隨著高層建筑的增多,高層建筑的防火問題引起建筑設(shè)計(jì)部門和消防監(jiān)督部門越來越密切的關(guān)注。解決這個問題需要從消防報警、自動滅火、安全疏散、消防供水等諸多方面綜合考慮,下面僅從高層建筑的防煙設(shè)計(jì)方面談一下自己的看法。
一、高層建筑防煙設(shè)計(jì)的重要性。物質(zhì)燃燒時,煙氣的擴(kuò)散使光線變得模糊不清,使疏散者看不清出口或出口標(biāo)志,高溫及有毒的氣體、煙塵的刺激作用對人體有致命的危險。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),在高層建筑火災(zāi)中死亡人員中,有60%以上的人員是由于窒息、吸入煙塵和有毒氣體致死。
二、高層建筑火災(zāi)時的煙氣流動特性?;馂?zāi)時,引起煙氣流動的主要因素有溫度升高引起的氣體膨脹、煙囪作用、室外風(fēng)力的影響和建筑內(nèi)部通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的影響。
1、氣體膨脹因素。資料顯示,存有普通可燃物質(zhì)的房間,火勢達(dá)到旺盛時,室內(nèi)氣壓可增至10帕至20帕,氣溫可高達(dá)700℃,空氣體積膨脹3倍以上。膨脹后的氣體從房間的門、窗等開口處涌出,其水平擴(kuò)散速度約為0.5~0.8米/秒,垂直擴(kuò)散速度約為3~4米/秒,這種燃燒不完全、帶有多種有毒氣體和顆粒及巨大熱量的混合氣體將會對人構(gòu)成很大威脅。因而,設(shè)置控制系統(tǒng)阻止煙氣進(jìn)入疏散通道是十分關(guān)鍵的。
2、煙囪作用。建筑內(nèi)部著火后,引起樓內(nèi)氣溫升高,樓內(nèi)外氣壓存在一個壓力差,從而導(dǎo)致建筑內(nèi)樓梯間、管道井等豎井中產(chǎn)生上升的氣流,上升的熱氣流、火星可以沿豎井?dāng)U散到上面樓層,從而可引起上面樓層可燃物燃燒。氣流上升的同時,燃燒層會吸入大量室外空氣,從而又加速了這個惡性循環(huán)。
3、室外風(fēng)力及建筑內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的影響。對于高層建筑,室外風(fēng)向、風(fēng)速對室內(nèi)煙氣流動有顯著影響。風(fēng)力作用在建筑物外墻時,迎風(fēng)的一面產(chǎn)生正壓即壓力,被風(fēng)的一面產(chǎn)生負(fù)壓即吸力。當(dāng)著火的房間位于背風(fēng)面時,房間內(nèi)煙氣在負(fù)壓作用下沿外墻窗口排出,當(dāng)著火的房間位于迎風(fēng)面時,房間內(nèi)的煙氣在正壓作用下不能向外排出,而是沿內(nèi)墻門、窗及通風(fēng)管道向同樓層其它部位擴(kuò)散,風(fēng)速越大,風(fēng)壓越大,擴(kuò)散的速度就越快。煙氣沿通風(fēng)管道擴(kuò)散時,進(jìn)風(fēng)口將輸入空氣,從而加速了著火層的燃燒。
三、高層建筑的防煙設(shè)計(jì)。從以上論述的煙氣流動特性分析,防煙設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾個方面入手:一要設(shè)計(jì)安全的阻擋煙氣進(jìn)入疏散通道的設(shè)施,如防煙樓梯間、防火門、防火卷簾等;二要減小煙囪作用,規(guī)范中已明確規(guī)定,沿管道井等豎井每隔2~3層用相當(dāng)于樓板耐火等級的材料進(jìn)行封堵,這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中常常被忽略;三是設(shè)置機(jī)械送風(fēng)排煙裝置,以控制氣壓的方法達(dá)到安全疏散和減少火災(zāi)損失的目的。機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì),是為了防止煙氣進(jìn)入疏散樓梯間、防煙前室等部位,減緩火勢蔓延而采取送風(fēng)、排煙的方式,一方面在防煙前室、樓梯間等部位采取送風(fēng)加壓措施增加該地區(qū)的氣壓,一方面采取自動排煙、機(jī)械排煙的方式減少著火區(qū)及走廊等處壓力,使煙氣無法進(jìn)入保護(hù)區(qū)域。
機(jī)械排煙系統(tǒng)排煙量可以這樣確定:(1)走道或房間采用機(jī)械排煙時,排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量計(jì)算應(yīng)符合下列要求:擔(dān)負(fù)一個防煙分區(qū)時(包括不劃防煙分區(qū)的大空間房間),應(yīng)按該防煙分區(qū)面積的每平方米不小于60立方米/小時計(jì)算(風(fēng)機(jī)的最小排煙量不小于200立方米/小時),擔(dān)負(fù)兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時,應(yīng)按最大防煙區(qū)面積每平方米不小于120立方米/小時計(jì)算。(2)按著火房間與走廊門的尺寸考慮,單扇門時排煙量1400立方米/小時,雙扇門排煙量21600立方米/小時。(3)按防煙分區(qū)的換氣次數(shù)計(jì)算,沒有中央低速空調(diào)系統(tǒng)時按每小時4次計(jì)算,有中央低速空調(diào)的按每小時6~8次計(jì)算。
機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)置,一般在建筑物頂部設(shè)置排煙風(fēng)機(jī)。在每層的走廊頂部或側(cè)墻最上部設(shè)常閉的煙口或帶排煙閥的百葉排煙口?;馂?zāi)時,在有煙氣樓層用手動或自動方式打開排煙口或排風(fēng)閥,并與排煙風(fēng)機(jī)連鎖開啟,投入排煙工作狀態(tài),從著火層排煙也是減輕內(nèi)著火層窗戶破裂而造成的潛在危險的一個途徑。