建筑暖通工程中防排煙系統(tǒng)常見質(zhì)量問題分析

趙陽

（華東理工大學(xué)設(shè)計院，上海 200237）

1 引言

暖通空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑工程消防系統(tǒng)的一大重要組成部分。我國對暖通空調(diào)系統(tǒng)中防排煙系統(tǒng)的研究時間相對較短，在實際應(yīng)用中仍然存在許多質(zhì)量問題。因此，需要防排煙系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)建筑工程的實際應(yīng)用需求和暖通系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行風(fēng)機、管道、配套設(shè)施的設(shè)計，使防排煙系統(tǒng)的實用性切實得到提升。

2 建筑暖通工程中防排煙系統(tǒng)的重要作用

暖通系統(tǒng)不僅有環(huán)保節(jié)能的作用，還能提高建筑使用的舒適度。而防排煙系統(tǒng)則是暖通工程消防安全系數(shù)提升的關(guān)鍵途徑之一。重視防排煙系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量能夠保證在日常使用中順利排除煙氣，降低暖通系統(tǒng)的安全隱患，保證整個系統(tǒng)中各個設(shè)備與電路的正常運行，同時也能夠通過對防排煙系統(tǒng)的設(shè)計提高暖通系統(tǒng)的運行效率，能夠最大程度上發(fā)揮暖通系統(tǒng)的節(jié)能作用，能夠使建筑內(nèi)的空氣流通的溫度控制效果最大化，對建筑工程有重要的現(xiàn)實意義。

3 建筑暖通工程防排煙系統(tǒng)設(shè)計常見質(zhì)量問題

3.1 防排煙風(fēng)機設(shè)計問題

防排煙風(fēng)機的位置和設(shè)計數(shù)量都影響到暖通系統(tǒng)中的防排煙系統(tǒng)質(zhì)量。一旦風(fēng)機位置設(shè)置不合理不僅不利于煙氣的順利排出，還容易導(dǎo)致煙氣反過來堵在管道中，導(dǎo)致煙霧反串到室內(nèi)。

3.2 自然排煙外窗設(shè)計問題

自然排煙外窗根據(jù)功能性可以分為不同的類型，但自然防煙系統(tǒng)的排煙窗安裝和機械防煙系統(tǒng)排煙窗安裝步驟存在相似性，大部分也是設(shè)置在建筑物的頂棚位置，因此，設(shè)計人員常常出現(xiàn)沒有按照建筑暖通系統(tǒng)的需求盲目設(shè)計外窗的情況。同時，部分設(shè)計人員自身對自然排煙外窗的各個不同組成部分的概念認(rèn)識不清晰，這就導(dǎo)致外窗的設(shè)計面積不符合實際使用需求，或是安裝后才發(fā)現(xiàn)可開啟面積不足，導(dǎo)致排煙系統(tǒng)的運行效率受到影響。此外，由于自然排煙外窗連接建筑外觀，實際工程設(shè)計中還存在過分重視美觀而導(dǎo)致排煙外窗使用性能受限的問題，部分設(shè)計人員認(rèn)為自然排煙并不依賴外窗，而選擇最低成本的設(shè)計方案，甚至直接用普通天窗發(fā)揮自然排煙外窗等這類不規(guī)范設(shè)計行為都是導(dǎo)致自然排煙外窗設(shè)計質(zhì)量問題頻出的主要因素。

部分自然排煙外窗不僅具有排煙作用，還能在關(guān)鍵時刻用作消防救援窗口，因此，需要對外窗的尺寸、開鑿位置進(jìn)行科學(xué)測算。但實際設(shè)計中存在外窗位置過低不能順利排出煙氣；位置過高不利于救援人員通過外窗進(jìn)入室內(nèi)等問題。

3.3 正壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓設(shè)計

目前，我國相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的防排煙系統(tǒng)設(shè)計做出了明確規(guī)定，其中就包括對防排煙系統(tǒng)性能影響較大的機械加壓送風(fēng)量。但設(shè)計人員在進(jìn)行正壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓設(shè)計時若沒有根據(jù)設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的壓差對施工設(shè)計進(jìn)行預(yù)測與風(fēng)險評估就會導(dǎo)致正壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓裝置的設(shè)計不到位，容易導(dǎo)致在實際使用中余壓超出規(guī)定范圍[1]。此外需要注意的是，建筑的前室與避難間、走廊與樓梯間等不同建筑分區(qū)之間的壓差規(guī)定是不同的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的壓差范圍進(jìn)行不同的正壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計。同時，也要充分考慮到規(guī)定中給出的壓差范圍是在空間封閉情況下進(jìn)行測量，而在實際使用中受到人為開關(guān)門等因素的影響可能出現(xiàn)余壓差過大的問題，對此需要設(shè)置相應(yīng)的泄壓措施，但目前的防排煙系統(tǒng)設(shè)計中這一點也是經(jīng)常被忽視的問題。

