公共建筑弱電井火災(zāi)危險分析與預(yù)防措施

◎ 王 建

公共建筑弱電井火災(zāi)危險分析與預(yù)防措施

◎ 王 建

弱電井是公共建筑智能神經(jīng)中樞，若發(fā)生火災(zāi)事故，除燒毀著火層內(nèi)的設(shè)備和線路外，直接導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、有線電視、手機(jī)信號、監(jiān)控系統(tǒng)等癱瘓，還將造成停電事故、電梯故障等次生災(zāi)害。綜合考慮火災(zāi)預(yù)防需要，弱電井的設(shè)備和線路的布置要做好規(guī)劃，合理安排，建立信息臺賬；建議重要公共建筑，采用豎井級線纜，這些線纜具有阻燃性并可以防止火焰的蔓延；對弱電井進(jìn)行防火封堵時，要考慮電纜的維護(hù)、更換、敷設(shè)，可采用塑性堵料和速固型無機(jī)防火堵料與阻火包進(jìn)行防火分隔封堵，封堵一定要密實(shí)；考慮弱電井的火災(zāi)燃燒特點(diǎn)，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)宜選用攬式線型定溫探測器；通信網(wǎng)絡(luò)基站監(jiān)控中心要將網(wǎng)元對象從樓棟細(xì)化到樓層；弱電井安裝超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)撲滅初期火災(zāi)。

公共建筑 弱電井 火災(zāi)危險源 阻燃 隔離 預(yù)防措施

多層、高層公共建筑弱電井是用來敷設(shè)弱電線路(纜)的一個的通道、平臺，在公共建筑中有著舉足輕重的位置。2014年 2月15日18時50分，位于湖南省益陽市的益陽世紀(jì)大廈二層的弱電井發(fā)生火災(zāi)，造成大廈二至三十二層弱電井線路設(shè)備全部被燒毀，7層電梯前室過火。近幾年，全國各地陸續(xù)發(fā)生類似公共建筑弱電井火災(zāi)，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。如何有效預(yù)防公共建筑弱電井火災(zāi)的發(fā)生和減少災(zāi)害損失日顯重要。

1.弱電井火災(zāi)事故危險分析

根據(jù)系統(tǒng)安全工程的觀點(diǎn)，危險性定義為事故頻率與事故后果嚴(yán)重程度的乘積，即危險性評價一方面取決于事故的易發(fā)性，另一方面取決于一旦發(fā)生事故，其后果的嚴(yán)重程度。

R=f（F,C）

式中R---事故危險性；F---發(fā)生事故的易發(fā)性；C---發(fā)生事故的嚴(yán)重度。

現(xiàn)實(shí)危險性還同各種人為管理因素及防災(zāi)措施結(jié)合效果有緊密關(guān)系。弱電井主要是布置弱電設(shè)備的平臺，弱電工作電壓一般為12V或24V。弱電故障產(chǎn)生的能量小，一般難以引發(fā)火災(zāi)，為什么弱電井火災(zāi)較多？下面從安全生產(chǎn)角度來分析弱電井可能存在的火災(zāi)事故危險性。

1.1 弱電井火災(zāi)事故易發(fā)性分析

事故易發(fā)性主要由工藝過程事故易發(fā)性、危險物質(zhì)易發(fā)性以及相互關(guān)系決定，工藝過程事故易發(fā)性與危險物質(zhì)易發(fā)性越大，關(guān)系越密切，事故易發(fā)性越高。

1.1.1 弱電井內(nèi)工藝火災(zāi)事故易發(fā)性

弱電井內(nèi)除網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備等無源設(shè)備（弱電設(shè)備）以及網(wǎng)絡(luò)線、電話線、監(jiān)控線、消防配電線、廣播電視線外，還有電源線、空氣開關(guān)、電表、電源插座強(qiáng)電設(shè)備以及有源設(shè)備（接市電220V）。有源設(shè)備都是負(fù)荷設(shè)備，24H不停機(jī)工作，功率20-100W不等。據(jù)了解，與弱電井工藝過程火災(zāi)事故有關(guān)的影響因素有3項(xiàng)：危險溫度、電火花或電弧、明火。危險溫度、電火花與電弧、明火等高溫?zé)嵩纯梢允构腆w可燃物分解出的混合物部分受到強(qiáng)烈地加熱而著火。

