基于火災(zāi)救援對(duì)高層建筑防排煙設(shè)備設(shè)施的研究

■ 何凡 長(zhǎng)沙市消防救援支隊(duì)軌道交通大隊(duì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高層建筑日益增多。如何快速、有效地?fù)錅绺邔咏ㄖ馂?zāi)是近年來(lái)業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。防排煙設(shè)備設(shè)施作為高層建筑消防安全必須具備的設(shè)備設(shè)施，在火災(zāi)場(chǎng)景下其能否有效發(fā)揮作用，對(duì)人員逃生和火災(zāi)撲救工作至關(guān)重要。筆者結(jié)合多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在分析高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)和防排煙設(shè)計(jì)、安裝現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)化其設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，以期對(duì)高層防排煙設(shè)計(jì)和消防工作提供有益幫助。

一、高層建筑火災(zāi)事故的基本特點(diǎn)

（一）火災(zāi)蔓延速度快

基于中央電視臺(tái)火災(zāi)事故和上海靜安區(qū)高層公寓樓火災(zāi)事故分析可知，高層建筑內(nèi)部多含有中庭部位，且各部位固定火災(zāi)荷載和可移動(dòng)火災(zāi)荷載較多，使得火災(zāi)時(shí)建筑內(nèi)部極易發(fā)生轟然。日常檢查和調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分高層建筑因年久失修導(dǎo)致其內(nèi)外保溫層出現(xiàn)裸露、電氣線(xiàn)路老化、設(shè)備設(shè)施維保不到位；部分高層建筑的排煙風(fēng)道積塵積灰嚴(yán)重、防火卷簾不能正常升降、消防管道壓力不足，上述種種都為高層建筑的火災(zāi)蔓延提供了有利條件。同時(shí)，通過(guò)研究分析可知，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)容易形成兩組“煙囪效應(yīng)”，即整棟建筑一組，建筑內(nèi)部管道一組的現(xiàn)象，從而也極大地促進(jìn)了高層建筑火災(zāi)的蔓延速度。

（二）人員疏散困難

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員疏散難度較大。通過(guò)調(diào)研認(rèn)為有三個(gè)方面的原因，一是因高層建筑自身各部位功能較為復(fù)雜，且疏散路徑的垂直距離較長(zhǎng)帶來(lái)的先天困難；二是因?yàn)橄拦芾砉ぷ鞑坏轿?，例如部分高層建筑的?yīng)急疏散示意圖指示不清，應(yīng)急照明設(shè)備失效，應(yīng)急疏散通道被堵塞；三是人員因素，調(diào)研的幾座高層建筑人員密度普遍較高，且大部分人員不清數(shù)所處建筑的應(yīng)急逃生路線(xiàn)。此外，火災(zāi)場(chǎng)景下人員的恐慌心理也勢(shì)必加劇疏散工作的難度。

（三）滅火救援難度大

理論層面，高層建筑防火設(shè)計(jì)工作的初衷是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)通過(guò)其建筑內(nèi)預(yù)裝的消防設(shè)備設(shè)施對(duì)火災(zāi)進(jìn)行撲救。但通過(guò)對(duì)在國(guó)內(nèi)多起高層建筑火災(zāi)撲救的實(shí)際案例進(jìn)行梳理后發(fā)現(xiàn)，救援人員到場(chǎng)后開(kāi)展“內(nèi)攻”仍是撲救高層建筑火災(zāi)的主要方式。分析認(rèn)為，這主要是因?yàn)楦邔咏ㄖ?nèi)預(yù)裝的消防設(shè)備設(shè)施在火災(zāi)場(chǎng)景下沒(méi)有發(fā)揮預(yù)定作用，從而導(dǎo)致救援人員到場(chǎng)后必須采取“內(nèi)攻”。在日常檢查中也發(fā)現(xiàn)，部分建筑消防控制室噴淋設(shè)備長(zhǎng)期處于手動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)報(bào)警設(shè)備誤報(bào)率較高，自動(dòng)噴淋設(shè)備不能正常啟動(dòng)等現(xiàn)象較為普遍。上述現(xiàn)象的存在，使得高層建筑火災(zāi)在初起階段不能得到有效控制，從而加大了對(duì)其進(jìn)行救援的難度。

