基于BE-SAHF模型的火場快速識別技術研究

張禹海 李龍

摘要：隨著現代社會的不斷發展，消防員所面臨的火場情況也越來越復雜，火場快速識別技術就是針對火場的各種因素變化，對火勢進行評估解讀，文章首先通過對BE-SAHF模型做出介紹，以此作為基礎，總結國內外消防員的經驗，對火災現場的建筑、煙氣、氣流、熱量、火焰、環境等因素分別作出簡要分析，然后對該火災模型的適用范圍和局限性也做出解答，經過總結，將各個因素所觀察的要點以量表的形式展現，使其更加直觀，希望文章可以讓消防指戰員了解火場快速識別技術并意識到此項技術的重要性，同時可以為消防員對火場形勢的評估判斷提供理論依據。

關鍵詞：消防;滅火救援;火場評估;BE-SAHF模型

現階段，不管是國內外經濟發達地區，還是經濟不發達地區，火災種類強度不盡相同，但一般建筑室內火災算是最為普遍，消防員處置最多的火災種類，室內煙火特性訓練也是國內外消防員都需要進行的必訓科目。火場快速識別技術就是系統性地為火災現場的建筑、煙氣、氣流、熱量、火焰、環境等因素進行綜合性評估提供理論依據，到場后消防員通過對火災現場的建筑類型構造、煙氣、氣流、熱量、火焰、環境等因素進行綜合性的評估，對火勢發展階段進行判斷，對火災發展態勢進行預測，可以為下一階段指揮員的決策提供可靠依據，為后續的滅火戰斗行動打下基礎。

1? BE-SAHF火災評估模型的介紹

澳大利亞布里斯班市消防指揮官ShanRaffel將煙霧、氣流、熱量和火焰這四個英文單詞首字母的縮寫提取組合成“SAHF”，這是火場快速識別技術的首次提出[1]。之后時任美國消防局局長Ed Hartin提出了建議在火場識別法中加入“建筑物”一詞，即：建筑物—煙氣、氣流、熱量、火焰（“B-SHAF”，英文諧音為Be-Safe）[2]。他表示，火場特征標志的評估，不應該與火災蔓延的建筑物分開，建筑物是對火災特性標志進行評判的基礎。而后加拿大消防員PeterMcBride建議再次更新模型，他建議在“B-SAHF”中的B之后加上E，代表環境，這個想法是把風從氣流軌跡中分離出來，并特別關注它，畢竟，風會對火產生極為嚴重的影響[3]。2014年，ShanRaffe決定將他的模型改為“BE-SAHF”，該模型可用樹狀圖如圖1所示。

2? BE-SAHF火災評估模型的分析

2.1? 建筑（Building）狀態的評估判斷

建筑物是對火災特性標志進行評判的基礎，主要從以下七個方面去評估建筑狀態：內部荷載、建筑結構、建筑材質、建筑功能、通風條件、面積大小、室內消防設施[1-3]。建筑內部的可燃荷載將決定火勢的大小，同時這些荷載將產生壓縮、拉伸和剪切的力，這些力作用于脆性、韌性或兩者兼具復合的材料上，從而控制建筑結構元件的性能，這些結構元件具有一定的層次性和依賴性，暴露于火場的任何建筑元件的破壞都有可能導致建筑的坍塌。此外，不同建筑結構、建筑材質具有不同的耐火等級，因此應考慮導致火災增長或建筑結構破壞的建筑因素。建筑功能是指該建筑的使用功能，具體是民用、工業、商業還是農業建筑，不同的建筑火災風險及人員風險等級亦有很大區別。

建筑的通風條件是指著火建筑的所有橫向、縱向、內部、外部的通風口，這些通風口會影響火災煙氣的蔓延，對被困人員帶來危險，同時也會影響火場內部的火勢變化。著火建筑的面積大小、高度、縱深、隔間大小將決定火災規模及一定體積范圍內火災的發展趨勢。室內消防設施對于限制和消滅建筑火災起到不可替代的作用，不管是被動的消防設施，如防火墻，還是主動消防設施，如水噴淋系統、室內消火栓系統，這些設施都有助于火災防控、保護人員生命和財產，因此在建筑評估中應予以考慮。

