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摘要：针对我国高层建筑的逐渐增多，对高层建筑火灾烟气探测及控制也应该在防排烟工程中得到重视，本文重点的分析了当今高层建筑火灾中烟气的特点，并对火灾防排烟的设计进行了探讨。
关键词：高层建筑；火灾；防排烟
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言
对于高层建筑而言，写字楼、商铺、居住楼等如果比作“硬资产”，那么其防排烟系统则是其“软资产”。防排烟系统在平日里是看不见、摸不着的，在危急时刻，与整个高层建筑的安全及相关人员的安全是直接相关的。把高层建筑防排烟系统的设计提升到一个高度，对该系统的加以不断的完善，能够最大限度的发挥其消防、排烟作用。
一、建筑火灾中烟气的特点
（一）火羽流
建筑火灾发生时，火源上方的火焰和燃烧形成的烟气流的统称为“火羽流”。大多数火羽流的火焰为自然扩散火焰，分为间歇性和连续性两个火焰区，其中，火焰区上方由燃烧产物造成的羽流区被称为浮力羽流。火灾上层烟气的质量和能量的增加，主要是由于浮力羽流携带的燃烧产物燃烧时生成热量，卷吸大量下层空气至上层造成的。
（二）窗口射流和顶棚射流
建筑火灾发生后，浓烟会随着建筑内外不同的空间状态改变其流动走向，形成水平或垂直流动。窗口射流主要指从建筑门窗等地方向外扩展的烟流；顶棚射流则指垂直方向流动的、在上升过程中受到顶棚的阻挡向水平方向扩展的烟流，其厚度是顶棚高度的5%～12%，主要用于计算火灾区的对流换热，对估算水喷淋头和火灾探测器的响应有重要作用[2]。
（三）火势蔓延的驱动力
建筑火灾中烟气的流动受多种驱动力的影响，如外部风向、浮力、气体膨胀以及空调系统等。这些驱动力导致烟气不断流向火灾区的各个方向，甚至是火灾区相邻的楼道、走廊和电梯等地方，严重阻碍了人员的疏散、逃生和救援工作的开展。
二、导致烟气流通的要素简述
（一）由于气温过高而导致的膨胀
这点是导致其流动性比较大的关键要素。结合有关的膨胀规律等显示，如果灾情非常剧烈的话，烟气的规模能够变成之前的好几倍。除此之外，由于气温和气压等高速的上升，就会使得烟气由着火区不断的向其他区域扩展。
（二）由于空调导致的
第一，此类建筑中对大气品质有着非常严苛的规定，通风空调的新风量较大。如果出现灾情，由于新风系统不断的向室内输送新鲜空气，此时就会导致灾情变得更加严重。
（三）烟囱效应对烟气的影响
一般情况下，高层建筑的室内温度要高于室外温度，室内与室外要是有相通开口，那么由于气压差，空气形成下进上出流动形式。高层建筑发生火灾的时候，建筑物越高，内外压力差越大，烟囱效应就越明显。在地层发生火灾的时候，烟囱效应的影响是非常显著的。
（四）室外风对烟气的影响
相关实验表明，迎风墙面经受向内的压力，而背风墙面和两边墙面受向外的压力，迎风面所受压力最大，风向影响可以改变建筑物烟囱效应的形式。而风力越大，中性面受影响越大。火灾蔓延趋势也会发生相应变化。
三、高层建筑的防排烟主要方式
（一）自然排烟方式
自然排烟是运用火灾产生的烟气的浮力与外部风力作用通过建筑物的对外开口派出烟气排到室外的一种方式，其实质是热烟气与冷空气的对流运动。自然排烟中，一定要有冷空气进口与热烟气的排出口。烟气排出口可以是建筑物的外窗，也可以是专门在侧墙上部设置的。
（二）机械排烟方式
1、全面通风排烟方式
在房间运用排烟机进行机械排烟的时候，利用送风机进行机械送风，该方法称作全面通风排烟方式。我们知道火燃烧的原理，所以机械排烟的区域的选择非常的关键，一定不要把空气输送到火区，通常情况下安排在非火区并且有大量烟的位置这样才会取得很好地效果。这种方式有很好的稳定性，不用考虑通风对于火势的影响，但是成本比较高同时需要送排两样的设备，对于资金的投入比较大。
2、负压机械排烟方式
