移動式風機排煙在高層公寓火災煙氣控制中的應用

黃沙 張強

摘要：高層公寓建筑，設置有自然通風、自然排煙等構件，同時其內部設有固定的機械加壓送風、機械排煙等固定消防設施。火災初起階段，充分利用建筑性能結構，及時啟用內部固定防排煙設施，并科學合理布置移動排煙風機，能夠很好地將高溫煙氣控制在防煙分區或排出室外，有效控制火勢蔓延，為被困人員疏散逃生以及消防人員滅火救援創造有利條件。本文對移動式（水驅動正壓排煙風機）排煙方式在高層公寓建筑火場中的綜合應用進行研究。

關鍵詞：高層公寓火災;機械排煙;正壓排煙風機

高層公寓建筑自身的固定防排煙設施具有響應及時、覆蓋全面、排煙效率高等優點，但在實戰中僅依靠固定設施也暴露出許多不穩定因素。比如利用破拆樓梯間天窗或起火部位外窗進行自然防排煙，其效果受外界環境及樓層高度的影響較大;電氣火災致使控制線路、管道等易受損壞無法啟用;280℃排煙防火閥連鎖關停風機后，只能進行移動式排煙;自然通風和自然排煙不靈活，固定式機械防排煙系統存在維保成本大、故障率高、可靠性低等缺點。因此，僅利用內部防排煙設施并不能對煙氣全面控制，移動式排煙方式具有靈活、機動、持久等優點，綜合運用可大幅提升控煙能力。

一、正壓送風排煙的基本原理

固定式和移動式排煙方式都是運用正壓送風排煙原理。正壓送風排煙是利用流體力學原理向建筑物安全疏散部位送風加壓，或在起火濃煙部位開設排煙口泄壓，通過重構建筑內部氣壓差，控制煙氣擴散方向與人員逃生疏散方向總體相反，實現將高溫濃煙封鎖在著火點附近或排到建筑物外的一種防排煙方式。

二、移動式排煙在起火公寓房間的應用

公寓房間內可燃物數量多，可燃物耐火極限較短，是高層公寓建筑火災隱患最大部位。該部位起火后浮力羽流發展迅速，高溫煙氣在頂棚形成射流后降溫幅度較小，室內形成煙氣層沉降，在火風壓的作用下向四周門窗空洞擴散，處置不當容易造成轟燃和回燃等危險。

（一）水驅動正壓排煙風機的位置布置

正壓送風口宜遠離并低于排煙口位置，直線距離≥5m，以防所排煙氣重新被吹入房間。送風風向應盡量保證從未起火區域吹向火勢蔓延安全區域，以防火勢擴大蔓延。

選定了送風口后，布置風機位置時，應在進攻入口或疏散出口后撤，覆蓋整個洞口均勻加壓（如圖1所示）。送風機在門洞口位置后撤，會減少向建筑內送風的比例。后撤2m時，送風量減少20—50%，內部壓力上升幅度減少10%。但是，如果風機直接放置在門洞口位置，在門洞口局部送風，內部高溫煙氣湍流加劇，利于火勢發展，容易造成高溫煙氣在洞口位置回卷，威脅消防救援人員安全。后撤至氣流完全覆蓋洞口加壓，有利于在房間內形成較為均勻的氣流。如果起火房間位于袋形走道的兩側或盡端，在封閉其余門窗洞口后，可將風機設在疏散走道內。

（二）排煙口的選擇

根據外界風的風壓、風向以及中性面的位置合理選擇排煙口。一般情況下，利用外窗做排煙口使排煙口處于下風向。當排煙口選擇在上風向時，要實時監測風力大小和中性面位置，當風速變大或中性面位置下移時，要及時調整位置。如果利用疏散走道外窗或上部樓層外窗排煙時，要布置開花或噴霧水槍陣地現場監護，當采用自保水槍時，應提前打開噴霧水流。

（三）公寓房間移動式排煙戰術的應用

高層公寓建筑屬于多重分隔的建筑，如果高溫煙氣已擴散至其他房間，則利用順序逐一排煙法，即除正壓送風的房間外，其他門洞口應關閉，在該房間內煙氣被排除后，關閉所有門洞口，開啟下一個房門并確定排煙口，循環往復，直至高層公寓建筑內部的煙徹底控制。

排煙前要做好準備。第一，偵察。當有被困人員在窗口處，即排煙口方向有被困人員時，為阻止煙氣威脅不宜送風，必須加壓時，需另找排煙口，保證被困者安全。第二，拆除排煙障礙物（如擋板、隔墻、幕布等），提高排煙效率。第三，正壓送風會注入氧氣，燃燒反應加速。送風前，要對著火部位及其上部位置射水降溫。

三、移動式排煙在疏散樓梯間的應用

高層公寓建筑的樓梯間及其前室內的火災荷載小，但受煙囪效應影響，很容易成為煙氣縱向蔓延的通道。作為安全疏散的重要設施，維持前室和樓梯間的正壓狀態尤為重要。

（一）控制排煙口數量

高層公寓建筑的前室和樓梯間多數采用機械加壓送風系統進行防煙，沿外墻設有可開啟外窗，內墻設有排氣孔，頂部設有固定窗（火災時供消防救援人員破拆）。這些洞口可以配合機械加壓送風系統維持樓梯間正壓，當煙氣侵入時也可作為排煙口，“固移結合”利用機械排煙系統和正壓排煙風機向前室樓梯間吹送大量新鮮空氣而稀釋煙氣。此方法需在著火層以上開設足夠多的排煙口，以防止將高溫煙氣驅至其他安全區域。

