1.前言
目前我國(guó)尚沒(méi)有一套比較完善、科學(xué)的法規(guī)來(lái)管理排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。現(xiàn)行的《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）中有關(guān)排煙系統(tǒng)的規(guī)定較粗糙、不全面，僅提出指令性要求，無(wú)法滿足實(shí)際需要。因此深入開(kāi)展高層建筑內(nèi)煙氣流動(dòng)和煙氣控制研究，提出合理的排煙設(shè)計(jì)方案和切實(shí)可行的煙氣控制措施，是盡快完善我國(guó)現(xiàn)行的消防技術(shù)法規(guī)的當(dāng)務(wù)之急。
2.火災(zāi)煙氣
2.1煙氣的組成及其危害
燃燒學(xué)對(duì)煙的定義，是由燃燒或熱解作用產(chǎn)生的懸浮于大氣中可見(jiàn)的固體或液體微粒和高溫氣體。火災(zāi)煙氣由三類物質(zhì)組成：燃燒物質(zhì)釋放出的高溫蒸氣和有毒氣體；被分解和凝聚的未燃物質(zhì)；被火焰加熱而帶入上升氣流中的大量空氣。煙是上述三類物質(zhì)充分混合而成的混合物，具有窒息性、毒害性、灼熱性、蔽光性、恐怖性等危害。火災(zāi)煙氣是阻礙疏散逃生、影響搶險(xiǎn)救援、導(dǎo)致人員傷亡、造成經(jīng)濟(jì)損失的主要原因。
2.2煙氣流動(dòng)蔓延規(guī)律
煙氣流動(dòng)過(guò)程：火災(zāi)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔馍仙交鹧嫔戏叫纬蔁熡鹆鳎瑹熡鹆髟谏仙^(guò)程中不斷卷吸周圍的空氣，在浮力、膨脹力、對(duì)流和煙囪效應(yīng)的作用下上升到頂棚，在頂棚形成頂棚射流沿頂棚表面向四周水平擴(kuò)張（通常煙的水平擴(kuò)散速度為0.5～1.5m/s，垂直上升速度3～4m/s，而火災(zāi)狀態(tài)下，人的疏散速度僅為1m/s）。隨著溫度的升高，煙氣流動(dòng)速度加快，與周圍空氣的混合作用減弱，當(dāng)火勢(shì)發(fā)展到一定程度，會(huì)形成一種熱風(fēng)壓即火風(fēng)壓，火風(fēng)壓的出現(xiàn)會(huì)改變?cè)锌諝饬鲃?dòng)方向，產(chǎn)生逆流，從而加劇火勢(shì)蔓延。在高層建筑中，由于各種通風(fēng)系統(tǒng)造成的壓力差、高溫造成氣體密度差、煙囪效應(yīng)以及室外風(fēng)向、風(fēng)力、風(fēng)速的影響，其煙氣流動(dòng)規(guī)律有許多不確定性和復(fù)雜性。
2.3煙氣控制方法
高層民用建筑中采用的煙氣控制方法一般有：抑煙法：安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、噴灑化學(xué)消煙藥劑，從而減少煙氣產(chǎn)生；隔煙法：設(shè)置擋煙垂壁或防火卷簾，從而封閉產(chǎn)煙區(qū)域；阻煙法：設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)或空氣幕，阻止煙氣進(jìn)入相鄰空間；排煙法：設(shè)置排煙設(shè)施，置換、稀釋煙氣。其中排煙法是最有效的主動(dòng)控?zé)煼绞健Ｄ壳埃ǔ２扇〉呐艧煼绞接袃煞N：一是自然排煙，二是機(jī)械排煙。
3.自然排煙的特點(diǎn)及存在問(wèn)題
3.1自然排煙的特點(diǎn)
自然排煙由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)費(fèi)投入低，能兼顧采光，且維護(hù)方便等原因，是目前高層民用建筑排煙方式的主流（約占所有高層建筑的60%）。高層民用建筑內(nèi)采用自然排煙方式的形式主要有側(cè)拉窗（占93%）、平開(kāi)窗（由于抗風(fēng)能力弱和安全性能差，僅占1%）、上翻窗（占6%）。
3.2自然排煙的存在問(wèn)題
3.2.1開(kāi)窗凈面積不足影響排煙效果。側(cè)拉窗可開(kāi)啟凈面積占整窗面積百分比為45%；平開(kāi)窗可開(kāi)啟凈面積占整窗面積百分比為90%（但高層民用建筑內(nèi)極少采用）；上翻窗可開(kāi)啟凈面積占整窗面積百分比為30%。
從建筑結(jié)構(gòu)和平面布局來(lái)說(shuō)，高層民用建筑采用自然排煙方式符合現(xiàn)行規(guī)范的難度極大。就拿高層公共建筑合用前室來(lái)說(shuō)，若選用側(cè)拉窗，則整窗面積應(yīng)達(dá)6.67㎡左右。目前，絕大部分設(shè)置自然排煙的高層建筑存在可開(kāi)啟外窗凈面積不足的現(xiàn)象。雖然火災(zāi)中可打碎玻璃擴(kuò)大排煙面積，但實(shí)際案例中高空玻璃墜落傷人和無(wú)人輕易擊碎玻璃等原因，較難實(shí)現(xiàn)。
3.2.2自然排煙效果不穩(wěn)定。自然排煙窗受多種因素影響其排煙效果，如設(shè)置方位、高度、角度以及室外風(fēng)向、風(fēng)力等。如果在風(fēng)力的迎風(fēng)面，則無(wú)法起到排煙作用，反而是灌煙。而且在高空，風(fēng)向隨時(shí)而變，無(wú)法控制，只有設(shè)置不同朝向的可開(kāi)啟排煙窗，才能確保排煙效果，但此種設(shè)置方式極難采用，僅能設(shè)置于陽(yáng)臺(tái)或凹廊。
3.2.3自然排煙窗無(wú)法及時(shí)開(kāi)啟。《高規(guī)》第8.2.4條規(guī)定：“排煙窗宜設(shè)置在上方，并應(yīng)有方便開(kāi)啟的裝置”。高層建筑內(nèi)自然排煙窗靠人員手動(dòng)開(kāi)啟是不現(xiàn)實(shí)的，雖然可以設(shè)置傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、自動(dòng)打開(kāi)，但其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)裝置的造價(jià)極為高昂，而且對(duì)于廣泛采用的側(cè)拉窗而言，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)廠家生產(chǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此高層民用建筑內(nèi)排煙窗均未設(shè)置傳動(dòng)開(kāi)啟裝置，甚至作為火災(zāi)排煙用的天窗、高位窗亦不設(shè)傳動(dòng)開(kāi)啟裝置。
