乔辉 彭洛克

摘  要：本文从防烟分区、自然排烟系统、机械排烟系统、补风系统、机械排烟启动功能等5个维度出发，建立16个三级指标的排烟系统消防安全评估体系。利用层次分析法（AHP）确定指标权重，并通过模糊综合评价法对排烟系统进行实例风险评估，得出该系统消防安全隶属矩阵，依据最大隶属度原则，确定该系统的整体消防安全水平，为实际消防监督检查和系统维护保养检测等工作提供有效参考。

关键词：排烟系统;层次分析法;模糊综合评价;消防安全评估

中图分类号：TU998.1     文献标识码：A       文章编号：2096-6903（2021）03-0000-00

0引言

排烟系统是建筑内消防设施的重要组成部分，主要作用是采用自然排烟或机械排烟的方式，将房间、走道等空间的火灾烟气排至建筑物外，为人员安全疏散和消防救援创造有利条件。试验表明：有效的排烟系统，可在发生火灾时排除大量烟气，还可排除火灾中70%～80%的热量，从而起到控制火势蔓延的作用。排烟系统分为自然排烟系统和机械排烟系统，主要由排烟风机、补风机、管道（井）、排烟防火阀、排烟口（阀）、挡烟分隔设施等设备组成。目前消防安全评估多侧重于单体建筑或某一特定区域，对建筑消防设施定性定量方面的评估较少。本文在充分考虑排烟系统特点的基础上，主要运用层次分析法（Analytic hierarchy process，简称AHP）和模糊综合评价法对研究对象开展应用研究。通过分析排烟系统特点设计消防安全评价指标，并根据层次分析法确定各评价指标的权重，然后采用模糊综合评价法进行系统的消防安全风险评估，将定性的消防问题量化分析[1-2]，最后根据实例评估结果，提出降低该系统消防安全风险的针对性措施和建议。

1构建层次分析评估模型

1.1 排烟系统工作原理

排烟系统分为自然排烟系统和机械排烟系统。自然排烟是利用建筑物的构造，在自然力的作用下，利用火灾产生的热烟气流的浮力和外部风力作用，通过建筑物房间或走道开口把烟气排至室外的排烟方式。其实质是通过室内外空气对流进行排烟。在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热烟气的排出口。一般可采用可开启外窗以专门设置的排烟口及电动排烟窗等进行自然排烟。

机械排烟系统通常是由火灾现场人员手动控制或由感烟探测器将火灾信号传递给排烟控制器，开启活动的挡烟垂壁将烟气控制在发生火灾的防烟分区内，并打开排烟口以及和排烟口联动的排烟防火阀，同时关闭空调系统和送风管道内的防火阀防止烟气从空调、通风系统蔓延到其他非着火区域，最后由设置在屋顶的排烟风机将烟气通过排烟管道排至室外。

1.2 层次分析评估模型

层次分析法是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。通过运用层次分析法，结合《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）、《建筑消防设施检测技术规程》（XF503-2004）、《建筑消防设施的维护管理》（GB25201-2010）等标准规范，将评估指标体系划分为3个层次。一级评价指标（目标层）为排烟系统消防安全;二级评价指标（准则层）分为5个，分别是防烟分区S1、自然排烟系统S2、机械排烟系统S3、补风系统S4、机械排烟启动功能S5;三级评价指标（方案层）分为16个，分别是储烟仓厚度S11、挡烟分隔设施S12、防烟分区划分S13、自然排烟窗（口）设置S21、自动排烟窗开启控制S22、固定窗S31、排烟防火阀S32、排烟口（阀）S33、排烟风机S34、排烟管道及机房S35、补风机S41、补风口（阀）S42、补风管道及机房S43、联动启动功能S51、消防控制室手动启动功能S52、现场手动启动控制功能S53。

2计算各指标权重和一致性检验

2.1 构建判断矩阵并计算指标权重

按照层次分析评估模型结构，对同层各个指标进行相对重要性的两两比较，采用1-9标度法确定各指标间的相对重要性赋值 ，分别构建出第二级、第三级指标判断矩阵， 数据值大小对应其相对重要性程度大小，1表示i和j因素相同重要，3表示i比j因素稍微重要，5表示i比j因素明显重要，7表示i比j因素强烈重要，9表示i比j因素极端重要，2、4、6、8分别表示i比j因素处于以上判断之间的中间状态。采用几何平均法[3]，分别求得第二、三级指标的权重，并通过第二级指标相对于第一级指标的权重加权综合第三级指标权重，得到权重总排序结果（见表1）。

