高层建筑利用电梯安全疏散的问题与对策

●陈启元

(青岛市消防支队，山东青岛 266071)

(本栏责任编辑、校对 陈 华)

近年来，高层建筑高度和数量呈现了爆发式增长，据不完全统计，截至2011年，我国共有高层民用建筑20万幢，超高层建筑1 600多幢。伴随着高层建筑数量的不断增多，高层建筑的安全问题也越来越突出，影响高层建筑安全的因素很多，其中影响最大的便是火灾，特别是美国“9·11”事件、2010年“11·15”上海胶济路教师公寓火灾、2009年“2·9”央视大楼火灾等造成了重大人员伤亡和财产损失，社会影响重大。高层建筑如发生火灾，需要快速安全疏散，如不能利用电梯进行快速疏散就不能适应现实的需要。因此，高层、超高层建筑消防安全疏散路径问题亟须进一步研究解决。

一、高层建筑利用楼梯疏散的局限性

建筑物火灾中，楼梯是人们安全疏散的直接逃生路径，但是随着建筑物高度的不断攀升以及建筑结构的多样化，人们仅仅通过楼梯进行安全疏散时所面对的问题越来越多，局限性也越来越大，主要体现在:

(一)疏散时间长

有关部门专门组织过疏散演练测试，结果表明，以一部楼梯计算，当高层建筑每层有120人时，则第1层的人员疏散到地面需要19 min，第30层则需要39 min;而火灾从起火到猛烈燃烧一般在25 min左右，此时大部分人员会因来不及疏散而被困在建筑内。上海金茂大厦举行消防疏散演习，在楼梯通畅的情况下，身体强壮的男职工，从85层楼跑出大厦，最少用时35 min。由此可见，在火灾情况下，高层建筑利用楼梯疏散将导致大量人员被困在建筑内部不能逃出。

(二)无序疏散的危险性大大增加

火灾中人的异常心理和行为导致无序疏散的危险性大大增加。一般情况下，人的动机、行为、目的三者的指向是一致的，但在火灾情况下，由于远离室外安全地带的焦虑与对烟气的恐惧交织在一起，“心理-行为”系统将会发生异常。主要表现为:(1)“动机-行为”历程缩短。从感知火灾信号到做出行动反应，一般为5～10 s，在这个过程中疏散人员缺乏理智的分析判断过程，行为具有紊乱性。(2)“动机-行为-结果”的不一致性。火灾发生时，疏散人员常会出现与结果不一致的甚至相反的行为，如习惯往狭窄角落或有光亮的地方奔跑，甚至从高处往下跳等。(3)行为的盲目性。火灾时人们都随其他奔跑人流向无烟火的地方撤离或朝向自己最熟悉的出口奔跑，一旦出口受阻就只能原路返回，在返回途中有可能因被烟火封堵而遇难。(4)行为的排他性。人们在逃生时，往往不顾他人，全部精力都致力于尽早地逃离火灾现场，导致混乱和拥挤，即使在撤离人员不多的情况下也会如此，从而延误时间，造成不必要的伤亡。(5)行为的无序性和多向性。由于每个人的心理素质的差异，所选择的逃生方式呈现出无秩序性和多种可能性。

二、高层建筑利用电梯疏散的优越性

自1887年美国奥的斯公司制造出世界上第一台电梯以来，经过100多年的发展，电梯的技术和安全性能不断完善，既然在火灾发生时能利用消防电梯将消防员运送到起火楼层进行救援，火灾时利用电梯疏散在技术上已不存在难题。“9·11”事件以后，美欧很多专家认为使用电梯进行疏散是合理的，但必须寻找相应的技术方案解决，这个观点已日渐被人接受;国内很多城市也对高层建筑中利用电梯疏散进行了多项实验，根据相关数据，发生火灾时有条件地利用电梯疏散是可行的。

(一)安全疏散的方式增多

发生火灾后，人们不仅可以利用封闭楼梯间、防烟楼梯间、室外楼梯等方式疏散，还可以通过电梯进行疏散，大大拓宽了安全疏散渠道。

(二)疏散时间短

根据设计规范要求，在上行高峰时，住宅楼所配电梯需要将全楼总人数的5% ～7%在5 min内运送完毕;办公楼所配电梯需要将全楼总人数的13%～18%在5 min内运送完毕。而两类建筑的高峰输送总时间分别为不大于67～100 min及29～40 min。电梯运送具有时间短的特点，对于高层建筑，特别是功能复杂的超高层建筑中人员的疏散具有重要意义，在火灾等危急情况下，应用电梯进行疏散能够大幅减少人员疏散时间，提高人员获救概率。

