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      北京燃氣論內天井對高層住宅暗廚房設置燃氣設施的作用

      日期:2020/8/27 10:51:52 作者:北京燃氣

         北京燃氣公司講解內天井對高層住宅暗廚房設置燃氣設施的作用

      北京燃氣論內天井對高層住宅暗廚房設置燃氣設施的作用

        1 引言

        城市中高層住宅的廚房大部分都是靠外墻布置,但受戶型布局和建筑立面等因素制約,還有許多廚房無法緊鄰外窗而只能內設。于是,有些地方提出通過在高層住宅內部設置一個內天井來解決用氣安全問題。該內天井的頂部與外界相通,每層廚房都朝內天井開窗,試圖通過這種方法使得每戶的暗廚變成明廚。但是這種做法能否從根本上解決問題,內天井的存在是不是可以化解暗廚房內的用氣危險,一直就是多方關注且頗受爭議的一個問題。

        2 相關概念的界定

        暗廚房在現行國家規范中并沒有明確的定義,只是在《城鎮燃氣設計規范》(GB 50028—2006)

        [1]中提出過概念性的解釋:地上暗廚房(無直通室外的門和窗)(粗體字為規范原文,下同)。從這一解釋來看,地上暗廚房基本等同于是設置在地上密閉房間內的廚房。天井作為許多建筑類規范中直接使用的詞匯,同中庭一樣,并沒有明確的概念界定。在《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2005版)

        [2]第5.1.5條的條文說明中也只是泛泛介紹:建筑物中的中庭這

        個概念由來已久。希臘人最早在建筑物中利用露天庭院(天井)這個概念。后來羅馬人加以改進,在天井上蓋屋頂,便形成了受到屋頂限制的大空間——中庭。今天的“中庭”還沒有確切的定義,也有稱“四季庭”或“共享空間”的。依據這個介紹我們可以進行初步定義:一般而言,天井是四面由房屋或圍墻所圍成的中間空地,而一旦加上頂蓋以后就變成中庭。內天井式住宅是在單元內部設置天井,天井四壁均為房間,窗口開向天井,希望利用天井來解決各類用房的通風和采光問題。由于內天井頂部直通大氣,井壁被稱為所謂內向的外墻,其主要特征是高度遠大于其它兩個方向的尺寸。

        3 內天井所起的作用

        暗廚房設置燃氣設施的不合理性已經為大眾所公認,那么內天井的出現是否能夠解決廚房內燃氣設施的安全問題呢?筆者認為根本不可能,拋開各類規范的要求不談,僅從暗廚房固有的兩大缺陷——通風和泄爆能力差來看,高層住宅內的內天井就很難發揮作用。為了能夠比較直觀地說明問題,筆者以某高層公寓式住宅為例說明。該商住樓建筑高度95.30m,地上30層,地下1層。地上1層~4 層為商鋪,5層~30層為住宅。屬一類高層公共建筑,總建筑面積29 213.59 m

        2,鋼筋混凝土框架剪力墻結構,耐火等級為一級。在5層~30層住宅部分的中心區域內,沿東西方向并列布置了3個高度為74.80m的內天井,由4 層頂面一直通至30層屋頂。圍繞3個通天的內天井,在四周各層均布置了14間大小不等的公寓式住宅,每戶使用面積平均約45m

        3.1 通風問題

        作為住宅通風,效果最好且耗能最小的通風方式當屬自然通風自然通風組織方式可分為熱壓和風壓兩種。風壓通風是利用建筑的迎風面和背風面之間的壓力差實現空氣流通,主要與建筑的形式、建筑與風的夾角以及建筑周圍的環境有關;而熱壓通風則是利用建筑內部空氣的熱壓差實現空氣流通,熱壓作用主要與進風口與出風口的高度差和室內外的溫差有關。高層公寓住宅多數樓高都在30m以上,盡管暗廚房可以向內天井開窗,但由于高度差太大,內天井開口又較小,一般無法靠風壓而只能靠熱壓組織自然通風,但必須注意到,北方地區冬季室內溫度遠高于室外,熱壓效果明顯,而夏季情況則剛好相反,反而容易形成向下的氣流,影響通風效果,特別是中和面所在的樓層,空氣流通效果就更差。對于本例只有頂端開口的內天井,由于只有出風口,缺少空氣對流,而且通風路徑又比較長,流動阻力較大,因而將進一步弱化本就有限的通風換氣能力。也就是說,盡管在高層住宅內天井中的自然通風可以實現,但并不是始終可靠的,有其明顯的局限性。為此,要想切實保證暗廚房內能夠滿足相關規范要求的換氣次數,勢必要在每戶廚房內加裝機械送排風設備。假設每個廚房的平時補風均采用管道式斜流風機(防爆)完成,單機風量200m/h,基本可以滿足事故通風換氣次數,但問題在于一般家庭很難接受大功率電機的噪音,而且受安裝尺寸的制約,多數家用風機風壓僅150Pa左右,至多不超過300Pa,仍然難以保證內天井中的空氣能夠順利排出。況且為了防止雨雪的侵入,內天井往往會加設頂蓋,比如本例就在各天井上覆蓋了玻璃鋼,這樣就很難與中庭相區別了。