二、防排煙對(duì)高層建筑的重要性

由于城市土地資源緊張，建造和使用高層建筑勢(shì)是未來(lái)城市建設(shè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。根據(jù)對(duì)過(guò)往火災(zāi)數(shù)量同經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間規(guī)律的研究可以判斷，未來(lái)一段時(shí)間高層建筑火災(zāi)事故數(shù)量勢(shì)必呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。人員因吸入有毒有害煙氣導(dǎo)致窒息死亡是火災(zāi)事故中主要的致命原因是業(yè)內(nèi)共識(shí)，諸多案例也表明，高層火災(zāi)事故中因燒傷造成的事故比例遠(yuǎn)低于因濃煙造成的窒息人員傷亡[1]。因此，如何使高層建筑火災(zāi)場(chǎng)景下產(chǎn)生的有毒有害氣體和熱煙氣按設(shè)計(jì)路線(xiàn)流動(dòng)，對(duì)于保證被困人員和救援人員的生命有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

三、高層建筑防排煙設(shè)計(jì)、安裝現(xiàn)狀

（一）防排煙設(shè)備可靠性有待提升

對(duì)過(guò)往發(fā)生在高層建筑內(nèi)的火災(zāi)案例進(jìn)行梳理后發(fā)現(xiàn)，部分高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)其內(nèi)部的防火分隔措施不能正常下落或完全封閉，導(dǎo)致不能建立有效的隔火空間；有的高層建筑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)其內(nèi)部排煙窗無(wú)法正常開(kāi)啟，或?qū)嶋H出風(fēng)量和風(fēng)速遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致煙氣無(wú)法按設(shè)定方案排出；有的高層建筑排煙設(shè)施設(shè)置位置不合理，例如彎頭部位角度過(guò)大或是管道過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備排煙效率較低。此外，根據(jù)《高層建筑防排煙設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，高層建筑的外立面每間隔5 層，其防煙樓梯間外窗的開(kāi)啟面積不得小于2m2，合用前室外窗開(kāi)啟面積不得小于3m2，消防電梯間外窗開(kāi)啟面積不得小于2m2，但在調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分建筑的設(shè)計(jì)只考慮了外窗的開(kāi)啟面積，卻忽視了排煙窗的類(lèi)型。

（二）排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用性有待提升

目前，我國(guó)大部分高層建筑主要集中在城市中心區(qū)域，有高層些建筑出于保證建筑物外立面美觀(guān)以及同周邊整體環(huán)境的協(xié)調(diào)的要求，在進(jìn)行防排煙設(shè)計(jì)時(shí)，將外置排煙窗口進(jìn)行隱蔽設(shè)計(jì)或安裝，從而使得其排煙效果不夠理想；有些高層建筑防排煙設(shè)計(jì)或安裝過(guò)程中，忽略了高層建筑火災(zāi)易產(chǎn)生煙囪效應(yīng)和熱煙氣流動(dòng)特點(diǎn)，將排煙窗開(kāi)口向下安裝，致使排煙口的排煙效果不佳；有的高層建筑為便于施工，在排煙口設(shè)計(jì)時(shí)，僅在每個(gè)樓層兩端設(shè)置排煙口，有意回避火災(zāi)發(fā)生時(shí)樓道中間和樓梯間等部位的排煙需求，致使建筑的個(gè)別區(qū)域排煙效果不佳。

（三）防火防煙分區(qū)劃分科學(xué)性有待提升

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分高層建筑防火分區(qū)劃分統(tǒng)籌不夠。在防火分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，絕大部分設(shè)計(jì)人員僅考慮了建筑的面積因素，而忽視了對(duì)建筑空間的使用功能以及固定和可移動(dòng)火災(zāi)荷載等可能影響火災(zāi)發(fā)展的因素。同時(shí)，在檢查中發(fā)現(xiàn)部分高層建筑的防火隔間被占用，常閉式防火門(mén)無(wú)法正常關(guān)閉，或是相鄰防火隔間缺少明顯標(biāo)識(shí)。而在對(duì)防煙分隔進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然擋煙垂壁高度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，但儲(chǔ)煙區(qū)域有被內(nèi)裝修占用情況，且室內(nèi)裝修采用的往往是易燃、可燃物，火災(zāi)時(shí)極易被熱煙氣引燃，具有較強(qiáng)的危險(xiǎn)性。

