自動消防設(shè)施在高層建筑火災(zāi)防控中的作用

王磊

摘要：伴隨著城市用地越來越緊張，城市中高層建筑的數(shù)量在持續(xù)增加。相比于普通建筑來說，高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，撲救的難度也相對更大。文章一方面探討了現(xiàn)階段消防隊伍在對高層建筑火災(zāi)進(jìn)行撲救過程中所遇到的困難，另一方面對高層建筑火災(zāi)防控過程中自動消防設(shè)施的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望能夠為破解高層建筑火災(zāi)撲救難題提供必要的幫助。

關(guān)鍵詞：自動消防設(shè)施;高層建筑;火災(zāi)防控

中圖分類號：TU976.5? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2022）04-0026-03

高層建筑不僅是一個國家綜合實力和科技水平的標(biāo)志，也代表著一個國家以及一個地區(qū)的文明程度。相關(guān)研究顯示，2000年，我國高層建筑的數(shù)量約為5萬棟，2007年達(dá)到13萬棟，而我國高層建筑的總數(shù)每年依然在以20%的速度增長，一些一線城市更是涌現(xiàn)出了諸多100m以上的超高層建筑。伴隨著高層建筑在規(guī)模以及數(shù)量上的持續(xù)增加，由于其可燃物多、高度高、功能復(fù)雜、內(nèi)部人員密集等方面的特點，加之高層建筑特殊的形態(tài)，一旦發(fā)生火災(zāi)問題，火勢就會快速蔓延，無論是人員疏散還是撲救都有著極高的難度，非常容易造成重大財產(chǎn)損失以及群死群傷的事件。因此，做好高層建筑火災(zāi)防控的相關(guān)工作，不僅能夠有效保護(hù)人民的生命財產(chǎn)安全，也能在一定程度上減少城市經(jīng)濟(jì)的損失。

1? 在對高層建筑火災(zāi)進(jìn)行撲救過程中遇到的困難

1.1? 建筑高度導(dǎo)致消防裝備器材和人員作戰(zhàn)能力無法得以充分發(fā)揮

伴隨著建筑高度的逐漸提升，消防工作的開展過程中，登高車的高度也在持續(xù)提升，從最初的53m、72m，到后來的90m，浙江杭州地區(qū)還引進(jìn)了世界最高的消防登高車，高達(dá)101m，可以說，這已經(jīng)到達(dá)了消防登高車的極限高度，但是在面對一些超過百米的超高層建筑的時候，如果使用消防登高車試圖從外部救出被困人員并達(dá)到滅火的目的，依然具有較高的難度。在2～3級風(fēng)力的情況下，如果53m的消防登高車高度延伸至50m左右的時候，云梯工作臺就會發(fā)生擺動，擺動幅度在2m左右，進(jìn)而給營救工作帶來了一系列的困難，同時也會在一定程度上影響水炮以及水槍外攻射流的效果。

而在面對火災(zāi)的時候，在消防電梯失效的情況下，消防人員只能選擇徒步攀登樓梯的方式進(jìn)入大樓，不僅會對撞向下疏散的人群，同時對消防人員的體力來說也是一個巨大的考驗，當(dāng)攀登到達(dá)一定高度后，消防人員的呼吸頻率以及心率都會快速增加，體力消耗也會進(jìn)一步加快，給滅火戰(zhàn)斗帶來一系列的不良影響。有研究顯示，消防人員攜帶一支水槍、兩盤水帶以及空氣呼吸器攀登20層高度的時候，平均用時在4min左右，但是此時，消防人員的心率會達(dá)到140次/min，空氣呼吸器的壓力損失也會快速增加，消防人員的戰(zhàn)斗力也會加速下降[1]。

1.2? 火災(zāi)快速發(fā)展蔓延容易形成立體燃燒

在高層建筑內(nèi)部由于房間數(shù)量較多，加之一些高層建筑出于美觀，裝修中經(jīng)常會使用一些非防火材料以及擺放眾多的裝飾物，導(dǎo)致火災(zāi)的荷載量較大，而貫通整個建筑的管道、孔洞以及豎井也是火焰和煙霧迅速蔓延的重要途徑和重要通道。有研究顯示，在煙囪以及火風(fēng)壓的共同作用下，隨著火勢的發(fā)展，其蔓延的速度最快可以達(dá)到0.8m/s，火災(zāi)垂直蔓延的速度在4m/s左右，也就是說，只需要60s左右的時間，50m的走廊就會快速充滿煙霧[2]。如果建筑高度在100m左右，在沒有阻擋的情況下，如果下層發(fā)生火災(zāi)，煙氣就會沿著建筑物內(nèi)部的豎向管徑迅速擴(kuò)散，到達(dá)頂層只需要30s，進(jìn)而使整棟建筑變成一個立體火場。

