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摘要：高层建筑火灾有其自身特殊属性，有必要加以独立的分析研究。本文根据现代高层建筑发生火灾的特点，分析了高层建筑消防系统中烟气产生的原因，并对高层建筑防排烟工作中的具体解决办法作了一些说明。
关键词：高层建筑；火灾预防；防排烟分析
Abstract: high-rise building fire has its own special properties, it is necessary to independent study. In this paper, according to the modern high-rise building fires characteristics, analysis of high-rise building fire systems smoke causes, and on high-rise building smoke control work in a specific solution makes some explanations.
Key words: high-rise building; fire prevention; smoke analysis
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
若高层建筑发生火灾，其火势蔓延速度快，如果不能及时有效地进行疏散扑救工作，则会造成难以估量的生命、财产损失。高层建筑防排烟系统，对于高层建筑消防安全具有积极的建设意义。
一、高层建筑发生火灾呈现出的特点
（一）火势蔓延速度快。高层建筑一旦发生火灾，其建筑内部的楼梯间、风道、电缆井、管道井等各种竖井，会发生很显著的烟囱效应。在没阻挡的情形中，烟气可到达顶部。高层建筑承受的风力较大亦是火灾蔓延的主因之一。建筑越高，风力越大，则火势越猛。通常风力会使微弱火源变得危险，使火势急剧扩大变为大规模火灾。
（二）火灾隐患多。高层建筑结构功能相对复杂化，设施多，装修繁琐，引火物与点火源多。与此同时，自动化程度高，用电量大。这就使得漏电和短路的故障几率非常之高，极易形成火灾隐患。人员密集使得人为造成火灾的几率相应增加。
（三）建筑内人员疏散难度大。高层建筑楼层数多，上下疏散的距离长，故疏散到地面所用的时间也较长。多数人员密集的高层建筑，火势起来的时候，在短时间内疏散难度非常大。若楼梯设计不科学，烟火窜入之后，容易造成巨大伤亡事故。
（四）扑救高层火灾的难度很大
1、登高困难。高层建筑所处环境地域面积一般都较狭小，消防工作展开场地有限，另外受云梯长度因素的制约，当高层建筑上部发生火灾，根本没办法进行外攻与登高扑救。
2、消防供水难度大。高层建筑的火灾，其消防供水难度比较大，体现在水量少与供水高度不够两方面。
3、消防排烟难度大。若发生火灾时，由于受到玻璃幕墙以及登高设施之限制，还有受风力风向的影响，很难进行自然方式排烟。若采用机械式排烟系统，也要受风力、气压等因素之影响，很难实现理想排烟效果。
二、影响高层建筑火灾烟气流动的原因分析
（一）高温带来的烟气膨胀。
此是影响火灾中烟气流动比较重要的一个原因。根据相关的气体膨胀定律与实验数据表明，当火灾火势到达旺盛阶段时，烟气体积可以膨胀到原来三倍或以上。再加上火中温度与气压的急剧攀升，就迫使烟气从原来着火部位迅速向建筑内其余部位扩散。
（二）空调对于烟气流动的影响。首先，高层建筑内人员对空气的质量要求很高，通风空调的新风量较大。而当火灾发生时，因为空调新风系统向室内输入大量新鲜空气，使得燃烧所消耗的氧气又通过这种形式补充过来，让火势变大。其次，火灾发生阶段，烟气会从通风管道向相邻房间、相邻楼层蔓延，若楼内设有具备回风系统的空调，这种蔓延表现得更加明显。
（三）烟囱效应对烟气的影响。高层建筑的室内温度通常较室外温度为高，如果室内和室外有相通开口，则因为气压差的因素，空气形成下进上出流动形式。火灾发生时，内外压力差越大，建筑物越高，烟囱效应越明显。火灾在低层发生时，烟囱效应影响尤为显著。
（四）室外风对烟气的影响。
实验结果表明，迎风墙面经受向内的压力，而背风墙面与两边墙面受向外的压力，迎风面所受压力最大，风向影响能使建筑物烟囱效应的形式发生改变。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、高层建筑火灾防排烟的措施
当前高层建筑防排烟可以有以下几个方面的内容：
（一）从源头控制烟气产生。要消除发生烟气的源头，在高层建筑内设计火灾的报警系统以及智能灭火系统，在浓烟大量产生之前对火灾进行扑灭或者控制其发展。在选建材、装潢材料以及家具的时候，尽量选择发烟量相对较少的材料。
（二）利用建筑物自身构造进行自然排烟。采用开启外窗与窗外阳台的方法自然排烟。此办法无需动力，结构简易，造价低、投资少。，但也存在一定的问题。表现在：