（四）防排煙配套設(shè)備有待補(bǔ)充

高層建筑的防排煙工作是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要多個(gè)組件聯(lián)動(dòng)響應(yīng)，方才能夠達(dá)到最佳效果。但在實(shí)際檢查和調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有的場(chǎng)所的聯(lián)動(dòng)指揮系統(tǒng)與所配設(shè)備不能較好融合，有的場(chǎng)所防火門(mén)、排煙設(shè)備、自動(dòng)滅火系統(tǒng)不符合規(guī)范要求或不能夠及時(shí)響應(yīng)；有的建筑樓梯間防排煙設(shè)備明顯不足，主要表現(xiàn)在部分建筑的常閉防火門(mén)損壞和加壓送風(fēng)排煙設(shè)備老舊。此外，因?yàn)椴糠指邔咏ㄖ耐度胧褂脮r(shí)間較早，當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)對(duì)其防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的認(rèn)知存在局限性，或是因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，相關(guān)設(shè)備設(shè)施的日常維護(hù)保養(yǎng)不到位，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生時(shí)不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，從而危險(xiǎn)人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。

（五）規(guī)范要求的制定和實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系有待加強(qiáng)

根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的要求，高層建筑的機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)宜設(shè)置在該建筑排煙系統(tǒng)的最高處，要求機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)設(shè)置在整棟建筑排煙系統(tǒng)的下部。但在實(shí)際工程中，高層建筑的建設(shè)經(jīng)常伴有裙房等情況，使得機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)與排煙風(fēng)機(jī)布置難以滿(mǎn)足規(guī)范要求。此外，目前有關(guān)部門(mén)尚未針對(duì)排煙管道等設(shè)備設(shè)施的清洗周期進(jìn)行明確規(guī)定，致使有的管道或設(shè)備內(nèi)積塵嚴(yán)重，嚴(yán)重影響實(shí)際排煙時(shí)的效率。

（六）監(jiān)督指導(dǎo)體系有待完善

目前，針對(duì)高層建筑防排煙的監(jiān)督指導(dǎo)體系還有待完善，一方面是因?yàn)闃I(yè)內(nèi)對(duì)高層建筑防火設(shè)計(jì)工作的起步較晚，許多關(guān)鍵技術(shù)尚且處于研究階段；另一方面是因?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員專(zhuān)業(yè)技能有待提升，從而使設(shè)計(jì)、審批、建造、驗(yàn)收各環(huán)節(jié)中難免出現(xiàn)疏漏。在日常的檢查中，因受監(jiān)督檢查人員和檢查手段的限制，無(wú)法對(duì)其整套設(shè)備，特別是隱蔽在墻體內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢查，使得這一部分設(shè)備的情況缺乏監(jiān)督。另一方面，在對(duì)現(xiàn)有火災(zāi)調(diào)查報(bào)告進(jìn)行梳理時(shí)，也極少有對(duì)火災(zāi)時(shí)防排煙設(shè)備發(fā)揮作用的部分。

四、高層建筑防排煙設(shè)備設(shè)施改進(jìn)建議

（一）提升防排煙設(shè)備可靠性

針對(duì)目前防排煙存在的共性問(wèn)題，建議各單位在選購(gòu)防排煙設(shè)備時(shí)務(wù)必注重質(zhì)量品質(zhì)，增加日常維護(hù)檢修次數(shù)；在安裝時(shí)要特別注意排煙管道的內(nèi)壁是否光滑、密封是否嚴(yán)密、彎轉(zhuǎn)角度是否過(guò)大，同時(shí)盡可能地縮短管道同室外的長(zhǎng)度距離。針對(duì)自然排煙窗，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)將其安裝在建筑物的上方，且便于開(kāi)啟，但實(shí)際情況是很多高層建筑層高較高，自然排煙窗安裝位置相應(yīng)也就變高，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員無(wú)法順利對(duì)其進(jìn)行開(kāi)啟，針對(duì)這一情況，建議將自然排煙窗更換為通過(guò)自動(dòng)傳動(dòng)裝置開(kāi)啟的排煙窗，或?qū)⒁延械男枋謩?dòng)開(kāi)啟的排煙窗加裝熔斷開(kāi)啟裝置，確保在火災(zāi)時(shí)能夠按需及時(shí)啟動(dòng)。

（二）合理設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)安裝位置

高層建筑的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)籌考慮不同區(qū)域的使用功能，火災(zāi)荷載，人流密度等因素，從而使設(shè)計(jì)實(shí)用、合理、經(jīng)濟(jì)。例如，針對(duì)地下封閉空間選取排煙設(shè)備時(shí)，建議選取機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)提升排煙效果；在選取排煙口位置時(shí)，在保證開(kāi)口面積和數(shù)量的同時(shí)應(yīng)保證排煙時(shí)不受排煙口周邊環(huán)境因素的影響；針對(duì)排煙口的風(fēng)速設(shè)置，可根據(jù)同行經(jīng)驗(yàn)，將排煙口風(fēng)速設(shè)置在5 ～9m/s 范圍內(nèi)[3]。對(duì)于自然排煙和機(jī)械排煙共存的高層建筑，要統(tǒng)籌考慮不同排煙方式設(shè)置的部位、尺寸和排煙能力，要對(duì)熱煙氣流動(dòng)可控程度進(jìn)行預(yù)判，確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)不同設(shè)備之間不互相干擾，從而快速、有效達(dá)到排煙效果。