3.4 排煙閥與防火閥設(shè)計

防排煙系統(tǒng)中，需要通過開關(guān)排煙閥與防火閥在日常運行中進(jìn)行煙氣的排放。在火災(zāi)來臨時，利用防火閥和排煙閥的共同作用將煙霧與明火隔絕，從而實現(xiàn)消防系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)在任何情況下都能夠維持正常運行，在最大程度上保證建筑暖通系統(tǒng)的運行安全，從而提高建筑的防火安全系數(shù)。在實際應(yīng)用中若排煙閥與防火閥的配置不合理就會導(dǎo)致二者不能聯(lián)系起來共同協(xié)作，導(dǎo)致煙霧的阻隔作用受損。

最常見的排煙閥與防火閥設(shè)計問題是風(fēng)機管道中排煙閥與防火閥的配置數(shù)量不合理。通常二者之間需要分隔一定的距離，但這個距離的設(shè)定應(yīng)當(dāng)根據(jù)管道的鋪設(shè)以及建筑規(guī)模等因素綜合測算，并沒有過于絕對的實際設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，在防排煙系統(tǒng)設(shè)計中若是采用同樣的分隔距離應(yīng)用在不同管道的排煙閥與防火閥之間則必然導(dǎo)致防排煙系統(tǒng)的使用質(zhì)量下降。除此之外，還存在排煙風(fēng)機入口處沒有設(shè)置排煙閥與防火閥的情況，但在送風(fēng)管、補風(fēng)管等位置卻不需要設(shè)置這兩種裝置，因此，是否設(shè)置、如何設(shè)置需要設(shè)計人員綜合管道安裝實際情況確定。

3.5 配電設(shè)施設(shè)計

對多個建筑暖通系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析后不難發(fā)現(xiàn)，仍有許多建筑在設(shè)計時忽視了防排煙系統(tǒng)的配套配電設(shè)施設(shè)計。防排煙系統(tǒng)中主要使用的電氣設(shè)備是防排風(fēng)機，因此，為了滿足防排風(fēng)機使用中的用電負(fù)荷需要為其單獨鋪設(shè)一套電路。但實際工程中許多暖通系統(tǒng)的防排風(fēng)機直接接入暖通系統(tǒng)電路甚至直接接入建筑電路，沒有設(shè)置專用的配電線路，更遑論設(shè)置單獨的消防電源。這種設(shè)計不僅忽視了防排風(fēng)機的運行功率和用電負(fù)荷需求，還忽視了防排風(fēng)機在運行中的安全風(fēng)險，一旦建筑電力系統(tǒng)運行發(fā)生故障或是暖通系統(tǒng)運行出現(xiàn)電力供應(yīng)問題極易導(dǎo)致防排風(fēng)機跳閘、故障[2]。此外，根據(jù)國家規(guī)定的防排煙系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，應(yīng)當(dāng)為這樣的消防用電氣設(shè)備配置專門的防火線纜或是具有一定防火性能的電線。但許多建筑工程中將防排煙系統(tǒng)直接與建筑電路連接的行為導(dǎo)致線纜的安全等級不足，導(dǎo)致配電設(shè)施方面存在巨大安全隱患的同時，也導(dǎo)致一旦某處發(fā)生漏電、明火等事故時，防排煙系統(tǒng)也會受到不良影響而停止運行，這將加劇事故的危害程度。

3.6 與建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突

暖通系統(tǒng)的設(shè)計需要根據(jù)不同建筑主體結(jié)構(gòu)和功能特性進(jìn)行調(diào)整，采用不同的設(shè)計使暖通系統(tǒng)的適應(yīng)性提高，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計也應(yīng)當(dāng)跟隨暖通系統(tǒng)的改變而改變。但在實際設(shè)計中存在暖通空調(diào)防排煙系統(tǒng)設(shè)計方案與建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突的問題。例如，在帶有車庫的建筑中應(yīng)當(dāng)重點加強車庫部分的防排煙設(shè)計，同時也要考慮到車庫本身在排風(fēng)、補風(fēng)方面的設(shè)計。而對于帶有地下室和走廊的建筑則需要重點關(guān)注這類較為封閉的場所中的排風(fēng)設(shè)計，并設(shè)置單獨的機械排煙裝置，但在實際工程設(shè)計中常常存在設(shè)計人員沒有根據(jù)地下室和走廊的面積配置排風(fēng)設(shè)計的現(xiàn)象。除此之外，建筑的高度也是影響防排煙設(shè)計的重要因素之一。在設(shè)計中存在忽視不同樓層高度防排煙設(shè)計的問題。對高于20層和低于20層的建筑應(yīng)當(dāng)采取不同的防排煙設(shè)計，可以通過增加門洞等方式來調(diào)節(jié)風(fēng)速，或是適當(dāng)增加疏散通道的數(shù)量。

