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摘 要：高层建筑因其功能复杂、烟气流动速度快、垂直疏散距离长造成人员疏散困难，这就要求设计时在建筑的每层营造出一块火灾时免受高温烟气侵害的“相对安全空间”，让处在建筑中的人员能够从容疏散到室外的安全地带。这一“相对安全空间”就是防烟楼梯间。因此，《高层民用建筑设计防火规范》（GB50049-95）明确规定：一类建筑和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度超过32米的二类建筑以及塔式住宅，均应设防烟楼梯间。防烟楼梯间的防排烟方式有三种：自然排烟、机械防烟和机械排烟。
关键词：高层建筑；防烟楼梯间；防排烟
1、自然排烟
自然排烟是利用可开启的外窗或利用阳台、凹廊排烟的方式。
1、自然排烟的优点
其优点是构造简单、经济，不需要专门的排烟设备，火灾时不受电源中断的影响，平时还可兼做换气用。特别是前室或合用前室利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，楼梯间可不设排烟设施。因此，这种方式多被大家广泛采用。
2、自然排烟的缺点
（1）利用敞开的阳台、凹廊排烟时，不利于防盗，特别是一些高层商业建筑和金融财政建筑，防盗也是一项十分重要的因素。
（2）楼梯间前室必须靠外墙设计，否则难以实现。
（3）受风向等多种因素的影响较大，排烟效果不稳定，特别是低层区，火灾时如果开窗方向与风向相反，会造成向楼梯间或前室灌烟现象，严重影响人员的疏散。
（4）排烟窗的开启比较困难，火灾时如果考虑由人员手动开启每层的排烟窗是不现实的，必须设置远距离开窗装置。
（5）此方式不适用于建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑。
2、机械防烟
机械防烟是通过风机加压送风，使楼梯间和前室或合用前室保持正压，从而阻止烟气的侵入。
1、机械防烟的优点
其优点是防烟效果好，而且可灵活布置，不受环境条件的限制。为验证机械防烟的防烟效果，公安部四川消防科研所曾利用高层建筑火灾试验塔做过试验。左图为实验塔平面图：
附表
实验过程：一是只对楼梯间加压到40Pa，前室不加压。实验结果表明，当逃生者推开1号、2号门而3号门关闭时，门上方有少许微烟进入前室，但当逃生者继续前进又推开3号门时，前室内的少许微烟立即退出，无论从直接观察和化学成分取样分析结果看，前室内烟气均不能构成对逃生者的威胁，并且在2号、3号门开启的过程中，走廊内的烟气也很快退回起火房间。二是对无前室的楼梯间加压，试验前将3号门开启，使楼梯间与前室相通，变成一个扩大的封闭楼梯间。试验时关好2号门，从楼梯间送风口向“扩大了的楼梯间”送风加压到40Pa，当逃生者打开2号门时，烟气不仅不进入前室，而且向回退却，效果十分显著。三是对楼梯间和前室同时加压。试验结果如表：
附表
实验结果表明，机械防烟不仅防烟效果显著，而且具有较大的可靠性和稳定性。
2、机械防烟的缺点
（1）设计计算比较复杂。防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的加压总风量要通过计算确定，由于影响压力送风量计算的因素较复杂，目前对送风量尚无统一的计算方法。从理论上讲，每个公式的产生与其对应的研究背景是各有自己的理由，而当用某一公式去解决某一实际工程设计时，往往存在着一定的差别，这样就造成了即使同一条件的工程，因选择不同的计算公式，其结果差别也很大。另一方面，在加压送风量的设计计算中，由于某些计算公式缺乏系统的全面的介绍，特别是假设参数的选择不当，也容易造成设计计算的错误。即使在同一条件下，因使用公式不同，其结果差别很大，上述原因使当前在加压送风量的设计计算中存在着一定的盲目性，可变性。
（2）各部位的送风量要保證其压力差和余压值，其压力必须与人员疏散方向相反，即保证楼梯间大于前室、前室大于走廊，楼梯间和前室的余压值一般要求分别为50Pa和25Pa。
（3）防烟楼梯间和合用前室宜分别独立设置送风系统，当必须共用一个系统时，应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置。
（4）设备复杂、投资高。除风机外，为保证送风压力的均衡不至于个别部位因压力过大造成人员开门困难，还要设置许多送风口。一般要求楼梯间每隔2—3层设一个加压送风口，前室的加压送风口每层一个，而且要求风口有手动开启和远距离联动控制的功能。因此增加了系统的复杂性，提高了工程投资，维护管理也不方便。
