基于火灾救援对高层建筑防排烟设备设施的研究

■ 何凡 长沙市消防救援支队轨道交通大队

随着社会经济发展，高层建筑日益增多。如何快速、有效地扑灭高层建筑火灾是近年来业内普遍关注的焦点。防排烟设备设施作为高层建筑消防安全必须具备的设备设施，在火灾场景下其能否有效发挥作用，对人员逃生和火灾扑救工作至关重要。笔者结合多年实际工作经验，在分析高层建筑火灾特点和防排烟设计、安装现状的基础上，对优化其设计进行探讨，以期对高层防排烟设计和消防工作提供有益帮助。

一、高层建筑火灾事故的基本特点

（一）火灾蔓延速度快

基于中央电视台火灾事故和上海静安区高层公寓楼火灾事故分析可知，高层建筑内部多含有中庭部位，且各部位固定火灾荷载和可移动火灾荷载较多，使得火灾时建筑内部极易发生轰然。日常检查和调研时发现，部分高层建筑因年久失修导致其内外保温层出现裸露、电气线路老化、设备设施维保不到位；部分高层建筑的排烟风道积尘积灰严重、防火卷帘不能正常升降、消防管道压力不足，上述种种都为高层建筑的火灾蔓延提供了有利条件。同时，通过研究分析可知，高层建筑发生火灾时容易形成两组“烟囱效应”，即整栋建筑一组，建筑内部管道一组的现象，从而也极大地促进了高层建筑火灾的蔓延速度。

（二）人员疏散困难

高层建筑发生火灾时人员疏散难度较大。通过调研认为有三个方面的原因，一是因高层建筑自身各部位功能较为复杂，且疏散路径的垂直距离较长带来的先天困难；二是因为消防管理工作不到位，例如部分高层建筑的应急疏散示意图指示不清，应急照明设备失效，应急疏散通道被堵塞；三是人员因素，调研的几座高层建筑人员密度普遍较高，且大部分人员不清数所处建筑的应急逃生路线。此外，火灾场景下人员的恐慌心理也势必加剧疏散工作的难度。

（三）灭火救援难度大

理论层面，高层建筑防火设计工作的初衷是在发生火灾时通过其建筑内预装的消防设备设施对火灾进行扑救。但通过对在国内多起高层建筑火灾扑救的实际案例进行梳理后发现，救援人员到场后开展“内攻”仍是扑救高层建筑火灾的主要方式。分析认为，这主要是因为高层建筑内预装的消防设备设施在火灾场景下没有发挥预定作用，从而导致救援人员到场后必须采取“内攻”。在日常检查中也发现，部分建筑消防控制室喷淋设备长期处于手动状态，自动报警设备误报率较高，自动喷淋设备不能正常启动等现象较为普遍。上述现象的存在，使得高层建筑火灾在初起阶段不能得到有效控制，从而加大了对其进行救援的难度。

二、防排烟对高层建筑的重要性

由于城市土地资源紧张，建造和使用高层建筑势是未来城市建设发展的必然趋势。根据对过往火灾数量同经济发展之间规律的研究可以判断，未来一段时间高层建筑火灾事故数量势必呈现快速上升趋势。人员因吸入有毒有害烟气导致窒息死亡是火灾事故中主要的致命原因是业内共识，诸多案例也表明，高层火灾事故中因烧伤造成的事故比例远低于因浓烟造成的窒息人员伤亡[1]。因此，如何使高层建筑火灾场景下产生的有毒有害气体和热烟气按设计路线流动，对于保证被困人员和救援人员的生命有着极为重要的现实意义[2]。

三、高层建筑防排烟设计、安装现状

（一）防排烟设备可靠性有待提升

对过往发生在高层建筑内的火灾案例进行梳理后发现，部分高层建筑发生火灾时其内部的防火分隔措施不能正常下落或完全封闭，导致不能建立有效的隔火空间；有的高层建筑在发生火灾时其内部排烟窗无法正常开启，或实际出风量和风速远低于设计值，导致烟气无法按设定方案排出；有的高层建筑排烟设施设置位置不合理，例如弯头部位角度过大或是管道过长，导致设备排烟效率较低。此外，根据《高层建筑防排烟设计规范》的相关要求，高层建筑的外立面每间隔5 层，其防烟楼梯间外窗的开启面积不得小于2m2，合用前室外窗开启面积不得小于3m2，消防电梯间外窗开启面积不得小于2m2，但在调研时发现，部分建筑的设计只考虑了外窗的开启面积，却忽视了排烟窗的类型。

