【摘要】通过合理有效的暖通空调系统防排烟设计，可以在火灾发生时对烟气进行有效的疏导、排出和阻挡，并保证求生通道不被毒烟气侵袭以确保人员的疏散安全，因此已经成为建筑防火设计的重要组成部分。但现阶段建筑暖通空调系统防排烟设计还存在诸多不足，如设计人员忽视漏风系数而导致排烟系统的排烟量减少、排烟窗口开凿的位置缺乏合理性而增加了系统运行障碍、高层建筑风管穿防火墙除没有设置防火阀等，为此本文将就此展开探讨。
【关键词】建筑；暖通空调；防排烟系统；设计优化
作者简介：李媛莉，赵树锌；北京城建设计发展集团股份有限公司
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.0819
建筑暖通空调系统防排烟设计由防烟系统和排烟系统所构成，其中防烟系统主要是通过人为设计的机械加压送风，将源源不断的新鲜空气输送到室内来避免室内的烟雾蔓延到人员输送通道处；排烟系统主要是通过开启天窗或机械排烟等方式来将烟雾输送到大气中。但受到气压、风力等多种因素的影响，自然排烟、采用机械排烟系统等可能难以实现设计理想，为此建筑暖通空调系统防排烟系统能否在复杂的外部风环境中正常运转就至关重要了。
1.建筑暖通空调系统火灾烟气的主要防排烟措施及影响因素
1.1建筑暖通空调系统火灾烟气的主要防排烟措施
第一，控制烟气产生量。例如在建筑中设置自动火灾报警系统及自动灭火系统，当火灾发生时使人员及时感应到火情，确保在最佳时间内将烟气扑灭并采取有效措施来控制火情；尽量使用发烟量小的建筑材料和装修材料，当火灾发生时获得相对充裕的逃生时间以减少人员伤亡和财产损失。
第二，利用建筑物的构造自然排烟。通常自然排烟主要通过开启窗户来达到所需的风压和热压，因此该排烟方式不需要动力，具有结构简单、投资少和运行可靠等优点，但在应用时也存在着诸多问题，如火灾发生时火势有向上蔓延的风险、烟气容易受到外界风速的影响、烟囱效应对自然排烟效果具有显著影响。
第三，利用竖井排出烟气。利用竖井排出建筑火灾产生的烟气，主要取决于如何合理的利用烟囱效应，采用开放竖井进行排烟，但竖井排烟的排烟井与送风井需要占用较大空间，在有条件的建筑物内可以适当采用。
第四，设置机械加压送风系统。通过机械加压产生的压差能够使烟气从高压区流向低压区，该技术常用于预防烟气进入大厅和疏散通道内，有时也可对着火层的上下楼层进行加压以帮助排出起火层烟气或将烟气通过楼板缝隙及楼梯井传播的可能性降至最低。
第五，利用排烟风机进行机械排烟。采用机械动力强制排出室内的烟气，具体而言就是由排烟风机产生一定的吸力，将火灾产生的烟气吸入排烟口，再经排烟管道排出室外。研究表明，一个设计优良的机械排烟系统能够排出火灾所产生的80%热量，大大降低火灾温度，而排烟效果的好坏，主要取决于排烟口布置的位置及排烟风口的形式。
1.2建筑暖通空调系统防排烟系统设计的影响因素
在对建筑暖通空调系统防排烟系统进行设计时，要分析火灾烟气的可能来源及可能影响的空间，并考虑建筑内相关消防系统的影响，应该说防排烟设计本身就是一个多种消防系统集成优化的过程。
首先，自动喷水灭火系统的影响。建筑灭火系统在火灾发生后的系列动作会对防排烟系统的工作产生一定影响，在水喷淋系统动作后会降低烟气温度，减小烟气热浮升力，其结果是使烟气层下降迅速和烟气能见度急剧下降，防排烟系统的排烟效果也会因此下降。
其次，空调通风系统的影响。当建筑局部区域发生火灾后，尚未发生火灾的空间也会因空调通风系统而受到烟气的影响。此种情况下，通常做法是关闭空调通风系统以避免烟气扩散并中断向着火区送风，但还是无法避免由于压差等因素引起的烟气沿通风管道的扩散。近年来，在大型空调通风系统的设计中，越来越多的设计方案倾向于将空调通风系统的管道在建筑物发生火灾时兼作排烟系统使用，即在平时该系统作为空调通风使用，而火灾发生时切换为排烟使用，此种设计会增加系统控制的复杂程度且对相关系统部件也有特殊要求。