1、发生火灾时，若烟气中有过量未燃气体，那么烟气排除之后便会立即形成火焰，导致火势从建筑物外壁向上边蔓延。
2、室外风向风力会影响到自然排烟效果。随外部风向与风力强弱不同，排烟效果也有相当大的差异，具有不确定性。
3、烟囱效应影响自然排烟。冬季火灾初期会从通风口向室内吸入空气。夏季火灾时，若空调处在开启状态，则有下降气流产生，导致烟气自上而下的传播。
故而高层建筑还是选用机械防排烟工作方式为好。
（三）、使用竖井排烟。利用烟囱效应的物理特征，用开放式竖井排烟。此项排烟方法效果不错，但是在设立竖井的时候，比较占用空间，一般不容易被采用。
（四）用通风空调排烟。
通风空调加压送风可以充分利用原来设施，节省投资。空调排烟可以分成未着火区排烟和着火区排烟两 办法。未着火区排烟，是向未着火的区域送风，使该区域形成正压，防止烟气向此处蔓延。着火区排烟，是把送风口改作排烟口。
因为火灾初始期烟气少、温度低，尚未構成未着火区域的威胁，通风空调应当作为排烟使用。随着烟气增加，温度提升，要改为向未着火区送风。当温度高到相当程度，着火区域通风空调阀门关闭，通风空调排烟立即停止。
（五）设计加压送风的防烟系统
设计此中系统的具体部位，要由建筑物的具体情况而定，一般要设计在如下条件中：无自然排烟功能的楼梯间，无自然排烟功能的前室、消防电梯室、封闭式避难间等等。
（六）使用排风机排烟
凭借机械强制地把室内烟气排出去，排烟效果好坏，要凭排烟口位置和排烟口形式来决定。用此种排烟方式进行排烟在设计与使用上，应当分划出防烟区，有效地对隔墙、挡烟垂壁进行利用。
除此之外，加强防烟宣传；对火灾等异常情况发生时，人员的心理状态和行动特点进行分析，制定出合理的疏散计划；根据楼层、人员情况，配备出合理的避难器材也很有必要。
总结：
作为高层建筑消防系统中的关键组成部分，其火灾防排烟的设计对于保障高层建筑中的人身及财产安全，具有非同寻常的现实意义。设计者在进行研究设计时，应该严格按照规范的要求进行，且能结合建筑具体情况，确定出合理的排烟方式，以期达到排烟设计简单有效、经济实用的效果，满足消防系统总体设计需求。
参考文献：
[1] 刘春玲，张哲，张振英．高层建筑火灾特点及防火涉及要求[J]．铁道建筑，2008，(12)：66 68
[2] 杨洪涛，周静，孟智．高层建筑设置排烟系统的重要性[J]．低温建筑技术，2008，2(98)：28—29．
[3] 林贤光．关于超高层建筑建设一些问题的探讨[J]．上海消防，2004，(9)：58—59．
[4]霍然，胡源，李元洲．建筑火灾安全工程导论[M]．合肥：中国科技大学出版社，2006．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：高层建筑；火灾预防；防排烟分析
Abstract: high-rise building fire has its own special properties, it is necessary to independent study. In this paper, according to the modern high-rise building fires characteristics, analysis of high-rise building fire systems smoke causes, and on high-rise building smoke control work in a specific solution makes some explanations.
Key words: high-rise building; fire prevention; smoke analysis
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
若高层建筑发生火灾，其火势蔓延速度快，如果不能及时有效地进行疏散扑救工作，则会造成难以估量的生命、财产损失。高层建筑防排烟系统，对于高层建筑消防安全具有积极的建设意义。
一、高层建筑发生火灾呈现出的特点
（一）火势蔓延速度快。高层建筑一旦发生火灾，其建筑内部的楼梯间、风道、电缆井、管道井等各种竖井，会发生很显著的烟囱效应。在没阻挡的情形中，烟气可到达顶部。高层建筑承受的风力较大亦是火灾蔓延的主因之一。建筑越高，风力越大，则火势越猛。通常风力会使微弱火源变得危险，使火势急剧扩大变为大规模火灾。
（二）火灾隐患多。高层建筑结构功能相对复杂化，设施多，装修繁琐，引火物与点火源多。与此同时，自动化程度高，用电量大。这就使得漏电和短路的故障几率非常之高，极易形成火灾隐患。人员密集使得人为造成火灾的几率相应增加。
（三）建筑内人员疏散难度大。高层建筑楼层数多，上下疏散的距离长，故疏散到地面所用的时间也较长。多数人员密集的高层建筑，火势起来的时候，在短时间内疏散难度非常大。若楼梯设计不科学，烟火窜入之后，容易造成巨大伤亡事故。
（四）扑救高层火灾的难度很大
