赵阳

（华东理工大学设计院，上海 200237）

1 引言

暖通空调系统是现代建筑工程消防系统的一大重要组成部分。我国对暖通空调系统中防排烟系统的研究时间相对较短，在实际应用中仍然存在许多质量问题。因此，需要防排烟系统设计人员根据建筑工程的实际应用需求和暖通系统设计标准规范进行风机、管道、配套设施的设计，使防排烟系统的实用性切实得到提升。

2 建筑暖通工程中防排烟系统的重要作用

暖通系统不仅有环保节能的作用，还能提高建筑使用的舒适度。而防排烟系统则是暖通工程消防安全系数提升的关键途径之一。重视防排烟系统的设计质量能够保证在日常使用中顺利排除烟气，降低暖通系统的安全隐患，保证整个系统中各个设备与电路的正常运行，同时也能够通过对防排烟系统的设计提高暖通系统的运行效率，能够最大程度上发挥暖通系统的节能作用，能够使建筑内的空气流通的温度控制效果最大化，对建筑工程有重要的现实意义。

3 建筑暖通工程防排烟系统设计常见质量问题

3.1 防排烟风机设计问题

防排烟风机的位置和设计数量都影响到暖通系统中的防排烟系统质量。一旦风机位置设置不合理不仅不利于烟气的顺利排出，还容易导致烟气反过来堵在管道中，导致烟雾反串到室内。

3.2 自然排烟外窗设计问题

自然排烟外窗根据功能性可以分为不同的类型，但自然防烟系统的排烟窗安装和机械防烟系统排烟窗安装步骤存在相似性，大部分也是设置在建筑物的顶棚位置，因此，设计人员常常出现没有按照建筑暖通系统的需求盲目设计外窗的情况。同时，部分设计人员自身对自然排烟外窗的各个不同组成部分的概念认识不清晰，这就导致外窗的设计面积不符合实际使用需求，或是安装后才发现可开启面积不足，导致排烟系统的运行效率受到影响。此外，由于自然排烟外窗连接建筑外观，实际工程设计中还存在过分重视美观而导致排烟外窗使用性能受限的问题，部分设计人员认为自然排烟并不依赖外窗，而选择最低成本的设计方案，甚至直接用普通天窗发挥自然排烟外窗等这类不规范设计行为都是导致自然排烟外窗设计质量问题频出的主要因素。

部分自然排烟外窗不仅具有排烟作用，还能在关键时刻用作消防救援窗口，因此，需要对外窗的尺寸、开凿位置进行科学测算。但实际设计中存在外窗位置过低不能顺利排出烟气；位置过高不利于救援人员通过外窗进入室内等问题。

3.3 正压送风系统余压设计

目前，我国相关施工技术标准中对于暖通空调系统的防排烟系统设计做出了明确规定，其中就包括对防排烟系统性能影响较大的机械加压送风量。但设计人员在进行正压送风系统余压设计时若没有根据设计规范中规定的压差对施工设计进行预测与风险评估就会导致正压送风系统余压装置的设计不到位，容易导致在实际使用中余压超出规定范围[1]。此外需要注意的是，建筑的前室与避难间、走廊与楼梯间等不同建筑分区之间的压差规定是不同的，应当根据不同的压差范围进行不同的正压送风系统设计。同时，也要充分考虑到规定中给出的压差范围是在空间封闭情况下进行测量，而在实际使用中受到人为开关门等因素的影响可能出现余压差过大的问题，对此需要设置相应的泄压措施，但目前的防排烟系统设计中这一点也是经常被忽视的问题。

3.4 排烟阀与防火阀设计

防排烟系统中，需要通过开关排烟阀与防火阀在日常运行中进行烟气的排放。在火灾来临时，利用防火阀和排烟阀的共同作用将烟雾与明火隔绝，从而实现消防系统和防排烟系统在任何情况下都能够维持正常运行，在最大程度上保证建筑暖通系统的运行安全，从而提高建筑的防火安全系数。在实际应用中若排烟阀与防火阀的配置不合理就会导致二者不能联系起来共同协作，导致烟雾的阻隔作用受损。

最常见的排烟阀与防火阀设计问题是风机管道中排烟阀与防火阀的配置数量不合理。通常二者之间需要分隔一定的距离，但这个距离的设定应当根据管道的铺设以及建筑规模等因素综合测算，并没有过于绝对的实际设计标准。因此，在防排烟系统设计中若是采用同样的分隔距离应用在不同管道的排烟阀与防火阀之间则必然导致防排烟系统的使用质量下降。除此之外，还存在排烟风机入口处没有设置排烟阀与防火阀的情况，但在送风管、补风管等位置却不需要设置这两种装置，因此，是否设置、如何设置需要设计人员综合管道安装实际情况确定。

3.5 配电设施设计

对多个建筑暖通系统的设计进行分析后不难发现，仍有许多建筑在设计时忽视了防排烟系统的配套配电设施设计。防排烟系统中主要使用的电气设备是防排风机，因此，为了满足防排风机使用中的用电负荷需要为其单独铺设一套电路。但实际工程中许多暖通系统的防排风机直接接入暖通系统电路甚至直接接入建筑电路，没有设置专用的配电线路，更遑论设置单独的消防电源。这种设计不仅忽视了防排风机的运行功率和用电负荷需求，还忽视了防排风机在运行中的安全风险，一旦建筑电力系统运行发生故障或是暖通系统运行出现电力供应问题极易导致防排风机跳闸、故障[2]。此外，根据国家规定的防排烟系统设计规范，应当为这样的消防用电气设备配置专门的防火线缆或是具有一定防火性能的电线。但许多建筑工程中将防排烟系统直接与建筑电路连接的行为导致线缆的安全等级不足，导致配电设施方面存在巨大安全隐患的同时，也导致一旦某处发生漏电、明火等事故时，防排烟系统也会受到不良影响而停止运行，这将加剧事故的危害程度。

