摘要：高層建筑防煙系統(tǒng)必不可少，設(shè)計(jì)主要是為了排除火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧和熱量，使得疏散人員和救援工作順利進(jìn)行。本文將對高層建筑的防煙系統(tǒng)進(jìn)行分析，共同探討更科學(xué)、有效的排煙設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：高層建筑;火災(zāi);煙霧;防煙系統(tǒng);排煙設(shè)計(jì)

一、引言

這個(gè)系統(tǒng)是通過著火房間的自然開窗或者是排煙系統(tǒng)排除煙氣，將其隔絕的人員逃生的垂直或水平通道外部，從而達(dá)到防止煙氣擴(kuò)散的作用，以確保疏散通道和消防樓梯及其前室內(nèi)無煙，讓救援工作更方便可行。

我國的消防系統(tǒng)中，建筑消防設(shè)計(jì)一般采用“處方式”或者“指令式”的設(shè)計(jì)方法。性能化的消防排煙設(shè)計(jì)方法是建立在消防安全學(xué)的基礎(chǔ)之上，確定設(shè)計(jì)的安全合理以達(dá)到消防安全的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它能夠根據(jù)可燃物的性質(zhì)和分布等情況，預(yù)測和評估火災(zāi)的危險(xiǎn)性，是經(jīng)濟(jì)合理的消防設(shè)計(jì)方法，對火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展、煙氣的蔓延和控制以及人員的疏散等方面，都具有顯著優(yōu)勢。由此，性能化的消防設(shè)計(jì)日漸成為國內(nèi)消防方法發(fā)展的趨勢。

二、性能化消防設(shè)計(jì)主要分析原則

(1)防火分區(qū)面積和疏散距離問題

建筑的消防設(shè)計(jì)要達(dá)到規(guī)范合理，必須明確防火分區(qū)的劃分，如果防火分區(qū)的面積擴(kuò)大，容易導(dǎo)致火災(zāi)的蔓延，增加人員疏散的危險(xiǎn)性，同時(shí)，疏散距離和疏散人員數(shù)量的擴(kuò)大也是其中一個(gè)方面。為防止火災(zāi)大面積的蔓延，保障安全疏散人員，要合理設(shè)計(jì)放火分區(qū)的面積，從防排煙系統(tǒng)和安全疏散人員時(shí)間進(jìn)行分析。

(2)疏散安全區(qū)

一般的“疏散安全區(qū)”是指作為人員集散的過渡場所，讓人員在疏散過程中能夠臨時(shí)聚集或者緩沖，再由此疏散到室外安全區(qū)，比如說圖書館、博物館和藝術(shù)館的門廳、次門廳及附屬的公共走道等。

疏散安全區(qū)是保證人員生命安全和正常疏散的重要通道，必須保證安全的消防環(huán)境，設(shè)置為無煙區(qū)，相鄰的隔墻的耐火極限不小于1h，能夠滿足整個(gè)疏散過程所使用的時(shí)間。建筑中疏散安全區(qū)的門窗都應(yīng)該設(shè)置防火卷簾或者防火門，如果有少量可燃物的大空間，排煙系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)�煙層高度控制在有人活動的地�?m以上。

(3)人員疏散的安全標(biāo)準(zhǔn)

建筑中防火設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的目標(biāo)就是人員安全疏散，同時(shí)這也是設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)的一個(gè)重要原因。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，為使人員能夠有足夠的時(shí)間疏散到安全的地點(diǎn)，消防系統(tǒng)起到了重要的作用。判斷疏散安全的主要參數(shù)是疏散時(shí)間和危險(xiǎn)來臨時(shí)間，如果疏散時(shí)間大于危險(xiǎn)來臨時(shí)間，才能保證人員疏散的安全，反之則無法達(dá)到要求，疏散設(shè)計(jì)不合理，需要再次進(jìn)行調(diào)整參數(shù)。

(4)人員疏散安全性能指標(biāo)

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的煙氣和熱量嚴(yán)重影響到人員的安全疏散。一般煙層高度下降到臨界點(diǎn)的時(shí)候，就會通過熱作用直接影響到人員，而溫度的升高，對人體的傷害也很大，煙霧的濃度增大的時(shí)候，對救援工作的進(jìn)展有阻礙作用，因此在分析人員疏散的安全性能指標(biāo)上，著重從這些方面進(jìn)行，另外，疏散過程中，人們由于心理恐慌等，疏散國道過于擁擠，踩踏事故時(shí)有發(fā)生，容易導(dǎo)致人員傷亡。

三、排煙量的設(shè)計(jì)方法

(1)排煙設(shè)計(jì)的目標(biāo)與原則

我國規(guī)范對排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要要求是，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，保證人員安全疏散，不受煙氣傷害。這也是排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，還要為消防救援工作提供便利，使其不受煙霧的干擾，能夠有一個(gè)疏散的安全通道和區(qū)域開展工作。需要注意的是，建筑消防設(shè)計(jì)的通風(fēng)方面，即使排除熱量，避免高溫對人體造成的巨大傷害。

