基于火災救援對高層建筑防排煙設備設施的研究

■ 何凡 長沙市消防救援支隊軌道交通大隊

隨著社會經濟發展，高層建筑日益增多。如何快速、有效地撲滅高層建筑火災是近年來業內普遍關注的焦點。防排煙設備設施作為高層建筑消防安全必須具備的設備設施，在火災場景下其能否有效發揮作用，對人員逃生和火災撲救工作至關重要。筆者結合多年實際工作經驗，在分析高層建筑火災特點和防排煙設計、安裝現狀的基礎上，對優化其設計進行探討，以期對高層防排煙設計和消防工作提供有益幫助。

一、高層建筑火災事故的基本特點

（一）火災蔓延速度快

基于中央電視臺火災事故和上海靜安區高層公寓樓火災事故分析可知，高層建筑內部多含有中庭部位，且各部位固定火災荷載和可移動火災荷載較多，使得火災時建筑內部極易發生轟然。日常檢查和調研時發現，部分高層建筑因年久失修導致其內外保溫層出現裸露、電氣線路老化、設備設施維保不到位；部分高層建筑的排煙風道積塵積灰嚴重、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蔓延提供了有利條件。同時，通過研究分析可知，高層建筑發生火災時容易形成兩組“煙囪效應”，即整棟建筑一組，建筑內部管道一組的現象，從而也極大地促進了高層建筑火災的蔓延速度。

（二）人員疏散困難

高層建筑發生火災時人員疏散難度較大。通過調研認為有三個方面的原因，一是因高層建筑自身各部位功能較為復雜，且疏散路徑的垂直距離較長帶來的先天困難；二是因為消防管理工作不到位，例如部分高層建筑的應急疏散示意圖指示不清，應急照明設備失效，應急疏散通道被堵塞；三是人員因素，調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所處建筑的應急逃生路線。此外，火災場景下人員的恐慌心理也勢必加劇疏散工作的難度。

（三）滅火救援難度大

理論層面，高層建筑防火設計工作的初衷是在發生火災時通過其建筑內預裝的消防設備設施對火災進行撲救。但通過對在國內多起高層建筑火災撲救的實際案例進行梳理后發現，救援人員到場后開展“內攻”仍是撲救高層建筑火災的主要方式。分析認為，這主要是因為高層建筑內預裝的消防設備設施在火災場景下沒有發揮預定作用，從而導致救援人員到場后必須采取“內攻”。在日常檢查中也發現，部分建筑消防控制室噴淋設備長期處于手動狀態，自動報警設備誤報率較高，自動噴淋設備不能正常啟動等現象較為普遍。上述現象的存在，使得高層建筑火災在初起階段不能得到有效控制，從而加大了對其進行救援的難度。

二、防排煙對高層建筑的重要性

由于城市土地資源緊張，建造和使用高層建筑勢是未來城市建設發展的必然趨勢。根據對過往火災數量同經濟發展之間規律的研究可以判斷，未來一段時間高層建筑火災事故數量勢必呈現快速上升趨勢。人員因吸入有毒有害煙氣導致窒息死亡是火災事故中主要的致命原因是業內共識，諸多案例也表明，高層火災事故中因燒傷造成的事故比例遠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場景下產生的有毒有害氣體和熱煙氣按設計路線流動，對于保證被困人員和救援人員的生命有著極為重要的現實意義[2]。

三、高層建筑防排煙設計、安裝現狀

（一）防排煙設備可靠性有待提升

對過往發生在高層建筑內的火災案例進行梳理后發現，部分高層建筑發生火災時其內部的防火分隔措施不能正常下落或完全封閉，導致不能建立有效的隔火空間；有的高層建筑在發生火災時其內部排煙窗無法正常開啟，或實際出風量和風速遠低于設計值，導致煙氣無法按設定方案排出；有的高層建筑排煙設施設置位置不合理，例如彎頭部位角度過大或是管道過長，導致設備排煙效率較低。此外，根據《高層建筑防排煙設計規范》的相關要求，高層建筑的外立面每間隔5 層，其防煙樓梯間外窗的開啟面積不得小于2m2，合用前室外窗開啟面積不得小于3m2，消防電梯間外窗開啟面積不得小于2m2，但在調研時發現，部分建筑的設計只考慮了外窗的開啟面積，卻忽視了排煙窗的類型。

