固定消防设施在高层建筑灭火救援中的应用

2023-11-07阿合买提江吐尔逊

工程建设与设计 2023年19期

阿合买提江·吐尔逊

（新疆消防救援总队昌吉支队，新疆昌吉 830000）

1 引言

在我国城市建设速度持续加快的进程中，高层建筑如雨后春笋般涌现。高层建筑火灾，自始至终都是社会关注的焦点。但是，因高层建筑内部结构复杂、规模体量大、空间纵深大，给高层建筑灭火救援提出了较多难题，如有效供水难、现场变化多等。而固定消防设施的应用，可以在一定程度上辅助解决高层建筑灭火救援难题。因此，探究高层建筑灭火救援中固定消防设施的应用具有非常突出的现实意义。

2 高层建筑火灾特点

2.1 疏散难度大

疏散难度大是高层建筑火灾的固有特点，直接导致高层建筑火灾事故人员伤亡多。因高层建筑体量空间巨大，水平、垂直疏散距离长，加之人员集中、流动性较大，一旦发生火灾，在内心恐慌情绪驱动下人们会随处分散。同时，火灾发生后，高层建筑楼道内烟气无法快速排放，对疏散指示标识作用造成了影响。部分高层建筑中常闭式防火门锁闭，且登高面狭窄或消防救援窗口设计不合理，外部设备举高车辆无法到达高层，影响了集中救援速度。

2.2 环境影响大

高层建筑高空风速较大，即便较为弱小的火苗也存在极大的危害。一旦高层建筑内部出现小火源，就会随着室内气体高速流动急剧延伸，加剧高层建筑内火势蔓延。加之燃烧物所需氧气随建筑高度的增加而增多，随之而来的是愈发快速的热对流，建筑燃烧更加充分，造成的损害也更大[1]。

2.3 火势蔓延快

火势蔓延快是高层建筑火灾的突出特点。因高层建筑自身为横竖空间贯通结构，井道数量与通道数量较多，且部分高层建筑外墙保温材料具有易燃、可燃性。一旦发生火灾，就会产生 “烟囱效应”（户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降造成空气加强对流），在短时间内快速蔓延，形成大面积燃烧。

3 高层建筑火灾发生的原因分析

3.1 建筑内部火灾隐患多

建筑内部较多的火灾隐患是高层建筑火灾发生的根本原因。高层建筑内部结构、功能高度复杂，具有较多的可燃、易燃材料[2]。同时，多数高层建筑在用火、用电、用气管理方面存在诸多漏洞，且电气、燃气安全隐患无法被及时发现，如使用大功率电气设备、私接乱接电气线路、楼道内存放电动车、消防车道被私家车占用、安全出口被堵塞、消防设施带病运行等。

3.2 火灾防控责任落实不足

高层建筑多为商业性质，租户较多，对消防安全管理责任划分造成了较大影响，消防安全管理不够到位。特别是经营性质的高层建筑，“重经营、轻管理”问题较为突出，消防安全主体责任无法得到落实，部分高层消防控制室内未配置专门的值班人员，防火巡查流于形式；而部分人员不具备操作消防设施的能力，导致建筑消防安全隐患不断扩大。

4 高层建筑灭火救援中的难题分析

4.1 有效供水难

在高层建筑火灾事故出现后，全面利用水源救援的难度较大。一方面，多数高层建筑在外部装饰使用玻璃幕墙，底层裙房进深较大，对移动供水线路铺设造成了较大的困难[3]。加之移动式消防车泵供水高度限制，供水压力不足，造成高层火灾无法快速救援；另一方面，高层建筑内固定式消防给水灭火设施性能不佳，甚至完全失去效能，无法为灭火救援提供水源。

4.2 现场变化多

高层建筑火灾扑救工作高度复杂，根据高层起火状态的差异，出现的难点问题各异。受建筑高度、建筑状态、起火点、建筑功能等因素的干扰，高层建筑火灾诱因呈现出高度复杂情况。如在高层建筑建设期间，土建施工火灾、装修施工火灾的发展与扑救难易程度、作战规律均存在差异；而在高层建筑使用过程中发生火灾，其救援受建筑高度、起火点位置的较大影响，不同高度、不同楼层起火点的火灾救援登楼行动、火势控制难易程度悬殊，对救援战斗造成了较大的困难。

4.3 通风排烟难

高层建筑现场排烟条件不足，一旦发生火灾，将会造成极大的伤亡事故。因高层建筑内部通道迂回弯折，排烟散热通道受阻，极易造成烟气四散蔓延的烟囱效应，影响人群疏散逃生。加之高层建筑外墙封闭性装饰较多，自然排烟口缺乏，在内部机械排烟无法启动的情况下，易形成大量烟气聚集，并在自然风力与风向的影响下回流，抑制排烟速度，对建筑灭火救援行动造成了较大的困难[4]。

5 固定消防设施在高层建筑灭火救援中的应用

5.1 充足供水

高层建筑使用性质特殊，功能高度复杂，主要建筑下方存在裙房，埋下了消防通道堵塞隐患，对消防车作用发挥造成了制约。基于此，应发挥高层建筑内部固定式消防设施的作用，通过内部给水系统与水带干线连接，及时、充足供应水源，缩短消防救援人员到达指定楼层的时间，提高灭火战斗效率。高层建筑内部固定式消防设施负责为消火栓、自动喷水灭火系统提供可靠的消防用水，以便在火灾发生初期利用消防给水系统、喷水系统扑灭，避免火势蔓延，降低建筑火灾事故中生命与财物损失概率。

