建筑机械防排烟设计施工疑难点

分类：建筑工程论文发表 时间：2020-03-30 14:50 关注：(1)

　　防排烟系统作为建筑防火设计的重要组成部分，是控制烟气在建筑物内蔓延的主要手段，对火灾发展及人员疏散具有重要作用。但从近年来现场施工及验收实际效果来看，部分设计、施工单位对防排烟技术关键点及相关标准规范把握不准确，实际防排烟效果远没有达到最初设计。论文通过归纳总结多年来消防防排烟工程验收实践，紧密结合规范，对一些存在的问题和容易忽视的关键点进行了提炼分析，对防排烟技术未来发展提出了一些看法。

　　【关键词】机械防排烟；疑难点；解析

　　1我国防排烟技术规范的发展历程

　　1956年4月，自首部由公安部和建筑工程部编制的《工业企业和居住区建筑设计暂行防火标准》（102-56）颁布实施以来，我国先后颁布了8部建筑设计防火规范（标准）。其中，TJ16—1974《建筑设计防火规范》首次出现了防排烟的提法，但未进行明确性详细性的规定。1982年，GBJ45—1982《高层民用建筑防火设计规范》（试行）首次在第七章第一节出现了对防排烟技术的具体规定，这个规定奠定了我国防排烟技术的基础理论。尤其在国家“八·五”科技攻关期间，四川消防研究所研究专题《高层建筑楼梯间正压送风机械排烟技术的研究》为GBJ45—1995《高层民用建筑防火设计规范》防排烟技术标准提供了防排烟技术参数数据库和理论依据，其大部分规定一直沿用到现在。对于单多层建筑防排烟系统性的规范要求，最早出现于GB50016—2006《建筑设计防火规范》相关章节，主要规定类似于GBJ45—1982《高层民用建筑防火设计规范》（试行）的相关规定。2017年11月20日，GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》，经住房与城乡建设部以第1741号公告批准发布，标志着建筑防排烟系统有了专项技术标准，对我国防排烟工程具有重要意义。

　　2机械防排烟工程中容易出现的问题与分析

　　2.1排烟量与送风量的计算核定问题

　　建筑结构布局、管道设置及漏风量、送风（排烟）口设置等因素均不同程度决定着火灾中建筑物机械送风（排烟）效果，但从源头来讲，防排烟系统风量设计是最关键最直接的影响因素。在实际设计中，大部分设计人员跳过计算核定环节，直接采用规范推荐参考取值，未对参考取值的适用条件进行核对，未对建筑结构差异性、管道（风井）漏风量等因素进行具体分析，导致风量计算存在先天性缺陷，建筑内防排烟最不利区域送风量或排烟量达不到规范要求。如GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第3.4.2条规定了楼梯间及前室加压送风量的参考数值，但其有一定的适用条件：（1）参考数值按开启一个高2m宽1.6m的双扇门确定，若采用单扇门，数值乘以0.75折算；（2）风量按着火层及上下2层共3层计算；（3）楼梯间及前室均只设置了一趟疏散门；（4）楼梯间疏散门开启面积与之配套前室疏散门开启面积基本相当；且明确剪刀楼梯间及共用前室不适用该风量参考数值。实际工程中，面对建筑多样性与差异性，疏散门的大小、数量、布置不可能完全等同于设计取值的参考条件，设计人员应当具体情况具体分析，严格按照规范要求进行计算，确保系统所需风机的适配性。

　　2.2管道（风井）质量不高，风力损失较大

　　管道（风井）质量不高，风力损失较大主要存在2方面的问题：1）风道问题。在GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》未颁布前，GB50045—1995《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）第8.1.5条规定，机械加压送风和机械排烟管道可以采用金属风道或内表面光滑的混凝土等非金属材料风道。实际施工中，当建筑采用混凝土结构风道时，因成本控制、施工队素质等原因，在混凝土风道内二次设置金属风道的做法非常少，在缺失有效监管的情况下，又极少对混凝土风道内壁进行光滑处理。由此导致，风道内壁表面光滑程度难以界定，大量内表面不光滑的混凝土风道对防排烟系统造成了一定的风力损失。2）风管问题。从风道引出风管后，风管质量不高造成风量的二次损失。风管的强度和严密性能是风道加工和制作质量的重要指标之一，是保证防排烟系统正常运行的基础。受施工人员素质、施工质量、利润考量等各方面影响，现场施工及验收缺乏管道强度和严密性检验环节，风道漏风量超出了规范允许的漏风量，多种因素叠加造成最不利点风量无法满足规范要求。GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》[1]颁布后，对风道进行了统一规定，要求机械防（排）烟系统应采用管道送风（排烟），且不应采用土建风道，送风（排烟）管道应采用不燃材料制作且内壁应光滑。同时，也对管道强度和严密性检验进行了详细性规定，这一部分是施工及验收的重点。