（二）排煙系統設計實用性有待提升

目前，我國大部分高層建筑主要集中在城市中心區域，有高層些建筑出于保證建筑物外立面美觀以及同周邊整體環境的協調的要求，在進行防排煙設計時，將外置排煙窗口進行隱蔽設計或安裝，從而使得其排煙效果不夠理想；有些高層建筑防排煙設計或安裝過程中，忽略了高層建筑火災易產生煙囪效應和熱煙氣流動特點，將排煙窗開口向下安裝，致使排煙口的排煙效果不佳；有的高層建筑為便于施工，在排煙口設計時，僅在每個樓層兩端設置排煙口，有意回避火災發生時樓道中間和樓梯間等部位的排煙需求，致使建筑的個別區域排煙效果不佳。

（三）防火防煙分區劃分科學性有待提升

調研中發現，部分高層建筑防火分區劃分統籌不夠。在防火分區設計時，絕大部分設計人員僅考慮了建筑的面積因素，而忽視了對建筑空間的使用功能以及固定和可移動火災荷載等可能影響火災發展的因素。同時，在檢查中發現部分高層建筑的防火隔間被占用，常閉式防火門無法正常關閉，或是相鄰防火隔間缺少明顯標識。而在對防煙分隔進行檢查時發現，雖然擋煙垂壁高度符合相關標準和規范要求，但儲煙區域有被內裝修占用情況，且室內裝修采用的往往是易燃、可燃物，火災時極易被熱煙氣引燃，具有較強的危險性。

（四）防排煙配套設備有待補充

高層建筑的防排煙工作是一個系統性工程，需要多個組件聯動響應，方才能夠達到最佳效果。但在實際檢查和調研中發現，有的場所的聯動指揮系統與所配設備不能較好融合，有的場所防火門、排煙設備、自動滅火系統不符合規范要求或不能夠及時響應；有的建筑樓梯間防排煙設備明顯不足，主要表現在部分建筑的常閉防火門損壞和加壓送風排煙設備老舊。此外，因為部分高層建筑的投入使用時間較早，當時業內對其防排煙系統設計的認知存在局限性，或是因為長期以來，相關設備設施的日常維護保養不到位，導致火災發生時不能滿足實際需要，從而危險人員生命和財產安全。

（五）規范要求的制定和實際應用之間的聯系有待加強

根據《建筑防煙排煙系統技術標準》中的要求，高層建筑的機械排煙風機宜設置在該建筑排煙系統的最高處，要求機械加壓送風風機設置在整棟建筑排煙系統的下部。但在實際工程中，高層建筑的建設經常伴有裙房等情況，使得機械加壓送風風機與排煙風機布置難以滿足規范要求。此外，目前有關部門尚未針對排煙管道等設備設施的清洗周期進行明確規定，致使有的管道或設備內積塵嚴重，嚴重影響實際排煙時的效率。

（六）監督指導體系有待完善

目前，針對高層建筑防排煙的監督指導體系還有待完善，一方面是因為業內對高層建筑防火設計工作的起步較晚，許多關鍵技術尚且處于研究階段；另一方面是因為相關從業人員專業技能有待提升，從而使設計、審批、建造、驗收各環節中難免出現疏漏。在日常的檢查中，因受監督檢查人員和檢查手段的限制，無法對其整套設備，特別是隱蔽在墻體內的設備進行檢查，使得這一部分設備的情況缺乏監督。另一方面，在對現有火災調查報告進行梳理時，也極少有對火災時防排煙設備發揮作用的部分。

