

目前无窗和固定窗场所大量存在，由于歌舞厅、迪厅、卡拉OK厅、夜总会、录像厅、桑拿浴室等场所为了防止噪音扩散、保持空调和灯光效果，在装修时有的故意将窗户封堵，有的设固定窗扇，这些场所有的规模较大，面积上千平方米，有的还占有几层。大型宾馆、饭店、商场、写字楼等一般都设有空气调节系统，大多装固定的落地式玻璃窗，即使设的不是固定窗，通常情况下也将窗户紧闭，有的外墙设有玻璃幕墙，甚至还有巨幅固定广告。通过对它们进行的调研发现，所有此类场所的火灾紧急预案中没有一个提到当火灾发生时要把窗户打开通风，以补充排烟系统排出的空气。许多案例也表明：火灾条件下人们通常会直接逃生，很少有人去打开窗户。这类无窗和固定窗场所存在较突出的火灾危险性，其中火灾烟气控制能力薄弱是很突出的一个方面。例如：1995年12月8日，广州市广涛阁芬兰浴发生特大火灾，造成18人死亡，她们死后衣着整齐，身上几乎看不到烧灼的痕迹，都是火灾烟气中毒而死的。据查，广涛阁芬兰浴建筑面积2000平方米，该建筑从上到下，未设一扇窗户。1995年4月24日，新疆乌鲁木齐凤凰时装城录像厅发生特大火灾，造成52人死亡，其中烧死4人，中毒死亡48人。据查，该建筑共五层，失火的录像厅位于第二层，无窗。还有一些其它类似的例子在此就不冗述了。

既然无窗和固定窗场所火灾初起时空气流动特点与地下建筑相同，那么无窗和固定窗的歌舞娱乐放映游艺场所、宾馆、饭店、商场、写字楼也应考虑设全面排烟送风系统。
3.2全面排烟送风系统中如何组织空气流动

目前，设有机械送风和排烟系统的建筑正在增多。在这种建筑中如何组织空气流动?国家规范尚无规定。通常这类场所多将排烟口、送风口布置在吊顶上，送风系统与排烟系统多采用联动控制的方式。如某地下市场宽8米，高2.7米，其送风口设在建筑顶部中心，排烟口设在顶部靠墙处，该地下市场的机械排烟、送风系统是联动控制的，当排烟、送风系统启动时，新鲜空气从中间送风口向下流动，和旁边空气掺混，排烟口周围的空气向排烟口流动。
但这种防排烟设计方案存在较大缺陷，不能充分有效地排除火灾烟气。如果没有排烟送风系统，发生火灾时，火灾烟气在浮力的作用下向上升起，遇到楼板时改为水平扩散，在冷空气的掺混和楼板的冷却下，温度下降，密度升高并向下流动。通过比较可以发现，当火灾发生时，火灾烟气流动路线与机械排烟送风系统产生的气流路线相反，火灾烟

气流被人工气流扰动、稀释，火灾烟气会弥漫整个空间，不利于排出。

在设有全面排烟送风设施的建筑中，如何组织空气流动呢?本文提出一种送风设计以供选择。在此设计中，排烟口与送风口都设在吊顶上，通过控制送风支管上的阀门只向同一防火分区中未探测到火灾的防烟分区送风，排烟口则仍在排烟防火阀的控制下工作。

在全面排烟送风系统中采用选择送风有如下优点：送风口送入的风经过缓冲风速降低，与普通建筑的自然补风风速相当，气流方向不与火灾气流冲突，不会扰动火灾烟气，利于火灾烟气的排出。
3.3 防排烟系统与自动报警系统的联动控制

防排烟工程的作用是在火灾发生时及时而有效地排除火灾初起区域和蔓延到未着火区域的烟气，防止火灾烟气扩散到未着火区域和疏散通道，为受灾人员的疏散、物资财产的转移、火灾的扑救创造时间和空间上的条件。防排烟系统主要是在火灾发生初期发挥作用，火灾自动报警系统正好能及时发现和通报火灾。因此在设有机械防排烟系统和自动报警系统的建筑中，自动报警系统和防排烟系统本应是有机统一的整体。但实际工程中因自动报警系统设计、施工、维护、使用不当等原因，使防排烟系统不能充分发挥作用的情况是常见的。火灾自动报警系统因各种不同的原因普遍存在误报火警现象，有的还使机械防排烟系统误启动，因此使用单位往往停止使用联动控制功能，使火灾自动报警系统及时发现火灾并联动启动机械防排烟系统的优越性不能发挥。火灾自动报警系统设计错误甚至会造成两系统根本无法联动控制。如某地下市场的湿式变压器室面积约40平方米，是一个独立的防火分区，也是一个防烟分区，但该房间只设有一个火灾探测器，如果该房间发生火灾，自动报警系统只可能接到一个火灾报警信号，无法满足联动启动防排烟系统需要两个火灾信号的最低要求，防排烟系统当然不能联动启动。火灾自动报警系统施工时不按标准执行，留下的各类质量问题会使得自动报警系统频频出现故障，部分探测器不能报警，造成火灾自动报警系统收到两个火灾信号并联动启动防排烟系统的时间被推迟了。
由此可见正确设计、施工、维护、使用自动报警系统，使火灾自动报警系统处于良好的工作状态，对于充分发挥防排烟工程的作用是非常重要的。
3.4防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室的防火门应怎样控制

《高规》第5.4.2条规定用于楼梯间和前室的防火门应具有自行关闭的功能。虽然很多高层建筑和地下建筑的防烟楼梯间

及其前室、消防电梯间前室的防火门都装有弹簧式闭门器，能够自行关闭（这符合《高规》的规定），但这样控制防火门却留下了严重的火灾隐患。弹簧式闭门器一般可以使防火门关闭，但当防火门完全打开时，弹簧式闭门器却不能关闭防火门，只有外力使防火门稍稍转动后，弹簧式闭门器才能关闭防火门。使用单位为了通行方便，往往使防火门长期处于完全打开状态，甚至用绳索、铁丝使门固定于打开状态，或者干脆拆除闭门器，这样防烟楼梯间实际上变成了敞开楼梯间。高层建筑和地下建筑的不具有自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室设有机械加压送风的防烟设施，火灾发生时，防烟送风系统即使能及时开启，也无法使楼梯间及其前室、消防电梯间前室保持足够的正压并防止烟气进入。这样防烟楼梯间不仅不是安全出口，反而因为"烟囱效应"而成为烟火蔓延的通道。例如1996年深圳市某酒店第二层发生火灾，当时该酒店三至九层的防火门均处于敞开状态，大量毒烟涌入楼上各层客房，致使27人因吸入大量有毒浓烟窒息死亡(此次火灾共造成29人死亡)。

因此有关人士认为：防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室的防火门应为常开的电动防火门，并和自动报警系统联动。防火门平时打开，使用单位不会觉得麻烦而故意破坏，火灾发生时所有防火门能在自动报警系统控制下自行关闭，也能在控制室控制其关闭，行人手动打开防火门后，也能自动关闭，阻挡烟火蔓延，并在楼梯间或前室形成一个封闭空间，配合正压送风防烟系统起到阻火防烟的作用。

随着各种新问题的出现和消防技术的发展，化学消烟技术的重要性将会日益凸现。理论上火灾烟气中有毒成分为一些酸性物质或可溶于水的物质，烟气的本质是一种气溶胶，因此向烟气喷洒能中和酸性物质的化学药剂和水，可消除烟气中的大量有毒物质，或使气溶胶凝聚消除烟气的减光性，从而使人们能从烟气中安全逃生。为此，我们应加强对此项技术的研究和开发利用。

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