（三）科學(xué)劃分防火分隔單元

科學(xué)地劃分防火分隔單元是確?；馂?zāi)時(shí)滯留在建筑內(nèi)人員生命安全的重要保障。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高層建筑的防火分隔單元通?？梢园椒指艉痛怪狈指魞深?lèi)。設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃之初應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑未來(lái)的使用功能，可能產(chǎn)生的移動(dòng)火災(zāi)荷載進(jìn)行預(yù)估，從而在考慮標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定的面積數(shù)值的基礎(chǔ)上優(yōu)化各防火分隔單元的設(shè)置。與此同時(shí)，針對(duì)一個(gè)較大的防火分隔單元，設(shè)計(jì)人員可以在其中再設(shè)置若干防火分隔單元，以便火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)阻斷火災(zāi)蔓延。此外，在對(duì)高層建筑進(jìn)行防排煙規(guī)劃時(shí)，要統(tǒng)籌好局部和全局的關(guān)系，反復(fù)論證，不斷優(yōu)化。

（四）完善防排煙配套設(shè)備

基于目前市場(chǎng)上各類(lèi)自動(dòng)防排煙設(shè)備種類(lèi)較多，且彼此間協(xié)議不統(tǒng)一，導(dǎo)致指揮系統(tǒng)不能兼容的問(wèn)題，建議有關(guān)部門(mén)盡快出臺(tái)相關(guān)指導(dǎo)意見(jiàn)，將其統(tǒng)一，從而使未來(lái)各方在設(shè)備更新?lián)Q代時(shí)有更大的選擇余地。針對(duì)高層建筑中例如樓梯間、空調(diào)房、設(shè)備間等重點(diǎn)防煙防火部位，建議在選擇離心風(fēng)機(jī)，確保在火災(zāi)時(shí)相關(guān)設(shè)備能夠正常工作。針對(duì)設(shè)備老舊的問(wèn)題，建議各建筑產(chǎn)權(quán)單位能加強(qiáng)對(duì)自身防排煙設(shè)備的檢查，對(duì)不能滿(mǎn)足需求的設(shè)備及時(shí)淘汰更新。

（五）加強(qiáng)各方聯(lián)系

規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)立足實(shí)際需求。但當(dāng)前，相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的編制工作主要由消防監(jiān)督管理部門(mén)、科研院所和極少數(shù)企業(yè)參與制定，且大部分建筑和設(shè)計(jì)單位對(duì)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定、征詢(xún)、修訂工作參與的積極性又較低，從而使得各方聯(lián)系有待加強(qiáng)，使得許多規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的條款不能落地。消防監(jiān)督管理部門(mén)作為行業(yè)的監(jiān)督管理部門(mén)和滅火救援的主責(zé)機(jī)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)主動(dòng)承擔(dān)更多聯(lián)系的工作，打破行政界線(xiàn)，讓更多有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)參與的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定工作當(dāng)中，而從事高層建筑的施工、設(shè)計(jì)單位也應(yīng)主動(dòng)同消防監(jiān)督管理部門(mén)聯(lián)系，為相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定建言獻(xiàn)策，從而形成良性循環(huán)[4]。

（六）健全監(jiān)督指導(dǎo)體系

建議消防科研院所和相關(guān)高校能針對(duì)高層建筑消防安全問(wèn)題加緊進(jìn)行有針對(duì)性的研究，并將研究成果及時(shí)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，設(shè)計(jì)、審批、建造、驗(yàn)收各環(huán)節(jié)從業(yè)人員努力提升自身業(yè)務(wù)能力，做到相互補(bǔ)臺(tái)，相互制約，從而堵住可能存在的漏洞。此外，針對(duì)已經(jīng)投入使用的高層建筑中存在的消防安全隱患，及時(shí)制定補(bǔ)救方案，確保火災(zāi)時(shí)，設(shè)備設(shè)施能夠及時(shí)、有效地發(fā)揮作用。同時(shí)，將各環(huán)節(jié)責(zé)任落實(shí)到崗到人，對(duì)從業(yè)人員工作進(jìn)行約束，對(duì)疏于職守的相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行追責(zé)處理，形成震懾。