（二）疏散樓梯間直灌式加壓送風

正壓送風實現著火樓層前室樓梯間相對走道起火房間的正壓差效果明顯，如果消防救援人員需沿樓梯上升接近著火點實施滅火救援，正壓送風可以打通樓梯間的內攻通道。可將移動式正壓送風機布置在首層大門入口處對著樓梯間送風，并且打開著火層或上一樓層樓梯平臺處下風向的風口，就能在著火層以下梯段看到明顯防排煙效果。應當注意的是，這種方式會促使煙氣沿樓梯間向上擴散，使煙氣旋轉上升，一定程度加速火災局部向上蔓延。

（三）疏散樓梯間“兩點式”加壓送風

利用移動式正壓送風機可以使加壓空氣流向需送風的樓梯間各層，控制煙氣由適當的排氣孔排出。但是，移動式送風機的功率和風量有限（送風口正壓送風氣流速度分布如圖2所示），當高層公寓建筑高度H>32m時，單臺風機不可能對整個建筑的樓梯間進行有效的加壓送風排煙。可在樓梯間選定兩個及以上位置，將送風機梯次布置為“兩點式”加壓送風，布置間距大于等于建筑高度的1/2，送風量增加20%，可輔助破拆樓梯間頂部天窗玻璃，在首層串并聯多臺風機進行加壓送風，快速將煙氣從整個樓梯間中排出。

四、移動式排煙在疏散走道內的應用

高層公寓建筑疏散走道內部的煙氣流動受紊流影響較小，儲煙倉在上層擴散，下部是新鮮空氣。排煙時要注意加強控制煙氣沉降，使其保持在最小清晰高度以上部分，以利于人員的疏散逃生。

（一）降低自然風對疏散走道正壓送風的影響

位于兩個安全出口之間位置的疏散走道受自然風的影響較重，要根據走道的氣流方向和速度合理設置正壓送風。如果自然風從預設的排煙口處吹入，則正壓送風風速要大于自然風。否則，自然風風速大導致排煙口成為送風口，使煙氣蔓延和人員疏散同向。袋形走道自然風對排煙散熱的影響較弱。在對疏散走道正壓送風時，要注意控制送風風速阻止煙氣倒流，其空氣臨界速度的經驗公式為：

Wlj=K（gE/BρcT）1/3（m/s）

式中，E——著火房間向走道釋放的能量，E=RnrQdwy/60，kW;

ρ——空氣流上游的空氣密度，kg/m3;

T——空氣流下游混合氣體的絕對溫度，K;

c——空氣流下游混合氣體的比熱，kJ/kg·K;

k——常數，k=（2/g）1/3。

（二）關閉多余排煙口控制風流

明確排煙口后，首先及時封閉不需要的門窗洞口。有效控制排煙路徑，避免正壓后把煙氣吹向安全區影響人員疏散逃生，同時維持疏散走道較大壓力，使煙氣從預設排煙口排出。如走道無法打通排煙口，在保證其他房間內人員及物資安全的情況下，可從多個方向將煙氣驅逐至預設排煙口處排出。當走道有拐彎時，內攻排煙應在門口和轉角位置設置強光手電照明，方向豎直向上，以給予定位指示。當走道較長時，應每隔3m左右，在墻面1m高度位置或地面布置內攻路線方向指示燈。內攻排煙人員應安排2至3人一組，沿導向繩低姿移動，同進同退，定時檢查通信裝備并向現場指揮員主動匯報內攻處置情況。

（三）破拆排煙裝備配置

高層公寓建筑走道容積大、跨度長，要滿足實戰需求，排煙車應裝載不少于6臺移動排煙機。在建筑首層外門布置排煙車時，排煙量應不小于60萬m3/h，強臂式破拆車的臂展應能夠滿足15m、18m、23m的高度需求。排煙機可以根據環境條件配備電動型、水力驅動型或內燃機型等，優先采用水力驅動型。每臺排煙機的風量應達到6—12萬m3/h。當配合開花噴霧水流排煙需大量用水時，水罐車的載水量應不小于18t，車載泵應為高壓泵，供水揚程不小于300m，流量不小于160L/s。當配合中高倍泡沫排煙時，泡沫消防車的泡沫液載量應不小于6t，車載泵流量不小于100L/s。

五、結語

本文首先根據高層公寓建筑的結構特點，結合建筑內部固定防排煙設施的設置，利用正壓送風原理，依次對起火公寓房間、疏散樓梯及其前室、疏散走道等部位的移動式排煙戰法進行分析，最后歸納移動式排煙戰術應用及注意事項，為被困人員疏散逃生及消防救援人員高效防煙、排煙、控火等提供科學支撐。

參考文獻：

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[3]胡緒鑫，李思成，張一天.移動正壓送風對樓梯間防煙效果的影響[J].消防科學與技術，2018，37（03）：334-336.

作者簡介：

黃沙（1977—），男，漢族，云南昆明人，碩士，云南消防救援總隊專業技術8級工程師，主要從事安全科學與工程、消防監督檢查研究。

張強（1989—），男，漢族，山東聊城人，碩士，應急管理部消防救援局昆明訓練總隊助理工程師，主要從事消防指揮信息化與指揮模擬、滅火戰術與技術研究。