　　2.3防排烟系统消控室远程启动问题

　　消防控制室联动控制器存在多线控制盘和总线控制盘2种手动控制形式，两者之间存在一定的区别。根据消防联动控制器的电路设计原理，消防设施的手动控制功能可以通过联动控制器主机用预先编好的二次码编号启动，实现手动控制启停的功能。但这种操作需要烦琐的菜单操作来实现，因此，一些联动控制器通过设置总线控制盘（由信号总线连接消防设施控制模块来实现），为启动和停止总线（控制）设备提供了一种便捷的操作方式。而多线控制盘，则通过一个点位对应一台设备，每台设备一条控制线路，只要多线联动控制盘在通电的情况下，就可以直接驱动现场被控设备。根据GB50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》相关规定，多线控制盘则是联动控制器的必设部件。具体到防排烟系统：GB50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》第4.5.3条规定，防烟系统、排烟系统的手动控制方式，应能在消防控制室内的消防联动控制器上手动控制送风口、电动挡烟垂壁、排烟口、排烟窗、排烟阀的开启或关闭及防烟风机、排烟风机等设备的启动或停止，防烟、排烟风机的启动、停止按钮应采用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，并应直接手动控制防烟、排烟风机的启动、停止[2]。根据此条规定，消控室多线控制盘必须设置防烟、排烟风机的启动、停止按钮，而送风口、电动挡烟垂壁、排烟口、排烟窗、排烟阀的开启或关闭则可通过控制器或总线控制盘实现手动控制。

　　2.4前室正压送风口联锁风机启动问题

　　GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第3.3.6条和第5.1.2条规定，设置于前室的常闭式正压送风口开启时，加压风机应能自动启动。在GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》颁布前，部分工程正压送风口手动开启与送风机之间未实现联动（联锁）功能。查阅以往规范发现，在涉及防排烟的规范（规定）中确未提及前室正压送风口与送风机之间的联动（联锁）关系，但在设计图集07K103-1《建筑防排烟及暖通空调防火设计》[3]第10页“超过32层高层建筑消防前室的加压送风”中，出现了前室常闭送风口与加压送风机的“联锁”启动关系。联动和联锁的区别，通俗来讲，连锁控制，是由消防系统自身完成的，不需要火灾自动报警系统参与，通过专用线路实现，与消防联动控制器所处状态无关。联动控制，需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备，由消防联动控制器通过输出模块实现。因此，在GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》颁布前，前室常闭送风口与加压送风机的联锁启动关系应当实现，这也是提高防烟系统可靠性的重要保障。

　　2.5排烟口形式的设置问题

　　GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》未颁布前，主要规范对排烟口形式的设置要求有：2005版《高层民用建筑设计防火规范》规定排烟口平时关闭，并应设置有手动和自动开启装置；GB50016—2006《建筑设计防火规范》规定排烟口或排烟阀平时为关闭时（多了一个“时”字），应设置手动和自动开启装置。通过对比，GB50016—2006《建筑设计防火规范》是允许常开式排烟口存在的，尤其是在图集07K103-1《建筑防排烟及暖通空调防火设计》第22页，内走道排烟系统图中明确出现了常开排烟口的标注。在实践中，部分排烟项目中确实也出现了常开排烟口的做法。对此进行分析，若排烟口附近设置了排烟阀，可满足手动开启排烟阀启动风机的联动功能，若排烟阀分布不合理或未安装排烟阀：（1）无法实现通过手动开启排烟阀启动风机的联动效果；（2）在有多个防烟分区的情况下，非起火区域的（常开）排烟口对排烟效果产生影响（存在风量损失）。

　　2.6管道处理问题

　　2.6.1管道耐火处理问题为有效减少火焰及高温烟气对防排烟系统管道的破坏作用，GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第3.3.8和第4.4.8条对防排烟系统管道分别进行了规定，其中两者一致的地方有：水平设置的管道应设置在吊顶内，其耐火极限不应低于0.50h；当未设置于吊顶内（管道井内除外），管道的耐火极限不应小于1.00h。而从实际验收看，验收者或者施工者往往忽视对风管的耐火处理，甚至有些施工单位为减少成本，明知而不为之；有些单位仅对场所内外露管道进行处理，而对管道井、吊顶内等隐蔽工程内风管不进行处理，这是应当在验收过程中重点关注的情况。2.6.2排烟管道隔热处理问题火灾中烟气存在一定的温度，通过热传递作用，烟气中的高温会传递到排烟管道表面，采取有效措施应对高温排烟风管引燃周围可燃物的做法是非常必要的。根据GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第4.4.9条之规定，当吊顶内有可燃物时，吊顶内的排烟管道应采用不燃材料进行隔热，并应与可燃物保持不小于150mm的距离；这一要求也是施工单位往往忽视的地方。

　　2.7机械防排烟系统风量验收问题

　　防排烟系统的验收方法比较明确，防烟系统通过测定防烟部位与场所走道余压值和相关部位疏散门门洞断面风速，核查是否达到规范要求；排烟系统通过测定防烟分区内排烟口排烟量，核查是否达到规范要求。常见的问题是，在大型建筑验收时，选择的测试部位将会对验收结果产生关键影响。任何一个系统都会存在最不利点（区域），对最不利点（区域）的检查是重要的关键点。在机械防排烟系统验收中，最不利区域是验收的重点，只有这样，得出的结果才是客观的；具体来讲，防排烟系统验收应对距离风机直线距离最远处的防排烟设施进行检查验收。

　　3防排烟技术未来展望

　　近年来，随着消防科学技术的快速发展，防排烟技术理论基础与实际应用也在不断得到完善和提高，机械防烟系统的可靠性和稳定性得到很大的提升。展望未来，推动防排烟技术发展，一方面在于推进防排烟设施发展，如提升防排烟技术的智能化水平、探索火灾中建筑结构智能自塑（以更加有利于防排烟）；同时，也应对烟气源头进行管控，探索和研究物质产烟特性并进行改造，通过简单易行的方式减少产烟量，从根本上解决烟气问题。

　　【参考文献】

　　【1】GB51251—2017建筑防烟排烟系统技术标准[S].

　　【2】GB50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].

　　【3】GJBT-1023建筑防排烟及暖通空调防火设计[S].

　　作者：王彦斌 单位：甘肃省平凉市消防救援支队