最后，火灾发生位置的影响。以中庭大空间区域建筑为例，当火灾发生在紧邻建筑中庭和大空间区域时，火灾烟气有可能进入中庭或大空间内，着火区域内滞留的烟气较少，此时酌情设计着火区域的排烟量。
2.建筑暖通空调系统防排烟设计的优化策略
现阶段建筑暖通空调系统防排烟设计还存在如下问题：外窗面积与实际开启外窗面积区分失误，使得烟雾仅能从小面积开启窗口排出，降低了防排烟系统运行；设计人员基于对美观性与经济效益因素的考虑，采用天窗形式来代替规范要求的自然排烟窗，导致火灾发生时烟雾无法及时排除，阻碍了火灾救援工作的高效进行；未按照既定的规范标准对排烟窗口尺寸进行针对性设计，过小尺寸的排烟窗口无法有效开展排烟工作；排烟窗口开凿的位置缺乏合理性，增加了系统运行障碍，如排烟窗口开凿位置设置过高，火灾发生时救援人员无法打开排烟窗；设计人员仅通过粗略方式计算输风量，导致系统运行缺乏有效性；设计风口风速过程中，设计人员根据自身工作经验设置，并未与实际建筑暖通空调系统建设情况进行结合，导致送风管道的作用失稳。
针对建筑暖通空调系统防排烟设计存在的问题，笔者认为可以从如下方面进行优化和改善：
第一，严格审核设计图纸。在进行建筑暖通空调防排烟系统施工前，设计图纸必须要经过严格审核，审核的内容包括事故预防、质量检测及技术规范等。审核过程中，消防部门和建设单位都应该对防排烟设计有清晰的认识，结合建筑物的实际结构特点，选择合适的排烟窗位置，科学规划排烟窗的位置，选择最适合建筑物发展需求的排烟窗结构，为防排风设计提供坚实的保障。
第二，优化防排烟中的自然排烟外窗设计。设计人员应取室内地面面积的2%来进行自然排烟窗户设置，对于窗户高度，应设置在排烟区域顶部位置。此过程，设计人员应根据窗户开启形式与自然排烟窗面积来确定推拉窗、悬窗以及推拉窗的折减系数。以某建筑工程为例，其地下地上分别设置为2层与14层，地上楼层的下面2层是商业网点，以上则是居民住宅层。该工程建设高度为45m，属二类高层住宅楼。设计人员应将建筑物的楼梯间作为防排烟楼梯间，每层设置为0.8m×1.2外窗，还应综合虑与周边建筑物防火间距关系，通过甲级防火墙设置来强化自然排烟果。
第三，排烟阀、防火阀的设置。一般防火阀都设置在风管上，和通风系统直接关联，正常时开启，动作温度保持在70°C；而排烟阀一般设置在管道或风机的上吸入口，正常时关闭，动作温度保持在280°C。管道在穿过防火分隔时，两者的接触部位应设置排烟阀与防火阀，除了能有效控制烟气流动，还能提高防火分隔设施的分离效率，起到一举两得的作用。
第四，排烟口与送风口的风速控制。建筑防火设计所处的规范标准环境对排烟口与送风口风速有明确要求。如，加压送风口风速应控制在7m/s以下，排烟口风速需控制在10m/s以内。然而实际设计过程，相关建设者并未严格遵循规范标准，这就导致风速设计超出了规范数值，不仅增加了防排烟系统的运行阻力，还降低了系统排烟效果。因此在设计防排烟系统过程，应对风速、排烟口以及加压送风口进行设置，以达到工程建设对防排烟系统运行控制的预期。
第五，提升设计人员专业素质水平。应确保每位防排烟设计人员具备理论与实践方面的专业素养，不定期地对设计人员的专业知识进行检测，以使人员能够不断学习，进而为思想创新提供充足的论知识条件。此外，还应组织培训，使设计人员能够充分沟通以改善市场环境多元化发展所带来的问题现状。
3.结语
为提高防排烟系统的适用性和可靠性，设计人员应以设计需求为主，并与实际建筑特点相结合，对其防排烟影响因素进行深入分析，制定出科学的预防和设计方案，确保防排烟系统设计质量的进一步提升。
参考文献：
[1]刘慧雯.关于建筑暖通防排烟设计的研究[J].中国标准化,2017(10).
[2]邢家玮.暖通空调系统防排烟设计常见问题分析[J].住宅与房地产,2017(15):290.
[3]陈保存.暖通空调系统的防排烟设计[J].智能建筑与城市信息,2017(9):46-47.
[4]吴佳彦.超高层建筑烟囱效应及其暖通系统设计研究[D].北京建筑大学,2018.
[5]田晓.地下建筑防排烟系统的设置和应用[J].建设科技,2017(16):84-85.