排煙量設(shè)計(jì)的和理想在于，至少讓排煙系統(tǒng)能夠保證人員疏散的安全，性能化的設(shè)計(jì)就在于通過實(shí)驗(yàn)，得到在疏散過程中人受到火災(zāi)煙氣傷害的定量的性能指標(biāo)。詳細(xì)來說，設(shè)計(jì)的排煙量要大于火災(zāi)是產(chǎn)生的煙氣量，其中要特別注意的是如果出現(xiàn)所設(shè)計(jì)的排煙量小虞火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣量的情況，要通過讓煙層上升到臨界高度，即保證人員疏散的高度，這樣的話，即使煙霧很大，在人員安全疏散之后，煙霧才下降到足以影響人員疏散的范圍。

如何設(shè)計(jì)一個(gè)合理的排煙量，使得在火災(zāi)發(fā)生時(shí)候能夠讓排煙系統(tǒng)自如的應(yīng)對，顯得十分重要，然而，采取何種措施，以應(yīng)對煙霧量過大的情況，也是設(shè)計(jì)方案需要特別注意的地方。

(2)排煙設(shè)計(jì)性能指標(biāo)

為保證人員安全疏散，在排煙設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)中，不可避免的要涉及到很多與人員疏散相關(guān)內(nèi)容。建筑消防系統(tǒng)的排煙系統(tǒng)，在排煙量設(shè)計(jì)方面所根據(jù)是設(shè)計(jì)的煙層高度。煙層維持在距離地面一定的高度，這個(gè)高度要保證人員能夠得到安全疏散，讓救援工作等不受延誤影響。在《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》中，建議安全疏散的臨界高度是：

Z=1.6+0.1(H—h)

其中，z是煙層距離疏散地面臨界高度;H是空間頂棚距離火源位置的高度;h是疏散地面高于火源位置的高度。

(3)分析區(qū)域模型

區(qū)域模型分為上、下層區(qū)域，分別是由火災(zāi)產(chǎn)生的熱煙氣和環(huán)境空氣。隨著火災(zāi)的變化，上層的熱煙氣也在不斷變化，區(qū)域模型就是計(jì)算上下層之間質(zhì)量和能量的傳輸、熱量流失等其他方面，通過質(zhì)量與熱量傳輸?shù)墓こ谭绞絹磉M(jìn)行。針對煙層的厚度、密度、能見度等，通過實(shí)驗(yàn)得出質(zhì)量和熱量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，總計(jì)為推出一套適用的工程設(shè)計(jì)方式。其中，

火焰的平均高度：

L=—1.02D=0.235Q2/5

其中，L是火焰的平均高度，m;D是有效燃燒直徑，m;Q是總熱釋放速率，kW。

(4)分析場模型

場模型一般在工作站或者大機(jī)器上操作，設(shè)計(jì)的計(jì)算量很大，又稱為CFD模型。與區(qū)域模型不同，場模型針對的是空間幾何比較復(fù)雜，需要詳細(xì)了解室內(nèi)溫度、速度煙氣組分等數(shù)據(jù)的情況，這彌補(bǔ)了區(qū)域模型的不足。它通過劃分大量的、精細(xì)的單元體來進(jìn)行分析，能夠解決多種區(qū)域模型不能解決的問題。

四、排煙分析

一般排煙系統(tǒng)所設(shè)置的臨界高度是在兩米之上，才能保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員能夠安全疏散，由此，不僅需要將排煙量設(shè)置大于火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的煙霧量，同時(shí)，要設(shè)置防煙分區(qū)，以此控制煙氣的蔓延、提高排煙效率。防煙分區(qū)的劃分要特別注意擋煙垂壁從頂棚垂下來的高度不要小于頂棚高度的20%，同時(shí)防煙分區(qū)的長和寬都不應(yīng)該超過頂棚高度的8倍。實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中，擋煙垂壁下降的高度小于頂棚高度的30%的話，應(yīng)該將擋煙垂壁的間距大于頂棚的高度。還有一點(diǎn)需要提醒的是，一般擋煙垂壁的下邊沿要高于設(shè)計(jì)的煙層高度。

結(jié)語

近年來，由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是設(shè)計(jì)不合理造成的人員傷亡現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，由于一氧化碳中毒的或者被延誤熏死的不在少數(shù)，一般占據(jù)火災(zāi)總死亡人數(shù)的40%~50%，最高達(dá)78.9%。為此，設(shè)計(jì)一套合理的方案，讓消防系統(tǒng)能夠很好的為人們服務(wù)顯得尤為重要。

本文通過對高層建筑的消防系統(tǒng)中的排煙功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，讓系統(tǒng)起到疏散煙霧的作用，以確保人員逃生和救援工作的有效進(jìn)行。文章中所闡述的方法需要通過不斷的實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，已達(dá)到高層建筑排煙設(shè)計(jì)的主要目的。

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