3.6 与建筑结构产生冲突

暖通系统的设计需要根据不同建筑主体结构和功能特性进行调整，采用不同的设计使暖通系统的适应性提高，防排烟系统的设计也应当跟随暖通系统的改变而改变。但在实际设计中存在暖通空调防排烟系统设计方案与建筑结构产生冲突的问题。例如，在带有车库的建筑中应当重点加强车库部分的防排烟设计，同时也要考虑到车库本身在排风、补风方面的设计。而对于带有地下室和走廊的建筑则需要重点关注这类较为封闭的场所中的排风设计，并设置单独的机械排烟装置，但在实际工程设计中常常存在设计人员没有根据地下室和走廊的面积配置排风设计的现象。除此之外，建筑的高度也是影响防排烟设计的重要因素之一。在设计中存在忽视不同楼层高度防排烟设计的问题。对高于20层和低于20层的建筑应当采取不同的防排烟设计，可以通过增加门洞等方式来调节风速，或是适当增加疏散通道的数量。

4 建筑暖通工程防排烟系统设计质量提升要点

4.1 防排烟风机设计优化

防排烟风机设计的关键在于风量大小和管道材料，在风量设计方面应当充分考虑到建筑面积和不同功能区的面积。对于中庭体积小于8 000 m3的情况应当参考排烟体积的需求，而对于中庭体积小于18 000 m3的建筑则还要添加换气量的参考数据。此外，也要充分考虑排烟风机在不同功能区的使用功能性，根据建筑高度和层数等因素综合设置风口风速，并选择符合国家规定设计标准的送风管道材料。当送风管道为金属内壁时，风口风速应小于或等于20 m/s；当送风管道为非金属内壁时，风口风速应小于或等于15 m/s。同时也要根据建筑不同结构的设计增加排烟风机，例如，有地下室的建筑中，如地下室没有窗户且面积大于50 m2时，应当增设排烟风机或机械排烟装置，并配置相应的补风系统；对于内部走廊无自然通风且长度大于20 m的建筑结构应设置机械通风排烟装置。

4.2 自然排烟外窗设计优化

GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》中对暖通系统防排烟系统的自然排烟外窗尺寸有明确规定，建筑中独立前室的开启外窗大小需要超过2 m2，同时共用前室也需要进行消防设计，房间楼梯间以及消防电梯间需要共用前室。因此，外窗面积大小需要超过3 m2，在设计工作过程中需要有效考虑到建筑外窗的实际面积大小，同时还需要保证外窗设计成为永久开启[3]。

4.3 正压送风系统设计优化

对正压送风系统进行余压装置设计优化前应当先对建筑内部不同分区进行压力检测。在疏散门完全关闭的状态下，分别对走道、前室、楼梯间进行压力检测，发现这3处的压力呈递增趋势，因此，应当重点关注楼梯间的压差超出规定的40～50 Pa时如何泄压，避免此处压差过大导致排风效率不足等问题。而在疏散门开启时，则应当将门洞的断面风速控制在0.7～1.2 m/s，实际设计中可以通过调整疏散门面积和开启面积等方式解决这一问题。

4.4 排烟阀防火阀设计优化

排烟阀在正常运行情况下应当保持在关闭状态，设置在排烟风机和排烟管道的吸入口位置，使其能够在需要排烟时第一时间开启并运行；防火阀则应当保持完全开启状态，应用在暖通系统的顺风通风及回风管道中。需要注意的是，防火阀与排烟阀的控制温度不同，防火阀的温度在正常状态下应当控制为70℃，但其耐火温度应当高于280℃。同时，也要检查在排烟风机入口处和其他管道的关键处是否配置数量足够的排烟阀与防火阀。在防火阀的设计工作当中，需要将其设置在容易产生火灾危险房间楼板的位置或者是间隔墙位置，同时还需要在每层横向分管和竖向分管的连接位置，每个防火分区的空气调节系统以及通风系统位置安装防火阀。

4.5 合理利用BIM建模技术

在实际工程施工中，暖通系统和防排烟系统往往需要根据实际施工需要更改第一次的系统设计方案，许多防排烟系统的设计质量问题也就出在这一环节中。因此，对于排烟风机、自然排烟外窗等关键结构与设备的设计可以通过使用BIM技术建模的方式进行设计质量评估，从而对二次设计深化加以改进，使更改后的设计也能完全符合建筑主体结构，确保防排烟系统的设计在建筑工程中与其他系统之间的协调性得到保障。使用BIM进行建模时要格外注意管道铺设位置、电路电线铺设是否合理等问题，并根据建模模拟结果进行优化。

5 结语

建筑工程中对暖通系统的设计不仅影响到建筑使用的安全系数，还影响到建筑的使用舒适性，因此，更需要对防排烟系统的设计质量不断提升，尤其要重视防排烟风机、自然排烟外窗、送风系统、配套装置的设计，形成一套立体化的质量保障机制，使防排烟系统的使用质量不断提升，在设计完成后也可以通过数字化建模的方式进行风险评估，以便进一步提高防排烟系统的设计质量。