关于楼梯间加压而合用前室不加压或自然通风

01.问题建筑高度≤50m的公建、工业建筑及建筑高度≤m的住宅建筑,是否可以采用防烟楼梯间加压而合用前室不送风或者自然通风的防烟方式呢?这种方式原《高规》()第8.3.2条、原《建规》(版)第9.3.2条均未作规定。《建筑防排烟系统技术标准》(GB-)(以下简称“《烟标》”)第3.4.2条表3.4.2中也只给出了合用前室采用机械加压送风而楼梯间自然通风的方式,并无防烟楼梯间机械加压而合用前室不加压或者自然通风的方式。防烟楼梯间加压而合用前室自然通风的组合方式,在《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力》(版)表4.10.3中提及过,具体如下:那么,工程中是否可以采用防烟楼梯间加压而合用前室不加压或自然通风的方式呢?如果按《烟标》第3.1.5条条文说明,楼梯间、合用前室需要单独设置加压送风设施的原因是为了保证“楼梯间-前室-走道”的压力梯度,而楼梯间加压、合同前室不加压或自然通风的方式是达不到这个要求的,那么楼梯间及合用前室似乎就非得同时加压送风不可。楼梯间采用加压送风而合用前室不能自然通风的方式时又是否可以通过提高楼梯间通向合用前室的风速来保证压力梯度呢?如果按《烟标》第3.4.5~3.4.8条条文说明,楼梯间流向合用前室门洞风速不小于(0.5+0.2)m/s,就可以有效地防止烟气的侵入。是不是只要提高楼梯间的门洞断面风速,采用楼梯间加压送风、合用前室不送风的方式也可行?02.回复问题的重点在合用前室。合用前室不但是疏散人群进入楼梯间的缓冲空间,还是灭火救援人员携带装备器具通过消防电梯到达火灾楼层,发起进攻前的整装和准备工作的前沿阵地。因此,与楼梯间或独立前室相比较,合用前室应具有更加可靠的防烟性能。这一点应该作为讨论的前提。于是,问题也可以进一步明确为:对于建筑高度≤50m的公建、工业建筑及建筑高度≤m的住宅建筑,防烟楼梯间不具备自然通风条件因而采用了加压送风设施时,合用前室如果——1具备自然通风条件:自然通风与加压送风哪种方式防烟性能更可靠?2不具备自然通风条件:设加压送风与不设加压送风哪种方式防烟性能更可靠?关于问题1,可以说自然通风与加压送风两种方式难分高下,宜结合工程具体条件分析确定。现行《建规》第6.4.1条条文说明认为:“疏散楼梯间要尽量采用自然通风,以提高排除进入楼梯间内烟气的可靠性,确保楼梯间的安全。”意味着疏散楼梯间防烟采用自然通风更加可靠。这一体现“被动优先”原则的理念同样贯穿于《烟标》,见其第3.1.3、3.1.6、3.3.11、3.3.12条等。该原则一般来说也适用于前室(合用前室,以下同),需要注意的是楼梯间在竖向上同时存在多个通风口,自然通风条件良好,前室则条件不一:如果前室设有两个及以上不同朝向的可开启外窗且面积足够当然再好不过,连楼梯间防烟系统也可以一并免了(《烟标》第3.1.3.1款);但如果只有一个可开启外窗,虽然满足了《烟标》第3.2.2条规定的前室自然通风条件,防烟性能是否比加压送风更可靠就不能一概而论了。前室自然通风主要受制于室外风向、风压,基于上述原则及对《烟标》第3.1.2条的理解,对于建筑高度≤50m的建筑,前室自然通风受到的外界影响较小,防烟性能也应当是可靠的,当前室外窗开设向当地主导风向下风一侧(背风面或称负压区)时当然更好。问题中提到的“保证楼梯间一前室一走道的压力梯度”,是加压送风防烟方式的工作机理,仅适用于楼梯间和前室都设置加压送风系统的情形。自然通风防烟方式自有其工作机理,当然不能再套用这样的要求。从原理上说,只要自然通风条件合规,即便有少许烟气随着门的短暂开启进入前室,也将随即逸出室外及/或被稀释至可耐受的烟气浓度以下,都在可接受的安全范围之内。至于在楼梯间加压送风、前室自然通风的组合方式下的工况,可以推论:楼梯间一前室之间保持设计压差无碍,而从楼梯间渗入(关门时)或涌入(开门时)前室的送风气流显然不可能维持前室一走道之间的压差,但这部分气流对少量进入前室的烟气的稀释和排挤作用的存在则是确定无疑的,并且是有助于前室防烟的。