3、机械排烟
机械排烟是利用排烟风机将烟气抽走，从而降低被保护区的烟气浓度。这种排烟方式在防烟楼梯间及其前室和合用前室一般不单独使用，而是作为一种特殊情况下的辅助措施，但其对于排出疏散走道、起火房间的烟气有着显著的效果。
（1）机械排烟存在适用范围小、效果差的问题。机械排烟方式用于防烟楼梯间仅适用于带裙房的高层建筑，当裙房以上部分利用可开启的外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然排烟条件时，在前室或合用前室局部设置。旧的《高层民用建筑设计防火规范》CGJ45—82中规定，防烟楼梯间前室、消防电梯前室和合用前室可以采用机械排烟方式。但从多年来的实践证明，这种方式的排烟效果并不理想，这是因为机械排烟给前室造成负压，人员疏散时的疏散方向与烟流动方向一致，特别是疏散人员拥挤时会造成大量烟气拥入前室，没有从根本上达到疏散通道内无烟的目的，给疏散人员造成不安全感。因此，新的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95中规定，仅把其作为特殊情况下的辅助措施，以弥补自然排烟方式的不足。
（2）排烟口需设手动和自动开启装置，这就要求其能与自动报警设备联动，而且要求系统中，任一排烟口开启时，排烟风机能自行启动，增加了设备的复杂性和工程造价。
（3）还应注意机械排烟系统用于排除走廊中的烟气时，排烟口应远离疏散出口。这是我们过去设计中经常容易出现错误的地方。我们还是看一下四川消防科研所的实验。实验时，对实验塔的楼梯间和前室进行加压送风，在靠近2号门的吊顶上设置排烟口进行排烟，排烟口为1000×800（mm）多叶式。实验表明，烟气在流经排烟口表面时，贴近排烟口表面的烟气明显地被排走，而距排烟口下面500—300mm的烟气仍以原速度越过排烟口，这说明排烟口的负压吸力范围只在距排烟口300mm以内有一定的负压排烟作用。当2号、3号门打开之后，由于压力转换作用产生的风速将走廊的大量烟气推向发烟室，但紧贴吊顶的烟气受排烟口的负压作用使一部分烟气聚集在排烟口周围不愿退回，因而给逃生者进入前室之前带来了威胁。因此，排烟口不宜设在疏散口处，同理，传统设计中在前室内设排烟口则更有害无利了。
通过对防烟楼梯间三种防排烟方式优缺点的比较可以得出以下结论：
1、高层建筑防烟楼梯间及其前室，电梯前室和合用前室的防排烟设计宜优先考虑自然排烟方式。
2、加压送风的防烟方式适用于各种楼梯间和前室，防烟效果好，不受环境条件的限制。
3、机械排烟只是在特殊条件下适用防烟楼梯间的前室和合用前室的辅助方式，一般不提倡使用。
4、防烟楼梯间的防排烟方式应根据建筑工程实际综合运用。
关键词：高层建筑；防烟楼梯间；防排烟
1、自然排烟
自然排烟是利用可开启的外窗或利用阳台、凹廊排烟的方式。
1、自然排烟的优点
其优点是构造简单、经济，不需要专门的排烟设备，火灾时不受电源中断的影响，平时还可兼做换气用。特别是前室或合用前室利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，楼梯间可不设排烟设施。因此，这种方式多被大家广泛采用。
2、自然排烟的缺点
（1）利用敞开的阳台、凹廊排烟时，不利于防盗，特别是一些高层商业建筑和金融财政建筑，防盗也是一项十分重要的因素。
（2）楼梯间前室必须靠外墙设计，否则难以实现。
（3）受风向等多种因素的影响较大，排烟效果不稳定，特别是低层区，火灾时如果开窗方向与风向相反，会造成向楼梯间或前室灌烟现象，严重影响人员的疏散。
（4）排烟窗的开启比较困难，火灾时如果考虑由人员手动开启每层的排烟窗是不现实的，必须设置远距离开窗装置。
（5）此方式不适用于建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑。
2、机械防烟
机械防烟是通过风机加压送风，使楼梯间和前室或合用前室保持正压，从而阻止烟气的侵入。
1、机械防烟的优点
其优点是防烟效果好，而且可灵活布置，不受环境条件的限制。为验证机械防烟的防烟效果，公安部四川消防科研所曾利用高层建筑火灾试验塔做过试验。左图为实验塔平面图：
附表
实验过程：一是只对楼梯间加压到40Pa，前室不加压。实验结果表明，当逃生者推开1号、2号门而3号门关闭时，门上方有少许微烟进入前室，但当逃生者继续前进又推开3号门时，前室内的少许微烟立即退出，无论从直接观察和化学成分取样分析结果看，前室内烟气均不能构成对逃生者的威胁，并且在2号、3号门开启的过程中，走廊内的烟气也很快退回起火房间。二是对无前室的楼梯间加压，试验前将3号门开启，使楼梯间与前室相通，变成一个扩大的封闭楼梯间。试验时关好2号门，从楼梯间送风口向“扩大了的楼梯间”送风加压到40Pa，当逃生者打开2号门时，烟气不仅不进入前室，而且向回退却，效果十分显著。三是对楼梯间和前室同时加压。试验结果如表：