负压排烟方式指的是运用排烟机通过排烟口将着火房间中产生的烟气排到室外的排烟方式。在火灾发展初期，该排烟方式可以减小着火房间内压力，形成负压，烟气不会扩散到其他区域。不过火灾猛烈发展阶段，因为产生了大量的烟气，排烟机要是来不及把将其完全排除，烟气就可能会向其它区域扩散。此外，排烟机要求能够承受高温烟气，且还要设防火阀，在超温时自动将排烟关闭停止。因此，不但初投资高，且日常维护管理费用也比较高。
四、高层建筑防排烟设计应注意的问题
（一）自然排烟设计时应注意的问题
1、排烟窗位置过低
对于排烟窗的感觉我们都有一定的常识，烟是顺着低空向上升起来的，所以，排烟窗一般的情况都选较高的位置，这样就会起到良好的排烟的效果。如果排烟窗设计得不合理，一旦有火灾发生，就会直接的威胁到人身安全，还影响到救援工作的进行。
2、排烟窗开启面积过小
《高层民用建筑防火设计规范》对于排烟窗的面積的规定有严格的要求的，不能够过小，过小就会直接影响到排烟的效果。但是，有很多的公共场所的排烟窗十分的不规范，面积小直接导致排烟不流畅，一旦有事故发生，后果将十分的严重，一定要加大监管力度。
3、排烟窗距离过远
有些单位对于排烟窗安放的位置过于随意化，对于位置设计的不够合理。大部分体现为距离过远起不到效果，人们过于注重美观，知识形式行的进行设计，这样对于我们的工作的开展没有任何的意义。所以，相关的部门要不定期的进行抽查，对于不合理的及时进行处理。
（二）机械排烟设计时应注意的问题
关于走道排烟如何区分采用自然排烟和采用机械排烟问题，例如，建筑物走道为L 字形且长度超过20m，走道的一端距开启外窗的水平距离小于30m，能满足自然排烟条件，另一端距开启外窗的水平距离远大于30m，是不是距开启外窗的水平距离小于30m 的这端走道采用自然排烟，另一端走道采用机械排烟呢? 规范规定，在一个防烟分区内，一端走道采用自然排烟，另一端走道采用机械排烟是肯定不行的。解决方案：①在能满足自然排烟的走道端采用满足防火要求的隔墙和门（征求建筑专业同意）划为一个防烟分区且能满足自然排烟条件的采用自然排烟，走道另一端划为另一个防烟分区且不能满足自然排烟条件的采用机械排烟；②把整个走道作为一个防烟分区，按不满足自然排烟条件采用机械排烟，这是目前最常用的走道排烟方式之一。
关于排烟系统防烟分区的划分，可采用防火隔墙、挡烟垂壁、从顶棚下凸出的不小于500mm 的结构梁以及顶棚和吊顶凸出不小于500mm 的不燃烧体，它们能在排烟时间内有效地组织和积蓄烟气，使烟气集中、烟层增厚，并形成一定的压力差，有理想的排烟效果。笔者认为，防排烟系统中不论防火分区的多少，火灾时只考虑一点排烟，即只运行一个防火分区的防排烟系统；对于在一个防火分区内，负担2个以上的防烟分区排烟系统，虽然系统排烟量按最大防烟分区的面积乘以120m3/h计算，但是火灾时也只考虑一点排烟；对于防烟楼梯间、前室和合用前室等疏散通道，火灾时，需同时开启其加压送风防烟系统。
（三）机械加压送风设计时应注意的问题
1、机械加压送风风量设计不合理
在检查的过程中，普遍的存在这样的问题，很多的单位对于资金的投入方面过于少，对于空间的计算不够严格，风量达不到空间所需的比例，对于排烟的功能达不到应有的效果。如果送风机过大，也是不正确的，一旦有事故发生进行人群疏散的过程，防火门打开的比较困难，直接的影响到了救援工作。
2、合用正压送风系统未设计压差自动调节装置
规范规定，防烟楼梯间的余压值为40Pa-50Pa，前室、合用前室、消防电梯间前室的余压值为25Pa-30Pa，这样设计是要在楼梯间内形成一个比前室或合用前室大的气体压力，在前室或合用前室形成一个比走道大的气体压力，防止高温烟气进到前室，让楼梯间内不存在烟气。
结语
防排烟系统对于建筑是非常重要的，然而现在的高层建筑防排烟系统不免存在些问题，这对于建筑的本身和建筑内人员都存在安全隐患。这些问题需要我们加以分析解决。希望通过本文对防排烟问题的阐述，对相关工作者有所帮助。
参考文献：
[1]宫志华. 高层建筑火灾防排烟探讨[J]. 消防技术与产品信息,2012,S1:116-117.
[2]方加军,李君荣,郝同奎. 高层建筑防排烟的现状分析及解决对策[J]. 消防技术与产品信息,2013,01:43-45.