1.3? 缺少足夠的疏散途徑，容易造成群死群傷

高層建筑在發(fā)生火災(zāi)之后，由于建筑內(nèi)部人員密度相對較大，內(nèi)部疏散樓梯的數(shù)量往往難以滿足人們逃生的要求，要將高層人員在短時間內(nèi)疏散到地面或是將建筑物內(nèi)部的人員疏散到?jīng)]有受到火災(zāi)影響的安全位置，整體難度較高，從以往高層建筑的火災(zāi)情況來看，不乏有人員為了逃生而選擇跳樓的情況[3]。同時，由于在疏散的過程中有著較大的垂直距離，煙火蔓延的方向與人員疏散的方向又剛好相反，導(dǎo)致在人員疏散的過程中，建筑物內(nèi)人員往往需要接受煙火的烘烤，進(jìn)而在一定程度上增加了疏散的危險性以及艱巨性。一旦火勢進(jìn)入到建筑物內(nèi)部的樓梯間，樓梯間就會迅速被高溫?zé)煔馑碱I(lǐng)，難以保證建筑物內(nèi)的人員被安全疏散。同時，樓梯間還會成為火勢蔓延的重要通道，容易引發(fā)群死群傷的事故。

2? 高層建筑火災(zāi)防控中自動消防設(shè)施的應(yīng)用價值

2.1? 早期預(yù)警

現(xiàn)代建筑中，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是一個十分重要的消防設(shè)施，其不僅能夠?qū)馂?zāi)的發(fā)生情況進(jìn)行探測，達(dá)到聯(lián)動滅火和早期報警的目的，同時在建筑物內(nèi)部的自動消防設(shè)施中，也能起到“發(fā)令槍”和“神經(jīng)中樞”的作用，在高層建筑的火災(zāi)防控中，可以將其作為第一道防線，尤其是對于一些超高層的建筑來說，如果能夠真正實現(xiàn)火災(zāi)的早期預(yù)警，相關(guān)單位就能夠第一時間采取有效措施組織撲救，為建筑物內(nèi)部人員爭取更多的疏散時間[4]。2011年2月3日，沈陽某酒店著火，后期調(diào)研顯示，此次火災(zāi)發(fā)生的主要原因在于燃放煙花爆竹，火災(zāi)發(fā)生后，感煙探測器第一時間向控制室反饋了火警信號，相關(guān)單位迅速組織人員滅火，雖然主體建筑高度超過百米，消防水槍的噴射高度難以到達(dá)，但是由于反應(yīng)迅速，加之酒店內(nèi)部設(shè)有自動噴淋系統(tǒng)，大量人員撤離，雖然沒有完全避免火災(zāi)事故，但是卻將火災(zāi)所帶來的影響降到了最小。這也是高層建筑內(nèi)部早期預(yù)警系統(tǒng)發(fā)揮作用的一個典型案例[5]。

2.2? 自動滅火

高層建筑內(nèi)部的自動滅火系統(tǒng)大體包含氣體滅火系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)以及泡沫滅火系統(tǒng)，自動滅火技術(shù)經(jīng)過100多年的發(fā)展，成功進(jìn)行了數(shù)以百萬計火災(zāi)的撲救，在現(xiàn)代社會的各類建筑中，已經(jīng)成為不可缺少的重要安防設(shè)備。美國消防協(xié)會曾經(jīng)在1925—1969年之間進(jìn)行自動滅火系統(tǒng)安裝的建筑物做了統(tǒng)計，這段時間內(nèi)，相關(guān)建筑物火災(zāi)的發(fā)生總量超過8萬起，但是超過97%的火災(zāi)被成功控制以及成功撲滅。而在1969—1978年間，美國紐約地區(qū)共發(fā)生高層建筑火災(zāi)約1700起，其中，超過98%的高層建筑火災(zāi)被自動噴水滅火系統(tǒng)成功撲滅[6]。澳大利亞以及新西蘭也曾經(jīng)做過此類統(tǒng)計，在1968—1986年之間，有記載的發(fā)生的高層建筑火災(zāi)約為6000起，而超過99%的高層建筑火災(zāi)被自動滅火系統(tǒng)所撲滅。從發(fā)達(dá)國家的一系列調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，如果在高層建筑中安裝了自動滅火系統(tǒng)，一旦發(fā)生了火災(zāi)，人員的死亡率也會大幅度降低，超過70%的財產(chǎn)損失可以避免。從解放后至今，上海第一百貨商場總共發(fā)生過三起火災(zāi)，由于建筑物內(nèi)部都安裝了自動噴水滅火裝置，所有火災(zāi)均被成功阻止以及撲滅。

