试论火灾中的烟气危害及防火设计对策分析

摘 要 ：建筑火灾中，烟气是导致人员伤亡的最主要因素之一，论文较系统地说明并总结了烟气危害性，并对建筑防排烟设计提供了建议。

关键词：建筑；烟气；防火设计

1 引言

随着社会经济的发展，建筑对防排烟设计的要求越来越高。建筑向大规模、多功能发展，由于空间所限，向地下要空间，许多建筑建立在地下，这些场所使用的装饰材料大多都是可燃的，而且还有大量的家用电器及家具，这些易燃设施在火灾发生时，一旦燃烧，就会产生大量的有毒气体，这些有毒的气体被逃生的人群呼吸后，会导致窒息，从而失去逃生的机会，也为救援的人们设置了很大的障碍。

据统计，由于这些易燃的气体导致中毒窒息死亡的人数占在火灾中死亡总人数的 40%-50%，那些被烧死的人也大多数首先是被有毒气体熏窒息后才被烧死的。因此了解和掌握火灾时烟气在建筑中的流动规律，控制烟气扩散是建筑火灾救援的首要工作。

2 火灾中的烟气危害

物质在燃烧反应过程中由热分解生成的含有大量热量的气态、液态和固态物质与空气的混合物，这就是烟气，它是由极小的炭黑粒子完全燃烧或不完全燃烧的灰分及可燃物的其他燃烧分解产物所组成。烟气的流动速度与烟气的温度和流动方向紧密相关。烟气在水平方向的扩散流动速 度 在 火 灾 初 期 阶 段 一 般 为 0.3m /s， 在 猛 烈 阶 段 为 0.5m/s～3m/s； 烟 气 在 垂 直 方 向 的 扩 散 流 动 速 度 通 常 为3m/s～4m/s。火灾烟气对人体的危害主要体现在三个方面：

2.1 烟气的毒害性造成大量人员伤亡

当烟气中的含氧量低于正常所需的数值时，人的活动能力减弱、智力混乱，甚至晕倒窒息；当烟气中含有各种有毒气体的含量超过人正常生理所允许的最高浓度时，就会造成中毒死亡。一氧化碳：一氧化碳为不完全燃烧产物，当空气中的含量为 0.1%时，人在 1h 后会感到头痛、作呕、不舒服；当含量达到 0.5%时，20min～30min 内人员会死亡；含量为 1%时，人员吸气数次后失去知觉，1min～2min 内会即刻死亡。氰化氢：羊毛丝织品及含氮的塑料制品燃烧时会产生这种气体。不同浓度的氰化氢对人体的影响为：当氰化氢浓度为 110fpm 时，时间长于 lh 即死亡；当浓度为 181×10 -6 时，10min 人即可死亡；当浓度为 280×10 -6 时，人会立即死亡。

2.2 烟 气 的 减 光 性 影 响 人 员 的 安 全 疏 散 和 火 灾的施救

烟气中的粒子完全遮蔽了可见光，烟气弥漫时，可见光被烟粒子遮蔽后会在一定程度上减弱，大大降低了能见度。烟气也严重地刺激人的的眼睛，导致人不能睁开眼睛，看不见逃生的路，也严重影响着人员在火灾时的行进速度。

2.3 烟气的恐怖性造成人心理上的恐慌

尤其是发生轰燃时，火焰和烟气冲出门窗孔洞，烈火熊熊、浓烟滚滚，使人产生极大恐惧，会造成疏散时的混乱 。缺氧，空气中正常含氧量为 21%，而建筑物发生火灾时，会消耗掉大量的氧气，氧含量缺少时，就会导致人员窒息。当氧气含量为 12%～15%时，人的呼吸就会急促，头痛，眩晕，浑身疲劳无力，动作迟钝；当氧气含量为 10%～12%时，人就会出现恶心呕吐、无法行动乃至瘫痪；当氧气含量为 6%～8%时，人便会昏倒并失去知觉；当氧气含量低于 6%时，6min～8min 的时间内，人就会死亡；当氧气含量为 2%～3%时，人在 45s 内会立即死亡。

3 防排烟设计对策

控制烟气有“防烟”和“排烟”两种方式。“防烟”是采用被动的措施防止烟气进人；“排烟”则是主动地去改变烟气的流向，使其排出室外。这两种设计措施互相补充。目前设计中采取的防排烟措施如下。

