本文在闡述自然排煙口的定義與作用、相關法規與標準要求的基礎上,分析開啟門窗或門洞對自然排煙功能的影響,討論如何計算有效面積,并提出在設計與施工、檢驗與維護中應遵循的原則與建議,旨在為工程技術人員、設計審核者與消防監管人員提供參考。
一、自然排煙口的定義與作用
自然排煙口通常指利用自然驅動力(如煙氣浮力、風壓)使煙氣從室內排出到室外的開口或裝置,包括屋面排煙口、外墻通風口、固定排煙窗或預留的排煙洞口等。其主要作用為:
在火災早期或發展階段提供煙氣及有害氣體的排出口,降低室內煙層高度和密度;
改善疏散通道的可視性和空氣質量,保障人員安全疏散;
降低火災蔓延與中毒風險,為消防救援提供條件。
二、相關規范與標準的基本要求(以中國現行規范為參照)
我國有關自然排煙的主要規范包括《建筑設計防火規范》(GB 50016)、《高層民用建筑設計防火規范》以及其他地方性標準和消防技術指南。這些規范對自然排煙口的設置、有效面積計算等有明確規定或技術要求,常見要點如下:
自然排煙口的設置應滿足排煙量需求、分布合理,并與疏散、通風有機配合;
排煙口的有效面積通常以排煙口凈開口面積來計量,某些情況下允許按折算系數或組合規則處理;
排煙口應保證在火災條件下能正常開啟或保持開啟狀態,或有可靠的聯動開啟裝置。
三、門、門洞作為自然排煙口的技術分析
問題的核心在于:將外側開啟的門或門洞(例如外門、外墻門洞、車庫門、廠房大門等)在開啟時是否可以作為自然排煙口,其有效面積是否可計入設計或驗收的自然排煙口有效面積。
門作為排煙口時的條件與限制
開/閉狀態的可控性:門是否能夠在火災時保持開啟或自動聯動開啟?若門在事故時被關閉(如人員疏散時順序關門、鎖閉、風壓作用使門關閉),則其排煙功能不可依賴。因此,僅在能確保火災時保持開啟或聯動可靠的情形下,方可考慮計入有效面積。
與防排煙分區的關系:門所在的位置是否處于防火分區的界面?若門連接兩個不同的防火分區或相當于防火門,其開啟會破壞分區完整性,因而一般不能任意作為排煙口代替專門的排煙設施。
排煙煙流的方向性與風環境:門洞通常位于垂直高度較低的位置,煙氣排出受風壓影響明顯,風向與風速會影響煙氣排出效率。屋頂或高處排煙口利用煙氣浮力形成持續上升流,而底部或側向開口可能導致煙氣滯留或回流。因此門洞并不總是形成有效的排煙通道。
氣流及煙溫特性:有效的自然排煙依賴煙氣溫度差產生的浮力驅動。若門洞位于低位,煙氣需沿疏散空間擴散到開口處,若路徑阻礙、溫度衰減或通路受擠壓,排煙效果會降低。
安全疏散與濃度控制:將門作為排煙口可能與人員疏散路徑共用,煙氣向門外排出過程可能對外部環境或其他區域造成影響,且門口人員密度大時其開口有效性受到影響。
門洞有效面積的計算問題
凈開口面積:若門被明確設計為排煙口,并在火災時能保持開啟,其凈開口面積(扣除框架、欄柵等阻礙后的凈通面積)可作為有效面積的基礎量度。
折算系數與等效面積:部分規范或工程實踐中對不同類型開口(如帶遮陽、百葉或格柵的開口)采用折算系數,將實際凈開口按系數折算為規范意義上的“有效排煙面積”。門洞若有阻礙、遮擋或僅能部分開啟,應相應折算。
聯合開口計算:當室內有多個開口(如窗戶、屋面排煙口、門洞等)共同作用時,應按照規范要求或氣動計算方法綜合考慮各開口之間的相互影響,不能簡單線性相加。尤其是開口位置垂直分布、尺寸差異大時,排煙效率與總有效面積的關系復雜。
抗風性與可靠性系數:外門在風壓作用下可能反復開啟或關閉,風向不利時甚至出現回流。工程上可能為此引入可靠性系數或風壓修正系數,降低其計入有效面積時的折算值。
四、規范案例與審查實踐
在具體工程審查與驗收過程中,常見的處理方式包括:
明確設計功能:若門被計劃作為正常的自然排煙口,應在設計說明及施工圖中明確標注,說明在火災時的開啟聯動方式、耐火或防煙處理、確保不影響疏散的措施等。
采用專門設施優先:屋面排煙窗、排煙口或設置在高處的固定開口等專用排煙設施,因其受風影響小、浮力驅動效果好而優先采用,門洞作為補充或次要排煙口較為常見。
防火分區與防煙分隔要求:若門為防火門并承擔分隔功能,其在非火警時可作為通風口,而在火警時應閉合以維持防火分區,因此不能被計入排煙口;除非采取可控變換(如防火門閉合同時自動開啟其它專用排煙口)。
試驗與計算驗證:在爭議或復雜情況下,設計單位需提供煙流計算(例如CFD數值模擬)或試驗數據,證明門洞在火災條件下能提供足夠的排煙能力,方可在審查中被接受。
五、工程技術舉措與建議
基于上述分析,提出若干實踐中的建議:
設計層面
優先采用按規范設置的專用自然排煙口(屋面排煙窗、高位開口等);若需利用門洞作為補充,應在設計文件明確其排煙功能并進行可靠性分析。
若將門列為排煙口,應配備火災聯動裝置(例如火災信號觸發自動開啟保持機構或電動驅動),并確保在任何火災可能情形下門能保持規定開啟狀態。
對可能影響排煙的構件(欄柵、百葉、遮擋物)采取設計折算處理,并在圖紙及說明中注明折算系數與依據。
施工與安裝
現場應保證門洞開口凈尺寸符合設計,并避免臨時結構或裝修降低凈開口面積。
安裝自動開啟與保持機構時,應按消防電氣與控制要求進行聯動調試,并留取測試與維護空間。
驗收與維護
驗收時需檢查門洞的聯動功能、開啟保持可靠性及與疏散功能的沖突;必要時通過煙流試驗或局部模擬驗證排煙效果。
建筑運行期間應將作為排煙口的門納入定期檢查與維護計劃,確保驅動機構、控制回路、感煙或火災聯動系統處于良好狀態。
風險管理
在風壓不利或易發生強風地區,設計時應評估風壓對門洞排煙能力的影響,考慮設置防風設施或改用高位排煙口。
對于人員密集型或有特殊火災危險源的空間(如車間、倉庫、地下室等),應優先采用更可靠的機械排煙或高位自然排煙方案,避免單純依賴底部或側位門洞。
一般原則:能否將開啟的外門或門洞計入自然排煙口有效面積,取決于該門在火災工況下是否能夠可靠、持續并有效地作為排煙開口;僅在滿足可靠聯動開啟、與防火分區不沖突、排煙路徑與風環境等技術條件滿足時,方可計入。
規范性要求:多數情況下,規范更傾向把專門設置的高位或屋面排煙口作為有效排煙措施;門洞若作為排煙口,應在設計文件中明確,并通過計算或試驗證明其有效性,同時按規范對凈開口面積或采用折算系數計算有效面積。
工程建議:在設計階段優先采用專用排煙設施;如確需使用門洞作為排煙口,必須采用自動聯動開啟、保證在火災時保持開啟、并進行必要的煙流計算或試驗驗證,審查與驗收時應嚴格核查其可靠性與凈開口面積折算處理。