鉴此,这里还建议在此工况下楼梯间一前室之间的设计压差取50Pa(参照英国-欧洲标准BSEN:6烟气控制系统-第6部分:压差系统规范)。尽管如此,应该承认并强调的是,在进行充分的试验验证之前,对这种防烟组合方式无论肯定还是否定,任何简单的理想化的推测、判断都不免难以令人信服。事实上,《烟标》实施之前漫长的35年间,楼梯间采用加压防烟、前室采用自然通风(时称“自然排烟”)的组合方式,即所谓“楼梯间与前室或合用前室在采用自然排烟方式与采用机械加压送风方式排列组合上的多样化”在工程实践中一直是客观存在的,很多同仁也都亲身经历过,且有原《高规》(版)第8.1.3条条文说明所列表17《垂直疏散通道防烟部位的设置表》为证:今天,如果依据充分,确有必要禁止采用这种组合方式,也应该出台有理有据的明文规定。否则,还是那句话:“法无禁止即可为”。关于问题2,个人认为在现有条件下,采用楼梯间加压送风、合用前室不送风的方式可靠性较低,拟不可行。主要考虑了下面两个方面的原因:1)合用前室设加压送风系统,可直观地视同在被动防烟(防火分隔,含防火门)的基础上增加了一道主动防烟的防线,使之更加可靠。换个角度,也可以按照消防安全工程学的原理对此进行事件树分析——现有数据为:楼梯间一前室一走道之间防火分隔(自闭防火门)有效的概率按0.9计(GB/T.4消防安全工程第4部分:设定火灾场景和设定火灾的选择);加压送风系统的有效性参考英国标准PD.7消防安全工程学原理在建筑设计中的应用第7部分:风险概率评估,楼梯间加压送风系统的有效性为47%~52%。设烟气聚集在前室门口的概率为1,前室加压送风系统的有效性(参照楼梯间数值的上限)也以52%计,那么,按相同的事件序列,在场景路径上各分支处均选取最不利状况(被动、主动设施均不能满足性能要求)的情形下,烟气侵入前室的概率为:前室设加压送风系统时4.8%;不设加压送风系统时10%;侵入楼梯间的概率为:前室设加压送风系统时0.24%;不设加压送风系统时0.48%。可见从理论上说,还是前室设有加压送风系统更安全可靠些。2)前室一走道间的压差与门洞风速密切相关,分别表征前室门关闭时(静态)和开启时(动态)加压送风系统防烟性能。但满足静态压差要求并不构成满足动态风速要求的充分条件,反之亦然。建筑内发生火灾,室内人员疏散时门时开时关,故原则上静态压差和动态风速二者缺一不可。前室不加压送风而“通过提高楼梯间通向合用前室的风速来保证压力梯度”的设想,一是概念上似不够清晰,二来也还缺乏理论研究的支撑或可借鉴的经验。在这个问题上,英国-欧洲标准BSEN:6烟气控制系统-第6部分:压差系统规范对静态压差和动态风速同时作出了规定,而美国标准NFPA92烟气控制技术标准则只侧重于保证静态压差,同时允许开门瞬间一定的压力波动而未对门洞风速提出特别要求——这或许与其基于自身实际,以门的关闭为常态有关。可见任何问题总是可以结合实际进一步探讨研究的。末了还得说一句,前面提到的“现有条件”,包括行政管理规制、技术标准体系和专业人员能力等等。随着我国建筑消防技术理论研究的不断系统、深入和专业技术水平的持续提高,业内在很多问题上的认识和观念必将逐渐趋于科学、理性、客观、合理。以本题而论,一旦超越了当下对防烟系统与排烟系统的内在关联缺乏应有的认识和把握的局限,进而站在分区烟气控制的高度上审视整个建筑烟气控制系统(包括但不限于防烟、排烟系统)的设置与互动作用,辅之以先进适用的分析计算工具和方法,可以预期,建筑烟控系统的设计技术方案将会有更大的选择余地,并在更大的程度上使得《烟标》总则中确立的“结合建筑的特性和火灾烟气的发展规律等因素,采取有效的技术措施,做到安全可靠、技术先进、经济合理”的设计目标真正落到实处。以上意见供参考,不当之处欢迎批评指正。

作者:

崔跃/年毕业于重庆建筑工程学院暖通专业,注册公用设备工程师,教授级高级工程师,《暖通空调》杂志社编委,云南安泰审图中心暖通专业总工程师。

本文同时在“云南安泰ynat”



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