对《高层民用建筑设计防火规范》中
防排烟有关问题的探讨
通过对《高规》中防排烟问题有关条文的理解、分析,提出并论述了防排烟设施设置的新观点、新方法及相应解决措施。 《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》) 是为了防止和减少高层民用建筑(以下简称高层建筑) 火灾的危害、保护人身和财产的安全而制定的,在《高规》第1. 0. 2 条中已明确规定:“高层建筑的防火设计,必须遵循‘预防为主,消防结合’的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理”。这就是说,在高层建筑设计中,必须遵守国家的有关方针、政策和“预防为主,消防结合”的方针,针对高层建筑的火灾特点,从全局出发,结合实际情况,积极采用可靠的防火措施,保障消防安全。
但是,在《高规》中有关防排问题的一些条文规定,条文解释出现与《高规》第1. 0. 2 条规定似有矛盾及含糊不清之处,故笔者从以下三个方面谈谈对《高规》中有关规定的理解与看法:
1 防烟楼梯间前室、消防电梯间前室和合用前室,是堵截烟气蔓延的咽喉要道,只应在该前室和合用前室设置机械防烟设施
为集中使用加压送风,本文所讨论的前室和合用前室的加压送风口为常闭型。
1. 1 安全可靠,从根本上避免了烟气窜入防烟楼梯间及消防电梯井内的隐患
当高层建筑发生火灾时,防烟楼梯间是高层建筑内部人员唯一的垂直疏散通道,消防电梯是消防人员进行扑救的主要垂直运输工具。为了疏散和扑救的需要,必须确保在疏散和扑救过程中防烟楼梯间及消防电梯井内无烟。
如何才能确保在疏散和扑救过程中防烟楼梯间及消防电梯井内无烟呢? 烟气的流动是从着火点窜到内走道,再通过前室或合
用前室方能窜到防烟楼梯间及消防电梯井内。也就是说,烟气要想窜入防烟楼梯间及消防电梯井内的必经之路是其前室及合用前室。只要在该前室和合用前室把好关口,就能确保在疏散和扑救过程中防烟楼梯间及消防电梯井内无烟。
如何才能把好该前室和合用前室不让烟气窜入防烟楼梯间及消防电梯井内这道关口呢? 这就只有在该前室和合用前室设置机械防烟设施最为安全可靠。
而《高规》第8. 2. 1 条与第8. 2. 3 条规定:“除建筑高度超过50 m的一类公共建筑和建筑高度超过100 m 的居住建筑外,靠外墙的防烟楼梯间及前室、消防电梯间前室和合用前室,宜采用自然排烟方式”、“防烟楼梯间前室或合用前室,利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的开启外窗自然排烟时,该楼梯间可不设防烟设施。”
因受室外风向、风速和建筑本身的密封性或热压作用的影响,自然排烟效果不太稳定。如遇火灾时,很难避免烟气通过该前室和合用前室、阳台及凹廊而不窜入防烟楼梯间或消防电梯井内。一旦自然排效果到影响,对整个建筑的人员将受到严重威胁,而且对消防队电进行扑救也带来了相当大的困难。而在防烟楼梯间前室、消防电梯间前室和合用前室(不论其前室、合用前室是否具备自然排烟条件) 设置机械防烟设施时,就能从根本上避免烟气窜入防烟楼梯间及消防电梯井内。因此笔者认为《高规》第8. 2. 1 条与第8. 2. 3 条规定欠妥当。
1. 2 节省投资,避免了防烟楼梯间及其前室、合用前室均设机械防烟施或只防烟楼梯间设机械防烟设施时所造成的浪费
目前国内对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室或合用前室进行加压送风的做法有三种:第一种,只对防烟楼梯间进行加压送风,其前室或合用前室不送风;第二种,防烟楼梯间及前室或合用前室分别设置两个独立的加压送风系统,进行加压送风;第三种,对防烟楼梯间设置一套加压送风系统的同时,又从该加压送风系统伸出一支管分别对其各层前室或合用前室进行加压送风。
上述三种方法均可行,但均存在风机风量大、投资高的弊病。因防烟楼梯间所相通的疏散口多,不仅要考虑首层疏散门的开启,还需考虑向屋顶疏散门的开启;不仅要考虑采光窗缝的漏风,还要考虑防烟楼梯间前室或合用前室门的漏风;不仅要考虑着火层人员疏散与扑救时防烟楼间前室门和合用前室门的开启,而且还要考虑其他层人员疏散时防烟楼梯间前室或合用前室门的开启。这样,在防烟楼梯间的加压送风量会很大,投资会很高。第二、第三种方法,其不仅有防烟楼梯间的送风,而且又增加了其前室或合用前室的送风,因此投资会更高。若只在其前室或合用前室设置加压送风时,其送风量大大减小,故可大量节省投资。
而《高规》第8. 3. 6 条中规定:“机械加压送风的防烟楼梯间和合用前室,宜分别独立设置送风系统, ”及《高规》第8. 3. 1 条中规定:“下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施:8. 3. 1. 1 不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室。”这样,不利于节省投资。 1. 3 可合理、集中使用加压送风