3.1 减少烟气的产生

从源头上减少烟气产生，在建筑设计中设计火灾自动报警系统和自动灭火系统，在火灾发生的一开始就自动启动报警，同时自动扑灭火源，从而在源头控制烟气的产生与发展。在装修的同时，需用的装修材料、家具应尽可能地选用不易燃烧的或者燃烧时不会发生烟气，即使会发生烟气但量很少的装修材料或家具，这样，在发生火灾时就不会因为烟气大而导致逃生人员窒息或者能见度低而无法行进，也为逃生人员提供充足的时间。

3.2 利用强制排烟方式来排烟

建筑的强制排烟设施有固定的排烟机、排烟井、电扇、室内的鼓风机等都可用来强制性排烟。建筑的排烟设施设计，根据条件，有的采用自然排烟方式，有的采用机械排烟方式。还有的两者结合使用，互为补充。我们要根据影响排烟效果的各种因素，来选择排烟的方式。一般情况下，发生火灾时，应能够迅速启动送风设备，快速及时地排除火灾发生地周围防烟分区的烟雾；对楼梯间应能保持正压送风；应能够顺利地降下防烟卷帘、活动挡烟垂壁，关闭各层竖井门和防火门，防止烟气扩散，引导烟气向对灭火有利的方向流动；设有水幕设备的要及时启动喷淋设备，在水平和竖直方向有效地阻止烟气的运动和扩散。除固定排烟设施以外，还可利用移动的设备排烟，但使用移动的设备排烟时，一定要防止排烟口的热气流引燃邻近的建筑和可燃物，造成二次灾害事故。因此，要考虑着火房间周围的情况，烟火有无蔓延的可能，根据现场情况选择安全地段，必要时配备一定灭火力量，防止火灾蔓延扩大。使用移动的排烟设备时还应注意单通道地下建筑的全面通风排烟，送风机出口的送风管应伸入到远离地下建筑出入口的尽头下部，排烟机的吸入口则应设置在地下建筑出入口内侧上部。这样布置，可形成良好的对流，新鲜空气从里到外驱赶烟气，有利于排烟。多通道地下排烟，一般从一个出入口送风，另一个出入口排烟。送风口应尽量远离排烟口。其余出入口仍可作为自然排烟口。大型复杂的地下建筑，要考虑设专门的疏散通路，将疏散通路设为独立的防排烟分区，采用正压送风防烟方式，确保疏散通路安全无烟。

3.3 自然排烟

可通过自然空气的流动来把烟气带走，即自然排烟。当建筑着火时，可利用排烟竖井等竖向排烟通道排烟，当必要的时候，可将建筑顶层烟气运动的重点凿破，利用空气的对流把烟气排走。但是要注意高温的烟气会不会将临近的建筑引燃。

3.4 自动喷淋系统排烟

自动喷淋系统排烟是一种既方便又有效的排烟措施。这种在火灾时自动启动水阀扑灭火源的发生既可以及时灭火，又可以将烟气净化，对人体无害。设计时，通常选择在进风口的一面设置喷雾水枪，出风口的一面为排烟口，在排烟口附近要设置一定水枪保护，才能实施排烟。动喷淋系统排烟的技术相当的高，一般在走廊内排烟时，喷雾水流应将走廊的截面积全部遮住，阻止烟气的倒流，排烟时应逐步推进；在房间内排烟时，应以房间的入口处作喷雾前端，要求在能全部覆盖入口的位置上固定水枪。进入室内要注意形成负压，以防烟火倒流。如在面积较大的空间排烟时，应充分利用防火分隔物，依托防火分隔缩小进风口截面积，然后喷射水流。对于排烟一侧，需将开口部位全部开放。

4 结束语

总之，当建筑发生火灾时，应迅速采取有效的防、排烟措施，对火灾区域实行排烟控制，使火灾产生的烟气和热量能迅速排除，以利人员的疏散和消防扑救。对非火灾部位及疏散走 道 等 应 迅 速 采 取 机 械 加 压 送风，使该部位空气压力值为相对正压，以阻止烟气的侵入，控制火势蔓延，以 增 大 人 员 安 全 疏 散 时 的 可 靠 性 以 及 减 少火灾造成的损失。