高层建筑火灾灭火救援排烟预案

摘要：在高层建筑消防灭火工作中，必须要结合高层建筑物的特点与火灾发生的规律，掌握充足火灾扑救知识，制定与具体火场相适应的灭火预案，通过改进和完善充分利用灭火救援装备与技战术，从而有效处理高层建筑的火灾。本文就高层建筑火灾灭火救援排烟进行了探讨，提出了一些有效的灭火救援排烟的方法，以期能为灭火救援排烟提供参考。

关键词：高层建筑；灭火救援排烟；方法

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

随着我国经济的快速发展，城市高层建筑的数量也在逐年的增加，高层建筑火灾已然成为当今火灾的主要类型。由于高层建筑一般都是综合多种功能于一体，因此在建筑布置方面比较复杂，房屋、人员大量集中，各种设备密集，竖井管道纵横交错，使得高层建筑火灾具有烟囱效应强、蔓延速度快、人员疏散困难、极易形成立体火灾等特点，这些特点无一不增加了高层建筑火灾的扑救难度。因此，如何在高层建筑发生火灾时最大限度的保护国家和人民的生命财产安全，已成为当今灭火救援迫不及待要解决的问题。

1 固定式烟气控制系统与正压送风方法

1.1 固定式烟气控制系统

相当多的高层建筑都安装有能够为建筑内部人员提供可以忍受的安全疏散环境的FSMS。虽然FSMS设计目的并不是为了帮助灭火，但FSMS与其他火场处置方法联合使用，可有效控制烟气、热量及其他燃烧产物。图1和图2分别给出了FSMS的两种常见形式。

图1 固定式加压系统

图2 固定式排烟系统

1.1.1 固定式加压系统

大多数高层建筑较高楼层中的FSMS使用加压方法控制烟气。FSMS通过排出着火楼层走廊或主要疏散通道上的烟气使得着火楼层为负压，同时使用机械风机为高层建筑的楼梯间增压，使楼梯间的压力略高于火灾本身产生的压力，以免火灾条件下烟气和有毒气体进入到楼梯间内。大多数高层建筑中的火灾报警设备，包括自动喷水灭火系统水力警铃、烟雾探测、温度探测等都可以自动启动楼梯间的加压风机，烟气系统控制面板上的手动按钮则能够手动启动。

1.1.2 固定式排烟系统

另一种FSMS利用“排放法”控制烟气，通过设置在靠近顶棚的大型机械风机从大空间排放烟气，维持烟层高度至少高于可行走路面6ft；这种系统往往还使用机械风机为大空间补充空气。固定式排烟系统通常设置在室内商场、中庭或其他大空间场所。

1.2 正压送风方法

1.2.1 基本原理

为了能为消防救援人员提供与楼梯间固定式加压系统相同水平的防护，就要突破目前PPV方法在通风方面的应用，认真考虑风机的加压能力。当建筑物既有机械加压又有排风口时，PPV风机会在建筑物内形成一个较高的、迫使烟气向压力较低的室外流动的残压。风机做功及火灾形成的压力与自然排烟力和机械排烟力一起加速了排烟过程。

1.2.2 楼梯间或门厅的排烟

上述原理也适用于楼梯间或门厅的通风排烟，但会使火灾过程中介于着火层和最高层之间的楼梯间或门厅持续充满热烟气。这是由于楼梯间或门厅被保护区域的压力梯度较小，虽然PPV方法产生的压力能够减缓进入被保护区域的烟气量，但仍有热烟气会进入；而且风机吸入的新风在流经火灾区域并排出风口的过程中，虽然降低了热烟气的毒性和温度，但并没有解决烟气进入楼梯间或门厅的问题。

不设排风口时，PPV风机会形成能够与火灾压力增加相抗衡的静压。通常火灾热烟气自然流出着火楼层或房间并进入压力较低的楼梯间或门厅；如果风机形成的静压高于火灾产生的压力，热烟气就不会流入楼梯间或门厅。

2 高层建筑灭火救援方案研究

2.1 方案设计

为了确定风机的规格、角度、逆流距离、数量、方向，建筑开门的数量、排风口开口的位置等诸多变量的影响，NIST对上述参数进行了评价。建筑中的门分别采用开启或关闭两种状态；风机采用“串联”和“并联”两种方式摆放。

2.2 研究结果

NIST的研究结果表明，正确使用PPV风机有助于阻止烟气进入楼梯间，能够为建筑内人员提供安全的疏散路径，并为在建筑内进行灭火救援的消防员提供安全的作业环境。

2.2.1 楼梯间正压送风实验结果

NIST在某栋高层建筑中的全尺寸实验使用红外摄像仪监测楼梯间内的温度，全尺寸实验中楼梯间的红外热像。可以看出，没有使用PPV方法时，热烟气通过敞开的房门进入了楼梯间。

