高層建筑火災煙氣預防及控制對策

何富偉 尹黎

摘? 要：高層建筑火災煙氣是造成人員傷亡的重要因素之一，因此了解高層建筑火災煙氣流動規律是制定防控方案的基礎。基于此，本文分析了高層建筑火災的煙氣流動規律，研究了高層建筑火災煙氣控制對策，以期提高高層建筑火災救援工作實效性。

關鍵詞：高層建筑;火災;煙氣控制

中圖分類號：TU972.4? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2021）01-0000-00

0 引言

高層建筑自身所具有的特點使得火災救援難度增加，一旦發生火災則火勢迅速蔓延，不利于開展消防救援工作，也會帶來巨大的經濟損失和不良社會影響。火災煙氣防控措施研究可以提高消防救援工作效率，由于火災煙氣中含有的一氧化碳、一氧化氮等有毒氣體會對人體產生巨大傷害，并且煙氣濃度高、彌散范圍越廣的情況下，建筑內的能見度會降低，因此大大影響人員疏散;此外，火災煙氣帶來的刺激還會使人無法睜眼視物，人員疏散過程中容易造成踩踏事件、墜樓事件，煙氣中毒導致的死亡事件也屢見不鮮。基于此，高層建筑火災煙氣預防和控制研究有很大現實意義。

1 高層建筑火災的煙氣流動規律分析

1.1 煙氣的豎向流動

“煙囪效應”與湍流混合機制是高層建筑火災煙氣豎向流動過程中兩種主要的控制機制。具體來說，高層建筑豎井中的火災煙氣流動主要分成兩部分：首先，起火空間內部會溢出煙氣到豎井內，豎井內部的煙氣會隨著豎井方向上升直到最高點，然后從豎井最頂端的開頭流出;與此同時，豎井中的煙氣上升過程中和內部空氣混合之后，產生大量的渦旋流動，這個過程中外部的新鮮空氣被吸入到豎井中，混合氣體在這個過程中順著豎井下沉，使得新流入的空氣沿著豎井進入起火空間，加劇火勢蔓延[1]。

1.2 煙氣的橫向流動

對流作用是導致高層建筑內部火災煙氣橫向流動的主要原因，建筑內部發生火災之后，熱空氣與冷空氣相互作用形成熱對流現象。伴隨建筑內部火災區域的不斷擴大，內部溫度迅速上升，熱對流效應也會越來越強烈，在這種對流作用影響下，大量的熱氣流不斷上升且熱度持續提高，一旦在上升過程中遭遇阻礙則氣流帶動煙氣在橫向空間內蔓延，進一步擴大火勢。隨著火災發生時間不斷延長，煙氣在建筑橫向空間內迅速擴張直到空間內部煙氣充滿，煙氣開始從建筑空間內存在的縫隙中按照左右、上下方向滲透到煙氣密度更低的空間內，整個建筑物以這種方式逐漸充滿煙氣，火勢進一步蔓延。

1.3 煙氣的沉降

高層建筑火災發生之后建筑物內部橫煙氣除了橫向和縱向流動之外，由于高層建筑的火災載荷影響下，著火空間內部的煙氣下降速度非常快，在3分鐘之內就可以下降80cm左右，也就是說一旦空間內部出現著火點則意味著煙氣也會隨之產生。這之后空間內部的能見度會迅速降低，還會產生大量熱量，氧氣含量也隨之劇烈下降，毒害物質也存在于煙氣中，形成對人體有害的環境。

2 高層建筑火災煙氣控制對策

2.1 防煙對策

不燃化防煙、密閉防煙、機械加壓送風系統防煙是當前高層建筑火災煙氣預防三種主要方法，其中不燃化防煙方法主要是利用建筑自身建設材料的不可燃性和難燃性，以及可燃物品采用不可燃和難燃的材料進行隔離保存，還包括樓層之間樓板、墻體在有管道穿過的地方都要采用不可燃或者難燃材料封堵;密閉防煙是充分利用密閉空間內火災不易蔓延的特性，門窗和墻壁等容易出現透氣縫隙的地方要使用密封性好的材料防止煙霧彌漫，空間內部著火的時候可以阻絕外部空氣進入，這樣一定空間內的空氣燃燒殆盡后火勢可以自動自滅或者減弱[2]。機械加壓送風防煙系統是高層建筑施工中已經建設的，一旦建筑內部發生火災的時候樓梯間等主要疏散通道可以不受火災煙氣影響，更利于人員安全和迅速疏散，在加壓位置的門處于關閉狀態的時候，火災樓層與加壓位置兩部分的壓力存在一定差值，在加壓位置的門打開的同時，從內部要有充足的壓力由門洞斷面按照一定流速流出，可以起到防止煙霧入侵的效果。

