地下建筑防排烟策略研究蒋兰

地下建筑防排烟策略研究蒋兰

蒋兰

武汉市人防建筑设计研究院湖北武汉430012

摘要：虽然地下建筑有着很多的优点，然而其在消防安全方面也有很多隐患，也就是说它的火灾危险性非常大。烟气浓度大，不易扩散就是最显著的一个，这也是引发其他危险的根源。由于烟气不易于排出到室外，致使能见距离缩短，一氧化碳含量升高，影响自救，温度上升迅速，这都会使火灾中的受困人群产生恐慌，窒息死亡。所以研究地下防排烟的意义不言而喻，这能从根本上解决地下建筑的消防安全问题，从而使地下建筑能够有更好的发展前景，为城市为人类造福。

关键词：地下建筑；防排烟；策略

1地下建筑的火灾危险特征

地下建筑从其使用功能可分为地下汽车库、地下设备用房、地下商业、地下歌舞娱乐场所等几类，其都具有以下共同火灾危险特征。

1.1火灾荷载大，人员密度大

目前，地下空间大多被用作地下车库以及百货、餐饮、娱乐等商业模式，其存放、销售的产品大都为可燃物、易燃物，燃烧速度快，发烟量大，燃烧产生烟气温度高、毒性大，烟气难以排出。当其作为商业、歌舞娱乐场所、超市时，人员密度指标远远超过《建筑设计防火规范》（GB50016-2014，以下简称《建规》）关于地下一层人员密度的规定。

1.2密闭性高，疏散条件、通风条件差

地下建筑疏散出口大多不能直通室外，通风、采光极差，建筑密闭性高，一旦发生火灾，可燃物产生的大量烟雾将从起火部位以极快的速度向四处扩散，并呈现聚集不散的状态。地下建筑与地上建筑相比较，不利于人员生命安全的关键是人员的疏散方向与烟气的蔓延方向相同。烟气向上流动的速度为1.5～7.5m/s，人上楼的速度最快为0.6m/s，烟气流动的速度方向导致人员难以疏散。

1.3能见度低，疏散时间长，极易发生拥塞现象

地下建筑基本不具备自然采光条件，发生火灾时，主要依靠建筑自身应急照明系统，规范要求应急照明照度要达到0.5Lx，但大多建筑由于维护保养不到位，实际运用中难以达到规范照度，一旦发生火灾，人员容易恐慌，极易造成疏散出口拥塞或找不到疏散出口的现象。

2地下建筑防排烟系统设计的重点

2.1合理划分防烟分区

防烟分区是阻挡火灾中烟气蔓延的措施，地下建筑防排烟设计首要重点就是要合理划分防烟分区，一般应遵循以下划分原则：（1）防烟分区不得跨越防火分区；（2）每个防烟分区建筑面积不应超过规范要求；（3）一般按每个楼层水平方向划分防烟分区，一个水平面可以含多个防烟分区，不允许在垂直方向跨越不同楼层划分防烟分区；（4）对于不同功能的场所，应单独划分防排烟分区。

2.2准确计算排烟量

排烟系统担负1个防烟分区时，以60m3/hm2排烟量计算；担负2个及2个以上防烟分区时，以120m3/hm2排烟量计算。另外，对于地下车库等场所，通常以每小时换气次数6～10次来计算排烟量。根据计算出的排烟量来确定排烟风机的容量。多个防烟分区共用一套排烟设备时，排烟风机容量应按最大的一个区域的面积计算。

2.3选择适合的防排烟方式

排烟方式分为自然排烟和机械排烟两种。自然排烟方式可利用天窗、排烟竖井等垂直通道进行排烟。鉴于地下建筑结构的特殊性，不建议单独采用自然排烟方式，最好采用全面通风排烟方式。排烟口与送风口的设置位置至关重要，单出口地下建筑，如单车道地下车库可利用出入口自然补风，排烟口则应设置在远离地下车库出入口的尽头上部。这样布置，可形成良好的对流，有利于排烟，节约成本。多出口地下建筑排烟，一般从一个出入口送风，另一个出入口排烟，送风口应尽量远离排烟口。其余出入口仍可作为自然排烟口。