2.3? 防火分隔

對于高層建筑來說，防火分隔是不可缺少的重要組成部分，防火分區(qū)是其最基本的單元。所謂的防火分隔，主要指的就是通過防火卷簾、防火墻以及防火門等相關(guān)設(shè)施，將建筑物分隔成若干個區(qū)域，其中也包含一系列相對安全的區(qū)域，以此來達(dá)到防止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延擴(kuò)大以及限制起火區(qū)域的目的。對于高層建筑防火的相關(guān)問題，我國曾經(jīng)出臺過《高層建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》），《規(guī)范》中明確指出，高層建筑要能夠明確劃分地下部分以及地上部分的防火分區(qū)，高層建筑物內(nèi)部的展覽廳以及商業(yè)廳等要進(jìn)行自動滅火系統(tǒng)以及火災(zāi)報警系統(tǒng)的安裝，且在實際裝修的過程中，要盡可能選擇難以燃燒或是不燃燒的裝修材料，對于高層建筑地上的部分來說，允許的防火分區(qū)最大建筑面積是4000m2;而對于高層建筑的地下部分，允許的防火分區(qū)的最大建筑面積是2000m2。

除此之外，《規(guī)范》中還給出了明確規(guī)定，對于地下商店類型的建筑，如果總建筑面積超過2萬m2，則需要在建筑物內(nèi)部設(shè)置防火墻來達(dá)到對空間進(jìn)行分隔的目的，同時不得在防火墻表面設(shè)置門窗洞口。從現(xiàn)階段的情況來看，經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的地區(qū)也出現(xiàn)了很多大體量的高層綜合建筑以及大型的商貿(mào)建筑，出于這些建筑實用性和功能性的考慮，防火分隔的過程中，往往需要使用到防火卷簾。在建筑物內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)之后，火勢能否在短時間內(nèi)被控制，其中十分重要的影響因素就是防火卷簾是否能夠第一時間作出反應(yīng)。在曾經(jīng)受到廣泛關(guān)注的新疆某批發(fā)市場火災(zāi)中，由于建筑物內(nèi)部的聯(lián)動系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生之后，建筑物內(nèi)部的很多防火卷簾都沒有及時降落，導(dǎo)致火災(zāi)在短時間之內(nèi)快速蔓延，很快整棟建筑就成為了一片火海，所造成的損失無法估量，同時也造成了大量的人員傷亡，社會影響十分惡劣。

2.4? 誘導(dǎo)疏散

在高層建筑物內(nèi)部，為了確?；馂?zāi)發(fā)生之后人員能夠被迅速疏散，需要根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行自動消防設(shè)施的安裝，其中誘導(dǎo)疏散系統(tǒng)就是一個十分重要的組成部分，這也是火災(zāi)發(fā)生之后誘導(dǎo)建筑物內(nèi)部人員及時撤離的重要設(shè)施，常見類型主要包括應(yīng)急廣播、燈光疏散指示系統(tǒng)以及應(yīng)急照明系統(tǒng)等。在發(fā)生火災(zāi)之后，這些安全疏散設(shè)施是否能夠保證正常工作，直接影響火災(zāi)發(fā)生后建筑物內(nèi)人員的傷亡情況，其對于減少火災(zāi)中的人員傷亡有著十分重要的現(xiàn)實意義。對于高層建筑來說，由于其自身具有層數(shù)多、高度高以及內(nèi)部設(shè)備復(fù)雜的特點，不同類型的管路往往會形成縱橫交錯之勢，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果失去控制，火勢就會迅速蔓延，相比于普通建筑物來說，高層建筑的疏散距離更長、人員密度更大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，在大規(guī)模疏散建筑物內(nèi)部被困人員的過程中，如果單純依靠消防員的力量往往很難實現(xiàn)預(yù)定疏散目標(biāo)。