附表
实验结果表明，机械防烟不仅防烟效果显著，而且具有较大的可靠性和稳定性。
2、机械防烟的缺点
（1）设计计算比较复杂。防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的加压总风量要通过计算确定，由于影响压力送风量计算的因素较复杂，目前对送风量尚无统一的计算方法。从理论上讲，每个公式的产生与其对应的研究背景是各有自己的理由，而当用某一公式去解决某一实际工程设计时，往往存在着一定的差别，这样就造成了即使同一条件的工程，因选择不同的计算公式，其结果差别也很大。另一方面，在加压送风量的设计计算中，由于某些计算公式缺乏系统的全面的介绍，特别是假设参数的选择不当，也容易造成设计计算的错误。即使在同一条件下，因使用公式不同，其结果差别很大，上述原因使当前在加压送风量的设计计算中存在着一定的盲目性，可变性。
（2）各部位的送风量要保證其压力差和余压值，其压力必须与人员疏散方向相反，即保证楼梯间大于前室、前室大于走廊，楼梯间和前室的余压值一般要求分别为50Pa和25Pa。
（3）防烟楼梯间和合用前室宜分别独立设置送风系统，当必须共用一个系统时，应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置。
（4）设备复杂、投资高。除风机外，为保证送风压力的均衡不至于个别部位因压力过大造成人员开门困难，还要设置许多送风口。一般要求楼梯间每隔2—3层设一个加压送风口，前室的加压送风口每层一个，而且要求风口有手动开启和远距离联动控制的功能。因此增加了系统的复杂性，提高了工程投资，维护管理也不方便。
3、机械排烟
机械排烟是利用排烟风机将烟气抽走，从而降低被保护区的烟气浓度。这种排烟方式在防烟楼梯间及其前室和合用前室一般不单独使用，而是作为一种特殊情况下的辅助措施，但其对于排出疏散走道、起火房间的烟气有着显著的效果。
（1）机械排烟存在适用范围小、效果差的问题。机械排烟方式用于防烟楼梯间仅适用于带裙房的高层建筑，当裙房以上部分利用可开启的外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然排烟条件时，在前室或合用前室局部设置。旧的《高层民用建筑设计防火规范》CGJ45—82中规定，防烟楼梯间前室、消防电梯前室和合用前室可以采用机械排烟方式。但从多年来的实践证明，这种方式的排烟效果并不理想，这是因为机械排烟给前室造成负压，人员疏散时的疏散方向与烟流动方向一致，特别是疏散人员拥挤时会造成大量烟气拥入前室，没有从根本上达到疏散通道内无烟的目的，给疏散人员造成不安全感。因此，新的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95中规定，仅把其作为特殊情况下的辅助措施，以弥补自然排烟方式的不足。
（2）排烟口需设手动和自动开启装置，这就要求其能与自动报警设备联动，而且要求系统中，任一排烟口开启时，排烟风机能自行启动，增加了设备的复杂性和工程造价。
（3）还应注意机械排烟系统用于排除走廊中的烟气时，排烟口应远离疏散出口。这是我们过去设计中经常容易出现错误的地方。我们还是看一下四川消防科研所的实验。实验时，对实验塔的楼梯间和前室进行加压送风，在靠近2号门的吊顶上设置排烟口进行排烟，排烟口为1000×800（mm）多叶式。实验表明，烟气在流经排烟口表面时，贴近排烟口表面的烟气明显地被排走，而距排烟口下面500—300mm的烟气仍以原速度越过排烟口，这说明排烟口的负压吸力范围只在距排烟口300mm以内有一定的负压排烟作用。当2号、3号门打开之后，由于压力转换作用产生的风速将走廊的大量烟气推向发烟室，但紧贴吊顶的烟气受排烟口的负压作用使一部分烟气聚集在排烟口周围不愿退回，因而给逃生者进入前室之前带来了威胁。因此，排烟口不宜设在疏散口处，同理，传统设计中在前室内设排烟口则更有害无利了。
通过对防烟楼梯间三种防排烟方式优缺点的比较可以得出以下结论：
1、高层建筑防烟楼梯间及其前室，电梯前室和合用前室的防排烟设计宜优先考虑自然排烟方式。
2、加压送风的防烟方式适用于各种楼梯间和前室，防烟效果好，不受环境条件的限制。
3、机械排烟只是在特殊条件下适用防烟楼梯间的前室和合用前室的辅助方式，一般不提倡使用。
4、防烟楼梯间的防排烟方式应根据建筑工程实际综合运用。