8.2 自然排烟

8.2.1  在原条文的基础上修改的。
    一、由于利用可开启的外窗的自然排烟受自然条件(室外风带、风向，建筑所在地区北方或南方等)和建筑本身的密闭性或热压作用等因素的影响较大，有时使得自然排烟不但达不到排烟的目的，相反由于自然排烟系统助长烟气的扩散，给建筑和居住人员带来更大的危害。所以，本条提出，只有靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室、有条件要尽量采用自然排烟方式。
    二、建筑内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室都是建筑着火时最重要的疏散通道，一旦采用的自然排烟方式其效果受到影响时，对整个建筑的人员将受到严重威胁。对超过50m的一类建筑和超过100m的其它高层建筑不应采用这种自然排烟措施。
    有关资料表明：在当今世界经济发达国家中，在高层建筑的防烟楼梯间仍保留着采用自然排烟的方式，其原因是认为自然排烟方式的确是一种经济、简单、易操作的排烟方式。结合我国目前的经济、技术管理水平，特别是在住宅工程中的维护管理方便、简单，这种方式仍应优先尽量采用。
8.2.2  对原条文的修改补充。
    一、采用自然排烟方式进行排烟的部位，首先需要有一定的可开启外窗的面积，本条对采用自然排烟的开窗面积提出要求。
    由于我国在防、排烟试验研究方面尚无完整的资料，故本条对可开启外窗面积仍参考国外有关资料确定。
    日本《建筑法规执行条例》规定：房间在顶棚下80cm高度的范围内，能开启窗户的净面积不小于房间地板面积的1/50，且与室外大气直接相通，不能满足上述要求时，应该设置机械排烟设施。并规定：防烟楼梯间前室、消防电梯前室设自然排烟的竖井其截面积为2m²。合用前室为3m²。
    德国《高层住宅设计规范》规定：楼梯间在22m和22m以上时，每隔四层应划分为一个防烟段。每段必须在最上部设排烟装置，其面积必须至少为楼梯间截面的5%，但不小于0.5m²，美国《PROGVESSIVE AICHIRECTUYE》刊物介绍，按国家防火协会规定，排烟设备的规格和占有空间，要根据建筑散热分类来决定。国家防火协会编印的“排烟热装置指南”的文章中介绍：把用途不同的工业建筑物的散热性能分为低、中、高散热三类。其它的建筑类型，如会议厅、商业厅可参考上述三类原则进行划分。国家防火协会推荐的排烟孔道顶部设置自动排烟装置。
    走道与房间的开窗面积参考日本规范。考虑到把日本的规范内容直接搬到本规范中来，执行当中会有很大困难，因为距顶棚80cm高度的范围内，能开启的外窗面积不一定能满足房间地板面积1/50的要求，如按日本规定还必须设置机械排烟设施。日本规范还规定：距地板面高度超过2m的窗扇都要设手动开启装置，其手动操作手柄设在地板上0.8～1.5m的高度。这样一般的钢窗构造均要改动，还要设手动联杆机构，不仅改造比较困难，而且增加造价，这不适合我国当前的国情，所以未作这样的规定。考虑到在火灾时采取开窗或打碎玻璃的办法进行排烟是可以的，因此开窗面积按本条只计算可开启外窗的面积。
    二、需要说明的几点。
    1.关于楼梯间的开窗面积：楼梯间是人员疏散的重要疏散通道，从原则上讲是不允许在火灾发生时有烟，但是从发生火灾的几个案例表明，当前室采用自然排烟时，虽能依靠前室的可开启外窗进行排烟，但由于楼梯间存在着热压差(即烟囱效应)，烟气仍同时进入楼梯间造成楼梯间内被烟气笼罩，使人们无法疏散，直至火灾被扑灭后，楼梯间内的烟气也无法被排除。为此要求楼梯间也应有一定的开窗面积，开窗面积能在五层内任意调整，如：当某高层建筑下部有三层裙房时，其靠外墙的防烟楼梯间可以保证四、五层内有可开启外窗面积2m²时，其一至三层内可无外窗。这样可满足裙房且裙房高度不太高的建筑的要求。从防火角度分析也是合理的。
    2.室内中庭净空高度不超过12m的限制，是由于室内中庭高度超过12m时，就不能采取可开启的高侧窗进行自然排烟，其原因是烟气上升有“层化”现象。所谓“层化”现象是当建筑较高而火灾温度较低(一般火灾初期的烟气温度为50～60℃)，或在热烟气上升流动中过冷(如空调影响)，部分烟气不再朝竖向上升，按照倒塔形的发展而半途改变方向并停留在水平方向，也就是烟气过冷后其密度加大，当它流到与其密度相等空气高度时，便折转成水平方向扩展而不再上升。上升到一定高度的烟气随着温度的降低又会下降，使得烟气无法从高窗排出室外。
    由于自然排烟受到自然条件，建筑本身热压、密闭性等因素的影响而缺乏保证。因此，根据建筑的使用性质(如极为重要、豪华等)、投资条件许可等情况，虽具有可开启外窗的自然排烟条件，但仍可采用机械防烟措施。如：日本新宿、野村大厦，上海华亭宾馆。
8.2.3  新增条文。按本规范第8.1.1条规定，当防烟楼梯间及其前室采用自然排烟时，防烟楼梯间及其前室均应设有可开启的外窗，且其面积应符合本规范第8.2.2条规定。根据我国目前的经济技术管理水平，这对我国的一些工程(主要是高层住宅及二类高层建筑)在执行上有一定的困难，从前几年《高规》执行的情况以及从自然排烟的烟气流动的理论分析，当前室利用敞开的阳台、凹廊或前室内有两个不同朝向有可开启的外窗时，其排烟效果受风力、风向、热压的因素影响较小，能达到排烟的目的。因此本条规定，前室如利用阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时(如图18(a)(b))，该楼梯间可不设防烟设施。例如北京前三门高层住宅群等。

8.2.4  新增条文。火灾产生的烟气和热气(负带热量的空气)，因其容重较一般空气轻，所以都上升到着火层上部，为此，排烟窗应设置在上方，以利于烟气和热气的排出。需要注意的是，设置在上方的排烟窗要求有方便开启的装置。这种能在下部手动开启的排烟窗，目前在国内已有厂方生产，故作出本条规定。