[3]鲁磊,洪克宽,杨庆军,邹媛. 高层建筑火灾特性与防控对策研究[J]. 中国公共安全(学术版),2010,02:92-95.
关键词：高层建筑；火灾；防排烟
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言
对于高层建筑而言，写字楼、商铺、居住楼等如果比作“硬资产”，那么其防排烟系统则是其“软资产”。防排烟系统在平日里是看不见、摸不着的，在危急时刻，与整个高层建筑的安全及相关人员的安全是直接相关的。把高层建筑防排烟系统的设计提升到一个高度，对该系统的加以不断的完善，能够最大限度的发挥其消防、排烟作用。
一、建筑火灾中烟气的特点
（一）火羽流
建筑火灾发生时，火源上方的火焰和燃烧形成的烟气流的统称为“火羽流”。大多数火羽流的火焰为自然扩散火焰，分为间歇性和连续性两个火焰区，其中，火焰区上方由燃烧产物造成的羽流区被称为浮力羽流。火灾上层烟气的质量和能量的增加，主要是由于浮力羽流携带的燃烧产物燃烧时生成热量，卷吸大量下层空气至上层造成的。
（二）窗口射流和顶棚射流
建筑火灾发生后，浓烟会随着建筑内外不同的空间状态改变其流动走向，形成水平或垂直流动。窗口射流主要指从建筑门窗等地方向外扩展的烟流；顶棚射流则指垂直方向流动的、在上升过程中受到顶棚的阻挡向水平方向扩展的烟流，其厚度是顶棚高度的5%～12%，主要用于计算火灾区的对流换热，对估算水喷淋头和火灾探测器的响应有重要作用[2]。
（三）火势蔓延的驱动力
建筑火灾中烟气的流动受多种驱动力的影响，如外部风向、浮力、气体膨胀以及空调系统等。这些驱动力导致烟气不断流向火灾区的各个方向，甚至是火灾区相邻的楼道、走廊和电梯等地方，严重阻碍了人员的疏散、逃生和救援工作的开展。
二、导致烟气流通的要素简述
（一）由于气温过高而导致的膨胀
这点是导致其流动性比较大的关键要素。结合有关的膨胀规律等显示，如果灾情非常剧烈的话，烟气的规模能够变成之前的好几倍。除此之外，由于气温和气压等高速的上升，就会使得烟气由着火区不断的向其他区域扩展。
（二）由于空调导致的
第一，此类建筑中对大气品质有着非常严苛的规定，通风空调的新风量较大。如果出现灾情，由于新风系统不断的向室内输送新鲜空气，此时就会导致灾情变得更加严重。
（三）烟囱效应对烟气的影响
一般情况下，高层建筑的室内温度要高于室外温度，室内与室外要是有相通开口，那么由于气压差，空气形成下进上出流动形式。高层建筑发生火灾的时候，建筑物越高，内外压力差越大，烟囱效应就越明显。在地层发生火灾的时候，烟囱效应的影响是非常显著的。
（四）室外风对烟气的影响
相关实验表明，迎风墙面经受向内的压力，而背风墙面和两边墙面受向外的压力，迎风面所受压力最大，风向影响可以改变建筑物烟囱效应的形式。而风力越大，中性面受影响越大。火灾蔓延趋势也会发生相应变化。
三、高层建筑的防排烟主要方式
（一）自然排烟方式
自然排烟是运用火灾产生的烟气的浮力与外部风力作用通过建筑物的对外开口派出烟气排到室外的一种方式，其实质是热烟气与冷空气的对流运动。自然排烟中，一定要有冷空气进口与热烟气的排出口。烟气排出口可以是建筑物的外窗，也可以是专门在侧墙上部设置的。
（二）机械排烟方式
1、全面通风排烟方式
在房间运用排烟机进行机械排烟的时候，利用送风机进行机械送风，该方法称作全面通风排烟方式。我们知道火燃烧的原理，所以机械排烟的区域的选择非常的关键，一定不要把空气输送到火区，通常情况下安排在非火区并且有大量烟的位置这样才会取得很好地效果。这种方式有很好的稳定性，不用考虑通风对于火势的影响，但是成本比较高同时需要送排两样的设备，对于资金的投入比较大。
2、负压机械排烟方式
负压排烟方式指的是运用排烟机通过排烟口将着火房间中产生的烟气排到室外的排烟方式。在火灾发展初期，该排烟方式可以减小着火房间内压力，形成负压，烟气不会扩散到其他区域。不过火灾猛烈发展阶段，因为产生了大量的烟气，排烟机要是来不及把将其完全排除，烟气就可能会向其它区域扩散。此外，排烟机要求能够承受高温烟气，且还要设防火阀，在超温时自动将排烟关闭停止。因此，不但初投资高，且日常维护管理费用也比较高。
