火災中煙霧危害及防控對策

王景春

（山東省濱州市公安消防支隊，山東 濱州 256600）

隨著城市中的建筑物的數量逐年增加，建筑的火災危險性也日顯突出。一旦發生火災，電梯井和管道井就像一個個大煙囪，形成很強的煙道拔力，使煙氣上升迅速，給人員逃生造成極大的困難。統計表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其它有毒煙氣熏死者一般占火災總死亡人數的40%～50%，而被燒死的人當中，多數是先中毒窒息暈倒后被燒死的。因此，了解建筑火災中的煙霧的危害，進行建筑煙霧防控對策研究是建筑消防安全系統中十分重要的問題。

1、火災煙氣的危害性

煙氣是物質燃燒和熱解的產物。煙霧是物質在燃燒反應過程中熱分解生成的含有大量熱量的氣態、液態和固態物質與空氣的混合物。現代化的高層民用建筑，可燃裝飾、陳設較多，還有相當多的高層建筑使用了大量的塑料裝修、化纖地毯和用泡沫塑料填充的家具，這些可燃物在燃燒過程中會產生大量的有毒煙氣和熱量，同時要消耗大量的氧氣。火災煙氣會造成嚴重危害，其危害性主要有毒害性，減光性和恐怖性。火災煙氣的危害性可概括為對人們生理上的危害和心理上的危害兩方面，煙氣的毒害性和減光性是生理上的危害，而恐怖性則是心理上的危害。

1.1 火災煙氣的毒害性

首先，可燃物燃燒過程會消耗大量的氧氣。而氧氣是人類生存的重要條件。空氣中的氧氣含量減少，向人體組織供應的氧氣則減少，精神和肌肉活動能力降低，呼吸困難，甚至使人窒息而死。煙氣中含氧量往往低于人們生理正常所需要的數值，對處在著火房間內的人們來說，氧的短時致死濃度為6%。而實際的著火房間中氧的最低濃度可達到3%左右，可見在發生火災時，人們要是不及時逃離火場是很危險的。

其次，煙氣中含有各種有毒氣體，如CO、NO、NO2、HCL等，而且這些氣體的含量已超過人們生理正常所允許的最高濃度，會造成人們中毒死亡。

第三，煙氣中懸浮微粒也是有害的。由于氣體擴散作用，煙氣微粒能進入人體肺部粘附并聚集在肺泡壁上，引起呼吸道病和增大心臟病死亡率，對人造成直接危害。

第四，火災煙氣具有較高的溫度，在燃燒過程中產生大量的煙和熱。熱煙在流動過程中，遇到暴露的可燃物，當可燃物受熱達到著火點以上時，即可引起新的著火源。當燃燒產生大量的一氧化碳氣體在流動中接觸新鮮空氣時還會發生爆燃，引起周圍的可燃物著火，形成再生火源。這樣，使火災撲救和逃生疏散更加復雜、更困難、更危險。同時高溫也是威脅生命安全的重要因素之一，一般來說，人在呼吸處的空氣溫度（干燥的）超過149℃，就會灼傷呼吸道和肺部，這是人可以生存的極限溫度。在65℃時，可短時忍受；在120℃時，15分鐘內將產生不可恢復的損傷。實際火災統計資料表明，吸入燃燒生成的灼熱氣體而死亡的人數，超過其他各種原因死亡人數的總和。

1.2 煙霧的蔓延速度快，人員疏散逃生困難。

建筑中垂直通道多，樓梯間，電梯井，電纜井，空調井等，都像一支支高聳的煙囪，拔風力很大。火災時高溫煙氣流通過這些垂直通道，煙霧向上升騰的速度相當快，煙霧垂直流動的速度為2-4米/秒，水平流動速度為0.3-0.8米/秒，在無阻擋的情況，垂直上升不到一分鐘可蔓延幾十層，對一座長百米左右的建筑物，水平蔓延，只要2-5.5分鐘就可以從一端擴散到另一端。人員密集時下樓梯速度0.25米/秒，煙霧上升速度比人下樓梯速度快8-16倍。這是機械的計算方式，實際遠遠不止這個速度比例。所以，高層建筑發生火災人員疏散逃生往往比較困難，煙霧上升與人員往下疏散逃生逆向而行，人們驚慌、擁擠。發生火災時客用電梯往往要停電，消防電梯要供消防搶救人員使用，樓梯是唯一的疏散設施。一旦樓梯進煙濃度大，人員往往被困在樓上下不去。