危險溫度：導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與設(shè)備接線端子連接不牢、接頭處夾有雜物，導(dǎo)致接觸不良產(chǎn)生危險溫度；不同金屬連接處，由于它們的理化性質(zhì)不同，連接將逐漸惡化，產(chǎn)生危險溫度；懸掛式的電源插頭與插座由于重力作用連接松動，導(dǎo)致接觸不良而產(chǎn)生危險溫度；接地電流和集中在某一點(diǎn)的漏電電流，可引起局部發(fā)熱，產(chǎn)生危險溫度。

電火花與電?。弘娎|施工工藝達(dá)不到要求，潮氣進(jìn)入電纜內(nèi)部，絕緣下降；電纜井施工作業(yè)碰斷挖斷電纜等導(dǎo)致線路短路。發(fā)生短路時，電流增大為正常值的數(shù)倍乃至數(shù)十倍，產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，使得溫度急劇上升，產(chǎn)生危險溫度或電火花，大量電火花匯集起來構(gòu)成電弧，電弧溫度高達(dá)8000℃。電火花和電弧不僅能引起可燃物燃燒，還能使金屬熔化、飛濺，構(gòu)成二次引燃源。

明火：遺留的煙頭內(nèi)部溫度可達(dá)700-800℃可使弱電井堆放的雜物陰燃并著火；生產(chǎn)過程焊接和切割產(chǎn)生的明火或噴濺火花，均可引燃線路、設(shè)備等固體可

燃物。

由于各具體弱電井設(shè)備與線路安裝布置、安全管理不同，工藝過程事故易發(fā)性不同。

1.1.2 弱電井內(nèi)物質(zhì)火災(zāi)易發(fā)性

弱電井內(nèi)的線路、設(shè)備主要材質(zhì)為金屬銅、鋁，還有絕緣或保護(hù)材料塑料、橡膠等固體可燃物(見附表)，這些固體物質(zhì)本身不屬于易燃易爆危險物品，但在高溫下發(fā)生分解燃燒。

分解燃燒并延燃：固體可燃物主要是高聚物，這些高聚物在火災(zāi)的高溫下發(fā)生熔化，形成熔滴，加熱到熱分解溫度后進(jìn)行分解燃燒，燃著的熔滴可以把火焰從一個區(qū)域擴(kuò)展到另一個區(qū)域，從而促使火災(zāi)蔓延。

火災(zāi)荷載密度大：弱電井面積小，而各種線路、設(shè)備多，且絕緣材料中橡膠、聚乙烯等燃燒熱值高，如聚乙烯燃燒熱值高44MJ/kg，和汽油相當(dāng)，遠(yuǎn)高于木材20MJ/kg。

1.1.3 工藝——物質(zhì)危險性相關(guān)關(guān)系

因弱電井面積狹小，設(shè)備、線路密度大，火災(zāi)危險源與可燃物接觸概率高，二者關(guān)系密切。

1.2 火災(zāi)事故后果嚴(yán)重度分析

事故后果是指事故中人員傷亡以及房屋、設(shè)備、物資等的財產(chǎn)損失，不考慮停工損失。人員傷亡分為人員死亡數(shù)、重傷數(shù)、輕傷數(shù)。在一些定量或半定量事故嚴(yán)重度評價中，還用了折算公式，將人員傷亡和財產(chǎn)損失統(tǒng)一計(jì)算：

S=C+20（N1+0.5N2+105/6000N3）

式中S---事故嚴(yán)重度，萬元； C---事故財產(chǎn)損失的評估值，萬元；N1、N2、N3----事故中人員死亡、重傷、輕傷人數(shù)的評估值。