四、高層建筑防排煙設備設施改進建議

（一）提升防排煙設備可靠性

針對目前防排煙存在的共性問題，建議各單位在選購防排煙設備時務必注重質量品質，增加日常維護檢修次數；在安裝時要特別注意排煙管道的內壁是否光滑、密封是否嚴密、彎轉角度是否過大，同時盡可能地縮短管道同室外的長度距離。針對自然排煙窗，根據相關規范和標準，應將其安裝在建筑物的上方，且便于開啟，但實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也就變高，導致火災發生時，現場人員無法順利對其進行開啟，針對這一情況，建議將自然排煙窗更換為通過自動傳動裝置開啟的排煙窗，或將已有的需手動開啟的排煙窗加裝熔斷開啟裝置，確保在火災時能夠按需及時啟動。

（二）合理設計排煙系統安裝位置

高層建筑的排煙系統設計應統籌考慮不同區域的使用功能，火災荷載，人流密度等因素，從而使設計實用、合理、經濟。例如，針對地下封閉空間選取排煙設備時，建議選取機械排風系統來提升排煙效果；在選取排煙口位置時，在保證開口面積和數量的同時應保證排煙時不受排煙口周邊環境因素的影響；針對排煙口的風速設置，可根據同行經驗，將排煙口風速設置在5 ～9m/s 范圍內[3]。對于自然排煙和機械排煙共存的高層建筑，要統籌考慮不同排煙方式設置的部位、尺寸和排煙能力，要對熱煙氣流動可控程度進行預判，確?；馂陌l生時不同設備之間不互相干擾，從而快速、有效達到排煙效果。

（三）科學劃分防火分隔單元

科學地劃分防火分隔單元是確?；馂臅r滯留在建筑內人員生命安全的重要保障。根據實踐經驗，高層建筑的防火分隔單元通?？梢园椒指艉痛怪狈指魞深?。設計人員在規劃之初應當對建筑未來的使用功能，可能產生的移動火災荷載進行預估，從而在考慮標準和規范規定的面積數值的基礎上優化各防火分隔單元的設置。與此同時，針對一個較大的防火分隔單元，設計人員可以在其中再設置若干防火分隔單元，以便火災發生時及時阻斷火災蔓延。此外，在對高層建筑進行防排煙規劃時，要統籌好局部和全局的關系，反復論證，不斷優化。

（四）完善防排煙配套設備

基于目前市場上各類自動防排煙設備種類較多，且彼此間協議不統一，導致指揮系統不能兼容的問題，建議有關部門盡快出臺相關指導意見，將其統一，從而使未來各方在設備更新換代時有更大的選擇余地。針對高層建筑中例如樓梯間、空調房、設備間等重點防煙防火部位，建議在選擇離心風機，確保在火災時相關設備能夠正常工作。針對設備老舊的問題，建議各建筑產權單位能加強對自身防排煙設備的檢查，對不能滿足需求的設備及時淘汰更新。

（五）加強各方聯系

規范和標準的制定應立足實際需求。但當前，相關規范和標準的編制工作主要由消防監督管理部門、科研院所和極少數企業參與制定，且大部分建筑和設計單位對相關規范和標準制定、征詢、修訂工作參與的積極性又較低，從而使得各方聯系有待加強，使得許多規范和標準的條款不能落地。消防監督管理部門作為行業的監督管理部門和滅火救援的主責機構，應當主動承擔更多聯系的工作，打破行政界線，讓更多有實際工作經驗的企業參與的相關規范和標準的制定工作當中，而從事高層建筑的施工、設計單位也應主動同消防監督管理部門聯系，為相關規范和標準的制定建言獻策，從而形成良性循環[4]。

（六）健全監督指導體系

建議消防科研院所和相關高校能針對高層建筑消防安全問題加緊進行有針對性的研究，并將研究成果及時轉換。同時，設計、審批、建造、驗收各環節從業人員努力提升自身業務能力，做到相互補臺，相互制約，從而堵住可能存在的漏洞。此外，針對已經投入使用的高層建筑中存在的消防安全隱患，及時制定補救方案，確?；馂臅r，設備設施能夠及時、有效地發揮作用。同時，將各環節責任落實到崗到人，對從業人員工作進行約束，對疏于職守的相關責任人進行追責處理，形成震懾。