（二）排烟系统设计实用性有待提升

目前，我国大部分高层建筑主要集中在城市中心区域，有高层些建筑出于保证建筑物外立面美观以及同周边整体环境的协调的要求，在进行防排烟设计时，将外置排烟窗口进行隐蔽设计或安装，从而使得其排烟效果不够理想；有些高层建筑防排烟设计或安装过程中，忽略了高层建筑火灾易产生烟囱效应和热烟气流动特点，将排烟窗开口向下安装，致使排烟口的排烟效果不佳；有的高层建筑为便于施工，在排烟口设计时，仅在每个楼层两端设置排烟口，有意回避火灾发生时楼道中间和楼梯间等部位的排烟需求，致使建筑的个别区域排烟效果不佳。

（三）防火防烟分区划分科学性有待提升

调研中发现，部分高层建筑防火分区划分统筹不够。在防火分区设计时，绝大部分设计人员仅考虑了建筑的面积因素，而忽视了对建筑空间的使用功能以及固定和可移动火灾荷载等可能影响火灾发展的因素。同时，在检查中发现部分高层建筑的防火隔间被占用，常闭式防火门无法正常关闭，或是相邻防火隔间缺少明显标识。而在对防烟分隔进行检查时发现，虽然挡烟垂壁高度符合相关标准和规范要求，但储烟区域有被内装修占用情况，且室内装修采用的往往是易燃、可燃物，火灾时极易被热烟气引燃，具有较强的危险性。

（四）防排烟配套设备有待补充

高层建筑的防排烟工作是一个系统性工程，需要多个组件联动响应，方才能够达到最佳效果。但在实际检查和调研中发现，有的场所的联动指挥系统与所配设备不能较好融合，有的场所防火门、排烟设备、自动灭火系统不符合规范要求或不能够及时响应；有的建筑楼梯间防排烟设备明显不足，主要表现在部分建筑的常闭防火门损坏和加压送风排烟设备老旧。此外，因为部分高层建筑的投入使用时间较早，当时业内对其防排烟系统设计的认知存在局限性，或是因为长期以来，相关设备设施的日常维护保养不到位，导致火灾发生时不能满足实际需要，从而危险人员生命和财产安全。

（五）规范要求的制定和实际应用之间的联系有待加强

根据《建筑防烟排烟系统技术标准》中的要求，高层建筑的机械排烟风机宜设置在该建筑排烟系统的最高处，要求机械加压送风风机设置在整栋建筑排烟系统的下部。但在实际工程中，高层建筑的建设经常伴有裙房等情况，使得机械加压送风风机与排烟风机布置难以满足规范要求。此外，目前有关部门尚未针对排烟管道等设备设施的清洗周期进行明确规定，致使有的管道或设备内积尘严重，严重影响实际排烟时的效率。

（六）监督指导体系有待完善

目前，针对高层建筑防排烟的监督指导体系还有待完善，一方面是因为业内对高层建筑防火设计工作的起步较晚，许多关键技术尚且处于研究阶段；另一方面是因为相关从业人员专业技能有待提升，从而使设计、审批、建造、验收各环节中难免出现疏漏。在日常的检查中，因受监督检查人员和检查手段的限制，无法对其整套设备，特别是隐蔽在墙体内的设备进行检查，使得这一部分设备的情况缺乏监督。另一方面，在对现有火灾调查报告进行梳理时，也极少有对火灾时防排烟设备发挥作用的部分。