從現(xiàn)階段的情況來看，高層建筑的設(shè)計環(huán)節(jié)，建筑防火性能化設(shè)計受到了世界各地的廣泛關(guān)注，在實際評估建筑物的人員疏散能力的過程中，通常需要提前進(jìn)行通行技術(shù)路線的設(shè)計，模擬設(shè)置火災(zāi)場景，進(jìn)行人員疏散模型的搭建，在計算安全疏散時間的過程中，評價高層建筑防火設(shè)計的整體質(zhì)量，并針對其中的不合理之處進(jìn)行修改，使其能夠在有效的時間之內(nèi)將人員疏散到避難層、防煙樓梯間以及室外等不存在火災(zāi)威脅的區(qū)域，而經(jīng)過測算，在發(fā)生火災(zāi)之后，針對高層建筑中的人員進(jìn)行安全疏散的過程中，通常情況下最大允許時間為7min，而部分普通高層建筑的最大允許疏散時間僅為5min，這一過程可以用分秒必爭來形容。

在火災(zāi)發(fā)生的初期階段，通過充分發(fā)揮自動消防設(shè)施的作用對建筑物內(nèi)人員進(jìn)行誘導(dǎo)，達(dá)到人員主動疏散的目的，使得疏散時間最大限度地縮短，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)疏散效率整體提升的目的，這也是現(xiàn)階段面對高層建筑火災(zāi)人員疏散問題的困境，提高人員疏散效率是重要且合理的途徑，也是現(xiàn)階段得到世界認(rèn)可的唯一途徑。美國“911”事件，遇難的警察以及消防員超過300人，可謂傷亡嚴(yán)重，但是從另外的一個角度來講，如果當(dāng)時能夠進(jìn)行對建筑物內(nèi)部的人員進(jìn)行主動疏散，適當(dāng)控制進(jìn)入到建筑物內(nèi)部進(jìn)行輔助的疏散人員，則能夠有效減少傷亡，減少事件所帶來的不良社會影響。

2.5? 輔助內(nèi)攻

從現(xiàn)階段我國高層建筑物的建設(shè)情況來看，多數(shù)建筑物能根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定配置完備的自動消防設(shè)施，在實際進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗的過程中，所需要的疏散設(shè)施、排煙設(shè)施、供水設(shè)施以及阻火設(shè)施都是必備的，因此，對建筑物內(nèi)部所設(shè)置的自動消防設(shè)施能夠正確使用，發(fā)生火災(zāi)之后，切實進(jìn)行內(nèi)攻近戰(zhàn)，采用最為有效且直接的方法對高層建筑火災(zāi)進(jìn)行撲救。首先，可以充分發(fā)揮消防控制中心在偵查火情方面的輔助作用，及時把握發(fā)生火災(zāi)的位置以及蔓延方向，確認(rèn)建筑物內(nèi)部是否啟動了噴淋系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)以及防火卷簾系統(tǒng)。通過仔細(xì)研究高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)層平面圖、平面布置圖以及消防設(shè)施圖等，充分掌握建筑物內(nèi)部的可燃物分布情況以及整體結(jié)構(gòu)。從時間的角度來看，通過自動噴水滅火系統(tǒng)以及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)所獲取的信息不僅具有更高的準(zhǔn)確度以及全面度，同時信息的提供效率也更高。其次，可以及時將建筑物內(nèi)部的消防泵打開，利用消防泵進(jìn)行供水，充分發(fā)揮室內(nèi)消火栓的作用，相比于通過人工鋪設(shè)水帶滅火的方式，不僅省時省力，滅火的效率也相對更高。

3? 結(jié)語

綜上所述，在火災(zāi)防控工作的開展過程中，高層建筑的火災(zāi)防控一直都是一個難點，由于城市化進(jìn)程的加快，城市中高層建筑的數(shù)量也在持續(xù)增加，甚至一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)也開始出現(xiàn)了高層建筑，雖然在一定程度上緩解了城市化進(jìn)程中人地之間的矛盾，但是從另外一個角度來講，也蘊(yùn)含著更大的安全隱患。高層建筑火災(zāi)防控工作的開展過程中，要想最大限度地保障人員的生命財產(chǎn)安全，單純依靠外部力量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，自動消防設(shè)施所發(fā)揮的作用同樣必不可少，這也是后續(xù)研究工作開展過程中需要重點關(guān)注的問題。

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