弱電井是一個上下串聯(lián)的相對封閉空間，其四周井壁、上下頂板都有一定的耐火極限，如果不是井壁的檢查門采用非防火門或檢查門在起火前被打開，火災(zāi)一般不會蔓延到弱電井外的室內(nèi)其他部位，多在弱電井上下蔓延，許多弱電井火災(zāi)案例也證實(shí)了這一點(diǎn)。弱電井是一棟公共建筑智能神經(jīng)中樞，若發(fā)生火災(zāi)事故，除燒毀著火層內(nèi)的設(shè)備和線路外，直接導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、有線電視、手機(jī)信號、監(jiān)控系統(tǒng)等癱瘓，還將造成停電事故、電梯故障等次生災(zāi)害，甚至造成消防警報與應(yīng)急廣播停播、消防應(yīng)急照明工作時間縮短，嚴(yán)重影響人員安全疏散，增加人員傷亡后果嚴(yán)重程度。

弱電井內(nèi)線路與設(shè)備主要材質(zhì)及屬性表

1.2.1 弱電井內(nèi)部燃燒傷害。熱的傳播對火災(zāi)發(fā)展起決定作用。弱電井內(nèi)著火后，開始釋放熱和煙氣，隨著著火面積的增大，釋放更多的熱和煙氣。由于浮力作用，在弱電井頂板上形成逐漸增多的熱煙氣層。在著火后的一段時間內(nèi)，由于弱電井相對封閉，涌入的新鮮空氣不多，一般不會產(chǎn)生大量明火火焰。由于頂板熱煙氣層和線纜橋架熱傳導(dǎo)的共同作用，火勢將突破弱電井豎向橋架樓板的孔洞處封堵薄弱部位，熱氣流進(jìn)入上一層弱電井。隨著溫度越來越高，孔洞處縫隙增大，大量熱氣流通過對流進(jìn)入上一層，并逐漸向更上一層發(fā)展，形成串燒。當(dāng)弱電井熱氣流突破頂層后，熱氣流因煙囪效應(yīng)和空氣流動通過線纜橋架處空洞加速向上蔓延，所有過火弱電井形成大量明火火焰。目前，國內(nèi)外還沒有建立逐層相對封閉管道井火災(zāi)傷害模型，無法定量分析評價燃燒速率與火災(zāi)荷載、管井幾何特征等的關(guān)系。中國學(xué)者孫建軍、李烈等人借鑒美國Mercier和Jaluria豎井內(nèi)的火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)研究成果，采用火災(zāi)過程的場模擬理論，以大渦模擬為基礎(chǔ)分析驗(yàn)證了管道井火災(zāi)煙氣流動過程中的動力學(xué)特征。模擬實(shí)驗(yàn)假定管道井上下暢通，點(diǎn)火源位于管井外。實(shí)驗(yàn)結(jié)論為管道井幾何特征對于煙氣的運(yùn)動有很大的作用，隨著管道井縱橫比的增加煙氣流動加大，但

增長率區(qū)域減小。此外，管道井煙氣平均溫度與火源功率近似成正比，且煙氣豎直方向流速與其平均溫度成正比。這對我們研究煙氣在各種高層建筑管道豎井內(nèi)運(yùn)動規(guī)律，如何防止煙氣從著火區(qū)向非著火區(qū)蔓延擴(kuò)散，分析弱電井直接財產(chǎn)損失后果具有非常重要的意義。