2.2? 環境（Environmental）

環境是指正在發生火災的建筑所處的氣象環境情況，主要需要從以下四個方面去評估：風速、風向、溫度、濕度[1-3]。風速大小和風向將會影響火災的傳播速度和傳播方向，同時也會改變助燃物氧氣的供給，改變大氣壓以影響煙氣、熱量、火焰的蔓延和運動。

溫度和濕度將會影響可燃荷載燃燒時的干燥速度和建筑內的煙氣效應，極端溫度和濕度的影響在荒地環境中最為突出，它影響荷載的溫度和含水量。雖然城市環境中的燃料也會受到類似的影響，但更重要的影響將是結構釋放煙霧的運動和行為。由于溫度的高低，煙囪效應也會產生變化，在火災初期，冬季的煙囪效應往往由于建筑內外溫差，煙氣會在建筑內部向上部流動，而在溫暖的氣候條件下，在空調建筑內，煙氣流動可以逆轉，并流下豎井，可能會混淆觀察者對實際火災位置的判斷。

2.3? 煙（Smoke）狀態的評估判斷

煙氣的判斷需要從以下五個方面進行：煙氣的大小和位置、顏色、厚度、煙氣的中性面、煙氣產生的浮力[1-3]。煙量大小和所在區域是消防員最先觀察到的煙氣特征。

煙氣的顏色。不同類型（固態、液態、氣態）和材質的可燃物以及火場的通風排煙情況都會影響煙氣的顏色。煙氣顏色通常可以作為判斷室內火災燃燒率的標志。棕色或淡黃色煙氣一般為木質材料發生熱解的早期階段，木材中的焦油被釋放出來，導致煙氣為棕色或淡黃色。黑色的煙氣通常說明火場供氧條件不理想。灰色的煙氣通常說明室內至少有一部分可燃物正在發生有焰燃燒或是陰燃。

煙氣的厚度（視覺上所呈現的密度）。煙氣的厚度是反映燃燒效率的標志。在燃料控制型火場的初期階段，由于供氧條件較好，因此產生的煙量很少。如果發展為通風控制型火場，燃燒的效率將會降低，產生的煙量將會增加。

煙氣中性面的高度。隨著火災發展，煙氣中性面（熱煙氣與冷空氣的交界處）會逐步向地面降低，煙氣的厚度將會增加。因此，如果煙氣中性面距離地面較遠，說明火災處于初期階段;如果煙氣中性面距離地面非常近，說明發生回燃的可能性較大;如果煙氣中性面突然升高了，說明室內通風情況發生了改變;如果煙氣中性面逐漸降低，通常說明煙氣正在積聚，火場情況正在向發生轟燃進行轉變;如果煙氣中性面突然降低，說明火勢正在快速、猛烈燃燒。

煙氣的浮力（流動速度）。溫度差異會引起煙氣的流動，溫差越大，煙氣流速越快。當煙氣呈現出快速向上擴散變大并伴隨著翻騰的現象時，說明煙氣溫度較高。反之，如果煙氣上升速度較慢，甚至出現煙氣往低處流動，說明煙氣溫度較低。

2.4? 氣流（Air）狀態的評估判斷

氣流作為一種火災特性偶爾能在排煙口或火場內部觀察到。氣流無法用肉眼看見，但是其典型特征能夠通過對比煙氣流速、流動狀態以及煙氣在室內或排煙口處的高度體現出來。氣流的判斷需要從以下四個方面進行：氣流的緩急、氣流路徑、脈動、氣流的哨音[1-3]。

雙向氣流路徑。當火場的排煙口被打開后，熱煙氣從排煙口頂部排出，冷空氣從底部流入。

平緩穩定的氣流。如果煙氣軌跡（氣流軌跡）流速較慢且平緩穩定，說明火災處于初期階段，而且很可能這是一個燃料控制型火場。

急促涌動的氣流。在一個通風控制型火場中，隨著火勢發展擴大，在產生大量高溫濃煙的同時需要補充氧氣（由于排煙口較小）排出的濃煙幾乎占據了整個排煙口，阻擋了新鮮空氣進入火場，這將導致煙氣中性面出現急促涌動的現象。

單向煙氣/氣流軌跡。排出的煙氣和火焰幾乎占據了整個通風口，說明這個通風口是一個單純的排煙口（幾乎不負責進入空氣）。由于煙氣與火焰直接從這個排煙口排出，因此火場中至少應當有一個橫截面積與該排煙口相等的進氣口或風力驅動氣流進入火場的進氣口。