大型复杂的地下建筑，排烟口与疏散通道要有一定的距离，疏散通道应采用正压送风防烟方式，确保疏散通道安全无烟。

3地下建筑防排烟的措施

3.1自然排烟

自然排烟是地面建筑最常用的一种排烟方式，结构简单，门窗洞口都可以成为排烟口，然而地下建筑很明显不具备这样的条件。地下建筑基本上属于一个封闭的空间，只有出口能够有排烟作用，但排出烟气的量远远不够。所以如果能够在建筑时设置一些通向地面的洞口，便可以利用自然排烟的方式减少烟气的积聚，那么最好最合理的方法就是设置排烟天井和排烟中庭。

（1）排烟天井

天井是建造地下建筑时，直接在地下建筑顶部开口，常见的有下沉式中心广场，使地下建筑可以直接与外部空间连通。地下建筑建造设计中天井的出现使地下建筑不再完全封闭，不仅有效解决防烟分区面积限制问题还能提供自然采光光源，同时也为地下建筑烟气控制创造了有利条件。

（2）排烟中庭

中庭是地下建筑与外部空间既隔离又融合的特有空间形式。在中庭的顶部设置一个带有感温和感烟的传感器，一旦发生火灾，通过传感器的作用，将热信号或烟信号转换成电信号，使中庭天窗开启，便可以使大量热烟气传至室外。中庭不仅可以如此自然排烟，也为机械排烟创造了一个空间。但是中庭的设置需要一个合适的位置及较高的耐火强度，否则会在火灾中起不到设想中的效果。中庭位置最好设置在整个建筑的中央，这样有利于建筑内烟气的排出，并为火灾中的人群创造逃生的空间；耐火强度可以通过喷涂耐火材料而提升，以免其在高温火灾中发生坍塌，从而加剧火灾的严重性。

3.2机械排烟

纵使自然排烟有着节省材料和装饰的优点，但是由于地下建筑的特性，自然排烟肯定无法满足火灾时烟气排出的要求量，并且很多情况下受周围环境等限制，地下建筑无法设置中庭、天井等实现自然排烟的效果，因此地下建筑还应选择相应的机械排烟措施。机械排烟效果要由于自然排烟，但其造价与维修费用高，在断电之后无法使用。

3.3机械防烟

机械防烟是指发生火灾时，对于建筑内部相对安全区域进行强制送风，使防烟分区内保持一定正压，防止烟气流入。机械防烟方式的优点是能有效地防止烟气侵入所控制的区域，根据要求机械防烟应该设置在以下部位：（1）防烟楼梯间及其前室或合用前室；（2）避难走道的前室。机械防烟优点在于只需占用较小的空间就可以完成烟气的阻碍，但是也存在着一些不足，比如若被保护区域的正压值过高时，会使被保护区域的门窗难以开启，从而造成人员无法疏散。

3.4非燃化防烟

以上提到的防排烟措施是火灾发生后已经产生大量有毒烟气后的措施，那么对烟气的控制除了“防”和“排”，从烟气的源头开始控制，直接消除产生烟气的可能也可以是一种策略，这就是非燃化防烟策略。

3.5密闭防烟

在《人防规范》中规定：丙、丁、戊类物品库房宜采用密闭防烟措施。“密闭防烟”是火灾发生时采取关闭设于通道上或房间的门和管道上的阀门等措施，达到火区内外隔断，让火情由于缺氧而自行熄灭的一种方法。不过密闭防烟这种方法非常的有局限性，在当前许多地下建筑都是大型建筑，内部空间非常复杂且人员比较集中，并不采用如此方法。

3.6空气幕防烟

空气幕作为一种柔性阻隔物相比于其他利用机械防烟的刚性阻隔物优越很多，它可以为疏散中的人群创造一个透明可见的通道，慌乱的人群不必再去寻找防火门，也不必担心老人小孩因为送风的压力过大而打不开防火门造成悲剧。而且空气幕对烟气的隔断效果也非常明显，正常工作情况下可以阻隔98%的烟气，这样就能在疏散通道为人群创造出非常理想的空间，可以在空气幕处形成一面透明的“墙”，使得人流与烟气流分离。

总之，防排烟系统设计是地下建筑消防设计的重中之重，其可靠性、合理性关乎人身安全。因此，笔者认为防烟、排烟消防设计必须完整、准确地执行现行有关的国家标准规范。对于新生、边缘问题的处理，更应综合权衡，慎之又慎。

参考文献

[1]唐永，邢志祥.高层建筑火灾安全疏散研究述评[J].中国安全生产科学技术，2011（10）：56-59.

[2]洪金男.高层建筑防排烟设计中常见问题分析及对策探讨[J].科技创新导报，2012（28）：74.