1.2.2 火災(zāi)蔓延至室內(nèi)其他部位傷害。有的弱電井檢查門沒有鎖閉，在撲救火災(zāi)過程中被打開，又沒有及時關(guān)閉，導(dǎo)致火勢水平蔓延至弱電井外，造成室內(nèi)其他部位發(fā)生火災(zāi)，增加了火災(zāi)的危害后果。對于室內(nèi)火災(zāi)危害后果要綜合考慮煙氣傷害、火焰灼傷、高溫烘烤、房屋倒塌而導(dǎo)致的對人體的傷害以及財產(chǎn)損失。在火災(zāi)模擬理論的基礎(chǔ)上，目前，國外科研機(jī)構(gòu)已研究開發(fā)出計(jì)算機(jī)火災(zāi)模型和消防安全評估軟件，建立了室內(nèi)火災(zāi)傷害模型。如FDS是美國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所NIST發(fā)行的火災(zāi)動力學(xué)模型，它將一個房間或建筑物分成很多小容積可控長方形，常稱計(jì)算單元，模型基于質(zhì)量、能量守恒定律，計(jì)算每個單元的煙塵氣體、速度、溫度、壓力和混合氣體種類，利用家具、天花板等材料的物理屬性來模擬火災(zāi)中煙塵擴(kuò)散的環(huán)境，定量或半定量分析評價室內(nèi)火災(zāi)傷害。

2.預(yù)防弱電井火災(zāi)的措施

防止弱電井火災(zāi)事故發(fā)生的安全技術(shù)措施有：消除危險源；阻燃；隔離；設(shè)置薄弱環(huán)節(jié)；火災(zāi)探測；滅火等。

2.1 消除危險源。

按照現(xiàn)代安全工程的觀點(diǎn)，徹底消除所有危險源是不可能的。因此，人們往往首先選擇危險性較大、在現(xiàn)有技術(shù)條件下可以消除的危險源，作為優(yōu)先考慮的對象。對于弱電井，主要是消除強(qiáng)電線路、設(shè)備因短路、接觸不良、過載、漏電等過熱而產(chǎn)生的危險溫度和電火花或電弧。目前，建筑物室內(nèi)布線、電氣設(shè)備安裝有《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011、《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50311-2007等國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)，廣電、通信的弱電安裝也有相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，沒有弱電井專門的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)定。綜合考慮火災(zāi)預(yù)防需要，弱電井的設(shè)備和線路的布置要做好規(guī)劃，合理安排，建立信息臺賬。弱電安裝施工現(xiàn)場要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，有源設(shè)備應(yīng)當(dāng)由專業(yè)電工施工或現(xiàn)場指導(dǎo)，嚴(yán)禁安裝移動式或臨時用電設(shè)備。

2.2 阻燃。

對弱電井絕緣材料進(jìn)行阻燃處理，降低火災(zāi)發(fā)生的概率和發(fā)展的速率，是預(yù)防弱電井火災(zāi)的有效手段。高分子材料阻燃技術(shù)主要是通過阻燃劑使聚合物不易著火，如果著火也使其燃燒速度變慢。建議公共建筑選擇無鹵低煙阻燃性、耐火性、礦物絕緣型電線、電纜，并采用電纜防火涂料對電纜進(jìn)行防火處理。同時，線纜橋架使用防火橋架。對于重要公共建筑，建議采用美國、加拿大等北美國家標(biāo)準(zhǔn)的豎井級線纜（列示和認(rèn)證標(biāo)記為CMR，OFNR），這些線纜具有阻燃性并可以防止火焰的蔓延。

2.3 隔離。

采取隔離技術(shù)，既可以防止事故的發(fā)生，也可以防止事故的擴(kuò)大，減少事故的損失。弱電井采用符合防火性能要求實(shí)體墻井壁、樓板、檢查門、對與弱電井相連通的空洞采用防火封堵就是利用隔離技術(shù)，將弱電井內(nèi)外進(jìn)行防火分隔。目前，弱電井火災(zāi)主要是通過豎向線路橋架穿越樓板處向上蔓延。問題根源是弱電井豎向橋架在各層樓板的孔洞處雖然進(jìn)行了防火封堵，但由于未考慮貫穿物的類型及性質(zhì)、貫穿空洞的大小、位置及防火封堵材料的特性，使防火封堵達(dá)不到預(yù)期效果?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡稱建規(guī)）、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對管道井空洞、縫隙防火封堵作出了明確規(guī)定。對弱電井進(jìn)行防火封堵時，要根據(jù)《防火封堵材料》并考慮電纜的維護(hù)、更換、敷設(shè)，可采用塑性堵料和速固型無機(jī)防火堵料與阻火包進(jìn)行防火分隔封堵，封堵一定要密實(shí)。