        3.2 泄爆問題

        如果燃氣與空氣混合后濃度達到爆炸極限,并充滿在封閉空間(例如房間中),這時如遇火種,即可產生爆炸。由于爆炸的壓力波作用及可燃介質的傳播,后果多比一般火災嚴重。針對燃氣爆炸,行之有效的措施之一就是設置必要的泄壓設施,如輕質外墻和泄壓門窗。而對民用住宅而言,首選應當設置足夠的泄壓面積。因為本例中內天井的設置的截面尺寸較小,3個內天井中,最狹小的僅為3.23m×1.54m,天井四壁完全處于爆炸危險區內,由于爆炸沖擊波向各方向的沖擊基本是等量的,也就是說,當某戶廚房的燃氣設施真的發生泄漏爆炸事故時,爆炸沖擊波不一定從頂部泄走,反而很可能進入離爆炸房間最近的一個開窗房間,從而更直接地造成次生災害。

        3.3 結論

        內天井的出現,不僅無法消除燃氣泄漏的風險,而且由于高層住宅內的內天井開口尺寸過小,高度過大,類似于直通式的管道豎井,對于減輕爆炸傷害的作用明顯不足。

        4 內天井帶來的安全隱患

        由于內天井上下連通,形成了一個豎向的整體空間,給發生火災時人員的安全疏散、煙氣的蔓延流動、火災的豎向發展等方面都帶來許多未知的因素。目前,相關消防規范只對中庭提出了分區防火、防煙要求,而對內天井卻沒有明確規定。國內朱國慶等人

        曾對帶有內天井的高層住宅進行過火災煙氣流動數值模擬試驗,得出了以下結論:

        (1)通天的內天井在火災時煙囪效應顯著,利用自然排煙方式可以排出大多數煙氣。

        (2)如果內天井尺寸超過13m×13m,并在上、下樓層間均設置有效的防火分隔,且內天井周圍是防火分隔較好的獨立房間時,經內天井向上排出的煙氣溫度較低,不足以引燃上部樓層的普通可燃物,火災一般不會在垂直方向上蔓延,內天井周圍環廊上可以不設置防火卷簾,每個樓層可看成一個防火分區。

        (3)含內天井的一類高層商住樓,如果內天井四周不設置防火卷簾,在可能的條件下宜在各住宅分戶內增設火災探測器或自動噴水滅火設施,分戶門設為乙級防火門(具有自動關閉功能),以縮短預報火災時間,控制火災規模,立足于火不出戶。需要注意的是,以上結論的前提是內天井開口尺寸要足夠大,才能保證火災不會沿垂直方向向上蔓延。目前,各地高層住宅為了減少占地,內天井往往開口過小,從

        本例可知,3個內天井中,開口尺寸最狹小的僅為3.23m×1.54m,最大的也不過5.43m×1.54m,甚至還不如個別排風道、垃圾道的尺寸大,因此,最好參照管道井的相關要求來考慮防火問題。在《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2005版)第5.3.2條規定:電纜井、管道井、排煙道、排氣道、垃圾道等豎向管道井,應分別獨立設置;其井壁應為耐火極限不低于1.00h的不燃燒體;井壁上的檢查門應采用丙級防火門。第5.3.3條規定:建筑高度不超過100m的高層建筑,其電纜井、管道井應每隔2-3層在樓板處用相當于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔;之所以這樣規定,是因為高層建筑的豎向管井都是火災時拔煙火的通道,如果防火處理不當,當建筑物某層起火時,豎井不僅會助長火勢,而且還會成為火與煙氣迅速傳播的途徑,造成撲救困難,嚴重危及人身安全。但如果在內天井中設置防火分隔,又與內天井通風功能相悖,從而陷入兩難的境地。

        正是考慮到內天井給住宅防火安全帶來的不確定性影響,全國各地曾對帶有內天井的高層建筑物提出過具體的技術要求。例如在2004年2月1日開始施行的《廣州市城市規劃管理技術標準與準則》第6.3.1條中就明確提出:居住建筑如確需開設封閉式天井通風采光的,應符合以下要求:

        高層居住建筑(九層以上)如開設封閉式天井,其最小凈寬度不得少于13米。而在《武漢城市建筑規劃管理技術規定》第二十三條中甚至明文規定:4層以上居住建筑不得設置內天井。

        5 綜述

        高層建筑各層廚房通風的時間和狀況往往隨機變化,因而造成了同一豎向上各廚房通風需求的多樣性、不平衡性,而任何機電設備都難以保證萬無一失,如果發生設備老化、受損、斷電等不可控情況,而高層住宅眾多用戶里的某個燃氣使用點又正好泄漏,意外事故的發生就很難得到有效避免。所以,我們認為內天井的存在不但不能解決暗廚房的通風和泄爆問題,反而為高層住宅的消防安全造成了威脅,同時,由于內天井的底部往往缺少直通室外的通道,一旦內天井里有垃圾積存,不但很難清掃,也會導致住戶減少開窗,進一步加劇燃氣泄漏爆炸的風險,同時,又埋下了積存垃圾、雜物等帶來的火災隱患。因此,我們提出以下建議:

        (1)不建議設計封閉天井,特別是高層住宅內更要慎重,尤其反對設置只有一端開口的內天井;

        (2)如果高層住宅內必需設置內天井,其開間尺寸必須達到一定標準,同時應考慮設置機械通風裝置;

        (3)反對設置暗廚房,也不贊成把廚房窗口直通向內天井。如果有房間窗口必須直通向內天井,則至少應選用乙級防火窗,保證實現自動關閉;

        (4)對于暗廚房,即便有窗口通向內天井。


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