2.火災中煙霧蔓延途徑

火災煙氣攜帶的大量熱量可以很快通過各種管道豎井充滿整個建筑物，高溫的濃煙流竄到哪里，哪里的可燃物就會引起燃燒，加速火勢蔓延。煙氣在建筑中流動、擴散主要有三條途徑：著火房間→走道→樓梯間→上部各樓層→室外；著火房間→室外；著火房間相鄰上層房間→室外。

3、防控煙霧危害的對策

3.1 設置防煙分區

從煙氣的危害及擴散規律可以清楚認識到，發生火災時首要任務是把火場上產生的高溫煙氣控制在一定的區域范圍之內，并迅速排出室外。在建筑中設置防煙分區是保證在一定的時間內使火場上產生的高溫煙氣不至于隨意擴散，并進而加以排除，控制火勢蔓延和減少火災損失的有效方法。

3.2 非燃化防煙

防煙最好的辦法在于消除發煙的源頭。在建筑中有條件的應盡量設計火災報警系統和自動噴水滅火系統，以便盡早發現火災，在大量濃煙產生之前撲滅火災或控制火災發展。同時，非燃化防煙是從根本上杜絕煙源的一種防煙方式。非燃燒材料的特點是不容易發煙，即不燃燒且發煙量很少，所以非燃材料可使火災時產生的煙氣量大大減少，煙氣光學濃度大大降低。在選用房屋建材及裝飾材料、家具時，應盡可能采用非燃燒材料，以便不幸發生火災時，相對地有較充裕的逃生時間，減少對生命的威脅。目前，關于非燃化的問題，日本、美國、法國等國家都制定了專門的法規或規范，對包括建筑材料，室內家具材料以及各種管道及其保溫絕熱材料在內的各種材料的非燃化都作了明確的規定，規定在一些重要公共建筑物內，吊頂、地板、墻壁的裝飾不許采用可燃物。

3.3 密閉防煙

對發生火災的房間實行密閉防煙也是防煙的一種基本方式，其原理是采用密封性能很好的墻壁等將房間封閉起來，并對進出房間的氣流加以控制。當房間一旦起火時，一般可杜絕新鮮的空氣流入，使著火房間內的燃燒因缺氧而自行熄滅，從而達到防煙滅火的目的。

這種方式一般適用于防火分區容易分得很細的高層住宅、公寓、旅館等。這種方式的優點是不需要動力，而且效果很好。缺點是門窗等經常處于關閉狀態使用不方便，而且發生火災時，如果房間內有人需要疏散，仍將引起漏煙。

3、4 阻礙防煙。在煙氣擴散流動的路線上設置各種阻礙以防止煙氣繼續擴散的方式稱為阻礙防煙方式。這種方式常常用在煙氣控制區域的交界處，有時在同一區域內也采用。防煙卷簾、防火門、防火閥、防煙垂壁等都是這種阻礙結構。

3.5 機械加壓送風防煙。所謂加壓防煙，就是在疏散通道等需要防煙的部位送入足夠的新鮮空氣，使其維持高于建筑物其它部位的壓力，從而把著火區域所產生的煙氣堵截于防煙部位之外。其目的是為了在高層建筑物發生火災時提供不受煙氣干擾的疏散路線和避難場所。加壓防煙方式的優點是能有效地防止煙氣侵入所控制的區域，而且由于送入大量的新鮮空氣，設置這種系統的部位應視建筑物的具體情況而定，一般有：不具備自然排煙條件的防煙樓梯間及其前室；可開窗自然排煙的樓梯間但不具備自然排煙條件的前室；不具備自然排煙條件的消防電梯前室；受樓梯井和消防電梯井煙囪效應影響的合用前室；封閉室避難間等。

大量火災事故結果表明，煙氣是阻礙人們逃生和滅火行動，導致人員死亡的主要原因之一。為了最大限度的減少煙霧造成的危害，本文從煙氣的危害及蔓延途徑和擴散規律等基本原理出發，綜述了火災煙霧控制對策，以期對消防管理工作有一定的幫助。

[1]GB50045-95.2001.高層民用建筑設計防火規范[S].

[2]杜紅.防排煙工程.北京：中國人民公安大學出版社.2003.