2.2 排煙對策

自然排煙和機械排煙是高層建筑火災煙氣排放的兩個主要方式。其中自然排煙方法借助的就是火災發生過程中自然產生的熱壓力以及室外風力作用，打開建筑物內部的門窗之后火災煙氣可以自動排放到室外，上述排煙方式借助的冷熱空氣之間的對流效應，火災煙氣溫度比較高，室外冷空氣相對溫度低，這種排煙方式不需要人工提供動力[3]。而機械排煙是利用排風機械設備精準排出建筑物著火區域和煙氣較大區域的煙氣，煙氣通過排風管道排出到室外。強制排煙的方法對比自然排煙方法來說有諸多優勢，在火災發生過程中強制排煙方式不僅可以排出煙霧還能夠排出火災產生的80%左右的熱量，給人員逃生與消防救援人員的工作提供了便利。此外，在利用機械排煙方法的過程中，注意對建筑空間區域的分割，利用擋煙垂壁把建筑內部劃分成不同區域更利于提升煙霧排出效率。在應用排煙技術和設計排煙系統的過程中，要充分利用自然排煙作用，聯合機械排煙方式加速建筑內部的火災煙霧排放。

2.3 設計防煙的建筑結構

（1）擋煙垂壁在火災發生過程中有很強的防煙霧作用，高層建筑火災發生初期，擋煙垂壁可以降低煙霧流動速度，還能聚集熱煙氣，使建筑中的其它區域煙霧濃、溫度都降低，建筑設計過程中擋煙垂壁的數量和下垂距離都可以適當增加，以用來降低煙氣流速。（2）建筑內部需要設置防煙區域，給火災排煙提供便利。設計防煙區域的過程中要綜合考慮建筑內部住戶房門和過道之間是否設置了防火墻或防火門，普通用戶房門在火勢較大的情況下很容易就會被燒毀，煙氣會外散，因此可以把房門和過道整體設置成一個防煙區域;假設過道與房門之間有獨立的防火門，則可以單獨把房間與過道視為防煙區域[3]。

2.4 落實消防安全管理措施

（1）使用新型建筑材料、設置報警裝置。新型阻燃材料的應用可以從源頭上減少可燃物。火災發生需要可燃物、助燃劑、達到可燃點三個主要條件，新型阻燃材料在建筑內部構成防火安全網絡，隔離可燃物質。城市消防單位應該聯合住建單位強化對新型阻燃建材的宣傳，擴大城市建筑對新型阻燃燃料的應用范圍，為建筑防火性能和住房人員安全提供保障。裝置溫度報警和自動噴淋消防控制裝置，當建筑溫度超過一定范圍的時候設備自動報警，提示住戶及早逃生，也方便及時撲滅著火源，降低損失[4]。（2）消防部門聯合住建部門制定與完善高層建筑施工的消防安全管理制度，如施工人員作業期間嚴禁吸煙、倉庫內易燃易爆物品應該強化管理責任落實;應用濕作業法參與高空焊接作業，提前澆濕或者隔離施工作業區域下方可能掉落焊渣、火星的區域[5]。

3 結語

高層建筑一直是火災救援工作中的難點和重點，火災煙氣防控問題更是重中之重，合理排煙和控煙是保證住戶生命與財產安全的重要一步。結合對高層建筑火災特點的分析和煙氣流動規律分析，可以得出一般性的火災煙氣防控措施，高層建筑在火災煙氣控制系統設計中也可以積極借鑒這些經驗。消防工程技術人員和救援工作者，要充分了解該項技術的應用要點與前沿發展動態，把最新技術引入到實踐工作中去，提高高層建筑火災救援工作效率，降低火災帶來的人員傷亡與財產損失。

參考文獻

[1] 李孟君.談消防防排煙系統在建筑火災中的重要作用[J].山西建筑，2016（20）：125-126.

[2] 宗江華.高層建筑建筑布局設計與防排煙系統設計典型問題及完善對策研究[J].江西建材，2017（8）：27.

[3] 楊棟宇.高層民用建筑防排煙系統設計[J].山西建筑，2019（2）：123-125.

[4] 李曉戀，葉小曼，陳靜怡，等.正壓送風位置和風量對高層建筑火災煙氣控制的影響[J].科學技術與工程，2020（29）：12235-12241.

[5] 齊特.高層建筑火災安全隱患的影響及防范措施[J].企業技術開發，2019（5）：132-134.

收稿日期：2020-12-03

作者簡介：何富偉（1986—），男，四川宜賓人，本科，研究方向：火災防控、火災原因調查、滅火救援。

Prevention and Control Measures of Fire Smoke in High-rise Buildings

HE Fuwei1， YIN Li2

（1.Yibin CityNanxi District Fire Rescue Brigade， Yibin Sichuan? 644000;

2.Yibin Fire Rescue Detachment， Yibin Sichuan? 644000）

Abstract： Smoke from high-rise building fire is one of the important factors causing casualties， understanding the law of smoke flow in high-rise building fire is the basis of making prevention and control plan. Based on this， this paper analyzes the law of smoke flow in high-rise building fire， the smoke control measures of high-rise building fire are studied， in order to improve the effectiveness of high-rise building fire rescue work.

Keywords： high rise building; fire; smoke control