论高层民用建筑空调和防排烟系统设计中的几个消防问题

/论高层民用建筑空调和防排烟系统设计中应当留意的几个消防问题山东航空股份有限公司于绍兰[摘要]分析了高层民用建筑空调系统在系统设置、防火阀设置、垂直排风设计、管道及保温材料选择等设计中应当留意考虑的问题，并提出了相应的防火措施；探讨了高层民用建筑防排烟系统在系统方式选择、送风量和排烟量计算、正压值设计以及防排烟设备的设置、选择、联动等方面问题。[关键词]高层民用建筑空调系统消防设计；防排烟系统消防设计随着我国经济的高速发展和社会的不断进步，各地高层建筑数量急剧增加，同时也给高层建筑火灾预防工作提出了许多新问题。尤其是高层民用建筑的空调系统比较困难又具有独特的火灾紧急性，防排烟系统设计方式多样、计算难度较大，再加上设计人员对消防规范条文的理解不够全面，土建、水、电、暖专业设计协作也不够密切，很简洁忽视消防设计中的一些关键和微小环节问题，导致系统的消防设计和施工不符合《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）。而一旦发生火灾，势必造成火势快速扩散，造成人员和财产的重大损失。笔者联系山航大厦基建工作实践，对高层民用建筑空调和防排烟系统设计中应当留意的几个消防问题从以下5个方面做简要的分析和探讨。1.空调系统设计应当考虑防火分区的划分通常，综合性高层办公大楼和高层民用建筑的裙房面积都比较大，须要划分几个防火分区。而对于二类高层民用建筑，依据《高规》有的可以不设自动喷水灭火系统。这种状况下，空调系统的设计就应当考虑防火分区的划分，保证风管横向不跨越防火分区、竖向不超过五层。只有当排风管道设有防止回流设施且各层设有自动喷水灭火系统时，空调系统的设计才可以不受水平防火分区和竖向防火分区的限制。2.空调和排风系统的平安措施应当重点考虑防火阀的设置、竖向管井的防火措施、风管和保温材料的选择以及空调电源的限制2.1防火阀的设置部位若空调系统送、回风管须要跨越防火分区时，应在跨越防火分隔处设防火阀；风管在跨越伸缩缝或变形缝时应当在其两侧贴近伸缩缝或变形墙设防火阀，且风管和墙壁间的缝隙必需用非燃材料填充、密封；对五层以内的垂直空调管道应在穿越每层楼板处设置防火阀；设有竖向管井的，垂直风道和每层水平风管的交接处应在贴近井壁外侧设置防火阀。2.2竖向管井的防火措施竖向的新、排风管道应设置在管道井内，井壁应接受耐火极限不低于1h的不燃烧体，高度不超过100m的高层建筑的竖井应每隔2~3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔，高度超过100m的高层建筑的竖井应每层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔，井壁上的检查门应接受丙级防火门。2.3卫生间排风竖井的防火措施相当一部分高层宾馆、饭店的卫生间排风接受排风扇干脆排向竖向井道并通过井道向上排出室外。而《高规》第8.5.5条规定，厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道应实行防止回流的措施或者在支管上设置防火阀。通常防止回流的措施可实行向上跨层加长垂直排风支管、将排风竖管分成大小两个管道、将排风支管顺气流方向插入排风竖管等方法，防止火势沿排风管道快速扩散和扩大。2.4风管的防火措施空调风管应当选用不燃烧材料制作，比如铁皮或者经法定消防检测机构检测合格的无机玻璃钢，管道和设备的保温材料应当选用不燃烧或难燃烧材料，未经消防检测合格的一些自熄型聚氨脂、聚苯乙烯等保温材料不得设计和运用。2.5空调的配电平安措施空调电源应接入消防限制中心，并依据建筑物规模及运用范围设计成能够分区或者分部门切断，防止局部火灾发生时造成不必要的混乱。3.