2.4 設(shè)置薄弱環(huán)節(jié)。

利用設(shè)計(jì)好的薄弱環(huán)節(jié)，使事故能量按照人們的意圖釋放，防止能量作用于被保護(hù)物體。熔斷器、自動空氣開關(guān)（自動空氣斷路器）就是利用設(shè)計(jì)好的薄弱環(huán)節(jié)，常見的電氣保護(hù)裝置。弱電井內(nèi)的設(shè)備要根據(jù)負(fù)荷大小統(tǒng)一安裝熔斷器、自動空氣開關(guān)，防止短路或嚴(yán)重過載而產(chǎn)生危險溫度或電火花。

2.5 火災(zāi)探測。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是防止事故發(fā)生與減少事故損失的重要安全技術(shù)措施，是發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和異常的重要手段。此外，通信告警系統(tǒng)和安防監(jiān)控系統(tǒng)也有利于避免火災(zāi)事故的發(fā)生或減少火災(zāi)損失。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是利用被保護(hù)電氣線路中剩余電流、溫度等參數(shù)超標(biāo)時，能發(fā)出報警信號并能指示報警部位的系統(tǒng)，有的電氣火災(zāi)監(jiān)控中心還可以以短信形式直接通知電工到具體故障部位，以便及時排除故障。新《建規(guī)》規(guī)定在一類高層民用建筑等場所的非消防用電負(fù)荷宜選用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，考慮弱電井的火災(zāi)危險性，已安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可在弱電井內(nèi)的配電線路上布置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能探測火災(zāi)初期的煙霧、熱量、火焰，并發(fā)出警報，使人們早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，采取措施?！痘馂?zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定管道井要單獨(dú)劃分探測區(qū)域，可以理解為每個弱電井內(nèi)至少要安裝一個火災(zāi)報警探測器?？紤]弱電井的火災(zāi)燃燒特點(diǎn)，宜選用攬式線型定溫探測器，并設(shè)置在可延燃絕緣層和外保護(hù)層電纜附近。

通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)可以快速捕獲各種器件和網(wǎng)絡(luò)通道的異常信號，在沒有形成足以引發(fā)火災(zāi)的能量時動作，早于火災(zāi)自動報警系統(tǒng)向外傳遞信息。建議通信網(wǎng)絡(luò)基站監(jiān)控中心要將網(wǎng)元對象從樓棟細(xì)化到樓層，并與樓宇火災(zāi)報警控制中心、城市火災(zāi)報警控制中心實(shí)現(xiàn)信息共享。

安防監(jiān)控系統(tǒng)探頭宜布置在弱電井附近，以便對起火部位周邊動態(tài)有完整的圖像顯示和記錄，有利于火災(zāi)事故調(diào)查和事故成因分析。

2.6 滅火。

有效撲滅初期火災(zāi)，是減少火災(zāi)危害，防止火勢蔓延的最后一道防線。目前，弱電井一般沒有設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也沒有相關(guān)規(guī)定要求。弱電井作為一個特殊火災(zāi)場所，及時有效撲救初起火災(zāi)十分必要，而一般滅火劑并不適用。超細(xì)干粉滅火劑滅火粒子由于比表面大，活性高，在空氣中懸浮數(shù)分鐘，形成相對穩(wěn)定的氣溶膠，滅火效能很高且不導(dǎo)電。我國對超細(xì)干粉滅火劑的滅火機(jī)理和應(yīng)用有了深入研究，山東等地制定了地方標(biāo)準(zhǔn)，建議弱電井安裝超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)，可以參照山東省地方標(biāo)準(zhǔn)《超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》執(zhí)行。

作者單位：湖南省益陽市公安消防支隊(duì)

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