敞開的門、窗可能會造成空氣不斷流入火場，擴大火勢，如前所述，每一個單向排氣口都需要至少等于橫截面積的進氣口（除非該進氣口處于風力作用下）。在出水滅火前，如果可以關閉這些進氣口，那么將有助于減緩火勢的發展。

氣流震顫、脈動。在通風控制型或通風受限型火場中，煙氣有可能會呈脈搏似的從很小的排煙口（或縫隙）處被“推出”，這表明由于供氧受限，導致了火場壓力發生變化。隨著氧氣含量不斷降低，火災發展受到嚴重影響，火場內部溫度將會降低，導致煙氣體積收縮，產生的負壓將會把空氣從很小的排煙口（或縫隙處）吸入火場。這些進入火場的空氣會使火勢和火場溫度增長，隨之膨脹的煙氣由于壓力影響，會從很小的排煙口（或縫隙）“推出”室外，直到空氣再次被吸入火場，該過程不斷循環。在部分案例中，出現上述情況后，如果貿然開設一個排煙口，很可能導致回燃發生。

氣流產生的哨音。火場中如果存在氣流脈動、震顫的現象，通常情況下會伴隨著哨音出現（由于火場壓力變化，氣流通過縫隙吸入或排出火場產生），這是一個回燃發生前的典型征兆，也是通風控制型火場的標志。不過，由于現場噪音，消防員很可能不會注意到氣流產生的哨音。

2.5? 熱量（Heat）狀態的評估判斷

消防員到達火場后，應當對現場的高溫特征進行偵查判斷。一般來說，熱量情況能夠在建筑物上較好的表現出來，但是部分密閉性、隔熱性較好的建筑，不太能夠顯示出火災初期階段的熱量特征，熱量應從以下四個方面進行判斷：窗戶、漆面、玻璃裂紋、體感[1-3]。

窗戶內顏色變黑且看不見明火。很多情況都可能導致窗戶變黑（包括潛在的回燃可能），通常窗戶內側附著有油性沉積物。如果采用雙層或三層玻璃窗戶，則很難觀察到該特征。

玻璃產生裂縫或裂紋。快速上升的熱量和緩慢上升的熱量會導致玻璃產生裂紋（較細的裂縫），并且通常情況下會伴隨著窗戶內側附著有油性沉積物而變黑，這說明火場溫度較高，可燃物較多。

漆面起泡或變色。在輕質房門內側上很容易觀察到該現象，但在重型或隔熱較好的大門外側卻不太容易出現漆面起泡或變色的現象。首先，消防員可以用手觸碰房門表面或門把手，感受室內大致的溫度情況。然后，可以對輕質房門表面噴射少許開花水，如果房門溫度超過100℃，房門上部的水會很快蒸發。在某些案例中，這種做法也可用于判斷煙氣中性面的大體高度。

火場溫度突然上升會引起明顯的體感變化。這個現象通常被描述為轟燃或回燃發生前的征兆。但如果在火場內僅依靠“火場溫度突然上升”去判斷轟燃或回燃是否會發生的話，那么很可能會忽視其他的火災特征。“火場溫度突然上升”一般會出現在室內上層煙氣發生燃燒以后（即滾燃現象以后）。對于消防員來說，滾燃不太容易觀察到，因此無法提前做出預警。當穿戴個人防護裝備的消防員感受到溫度升高的時候，往往火場情況已經變得非常危險了。

2.6? 火焰（Flame）狀態的評估判斷

火焰狀態的評估判斷應從以下六個方面進行：火勢的大小、位置和顏色，煙氣自燃狀態、幽靈火、滾燃[1-3]。通過在建筑外部觀察明火，可以確定火勢大小及火點位置，并對火勢可能的蔓延方向作出判斷。這有助于消防員去尋找建筑中的多個著火點并意識到這些明火很可能是從最初起火點部位蔓延過來的。

火焰的顏色。傳統教材告訴我們，通過火焰的顏色可以判斷出燃燒的物質，但如果燃燒過程中某些情況發生了改變，同一種燃燒的物質也會出現不同的火焰顏色。在室內火災中，黃色的火焰通常表示室內供氧條件較好，如果供氧條件較差，火焰將變為橙色或紅色。如果室內可燃物較多（且空氣較少），火焰為橘紅色且火焰會有較為急促的跳動（波動）;熱解物的白色煙氣被點燃后產生淡黃色火焰，有時候火焰幾乎是透明的，在這種情況下，火焰的跳動（波動）將會更加緩慢，火焰將會向下蔓延去尋找更多的氧氣。