四、高层建筑防排烟设备设施改进建议

（一）提升防排烟设备可靠性

针对目前防排烟存在的共性问题，建议各单位在选购防排烟设备时务必注重质量品质，增加日常维护检修次数；在安装时要特别注意排烟管道的内壁是否光滑、密封是否严密、弯转角度是否过大，同时尽可能地缩短管道同室外的长度距离。针对自然排烟窗，根据相关规范和标准，应将其安装在建筑物的上方，且便于开启，但实际情况是很多高层建筑层高较高，自然排烟窗安装位置相应也就变高，导致火灾发生时，现场人员无法顺利对其进行开启，针对这一情况，建议将自然排烟窗更换为通过自动传动装置开启的排烟窗，或将已有的需手动开启的排烟窗加装熔断开启装置，确保在火灾时能够按需及时启动。

（二）合理设计排烟系统安装位置

高层建筑的排烟系统设计应统筹考虑不同区域的使用功能，火灾荷载，人流密度等因素，从而使设计实用、合理、经济。例如，针对地下封闭空间选取排烟设备时，建议选取机械排风系统来提升排烟效果；在选取排烟口位置时，在保证开口面积和数量的同时应保证排烟时不受排烟口周边环境因素的影响；针对排烟口的风速设置，可根据同行经验，将排烟口风速设置在5 ～9m/s 范围内[3]。对于自然排烟和机械排烟共存的高层建筑，要统筹考虑不同排烟方式设置的部位、尺寸和排烟能力，要对热烟气流动可控程度进行预判，确保火灾发生时不同设备之间不互相干扰，从而快速、有效达到排烟效果。

（三）科学划分防火分隔单元

科学地划分防火分隔单元是确保火灾时滞留在建筑内人员生命安全的重要保障。根据实践经验，高层建筑的防火分隔单元通常可以包含水平分隔和垂直分隔两类。设计人员在规划之初应当对建筑未来的使用功能，可能产生的移动火灾荷载进行预估，从而在考虑标准和规范规定的面积数值的基础上优化各防火分隔单元的设置。与此同时，针对一个较大的防火分隔单元，设计人员可以在其中再设置若干防火分隔单元，以便火灾发生时及时阻断火灾蔓延。此外，在对高层建筑进行防排烟规划时，要统筹好局部和全局的关系，反复论证，不断优化。

（四）完善防排烟配套设备

基于目前市场上各类自动防排烟设备种类较多，且彼此间协议不统一，导致指挥系统不能兼容的问题，建议有关部门尽快出台相关指导意见，将其统一，从而使未来各方在设备更新换代时有更大的选择余地。针对高层建筑中例如楼梯间、空调房、设备间等重点防烟防火部位，建议在选择离心风机，确保在火灾时相关设备能够正常工作。针对设备老旧的问题，建议各建筑产权单位能加强对自身防排烟设备的检查，对不能满足需求的设备及时淘汰更新。

（五）加强各方联系

规范和标准的制定应立足实际需求。但当前，相关规范和标准的编制工作主要由消防监督管理部门、科研院所和极少数企业参与制定，且大部分建筑和设计单位对相关规范和标准制定、征询、修订工作参与的积极性又较低，从而使得各方联系有待加强，使得许多规范和标准的条款不能落地。消防监督管理部门作为行业的监督管理部门和灭火救援的主责机构，应当主动承担更多联系的工作，打破行政界线，让更多有实际工作经验的企业参与的相关规范和标准的制定工作当中，而从事高层建筑的施工、设计单位也应主动同消防监督管理部门联系，为相关规范和标准的制定建言献策，从而形成良性循环[4]。

（六）健全监督指导体系

建议消防科研院所和相关高校能针对高层建筑消防安全问题加紧进行有针对性的研究，并将研究成果及时转换。同时，设计、审批、建造、验收各环节从业人员努力提升自身业务能力，做到相互补台，相互制约，从而堵住可能存在的漏洞。此外，针对已经投入使用的高层建筑中存在的消防安全隐患，及时制定补救方案，确保火灾时，设备设施能够及时、有效地发挥作用。同时，将各环节责任落实到岗到人，对从业人员工作进行约束，对疏于职守的相关责任人进行追责处理，形成震慑。