1、登高困难。高层建筑所处环境地域面积一般都较狭小，消防工作展开场地有限，另外受云梯长度因素的制约，当高层建筑上部发生火灾，根本没办法进行外攻与登高扑救。
2、消防供水难度大。高层建筑的火灾，其消防供水难度比较大，体现在水量少与供水高度不够两方面。
3、消防排烟难度大。若发生火灾时，由于受到玻璃幕墙以及登高设施之限制，还有受风力风向的影响，很难进行自然方式排烟。若采用机械式排烟系统，也要受风力、气压等因素之影响，很难实现理想排烟效果。
二、影响高层建筑火灾烟气流动的原因分析
（一）高温带来的烟气膨胀。
此是影响火灾中烟气流动比较重要的一个原因。根据相关的气体膨胀定律与实验数据表明，当火灾火势到达旺盛阶段时，烟气体积可以膨胀到原来三倍或以上。再加上火中温度与气压的急剧攀升，就迫使烟气从原来着火部位迅速向建筑内其余部位扩散。
（二）空调对于烟气流动的影响。首先，高层建筑内人员对空气的质量要求很高，通风空调的新风量较大。而当火灾发生时，因为空调新风系统向室内输入大量新鲜空气，使得燃烧所消耗的氧气又通过这种形式补充过来，让火势变大。其次，火灾发生阶段，烟气会从通风管道向相邻房间、相邻楼层蔓延，若楼内设有具备回风系统的空调，这种蔓延表现得更加明显。
（三）烟囱效应对烟气的影响。高层建筑的室内温度通常较室外温度为高，如果室内和室外有相通开口，则因为气压差的因素，空气形成下进上出流动形式。火灾发生时，内外压力差越大，建筑物越高，烟囱效应越明显。火灾在低层发生时，烟囱效应影响尤为显著。
（四）室外风对烟气的影响。
实验结果表明，迎风墙面经受向内的压力，而背风墙面与两边墙面受向外的压力，迎风面所受压力最大，风向影响能使建筑物烟囱效应的形式发生改变。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、高层建筑火灾防排烟的措施
当前高层建筑防排烟可以有以下几个方面的内容：
（一）从源头控制烟气产生。要消除发生烟气的源头，在高层建筑内设计火灾的报警系统以及智能灭火系统，在浓烟大量产生之前对火灾进行扑灭或者控制其发展。在选建材、装潢材料以及家具的时候，尽量选择发烟量相对较少的材料。
（二）利用建筑物自身构造进行自然排烟。采用开启外窗与窗外阳台的方法自然排烟。此办法无需动力，结构简易，造价低、投资少。，但也存在一定的问题。表现在：
1、发生火灾时，若烟气中有过量未燃气体，那么烟气排除之后便会立即形成火焰，导致火势从建筑物外壁向上边蔓延。
2、室外风向风力会影响到自然排烟效果。随外部风向与风力强弱不同，排烟效果也有相当大的差异，具有不确定性。
3、烟囱效应影响自然排烟。冬季火灾初期会从通风口向室内吸入空气。夏季火灾时，若空调处在开启状态，则有下降气流产生，导致烟气自上而下的传播。
故而高层建筑还是选用机械防排烟工作方式为好。
（三）、使用竖井排烟。利用烟囱效应的物理特征，用开放式竖井排烟。此项排烟方法效果不错，但是在设立竖井的时候，比较占用空间，一般不容易被采用。
（四）用通风空调排烟。
通风空调加压送风可以充分利用原来设施，节省投资。空调排烟可以分成未着火区排烟和着火区排烟两 办法。未着火区排烟，是向未着火的区域送风，使该区域形成正压，防止烟气向此处蔓延。着火区排烟，是把送风口改作排烟口。
因为火灾初始期烟气少、温度低，尚未構成未着火区域的威胁，通风空调应当作为排烟使用。随着烟气增加，温度提升，要改为向未着火区送风。当温度高到相当程度，着火区域通风空调阀门关闭，通风空调排烟立即停止。
（五）设计加压送风的防烟系统
设计此中系统的具体部位，要由建筑物的具体情况而定，一般要设计在如下条件中：无自然排烟功能的楼梯间，无自然排烟功能的前室、消防电梯室、封闭式避难间等等。
（六）使用排风机排烟
凭借机械强制地把室内烟气排出去，排烟效果好坏，要凭排烟口位置和排烟口形式来决定。用此种排烟方式进行排烟在设计与使用上，应当分划出防烟区，有效地对隔墙、挡烟垂壁进行利用。
除此之外，加强防烟宣传；对火灾等异常情况发生时，人员的心理状态和行动特点进行分析，制定出合理的疏散计划；根据楼层、人员情况，配备出合理的避难器材也很有必要。
总结：
作为高层建筑消防系统中的关键组成部分，其火灾防排烟的设计对于保障高层建筑中的人身及财产安全，具有非同寻常的现实意义。设计者在进行研究设计时，应该严格按照规范的要求进行，且能结合建筑具体情况，确定出合理的排烟方式，以期达到排烟设计简单有效、经济实用的效果，满足消防系统总体设计需求。
参考文献：
[1] 刘春玲，张哲，张振英．高层建筑火灾特点及防火涉及要求[J]．铁道建筑，2008，(12)：66 68
[2] 杨洪涛，周静，孟智．高层建筑设置排烟系统的重要性[J]．低温建筑技术，2008，2(98)：28—29．
[3] 林贤光．关于超高层建筑建设一些问题的探讨[J]．上海消防，2004，(9)：58—59．
[4]霍然，胡源，李元洲．建筑火灾安全工程导论[M]．合肥：中国科技大学出版社，2006．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。