2.7? BE-SAHF火災評估模型的適用范圍和局限性

無論是“BE-SAHF”模型還是燃料控制型和通風控制型，目的都是幫助撲救室內火災。火場識別模型的提出一開始就是針對一般建筑室內火災，適用范圍主要是由很多小房間組成的建筑火災。需要注意的是，燃料控制型火場和通風控制型火場都只是理論上的火災模型，這意味著它們并不是100%準確的，但它們仍然對火場形勢的判斷很有用。這幾個模型涵蓋了大部分的火災，但仍需認識到，這些模型對大空間火災并不實用。大空間如工業建筑火災，其通風條件，熱量囤積，火災蔓延速率與一般較小空間火災還有較大的不同，這也意味著撲救這類火災，要采用完全不同的方法，消防員要認識到這一點[1-3]。

3? 火場快速識別技術的實踐和應用

3.1 商住樓（Building）火災分析

如圖2所示，此火災是一起商住樓火災事故，著火建筑一層為商鋪，二層以上為居民樓，同時存在地下層，樓房比較老舊，建筑主體結構為我國城市普遍的鋼筋混凝土結構，一樓商鋪門面存在大面積玻璃落地窗，上側存在商店的廣告牌，基本屬于塑料制品。消防員到場時并沒有第一時間得到該建筑平面圖，建筑面積不得而知，該類火災主要存在內部能見度低、蔓延迅速、所處位置人員密集等特點。

3.2? 環境（Environmental）評估

該日風向可以通過煙氣流動方向判斷，煙氣從建筑物排出后基本上是向上升起的，說明當日是微風狀態，火災發生地段較為繁華，周圍圍觀群眾較多，毗鄰建筑皆為同樣的商住樓，環境濕度正常，無極端氣溫現象。

3.3? 煙氣（Smoke）解讀

在消防隊員初到場時，火場冒出黑灰色煙氣，量比較少，煙氣也不算很厚，同時火場內煙氣處于向下飄落的狀態。在消防員鋪設水帶干線的過程中，一分鐘不到的時間，煙氣的量開始明顯增加，煙氣變得很厚，中性面不斷降低，濃濃黑煙迅速蔓延出整條街道，但不存在煙氣燃燒現象。此種情況的變化說明室內溫度在上升。同時，這是一個地下建筑，通風條件并不好，在圖3中的排煙口是唯一能夠有效吸入空氣的通風口，空氣從上部吸入地下要相對緩慢一些，這也導致了火場內部缺氧、密閉。

3.4? 氣流（Air）狀態

從外部即可看到氣流通道，一樓安全出口為主要排煙口，冷空氣從下方進入，熱煙氣從上方涌出，屬于雙向氣流路徑，說明很有可能此安全出口是火場唯一排煙口，初期到場來看并沒有明顯的危險區域，外部風向對氣流通道并無太大影響，短時間內很難再增加排煙口的數量。

3.5? 熱量（Heat）感知

煙氣的排出主要通過一樓的安全出口，并沒有從一樓商鋪或者二樓的居民屋內窗戶排出，所以現場并沒有出現玻璃窗變形、開裂、變黑等現象。現場濕度不是很高，可以找好位置利用紅外測溫儀對火場溫度進行測量，注意不要距離排煙口過近或者正對排煙口，相鄰房間內也并沒有發生熱解。

3.6? 火焰（Flame）狀態

從火場外部并不能看到火焰，說明此時火點處于建筑物內部位置較深的地方，且火災正處于發展階段，建筑物內部的可燃荷載也并未達到全面燃燒狀態，也不存在煙氣燃燒的現象。

3.7? 火勢預判及分析

消防員剛到場時在煙氣突然增多之前火災處于發展階段，且內部供氧量不是很足，當煙氣突然變厚變黑，中性面不斷下降，且流動蔓延速度加快，說明煙氣溫度在迅速升高，排煙口下方的進風口逐漸減小，會造成內部逐漸缺氧。