4 建筑暖通工程防排煙系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量提升要點

4.1 防排煙風(fēng)機設(shè)計優(yōu)化

防排煙風(fēng)機設(shè)計的關(guān)鍵在于風(fēng)量大小和管道材料，在風(fēng)量設(shè)計方面應(yīng)當(dāng)充分考慮到建筑面積和不同功能區(qū)的面積。對于中庭體積小于8 000 m3的情況應(yīng)當(dāng)參考排煙體積的需求，而對于中庭體積小于18 000 m3的建筑則還要添加換氣量的參考數(shù)據(jù)。此外，也要充分考慮排煙風(fēng)機在不同功能區(qū)的使用功能性，根據(jù)建筑高度和層數(shù)等因素綜合設(shè)置風(fēng)口風(fēng)速，并選擇符合國家規(guī)定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的送風(fēng)管道材料。當(dāng)送風(fēng)管道為金屬內(nèi)壁時，風(fēng)口風(fēng)速應(yīng)小于或等于20 m/s；當(dāng)送風(fēng)管道為非金屬內(nèi)壁時，風(fēng)口風(fēng)速應(yīng)小于或等于15 m/s。同時也要根據(jù)建筑不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計增加排煙風(fēng)機，例如，有地下室的建筑中，如地下室沒有窗戶且面積大于50 m2時，應(yīng)當(dāng)增設(shè)排煙風(fēng)機或機械排煙裝置，并配置相應(yīng)的補風(fēng)系統(tǒng)；對于內(nèi)部走廊無自然通風(fēng)且長度大于20 m的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置機械通風(fēng)排煙裝置。

4.2 自然排煙外窗設(shè)計優(yōu)化

GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中對暖通系統(tǒng)防排煙系統(tǒng)的自然排煙外窗尺寸有明確規(guī)定，建筑中獨立前室的開啟外窗大小需要超過2 m2，同時共用前室也需要進(jìn)行消防設(shè)計，房間樓梯間以及消防電梯間需要共用前室。因此，外窗面積大小需要超過3 m2，在設(shè)計工作過程中需要有效考慮到建筑外窗的實際面積大小，同時還需要保證外窗設(shè)計成為永久開啟[3]。

4.3 正壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

對正壓送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行余壓裝置設(shè)計優(yōu)化前應(yīng)當(dāng)先對建筑內(nèi)部不同分區(qū)進(jìn)行壓力檢測。在疏散門完全關(guān)閉的狀態(tài)下，分別對走道、前室、樓梯間進(jìn)行壓力檢測，發(fā)現(xiàn)這3處的壓力呈遞增趨勢，因此，應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注樓梯間的壓差超出規(guī)定的40～50 Pa時如何泄壓，避免此處壓差過大導(dǎo)致排風(fēng)效率不足等問題。而在疏散門開啟時，則應(yīng)當(dāng)將門洞的斷面風(fēng)速控制在0.7～1.2 m/s，實際設(shè)計中可以通過調(diào)整疏散門面積和開啟面積等方式解決這一問題。

4.4 排煙閥防火閥設(shè)計優(yōu)化

排煙閥在正常運行情況下應(yīng)當(dāng)保持在關(guān)閉狀態(tài)，設(shè)置在排煙風(fēng)機和排煙管道的吸入口位置，使其能夠在需要排煙時第一時間開啟并運行；防火閥則應(yīng)當(dāng)保持完全開啟狀態(tài)，應(yīng)用在暖通系統(tǒng)的順風(fēng)通風(fēng)及回風(fēng)管道中。需要注意的是，防火閥與排煙閥的控制溫度不同，防火閥的溫度在正常狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)控制為70℃，但其耐火溫度應(yīng)當(dāng)高于280℃。同時，也要檢查在排煙風(fēng)機入口處和其他管道的關(guān)鍵處是否配置數(shù)量足夠的排煙閥與防火閥。在防火閥的設(shè)計工作當(dāng)中，需要將其設(shè)置在容易產(chǎn)生火災(zāi)危險房間樓板的位置或者是間隔墻位置，同時還需要在每層橫向分管和豎向分管的連接位置，每個防火分區(qū)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)位置安裝防火閥。

4.5 合理利用BIM建模技術(shù)

在實際工程施工中，暖通系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)往往需要根據(jù)實際施工需要更改第一次的系統(tǒng)設(shè)計方案，許多防排煙系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量問題也就出在這一環(huán)節(jié)中。因此，對于排煙風(fēng)機、自然排煙外窗等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與設(shè)備的設(shè)計可以通過使用BIM技術(shù)建模的方式進(jìn)行設(shè)計質(zhì)量評估，從而對二次設(shè)計深化加以改進(jìn)，使更改后的設(shè)計也能完全符合建筑主體結(jié)構(gòu)，確保防排煙系統(tǒng)的設(shè)計在建筑工程中與其他系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性得到保障。使用BIM進(jìn)行建模時要格外注意管道鋪設(shè)位置、電路電線鋪設(shè)是否合理等問題，并根據(jù)建模模擬結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

5 結(jié)語

建筑工程中對暖通系統(tǒng)的設(shè)計不僅影響到建筑使用的安全系數(shù)，還影響到建筑的使用舒適性，因此，更需要對防排煙系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量不斷提升，尤其要重視防排煙風(fēng)機、自然排煙外窗、送風(fēng)系統(tǒng)、配套裝置的設(shè)計，形成一套立體化的質(zhì)量保障機制，使防排煙系統(tǒng)的使用質(zhì)量不斷提升，在設(shè)計完成后也可以通過數(shù)字化建模的方式進(jìn)行風(fēng)險評估，以便進(jìn)一步提高防排煙系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。