在前一个问题中所述的三种加压送风做法,其加压送风量均大量地消耗在与烟气无关的门洞及门窗缝的漏风上,只有少部分是真正用到了堵截烟气的流窜上。而且,当不同楼层的防烟楼梯间与其前室或合用前室之间的门以及其前室或合用前室与内走道之间的门同时开启或部分开启时、首层疏散门及屋顶疏散门的同时开启或部分开启时,气流风量分配与走向十分复杂,以致对防烟楼梯间及其前室或合用前室的风量控制是很难实现的。若只在其前室或合用前室设加压送风时,则可以合理、集中地使用加压送风。
1. 4 可保证有效、合理、准确地计算加压送风量 对保证加压送风真正合理地起作用,则必须有效、合理、准确地计算加压送风量,而目前加压送风量的计算方法繁多,至今尚无统一。究其原因,主要在是《高规》编者在防排烟问题上的思路欠合理。而在此思路的引导下,出现了影响加压送风量计算复杂,且各种计算公式在研究加压送风量的计算时出发点不一致等因素。因而在工程设计中,往往存在着一定的差别,尤其是同一条件的工程,因选
择不同的计算公式,其计算结果差别很大。还有的是某些计算公式缺乏系统、全面的介绍,特别是假设参数选择不当,也容易造成设计计算的错误。
上述原因使得当前在加压送风量的设计计算中存在着一定的盲目性和可变性,尤其是上下疏散门的开启个数及时间长短是根本无法准确确定的,这就带来计算风量与实际需要风量的可变性与不稳定性,从而发生很大的误差。为避免计算发生误差太大, 《高规》第8. 3. 2 条规定:“高层建筑防烟楼梯间及前室、合用前室和消防电梯间前室的加压送风量应由计算确定,或按表
8. 3. 2 - 1 至表8. 3. 2 - 4 的规定确定。当计算值和本表不一致时,应按两者中较大值确定。” 有此规定比无此规定要好一些,只解决了保险
问题,而未真正解决避免计算发生误差太大的问题,因较大值不一定是合理值,有时往往较大值与合理值会悬殊很大。此规定仍未从根本上解决合理、准确的计算问题,当只计算防烟楼梯间前室或合用前室的加压送风量时,其影响因素会准确地确定下来,从而能合理、有效、准确地计算加压送风量,避免了盲目性、可变性、误差太大等问题。 2 抑制、减缓火势蔓延速度至关重要,综观全局,最大限度的降低火灾损失
高层建筑火势蔓延快,楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气道等竖井均像一座高耸的烟囱,成为火势迅速蔓延的途径。一旦起火,燃烧猛烈、容易蔓延。根据《高规》第1. 0. 2 条条文解释所述:“据测定,在火灾初起阶段,因空气对流,在水平方向造成的烟气扩散速度为0. 3 m/ s ;在火灾燃烧猛烈阶段,由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0. 5～3 m/ s ;烟气沿楼梯井或其他竖井扩散速度为3～4 m/ s”。
高层建筑火灾的扑救,要尽快地将火灾扑灭在初起阶段。这才能大大减小火灾对人员安全的威胁,使火灾造成的损失大大减小空气流动的快慢直接影响火势蔓延的快慢,而新风涌入的多少不仅影响空气流动的快慢,同时新风中的氧还直接影响火是着还是灭、是旺还是衰的问题。对于扑救火灾而言,最重要的莫过于失掉时间,赢得时间就等于
赢得胜利,失掉时间就等于失掉胜利。这样,如何能想办法赢得时间就显得相当重要了。
新风的涌入,对火势起到了推波助浪的作用,会使火势蔓延加速,不利于抑制、减缓火势的蔓延,从而缩短了疏散与扑救的宝贵时间。而机械排烟与加压送风又不可避免地要使新风涌入,这对抑制火势相当不利,因此合理、有效地控制机械排烟量与加压送风量对保证人员安全疏散与扑救非常重要。如果机械排烟量与加压送风量过大,将加速火势蔓延,对人员疏散与扑救不利;如果机械排烟量与加压送风量过小,将直接影响人员的安全疏散与扑救。这就要求机械排烟量与加压送风量正确合理,达到既能保证人员安全疏散、又能在不影响人员安全疏散的同时赢得有利时间,在火势蔓延速度小的情况下尽快疏散与扑救,从而使火灾损失降低到最小。
而《高规》第8. 3. 2 条规定:“...机械加压送风量...。当计算值和本表不一致时,应按两者中较大值确定”。在《高规》第8. 4. 2 条中有这样的规定:“...应按每平方米面积不小于60 m3/ h 计算(单台风机最小排烟量不应小于7200 m3/h) ”、“ ...,应按最大防烟分区面积每平方米不小于120 m3/h 计算”等提法。这就给人们造成一个误导:“总认为机械排烟量与加压送风量愈大愈好。”其实不然,如果机械排烟量与加压送风量过大,反使火势蔓延速度加快;火势蔓延速度的加快,等于疏散有利时间减少,若疏导不当或慌乱而造成的人员伤亡的可能性就加大;同时又给扑救带来困难,因时间短扑救不当造成的财产损失就加大;反之,抑制、减缓火势的蔓延,会使人员作伤亡减小、财产损失减少。合理、正确地控制机械排烟量与加压送风量,才是既能有效保证人员的安全疏散,又能赢得有利时间对火灾进行扑救的万全之策,从而使人民生命财产的损失达到最小。
3 正确、合理地计算及控制机械烟量与加压送风量
为避免计算工作中出现由盲目性、可变性而引起的误差太大,为避免机械排烟量与加压送风量不当而造成的损失,特提出机械排烟量与加压送风量的计算方法及控制措施的建议。 3. 1 机械排烟量的计算
在同一防火分区内,设置机械排烟设施的走道、净高不超过6. 00 m
对《高层民用建筑设计防火规范》中