三、当前高层建筑利用电梯疏散存在的问题

(一)电梯机房易受火灾影响

按照规定，电梯机房应划分独立的防火分区。但工程实践中，往往存在机房防火门不能保持常闭状态，机房内电气线路管线、风管等穿越防火墙而产生的缝隙未能严密封堵等问题，建筑物发生火灾后，电梯的主要控制设备极易受到高温热烟气影响，从而导致系统瘫痪。

(二)电梯层门易受火灾破坏

电梯层门耐火性、隔热性差，火灾发生时易受破坏。根据测试，当电梯层门各点平均温度超过初始温度140℃时，丧失隔热性;对于门扇或宽度在100～300 mm之间的门套，最高温度超过初始温度360℃时，则丧失隔热性;对于门扇或宽度大于等于300 mm门套，其最高温度超过初始温度480℃时，丧失隔热性。电梯层门不具有防火作用，大火会破坏电梯层门电路使电梯在火灾时停止运行，对在电梯中的人员也是极大的威胁。

(三)电梯竖井及电梯层门防烟能力差

电梯井道是上下连通的，火灾时如果烟气流入，会产生烟囱效应，使其成为拔烟助火的垂直通道，既威胁人员的安全，又助长了烟火的扩散与蔓延。使用电梯疏散可能会使空气流通，造成火势加剧，使电梯竖井失去防烟功能。另外，消防电梯前室机械加压送风系统不能发挥应有作用。由于消防设计、管理等多方面原因，很多高层建筑的前室存在机械加压送风口的位置设置不合理、防火门不能保持常闭状态等问题，导致机械加压送风失效，前室不能保持正压状态，致使有害烟气侵入消防电梯前室。

(四)电梯的抗水能力差

很多电梯的控制面板无防水功能，而灭火救援过程中大量消防用水可能会导致电气火灾或电梯故障，这对于电梯疏散来说是致命的。由于漏电等原因电梯会停掉，使用电梯的人不但不会逃生反而会被困在里面，电梯也难以在火灾扑救过程中继续使用。

(五)普通电梯在火灾时的可靠性差

电梯不具有防高温性能，当遇到高温时很容易失控甚至变形卡住，有的还会有触电的危险;现行使用的消防电梯大多无防坠落功能，轿厢内也无紧急逃生口;火灾发生时当楼内电气线路被烧毁或断电时，电梯便会停在楼层中间，既不利于电梯内的人员逃生，也不利于外面的抢险人员营救。

(六)火灾时电梯控制系统不完善

目前的普通电梯都未与楼宇的管理系统相结合，是一个单独运行的系统，因此，在控制室不能反馈每层的火灾情况及电梯运行的位置等关键信息，无法直接控制电梯的运行。

四、高层建筑利用电梯疏散的设计思路及对策

(一)利用新材料和新设计增强电梯层门的耐火性能和隔热性能

电梯层门是电梯的防护门，其耐火性能对防止楼层火灾通过电梯井道蔓延有至关重要的作用。国家标准化管理委员会于2011年12月30日批准发布《电梯层门耐火试验完整性、隔热性和热通量测定法》，该标准为推荐性国家标准，已于2012年4月1日起实施。按照该标准生产的耐火层门具有消防功能，能在完整性、隔热性和抗辐射性三个技术指标上达到要求。目前，一些符合要求的新产品已经投入使用，例如由杭州西子奥的斯电梯公司研究的“迷宫形结构”耐火层门，具有很好的完整性及隔热性，在火灾中能保持2 h以上的完整性，1 h以上的良好隔热性。该耐火层门在一面直接接触1 100℃火焰的情况下，另一面的温度能够在1 h之内保持在200℃以内。