四、高层建筑防排烟设计应注意的问题
（一）自然排烟设计时应注意的问题
1、排烟窗位置过低
对于排烟窗的感觉我们都有一定的常识，烟是顺着低空向上升起来的，所以，排烟窗一般的情况都选较高的位置，这样就会起到良好的排烟的效果。如果排烟窗设计得不合理，一旦有火灾发生，就会直接的威胁到人身安全，还影响到救援工作的进行。
2、排烟窗开启面积过小
《高层民用建筑防火设计规范》对于排烟窗的面積的规定有严格的要求的，不能够过小，过小就会直接影响到排烟的效果。但是，有很多的公共场所的排烟窗十分的不规范，面积小直接导致排烟不流畅，一旦有事故发生，后果将十分的严重，一定要加大监管力度。
3、排烟窗距离过远
有些单位对于排烟窗安放的位置过于随意化，对于位置设计的不够合理。大部分体现为距离过远起不到效果，人们过于注重美观，知识形式行的进行设计，这样对于我们的工作的开展没有任何的意义。所以，相关的部门要不定期的进行抽查，对于不合理的及时进行处理。
（二）机械排烟设计时应注意的问题
关于走道排烟如何区分采用自然排烟和采用机械排烟问题，例如，建筑物走道为L 字形且长度超过20m，走道的一端距开启外窗的水平距离小于30m，能满足自然排烟条件，另一端距开启外窗的水平距离远大于30m，是不是距开启外窗的水平距离小于30m 的这端走道采用自然排烟，另一端走道采用机械排烟呢? 规范规定，在一个防烟分区内，一端走道采用自然排烟，另一端走道采用机械排烟是肯定不行的。解决方案：①在能满足自然排烟的走道端采用满足防火要求的隔墙和门（征求建筑专业同意）划为一个防烟分区且能满足自然排烟条件的采用自然排烟，走道另一端划为另一个防烟分区且不能满足自然排烟条件的采用机械排烟；②把整个走道作为一个防烟分区，按不满足自然排烟条件采用机械排烟，这是目前最常用的走道排烟方式之一。
关于排烟系统防烟分区的划分，可采用防火隔墙、挡烟垂壁、从顶棚下凸出的不小于500mm 的结构梁以及顶棚和吊顶凸出不小于500mm 的不燃烧体，它们能在排烟时间内有效地组织和积蓄烟气，使烟气集中、烟层增厚，并形成一定的压力差，有理想的排烟效果。笔者认为，防排烟系统中不论防火分区的多少，火灾时只考虑一点排烟，即只运行一个防火分区的防排烟系统；对于在一个防火分区内，负担2个以上的防烟分区排烟系统，虽然系统排烟量按最大防烟分区的面积乘以120m3/h计算，但是火灾时也只考虑一点排烟；对于防烟楼梯间、前室和合用前室等疏散通道，火灾时，需同时开启其加压送风防烟系统。
（三）机械加压送风设计时应注意的问题
1、机械加压送风风量设计不合理
在检查的过程中，普遍的存在这样的问题，很多的单位对于资金的投入方面过于少，对于空间的计算不够严格，风量达不到空间所需的比例，对于排烟的功能达不到应有的效果。如果送风机过大，也是不正确的，一旦有事故发生进行人群疏散的过程，防火门打开的比较困难，直接的影响到了救援工作。
2、合用正压送风系统未设计压差自动调节装置
规范规定，防烟楼梯间的余压值为40Pa-50Pa，前室、合用前室、消防电梯间前室的余压值为25Pa-30Pa，这样设计是要在楼梯间内形成一个比前室或合用前室大的气体压力，在前室或合用前室形成一个比走道大的气体压力，防止高温烟气进到前室，让楼梯间内不存在烟气。
结语
防排烟系统对于建筑是非常重要的，然而现在的高层建筑防排烟系统不免存在些问题，这对于建筑的本身和建筑内人员都存在安全隐患。这些问题需要我们加以分析解决。希望通过本文对防排烟问题的阐述，对相关工作者有所帮助。
参考文献：
[1]宫志华. 高层建筑火灾防排烟探讨[J]. 消防技术与产品信息,2012,S1:116-117.
[2]方加军,李君荣,郝同奎. 高层建筑防排烟的现状分析及解决对策[J]. 消防技术与产品信息,2013,01:43-45.
[3]鲁磊,洪克宽,杨庆军,邹媛. 高层建筑火灾特性与防控对策研究[J]. 中国公共安全(学术版),2010,02:92-95.