笪良飞，谢正荣 （安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230022）

“排烟窗”顾名思义是指火灾时排出烟气的窗户，除了应满足窗户本身的气密性、水密性、抗风压性外，还需要满足阻燃耐火的要求，以确保火灾时火场内的热烟气流在浮力和外部风压的作用下顺利通过排烟窗直接排至室外。排烟窗一般设置于需要自然排烟的场所，日常兼顾采光与通风的功能。

近年来随着我国城镇化进程的加快，以及新版《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）(2018年版)、《建筑防排烟系统技术标准》（GB51251-2017）的实施，排烟窗在建筑项目中的应用越来越普遍。由于设计总包项目的增多，在施工图设计过程部分技术人员对排烟窗的了解不足造成设计深度不够，导致施工过程中对排烟窗的调整与返工时常发生，因此给建设单位和设计单位均造成不同程度的影响。为避免上述情况的发生，本文就“排烟窗”的设计问题做详细的分类与阐述，并结合具体案例说明在设计过程中电气专业如何在满足安全的前提下，从技术经济角度来引导建筑与暖通专业确定排烟窗的操作控制方式，以便于电气专业对“排烟窗”进行配电与控制系统的设计。

根据《建筑防排烟系统技术标准》（GB51251-2017）第2.1.2 条对“排烟系统”的定义即采用自然排烟或机械排烟的方式，将房间、走道等空间的火灾烟气排至建筑物外的系统，分为自然排烟系统和机械排烟系统。再由该规范中第

2.1.4 条、2.1.5 条对“自然排烟”和“自然排烟窗（口）”的解释可知设置排烟窗的场所其排烟方式属于自然排烟，且排烟窗的启闭方式有自动、手动、温控释放等几种类型。由此可知设置排烟窗的场所，其排烟类型属于自然排烟，而非机械排烟。

结合该规范中第4.1.1 条和4.1.2 条的规定可知，在建筑排烟系统的设计过程中应根据建筑的使用性质、平面布局等因素，优先采用自然排烟系统，且同一个防烟分区应采用同一种排烟方式。

此外，由该规范4.3.3 条的内容可知自然排烟窗应设置在排烟区域的顶部或外墙，当设置在外墙上时，自然排烟窗应在储烟仓以内，但走道、室内空间净高不大于3m的区域的自然排烟窗（口）可设置在室内净高度的1/2以上。本条考虑到火灾时热烟气往上流动的特点，将排烟窗设置于楼层上部区域，所以其安装位置较高，导致普通人无法直接徒手操作排烟窗，必须借助专用的开启装置才可以对排烟窗进行操作。

参考图集《电动采光排烟天窗》（09J621-2）可知，常用的排烟窗主要有三角形天窗、一字形天窗和圆拱形天窗三种类型。具体的样式参见图1。在具体设计过程中，建筑专业可以根据建筑外立面或屋面的具体情况选择对应类型（或改进型产品）进行设计。

图1 三角形天窗、一字形天窗和圆拱形天窗样式图

电气专业对于“排烟窗”主要关注的是其操作控制方式问题。参照现行的国家规范、图集及当下市场上主流的几种排烟窗产品，通过不同的操作控制方式可将排烟窗分成以下几类。

①手动控制型排烟窗：就地设置机械型开窗装置，根据排烟窗布置情况，可几组排烟窗共用一组机械操作机构，只能实现就地手动控制。因为手动控制型排烟窗为纯机械传动装置，故无需电气专业配合。

②电动控制型排烟窗：在手动控制型排烟窗的基础上增加设置了专用的电动操作机构，在正常情况下可以一键开启或关闭排烟窗。电动控制型排烟窗需要电气专业对其进行供电及控制系统的设计。在设置了火灾自动报警系统的建筑内，还需要将电动控制型排烟窗控制箱接入火灾自动报警系统，以实现消防联动功能。下面以DC24V电动排烟窗为例给出电动控制型排烟窗的控制系统参考图，具体见图2（设计过程中以参照的产品样本为准）。