(二)修订规范解决电梯前室及电梯竖井防烟问题

《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)要求在消防电梯前室设置正压送风系统，用以提高前室风压，阻止烟气进入，如果能够严格按照规范要求设计、施工，严格落实日常管理，电梯前室完全能满足防火要求。但实际工程中往往存在正压送风口设置位置错误、防火门难以保持常闭等现象，防烟前室实际防烟的效果不一定理想，若规范改为要求在高层建筑电梯井道及前室内同时加压送风，防烟效果可能更为理想。因此，笔者建议再次修订规范时修改此项内容。

(三)严格落实消防电梯前室的防排水设计

《高规》明确要求消防电梯井的井底应设置排水设施，排水井容量不小于2 m3，排水泵的排水量不小于10 L·s-1。但现实中该项规定未能很好地执行，常会出现火灾扑救过程中大量消防水流进电梯导致电梯不能使用的情况。因此，应在设计、施工过程中，加强监管力度，严格落实消防电梯前室的防排水设计，确保电梯安全使用。

(四)确保电梯的应急电源安全可靠

电梯是高层民用建筑中重要的运输设备，特别是考虑作为应急疏散交通工具，对供配电要求更高。《高规》第9．1．1条、9．1．2条规定:高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯等消防用电，应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电，并应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。一类高层建筑自备发电设备，应设有自动启动装置，并能在30 s内供电。二类高层建筑自备发电设备，当采用自动启动有困难时，可采用手动启动装置。《通用用电设备配电设计规范》也规定:“每台电梯的电源线，应装设隔离电器和短路保护电器，有多路电源进线的电梯机房，每路进线均应装设隔离电器。”同时规定:“应从不同的配电回路分别提供双路电源。”

(五)利用楼宇智能化系统控制电梯疏散被困人员

在满足以上条件的情况下，先进的楼宇智能化系统是实现电梯疏散人员的关键，楼宇智能化系统是信息化的重要组成部分，该技术综合了计算机、信息通信等方面的最先进技术，能够综合自动控制建筑物内的电力、照明、空调、防灾、运输设备等工作，自动化监视及统计记录各种设备的运行状态，实现建筑物自动化、通信自动化、办公自动化、安全保卫自动化和消防自动化。准备应用电梯疏散之前，可以使用楼宇智能化系统对火情进行侦查，确定着火楼层、火源位置以及用于疏散的电梯井、机房及电源位置等相关信息，只有确定电梯安全才可应用电梯进行疏散。为了确保安全，还需要利用楼宇智能化系统对电梯井、机房、电梯轿厢及着陆区进行烟气探测，对前室和电梯轿厢内的温度和烟气密度进行持续监视，一旦探测到不安全状况，楼宇智能化系统应快速确定电梯的位置，并对比电梯井探测器间的信息以及其他房间的信息。这种信息获取功能与楼宇智能化系统整合，可以保证电梯不通过危险地区而正常使用。

五、结束语

高层建筑发生火灾时，能否成功组织疏散是减少人员伤亡的关键。高层建筑管理部门、使用单位和消防部队必须掌握高层建筑火灾特点，重视疏散通道的设计和使用，有效利用各种疏散手段。利用电梯进行疏散时，应注意:(1)针对具体的高层建筑，论证利用电梯疏散的可行性，制定可操作性强的疏散预案。(2)对使用年限较长的高层建筑电梯，进行安全排查，按照新法规、标准的技术要求，对电梯层门的耐火性能和隔热性能、电源等方面进行改造，保证发生火灾时能够起到安全疏散的作用。(3)利用电梯疏散必须要有人员在现场组织，当电梯满员时不能强行上人，防止电梯超载时不下降，导致无序疏散，影响电梯运行。

利用电梯疏散是一个全新的、复杂的课题，在现实应用中会受到建筑高度、所在建筑的人数、火灾中人员的意识、楼宇智能化系统的可靠性和现场组织疏散的能力等诸多因素的影响，火灾发生时完全靠电梯疏散是不现实的，必须综合利用多种疏散途径，在最短时间达到最大疏散量。

［1］李嘉华，王月明，雷劲松．火灾时人的避难心理行为及建筑疏散设计［J］．消防科学与技术，2004，(2)．

［2］杨坚．高层建筑电梯安装工程的电气设计［J］．林业建设，2007，(3)．

［3］刘贱华．让安全疏散不怕“高”［J］．现代职业安全，2013，(3)．

［4］GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)［S］．

［5］GB 50055-2011，通用用电设备配电设计规范［S］．