移動式風機排煙在高層公寓火災(zāi)煙氣控制中的應(yīng)用

■ 黃沙 云南省消防救援總隊

■ 張強 應(yīng)急管理部消防救援局昆明訓(xùn)練總隊

高層公寓建筑自身的固定防排煙設(shè)施具有響應(yīng)及時、覆蓋全面、排煙效率高等優(yōu)點，但在實戰(zhàn)中僅依靠固定設(shè)施也暴露出許多不穩(wěn)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(huán)境及樓層高度的影響較大；電氣火災(zāi)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(guān)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(tǒng)存在維保成本大、故障率高、可靠性低等缺點。因此，僅利用內(nèi)部防排煙設(shè)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(yōu)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(xué)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(shè)排煙口泄壓，通過重構(gòu)建筑內(nèi)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(xiàn)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(yīng)用

公寓房間內(nèi)可燃物數(shù)量多，可燃物耐火極限較短，是高層公寓建筑火災(zāi)隱患最大部位。該部位起火后浮力羽流發(fā)展迅速，高溫煙氣在頂棚形成射流后降溫幅度較小，室內(nèi)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(qū)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(yīng)盡量保證從未起火區(qū)域吹向火勢蔓延安全區(qū)域，以防火勢擴大蔓延。

選定了送風口后，布置風機位置時，應(yīng)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(nèi)送風的比例。后撤2m 時，送風量減少20—50%，內(nèi)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(nèi)部高溫煙氣湍流加劇，利于火勢發(fā)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(nèi)形成較為均勻的氣流。如果起火房間位于袋形走道的兩側(cè)或盡端，在封閉其余門窗洞口后，可將風機設(shè)在疏散走道內(nèi)。

圖1 氣流完全覆蓋洞口均勻加壓

（二）排煙口的選擇

根據(jù)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(jiān)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(diào)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(xiàn)場監(jiān)護，當采用自保水槍時，應(yīng)提前打開噴霧水流。

（三）公寓房間移動式排煙戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)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(yīng)關(guān)閉，在該房間內(nèi)煙氣被排除后，關(guān)閉所有門洞口，開啟下一個房門并確定排煙口，循環(huán)往復(fù)，直至高層公寓建筑內(nèi)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(yīng)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(yīng)用

高層公寓建筑的樓梯間及其前室內(nèi)的火災(zāi)荷載小，但受煙囪效應(yīng)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(shè)施，維持前室和樓梯間的正壓狀態(tài)尤為重要。

（一）控制排煙口數(shù)量

高層公寓建筑的前室和樓梯間多數(shù)采用機械加壓送風系統(tǒng)進行防煙，沿外墻設(shè)有可開啟外窗，內(nèi)墻設(shè)有排氣孔，頂部設(shè)有固定窗（火災(zāi)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(tǒng)維持樓梯間正壓，當煙氣侵入時也可作為排煙口，“固移結(jié)合”利用機械排煙系統(tǒng)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(shè)足夠多的排煙口，以防止將高溫煙氣驅(qū)至其他安全區(qū)域。

（二）疏散樓梯間直灌式加壓送風

正壓送風實現(xiàn)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(nèi)攻通道?？蓪⒁苿邮秸龎核惋L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(yīng)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(zhuǎn)上升，一定程度加速火災(zāi)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?shù)呐艢饪着懦?。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?？稍跇翘蓍g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(lián)多臺風機進行加壓送風，快速將煙氣從整個樓梯間中排出。

圖2 送風口正壓送風氣流速度分布圖

四、移動式排煙在疏散走道內(nèi)的應(yīng)用

高層公寓建筑疏散走道內(nèi)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(jù)走道的氣流方向和速度合理設(shè)置正壓送風。如果自然風從預(yù)設(shè)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(dǎo)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(jīng)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(shù)，k=（2/g）1/3。

（二）關(guān)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(qū)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(yù)設(shè)排煙口排出。如走道無法打通排煙口，在保證其他房間內(nèi)人員及物資安全的情況下，可從多個方向?qū)煔怛?qū)逐至預(yù)設(shè)排煙口處排出。當走道有拐彎時，內(nèi)攻排煙應(yīng)在門口和轉(zhuǎn)角位置設(shè)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(yīng)每隔3m 左右，在墻面1m 高度位置或地面布置內(nèi)攻路線方向指示燈。內(nèi)攻排煙人員應(yīng)安排2 至3 人一組，沿導(dǎo)向繩低姿移動，同進同退，定時檢查通信裝備并向現(xiàn)場指揮員主動匯報內(nèi)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(zhàn)需求，排煙車應(yīng)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(yīng)不小于60 萬m3/h，強臂式破拆車的臂展應(yīng)能夠滿足15m、18m、23m 的高度需求。排煙機可以根據(jù)環(huán)境條件配備電動型、水力驅(qū)動型或內(nèi)燃機型等，優(yōu)先采用水力驅(qū)動型。每臺排煙機的風量應(yīng)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(yīng)不小于18t，車載泵應(yīng)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(yīng)不小于6t，車載泵流量不小于100L/s。

五、結(jié)語

本文首先根據(jù)高層公寓建筑的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合建筑內(nèi)部固定防排煙設(shè)施的設(shè)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(zhàn)法進行分析，最后歸納移動式排煙戰(zhàn)術(shù)應(yīng)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(xué)支撐。