2.2单排序和总排序一致性检验

要确保判断矩阵逻辑结果的合理性，必须通过矩阵单排序一致性检验和总排序一致性检验，即矩阵的随机一致性比率CR<0.1。借助MATLAB软件，分别计算出第二、三级指标各判断矩阵的最大特征根λmax、一般一致性指标CI。按照 （其中 ， 为平均一致性指标），计算求得各判断矩阵CR值均小于0.1，说明单排序一致性通过检验。同理，可求得层次总排序一致性比率CR总=0.0256<0.1，说明总排序一致性检验通过，判断矩阵整体逻辑性合理。

3综合模糊评价法及实例分析

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，对一些边界不清、不易量化的因素运用模糊数学理论进行定量分析，减少人为主观错误，能够较好地反映建筑内排烟系统各评价指标的作用，提高决策能力[4]。本文根据该评估指标体系，选取中山市某一超高层公共建筑中的排烟系统，采用模糊综合评价法进行实例分析。

根据排烟系统现实评价状况，结合相关专家咨询意见确定排烟系统消防安全评价等级为4个等级优、良、中、差，评价集V={V1，V2，V3，V4}，V1（优）、V2（良）、V3（中）、V4（差）分別对应分数设定值为90、80、70、60。

邀請4位专家对该建筑排烟系统采用资料审查、现场检查和抽查测试等方式，对其消防安全进行效能打分，根据各指标在评价集中的隶属度建立模糊综合评价矩阵[5]，计算得出防烟分区模糊评价矩阵R1，自然排烟系统模糊评价矩阵R2，机械排烟系统模糊评价矩阵R3，补风系统模糊评价矩阵R4，机械排烟启动功能模糊评价矩阵R5。

4结语

（1）为对排烟系统消防安全进行评估，从层次分析法，从防烟分区、自然排烟系统、机械排烟系统、补风系统、机械排烟启动功能等5个维度出发，建立了该系统的三个层次消防安全评估体系。

（2）通过构建判断矩阵，计算各指标相应权重，在单排序和总排序一致性通过检验的基础上，计算得出三级指标相对于一级指标的总权重，并进行权重总排序。其中自然排烟窗（口）设置、排烟风机、联动启动功能、自动排烟窗开启控制、排烟防火阀、排烟管道及机房等指标权重较高。指标具体量化排序结果，为消防执法部门和维护保养企业明确排烟系统监督检查和维保检测的重点提供了必要的参考依据。

（3）采用模糊综合评价法对某一超高层公共建筑内的排烟系统消防安全进行评估，并根据系统消防安全评估的隶属度，确定总体评价等级为“良”，验证了该评估模型的有效性和可行性。同时在专家资料审查、现场检查和抽查测试进行打分的过程中，也发现该系统存在一些典型性隐患：联动启动测试个别常闭排烟口（阀）无法联动开启、挡烟垂壁在装修时被任意拆卸、排烟机房防火门损坏、需在平时保持关闭的排烟口（阀）处于常开状态等。这要求在今后消防安全管理工作中，一定要加强对这类问题或隐患的发现和整改，不可掉以轻心、因小失大，定期检查和维护以确保系统完好有效。

参考文献

[1] 刘召.基于AHP评标决策中的模糊综合评判模型[J].中国高新技术企业，2010（12）：24-25..

[2] 李军，周欣鑫.基于层次分析法的既有建筑排烟系统消防安全评估研究[J].工程质量，2020，38（5）：81-85.

[3] 白建平，王越，范健强，等.层次分析法在KTV场所消防安全分析中的应用[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2017，19（6）：76-78+82.

[4] 邹声华，杨如辉，张帝.模糊综合评判在高校图书馆火灾风险评估中的应用[J].徐州工程学院学报（自然科学版），2011，26（4）：25-30.

[5] 张和旸子，李强，张军乐.基于模糊层次分析法的微型消防站效能评估[J].武警学院学报，2019，35（10）：29-33.

收稿日期：2021-02-02

作者简介：乔辉（1980—），女，河北邯郸人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：消防工程、消防监督等。

Abstract： This paper establishes a fire safety evaluation system of smoke extraction system with 16 three-level indexes from five dimensions： smoke control partition， natural smoke extraction system， mechanical smoke extraction system， air supplement system and mechanical smoke extraction starting function. AHP is used to determine the index weight， and fuzzy comprehensive evaluation method is used to evaluate the risk of smoke exhaust system. The membership matrix of fire safety of the system is obtained. According to the maximum membership principle， the overall fire safety level of the system is determined， which provides effective reference for the actual fire supervision and inspection and system maintenance detection.

Keywords： smoke exhaust system; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation; fire safety evaluation