图2 电动控制型排烟窗的控制系统参考图

③自动控制型排烟窗：也称为智能控制型排烟窗，此种类型的排烟窗是在电动控制型排烟窗的基础上增加了自动控制或远程控制（消防联动）的功能。自动控制型排烟窗也需要电气专业进行供电及控制系统的设计。自动控制型排烟窗的自动控制信号可以由其末端设置的各种类型的传感器发出的，具体包括雨水传感器、风速传感器、温度传感器、烟雾传感器等。在设置了火灾自动报警系统的建筑内，还需要将自动控制型排烟窗控制箱接入火灾自动报警系统，并将消防信号设置为最高优先级，以实现消防联动功能。下面以DC24V自动控制型排烟窗为例给出自动控制型排烟窗的控制系统参考图，具体见图3（设计过程中以参照的产品样本为准）。

图3 自动控制型排烟窗的控制系统参考图

对于“电动控制型排烟窗”和“自动控制型排烟窗”为何必须还要设置就地的手动机械型开窗装置，是源于《建筑防排烟系统技术标准》（GB51251-2017）第4.3.6 条及其条文说明。第4.3.6 条的原文为：自然排烟窗（口）应设置手动开启装置，设置在高位不便于直接开启的自然排烟窗（口），应设置距地面高度1.3m～1.5m的手动开启装置。净空高度大于9m的中庭、建筑面积大于2000m的营业厅、展览厅、多功能厅等场所，尚应设置集中手动开启装置和自动开启设施。

对应的条文说明为：本条规定的目的是确保火灾时，即使在断电、联动和自动功能失效的状态仍然能够通过手动装置可靠开启排烟窗以保证排烟效果。手动开启一般是通过操作机械装置实现排烟窗的开启，为便于人员操作和保护装置本条规定了开启装置的设置高度。当手动开启装置集中设置于一处确实困难时，可分区、分组集中设置，但应确保任意一个防烟分区内的所有自然排烟窗均能统一集中开启，且应设置在人员疏散口附近。图4给出了按照排烟窗按操作机构及控制方式不同进行分类的框图，以及电动排烟窗分别设置在有火灾自动报警系统和没有消防报警系统工程中的控制逻辑图。

图4 排烟窗操作方式分类及其与消防联动、手动控制逻辑图

此条要求过于严苛，对于复杂的项目在设计实施过程很难实现，建议本规范在后期修订时应酌情予以调整。

不同操作控制方式的排烟窗与火灾自动报警系统有不同的关系，以下对排烟窗的三种不同的操作控制方式与火灾自动报警系统的关系进行逐一说明。

①对于仅设置“手动控制型排烟窗”的场所，无需电气专业进行配合，故该类型的排烟窗与火灾自动报警系统没有关系。

②对于设置了“电动控制型排烟窗”的场所，由本文第1节内容可知电动控制型排烟窗属于自然排烟系统，不属于机械排烟，无需进行消防联动控制。故参照《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）(2018年版)第8.4.1 条第13点内容（即设置机械排烟、防烟系统、雨淋或预作用自动喷水灭火系统、固定消防水炮灭火系统、气体灭火系统等需与火灾自动报警系统联锁动作的场所或部位），当建筑物本身不需要设置火灾自动报警系统时，也无需因为设置了电动控制型排烟窗而在建筑内增设火灾自动报警系统。

③对于设置了“自动控制型排烟窗”的场所，虽然自动控制型排烟窗属于自然排烟系统，但参照《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）(2018年 版)第8.4.1 条第13点内容的条文说明（即建筑中有需要与火灾自动报警系统联动的设施主要有：设置机械排烟系统、机械防烟系统、水幕系统、雨淋系统、预作用系统、水喷雾灭火系统、气体灭火系统、防火卷帘、常开防火门、自动排烟窗等），自动排烟窗属于需要与火灾自动报警系统进行联动控制的消防设备。故当建筑物本身不需要设置火灾自动报警系统，而建筑或暖通专业设置了“自动控制型排烟窗”，则相应的建筑物需增置火灾自动报警系统。