自然排烟方式应当慎重选用尽管高层民用建筑自然排烟具有经济、简洁、简洁操作等优点，但是自然排烟受地理环境、室外风向、风带以及建筑本身密闭性等因素的影响很大，有时不但达不到排烟的目的，相反会助长烟气的扩散，给建筑和居住人员带来更大危害。因此设计中应当慎重选择。3.1对于建筑高度超过50m的一类公共建筑和超过100m的居住建筑的防烟楼梯间及前室、消防电梯前室或合用前室不能选用自然排烟方式。3.2净空高度超过12m的中庭及净空高度小于12m且可开启天窗（或高侧窗）面积小于地面面积5%的中庭应当设计机械排烟设施，排烟量应依据中庭体积和换气次数考虑，但最小排烟量不应小于102000m3/h。3.3高层建筑防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室或合用前室带有裙房的，尽管裙房以上部分依据规范可以利用开启外窗进行自然排烟，但是裙房部分的前室或合用前室应当设计局部机械排烟设施，其排烟量按前室每平方米不小于60m3/h计算。3.4走道的防排烟设计要充分考虑走道的长度、走道的面积、外窗的形式，尤其是要充分考虑到带玻璃幕墙上的外窗。无干脆自然通风且长度超过20m的内走道、虽有干脆自然通风但长度超过60m的内走道、长度不超过60m但可开启外窗面积小于地面面积2%的内走道，均应选用机械排烟设施。4.机械加压送风系统的设计应当充分考虑余压值机械加压送风系统送风量的计算涉及建筑类型、开门数量、门缝漏风参数、风速等因素，国内计算方法又有20多种，《高规》只列出了不同送风部位的加压送风量上、下限值，没有给出一个统一的计算公式，这就给机械加压送风系统的设计提出了难题。有的设计人员没有经过设计计算就依据《高规》选定了送风量、送风机，而忽视了对压力损失的计算，就很简洁造成系统送风机全压在除去管道压头损失后余压值超过《高规》规定的防烟楼梯间50Pa、前室（合用前室）或避难层25Pa的要求，导致楼梯间或者前室的防火门不能开启影响人员疏散。设计中，简洁普遍的是接受压差法公式L=0.827×A×(ΔP)1/2×N×3600×B和门洞风速法公式L=M×Fm×V×3600来进行设计计算或审核验算。其中公式中L为加压送风量（m3/h）、A为总有效漏风面积（m2，疏散门门缝宽度取0.002~0.004m，电梯门门缝宽度可取0.005~0.06m）、ΔP为正压值（Pa，防烟楼梯间为50Pa，前室为25Pa）、N为计算层数（楼梯间为全部层数，前室为所计算层数）、B为不严密附加系数（一般取1.25）、M为同时开启门的数量（20层以下取2；20层以上取3）、Fm为每档开启门的断面面积（m2，疏散门一般取2.0×1.6，电梯门一般取2.0×1.8）、V为门洞断面风速（m/s，一般可取0.7~1.2）。5.防排烟系统的设计应当充分考虑送风口、排烟口、排烟防火阀的设置和限制5.1送风口和排烟口的设置加压送风口在楼梯间宜每隔二至三层设一个，在前室宜每层设一个；每个防烟分区内至少应设有一个排烟口且排烟口距最远点的水平距离不应超过30m，排烟口应设在距顶棚800mm以内高度的墙面上，值得特别留意的是排烟口和送风口、疏散出口三者相对位置的布置，排烟口应当设置在和人员疏散方向相反的位置上，并应能保证送风、排烟气流组织合理。5.2排烟防火阀的设置和限制排烟风机入口处以及排烟支管上应当设有当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀。正压送风口为放开风口或者自垂式反叶风口，无需自动限制，只要正压送风机和消防限制中心联动即可。而排烟口平常处于关闭状态，当排烟口手动或者自动开启以及防火排烟阀开启时，排烟风机应自行启动，因此除排烟风机和排烟口、防火排烟阀联锁外，还应和消防限制中心火灾自动报警系统进行联动。5.3防排烟设施的选择目前，高层民用建筑中设计运用的防火阀、排烟口、排烟阀大多数不能自动复位，其手动开关比较明显又便于操作，很简洁被人无意或有意地开启，导致防