根据GB 50016—2014 《建筑设计防火规范》（2018 年版）的相关要求，高层建筑固定式消防给水系统可以根据火灾还没有发生时的压力、流量状态与灭火设施需水要求的差异，划分为常高压固定式消防给水系统、临时高压固定式消防给水系统、低压固定式消防给水系统[5]。

其中，常高压固定式消防给水系统的供水渠道为市政管网+高位消防水池，在系统使用全生命周期均需要保持建筑水灭火设施所需流量、工作压力，以便在建筑火灾发生时不经消防水泵直接加压给水。消防给水管网为环状布置，经一根进水管或枝状管接入市政给水管道，独立系统（与生产生活给水系统分开），满足初期（10 min）火灾用水所需。在市政给水管道无法满足消防用水量的情况下，增设消火栓系统加压贮水装置，经水泵水箱联合给水（或单独水箱给水）方式提供火灾延续时间内消耗消火栓系统所需水压、水量。

临时高压固定式消防给水系统的供水渠道是市政管网、消防水池，给水系统由水枪（φ13 mm、φ16 mm、φ19 mm）、水龙头（DN50、DN65）、内扣式快速连接螺母、球形阀组成，室内消防水量多小于10 L/s。同时，内部增设稳压设备，常规情况下维持最不利点给水压力，无法满足建筑内固定式水灭火设施所需工作压力、流量。一旦发生火灾，则自动启动消防水泵加压，直接由消火栓接出水灭火，达到建筑内固定式水灭火设施所需工作压力、流量。

低压固定式消防给水系统的供水渠道为市政管网，工作压力、流量需要达到消防车、手抬泵等移动式取水灭火设施运行要求。低压消防给水系统多用于高层建筑物室外，消防车、消防给水系统加压供水之间需设置消防水泵接合器（闸门+安全阀+止回阀+接口），设置位置是消防水池周边15～40 m范围内。

5.2 及时扑救

高层建筑火灾现场变化较快，消防救援人员应根据火灾特点选择最佳扑救时机。高层建筑火灾一般可分为初期、发展、猛烈、下降、熄灭几个阶段。初期阶段是火灾最佳扑灭时机，火情控制难度较小。在建筑火灾发生初期阶段利用固定式消防设施进行扑救，可以有效控制火灾的大面积蔓延。因此，消防救援人员应时刻关注建筑内部固定式消防设施的状态，发挥固定式消防设施预警、灭火能力，以便第一时间发现火情隐患并调集足够灭火救援力量，对初期火势进行阵地式堵截，降低火灾对建筑的损害。

高层建筑内部固定灭火装置包括卤代烷灭火系统、蒸汽（或水蒸气）灭火系统、二氧化碳灭火系统、氮气灭火系统等，多设置在走廊、大厅入口处、楼梯间等明显且容易取用的地点[6]。一般大空间高层建筑疏散门周边、消防电梯前承重墙上是消火栓设置的最佳地点，消火栓内配置DN65 或DN50 消火栓、φ19 mm/φ16 mm 水枪、φ65 mm 水带、消防报警装置、水喉、启泵装置（临时高压消防给水装置连接消火栓）等。同时，将一个带压力显示装置的检验用消火栓设置在高层建筑顶层，需避开死角位置。为充分发挥固定式消防设施的作用，需要根据建筑高度设置水枪充实水柱长度，比如，在建筑高度小于100 m时，固定式消防设施配备水枪充实水柱长度大于或等于10 m；而在建筑高度超出100 m 时，水枪充实水柱长度应大于或等于13 m。对于装饰要求高且火情发展迅速的高层建筑，可以在配备消火栓固定消防设施的基础上，配置自动喷水灭火系统，如洒水系统、雨淋系统、水喷雾系统、水幕系统等。自动喷水灭火系统由闭式喷头报警装置、湿式报警阀、管网、供水设施组成，在报警阀前管道内、报警阀后管道内分别充入压力水、压力空气，在火灾发生后，经火灾探测系统开启预作用阀，也可由消防救援人员手动开启预作用阀，促使消防水进入阀后管道，经闭式喷头出水，及时灭除火灾。

5.3 机械防排烟

机械防排烟系统是高层建筑内部设置的固定式消防设施之一，可以抑制建筑内火灾烟气蔓延。其中机械防烟系统需要在自然排烟的基础上，借助机械加压送风（前室、楼梯间等）方式，促使被保护区域内形成正压，阻止烟气进入疏散通道；而机械排烟系统则是在火灾时热烟气流浮力、外部风力作用下，经建筑物对外开口以及排烟风机排出烟气。一般根据漏风量要求，机械排烟系统管道处于常闭状态[7]。而在火灾发生后，烟感器经消防控制室发出信号，排烟阀门电动或手动打开，将着火房间及所在区域产生烟气就地排出。在排烟管道内部烟气温度达到280 ℃，机械排烟防火阀自动关闭，确保疏散通道、防烟楼梯、消防电梯前室与合用前室内无烟，为灭火救援工作创造条件。

作为一种综合利用风机气流与压力差的固定式机械消防装置，机械防排烟装置包括排烟机、多页排烟风口等几种类型。其中排烟机在高层建筑无火灾时低速运行，满足建筑内部通风换气要求，在建筑发生火灾时则远程启动高速排烟模式，将烟气排出建筑物外；多页排烟风口位于排烟系统上，在高层建筑无火灾时闭合，在建筑发生火灾时根据烟感或温感探头发出的火灾信号接通电源，迅速排出烟气。