“电动控制型排烟窗”和“自动控制型排烟窗”都可以满足建筑自然排烟的基本需求，对于最终采用“电动控制型排烟窗”或者“自动控制型排烟窗”完全取决于业主、建筑和暖通专业想要建筑达到的使用效果。作为电气设计师可以从安全和技术经济角度来分析、引导其他各方选择最优、最符合工程需求的操作控制方式。

对于本应设置火灾自动报警系统的建筑而言，则需将设置的“电动控制型排烟窗”或“自动控制型排烟窗”接入火灾自动报警系统，在火灾状态下实现联动控制。

下面以一栋多层办公建筑为例对排烟窗的电气设计过程进行简要介绍。该办公楼占地面积929 m，总建筑面积3732m，地上5层，建筑高度22.2m，一层为小商业，二至五层为办公，为多层公共建筑。室外消防用水量大于25L/s。根据《建筑防排烟系统技术标准》GB51251-2017要求，暖通专业向建筑专业提资，要求每层设置排烟窗，以满足消防排烟要求。建筑专业在建筑四周的外立面上设置了若干排烟窗，排烟窗的位置在外立面图上标注后提资给电气专业。以某一侧外立面为例，参见图5。图中三角形标注的窗户均为排烟窗。

图5 建筑A-D轴外立面图

由于本工程为多层办公建筑，体量也较小，根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）(2018年版)第8.4.1 条的要求，本工程不用设置火灾自动报警系统。设计时结合工程实际情况，电气专业返提排烟窗条件给建筑和暖通专业，即规定图中下口距地1.2m安装的排烟窗为手动开启的排烟窗，下口距地2.5m安装的排烟窗为电动开启的排烟窗，参见图5中标注。如此规定排烟窗后，便无需增设火灾自动报警系统。若将下口距地2.5m安装的排烟窗规定为自动开启的排烟窗，则本工程需增设火灾自动报警系统，从技术经济角度考虑，则很不合理。对排烟窗的规定得到建筑和暖通专业的确认后电气专业进行下一步设计。

首先，明确电动排烟窗属于消防负荷，需按照消防负荷供电要求进行设计。再根据工程概况结合《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）(2018年 版)第10.1.2 条第5点内容即本工程为室外消防用水量大于25L/s的多层办公建筑，故本工程消防负荷级别为二级。设计时从园区变电所取来两路电源，在进线间内设主、备两个总进线箱，在主、备总进线箱内对消防与非消防回路进行防火分隔，消防负荷出线回路电缆经消防专用桥架敷设至楼层消防设备专用双电源切换箱，该双电源切换箱专供楼层（或相应防火分区）内小容量的消防负荷使用，包括电动排烟窗、挡烟垂壁、防火卷帘门和应急照明系统的集中电源使用，此做法比较经济实用，也满足规范要求。相关配电系统图参见图6。

图6 电动排烟窗配电系统图

本次设计中电动排烟窗均采用DC24V的电动操作机构，根据产品样本中相关参数的说明，每个操作机构功率为40W，每个电动排烟窗控制箱带10个电动排烟窗，故每个电动排烟窗控制箱功率按400W计算。电动排烟窗的控制系统图可参见图2。此外，对于没有条件取得两路电源的场所，也可在电动排烟窗控制箱内设置蓄电池组解决备用电源的问题。

消防工作是一项集知识性、科学性和社会性于一体的工作，涉及全社会的各行各业，与经济发展、社会稳定和人民群众安居乐业密切相关。做好消防设计工作是保证建筑竣工投入使用后安全运行的前提和可靠保证。本文通过对现行规范、图集及产品的分析研究，对“排烟窗”做了全面细致的论述。在立足电气专业本身的前提下，对建筑、电气和暖通的规范进行融会贯通，然后积极地去引导建筑和暖通专业设计人员，选择合理的排烟窗及其操作控制方式，以控制项目的建造标准，从而控制项目的投资造价。力求在确保安全、可靠的前提下取得最大的经济技术效益，也是在设计过程中落实国家倡导节能环保的政策，为实现碳达峰与碳中和目标做出应有的贡献。

安徽建筑2021年9期