根據火災發展曲線，當火場煙氣發生這種變化，短時間內迅速增多增厚，流動速度加快，可以預測火災正在由發展階段向全面燃燒階段發展，此時很有可能會發生轟燃或者回燃現象，煙氣中的未完全燃燒的可燃物質會因為溫度的持續升高開始燃燒。不管是發生哪一種，對于消防員來說，在火場由發展階段轉向全面燃燒階段時，都是不能夠在沒有掩護的情況下派消防員進入內部進行偵查或者搜救的，外圍群眾也應做好警戒疏散，盡量遠離。

這個案例在處置過程中也確實發生了回燃，巨大的火球從排煙口噴出，這展示了回燃的隱蔽性。當然事后分析，或許可以觀察到一定現象，但親臨現場，還是比較難的。美國消防員普遍認為抑制回燃發生的最好做法就是垂直排煙，即在房屋上方打開排煙口進行排煙。但國內的混凝土建筑很難實施垂直排煙。在室內建筑火災處置過程中，抑制回燃和轟燃的發生還是應及時射水冷卻煙氣層、破壞煙氣層;破拆排煙時，不要站在排煙口的正對面，防止被回燃產生的沖擊波所傷。

4? 結語

本文由“BE-SAHF”火災模型做引導對火場快速識別技術做了介紹，對火災現場的建筑、環境、煙氣、氣流、熱量、火焰這六個影響因素分別做了分析，總結了國內外消防員的經驗、研究成果，使火場快速識別技術更加具有系統性，并通過案例對火場快速識別技術加以應用，因此消防指揮員可以將“BE-SAHF”模型的六個指標因素細化成為一張通用的快速評判表格，這樣有助于更加條理化、清晰化地進行快速評判，防止因某些因素未考慮到而造成的評判失誤。但需要指出的是，火場快速識別技術目前依舊處于發展階段，只有加強與經驗豐富的全球消防員和消防科學家的共同合作，才能不斷完善成熟，近些年，國內消防界也在逐步加大與國外消防的交流溝通，但基層消防員真正獲取這些最新知識的途徑還有待增加，我們不但要在裝備器材上向先進看齊，在職業化、技戰術層面也要向先進學習，只有這樣才能真正提升消防員的技戰術本領。

參考文獻：

[1]ShanRaffel.火場識別技術的探索發展[EB/OL].https：//mp.weixin.qq.com/s/6C9tu95o3fl2Dh3T3VRj8A，2018-03-16.

[2]FIRE HOUSE.Reading the Fire：Smoke and Air Track[EB/OL].https：//www.firehouse.com/operations-training/article/10105048/reading-the-fire-smoke-and-air-track，2007-08-15.

[3]Shan Raffel.Understanding the Language of Fire：Be Safe.Think，‘Be-SAHF’.[EB/OL].http：//antincendio-italia.it，2017-08-29.

[4]王媛彬，馬憲民.基于圖像特征的火災火焰識別方法[J].消防科學與技術，2012（02）：126-128.

[5]劉麗，張國建.火場中怎樣辨別方向，快速搜救[J].消防技術與產品信息，2009（04）：73-76.

[6]陳建.建筑火災內攻滅火救援安全的研究[J].消防技術與產品信息，2014，1：22-24.

[7]康成平.滅火救援安全影響因素與應對措施[J].科技與創新，2016（08）：58-59.

[8]冉海潮.火災煙氣特征的實驗研究[J].傳感技術學報，2002（01）：

94-96.

[9]何勇軍，郭蓉.高層建筑火災煙氣流動規律分析及煙氣控制措施[J].山西建筑，2019，45（03）：233-234.

Research on rapid identification

technique of fire base on BE-SAHF

Zhang Yuhai1 ， Li Long2

（1. School of Rescue and Command， China People's Police University， Hebei Langfang， 065000;2. Xilinguolemeng Fire and Rescue Detachment， Xilinguolemeng， Nei Monggol Autonomous Region， 012600）

Abstract：With the continuous development of modern society， the fire scene situation faced by firefighters is becoming more and more complex. Based on the introduction of the model of BE-SAHF， this paper summarizes the experience of firefighters at home and abroad， makes a brief analysis of the influence factors of the fire scene： building， environment， smoke， airflow， heat， flame， gives a solution to the application scope and limitation of the model， and then provides an example of the usage of the model. It is hoped that this paper can make the fire commander understand the fire scene rapid identification technique and realize the importance of this model， at the same time， it can provide theoretical basis for firemen to evaluate and judge the fire scene.

Keywords：fire service; fire fighting and rescue; fire assessment; the model of BE-SAHF