2.2.2 正压送风风机效能最大化的原则

NIST的全尺寸实验结果表明，以下原则有助于PPV风机效能的最大化。

(1)PPV风机应放置在距楼梯间底层出入口外4～6ft的地方，且风机应后仰至少5°角。

(2)V型并列摆放的风机排烟效果比前后串联摆放更为有效。

(3)建筑内楼梯间的门敞开时会降低PPV方法的排烟效果，而把楼梯间门的开启宽度关闭至消防水带的宽度时则可以显著提高楼梯间内的压力。

(4)由于高层建筑需要加压的体量很大，推荐使用直径不小于24ft的风机。

(5)建筑越高，需要的风机数量越多。在10层高的建筑底层楼梯间出入口外设置1台风机就可以产生足够的压力阻止处于火灾全面发展阶段的烟气蔓延；10层以上的建筑需要把风机设在建筑物内。在大型建筑中把风机设置在低于着火层两层的楼层是一条很好的经验。

(6)在建筑内设置PPV风机时，应与放置在楼梯间底层出入口外的风机一样后仰一定的角度。

(7)在楼梯间的底层出入口使用大型拖车式风机是另一种为楼梯间产生足够正压的方法。

2.3 注意事项

使用PPV风机增加楼梯间内的压力需要消防救援人员有计划有步骤地协同努力。PPV方法与FSMS都可以为在楼梯间开展灭火救援作业的人员提供一个安全、可以忍受的环境，同时也提供了灭火救援过程中建筑物内人员疏散逃生的环境。值得注意的是，在楼梯间使用PPV增压方法不同于建立排烟点后在第一批灭火人员身后使用风机的正压进攻策略。

3 高层建筑灭火救援排烟预案

消防救援人员必须要熟悉隶属应急救援服务区的所有建筑，收集火灾事故前的信息能够极大地提高消防救援人员灭火作战的应对能力。熟悉楼梯间的位置(包括疏散至室外出口的位置)、建筑内部的出入口以及固定式加压系统比使用移动式PPV方法本身更为重要。

3.1 制订预案时需要考虑的问题

高层建筑通风排烟预案制订过程中需要考虑如下问题:①高层建筑使用什么方法控制烟气?是加压法还是排烟法?②楼梯间是否有自动加压系统?③在楼梯间加压系统的控制面板上有什么类型的控制方法可以使用?④高层建筑的楼梯是否可以直接通向建筑外部?⑤建筑底层的楼梯间入口外部是否可以安放一台或多台风机?⑥楼梯间进风口的位置设在哪里?这些进风口是单点喷射还是多点喷射?⑦排烟口设置在什么位置?

3.2 楼梯间排烟口运行状态的控制

并不是所有的楼梯间固定式加压系统都相同。地方规范修正案要求设置在加压楼梯间较高楼层的减压排烟口至少要排放2500ft3/min烟气，其目的是降低开关门时楼梯间过大的压力。门打开时，楼梯间内的压力降低，排烟口关闭，过量空气会转移到开门处；门关闭时，排烟口用作楼梯间超压的减压装置以减小开门时的作用力。

在使用PPV方法人工增加楼梯间内的压力前必须要认识到上述特点。如果在使用PPV时这些排烟口还能够继续运行，那么这些新增PPV风机的作用是无法实现的。

3.3 人员疏散时楼梯间开门作用力的要求

当楼梯间设计有固定式加压系统时，楼梯间和楼层之间需要保持一个最小压差。允许进入楼梯间的最大气流受限于从楼层打开楼梯间门的作用力要求(通常儿童和老人能够使用30lb的作用力开门逃生)。当消防救援人员赶到火场，且人员已经疏散完毕时，就不必再考虑开门作用力的要求。此时可以使用PPV方法为楼梯间补充气压以保证楼梯间有一个持续的消防操作环境。

3.4 烟气清除设施的影响

即使不考虑烟气控制方法，一些建筑也需要提供火灾扑灭后供消防部门使用的排除残存烟气的设施，这些设施利用已有的暖通空调设备清除烟气。在预案制定过程中应充分认识到这些清除烟气设施的类型、作用和性能。

4 结束语

综上所述，高层建筑具有很大的火灾危险性，火灾一旦发生就很容易造成重大的人员伤亡及财产损失。所以必须切实加强高层建筑灭火救援能力，同时完善高层建筑消防设施的管理和消防设备的配置，提高全民的消防意识，还要与具体清况相结合并采取有效的措施以减少起火因素，从而避免发生火灾。

参考文献

[1]方超.浅谈高层建筑灭火救援对策[J].城市建设理论研究.2012（18）.

[2]孙晓乾.火灾烟气在高层建筑竖向通道内的流动及控制研究[J].中国科学技术大学.2009.