高层建筑中消防装备技术运用分析

陶丽丽

（河南省焦作市消防救援支队，河南 焦作 454000）

1 引言

随着城市化进程不断加快，高层建筑数量不断增多。 但高层建筑不仅带来便捷，也带来了较大的安全隐患。 由于高层建筑高度较高，一旦发生火灾，不仅扑灭难度大，还会为逃生和救援带来极大的挑战。 因此，应针对高层建筑的火灾特点，合理设计并应用恰当的消防装备技术，以保障建筑安全性。

高层火灾的危害性较强，因此，国内外针对高层火灾的研究相对较多。 国外学者Anoymous 针对火灾风险的管线进行了系统分析， 并使用数学方式反映了不同因素的危险性及发生概率[1]。 我国针对火灾风险的评估相对较晚，早期由范维澄等[2]结合火灾规律，构建相应的评估应用程式对火灾风险进行了量化描述。 在后续研究中，将建筑火灾风险因素的评价模型应用到建筑消防管理中，为高层建筑消防技术打下了基础。

本文分析并总结在高层建筑中行之有效的消防装备技术，在实际建筑设计应用中具有较强的实践意义。

2 高层建筑中火灾特点

高层建筑的火灾特点较为明显。

1）火灾蔓延速度快。 高层建筑中的可燃物相对较多，其空间中防火分隔区相对较小，容易受到损坏而失去隔离效果，使火灾蔓延速度加快。 一旦发生火灾，将出现热气流向上蔓延的情况，会对高层建筑带来极大的危害。

2）人员疏散难度大。 在火灾发生后无法使用电梯，且热气流和烟尘等不断向上延伸，为人员疏散带来较大困难。

3）消防装备技术应用普及率不足。安装消防装备需花费大量成本，且需定期进行维修管理，部分高层建筑在设计过程中，为减少成本消耗，使用简单的消防装备，增加了火灾隐患。

3 高层建筑中消防装备技术类型

当前，高层建筑中消防装备技术类型较多，不同建筑中的应用技术存在一定的差异。 常见的消防装备包括以下几种。

1）防火材料及构件。 在高层建筑建设过程中，常将传统的施工或装修材料更换为新型防火材料，以降低火灾发生概率。如纤维石膏板、无机防火板等，此类技术能与建筑形成整体，具有较强的使用效果[3]。

2）消防装备及灭火设施。 如消防头盔、防护服、消防栓、灭火器、防火毯等设备，此类设备能够应用于火灾初期阶段，但需要人为控制，具有一定风险性。

3）新型消防装备技术。 如智慧消防系统、高层消防给水系统、 自动喷淋系统等， 此类技术能够与建筑结构进行组合应用，并具有较强的实用性，能够及时发现火灾并采取恰当的扑救方式，提高高层建筑的安全性。

4）新型灭火技术，如消防灭火弹、空气给水装置等，能针对高层建筑的特点进行灭火，提高灭火效率。

4 高层建筑中消防装备技术的应用

4.1 个人防护装备技术

高层建筑一般指建筑楼层在10 层或以上的住宅或超过24 m 的商用、民用建筑。 此类建筑发生火灾后，受建筑结构影响，火势蔓延速度相对较快，且人员疏散困难。 消防人员在救援扑救时难度较大。 在该情况下，为了在保障消防员安全的基础上，提高对高层建筑的救援、灭火效率，需要提升消防个人防护装备技术水平， 以强化对火灾特性的应对能力，加大对消防员的保护效果，进而使火灾扑救工作效率得到明显提升[4]。

常见的个人防护装备包括两类，其一为保护型装备，如消防头盔、消防员灭火防护服、消防员呼救器、抢险救援服等，这些装备在火灾现场能够起到保护消防员生命安全的作用。 其二为功能型装备，如佩戴式防爆照明灯、消防安全带、消防腰斧等，此类消防装备能够满足消防现场救援要求。

高层建筑火灾规模一般较大， 且建筑内部场地复杂，因此，为保障消防员救援效率，可以结合现代化技术对已有消防装备进行优化设计，使其更加适应高层建筑火灾现场，从而提高救援速度。 以消防员呼救器为例，在该设备上增加联网系统和卫星定位系统以及卫星处理器（见图1），通过定位和联网系统与物联网实现有效连接， 从而使外部指挥人员准确了解火灾现场中消防员的具体位置， 便于进行调度或为其提供救援辅助。

4.2 特种防护装备技术

特种设备是指涉及人类生命安全的装备，消防员在高热、有毒或含有放射性特殊环境中开展消防救援作业时， 为保障自身的生命安全，需要配置特种防护装备。高层建筑火灾现场较为复杂，在燃烧过程中，热气流和烟雾呈向上趋势，因此，对建筑的高层威胁较大，一旦发生火灾，会使建筑上层结构出现温度过高、缺乏氧气、有害气体含量过高的极度危险环境[5]。为提高对消防员的保护力度，使其更好地完成任务，需结合火灾情况配备相应的特种防护装备。常见的特种防护装备包括：消防员隔热防护服、化学防护服、防静电服、防高温手套、电绝缘装具、正压式氧气呼吸器、手提式强光照明灯、防爆手持电台等。

在高层建筑火灾救援过程中， 由于上层建筑环境温度较高，易造成烫伤、烧伤等情况，为确保消防员在火灾现场实施行动的有效性，应合理配置特征防护装备。 以消防员隔热防护服为例，其应具有良好的阻燃、隔热、热稳定、防热蒸气及喷溅、防水等功能，同时还应具备舒适性、轻便性等特点，避免影响消防员的救援工作。 该防护服为上下连体式热防护服，连体式结构能有效杜绝外界高温入侵。 头盔上的窗口便于消防人员观察和作业，提高实际的防护效果。

4.3 抢险救援装备技术

消防抢险救援是指在救灾抢险、救助救援等情况下，救助处于危险中的人员。 该情况一般较为危险且紧急，其中，救灾包括自然及非自然灾害的抢救；抢险是指针对水火难、空地难等危险情况的现场抢救行动， 救助和救援是在非紧急状态下的救援行动。 高层建筑火灾的发展速度相对较快，现场危险性较强，想要实现快速救援，首先应提高火灾现场的侦查效率，准确发现现场的空气质量情况和待救援人员区域。 该过程可以使用探测有毒气体探测仪、 可燃气体探测仪及红外热像仪等。 其次，应使用警戒设备，如扩音器或隔离带等，避免无关人员误入误伤。 最后，可使用救生破拆类设备针对高层建筑的环境，设置缓降器、救生气垫、电动剪切钳、液压破拆工具组，有效应对现场实际情况，其大致流程如图2 所示。

图2 火灾现场抢险大致流程

以红外热像仪为例，在火灾发生过程中，由于高层建筑发生火灾后，可视度下降，无法快速发现待救援人员，此时可借助红外热像仪完成测量工作， 以便及时发现人员区域并展开救援[6]。 在实际的建筑消防检测中，可以将红外检测理论融入建筑消防中，在高层建筑中安装红外检测设备，对环境温度进行测量，在发现温度超过安全标准后进行上报，并锁定人员位置，提供给救援人员，以充分提高建筑火灾救援的可行性。

4.4 灭火器材及车辆

对高层建筑火灾进行扑救的过程中， 为提高上楼速度，降低救援难度， 可以在实际作业过程中搭配使用相应的灭火器材和消防救援车。 如常见的多功能水枪、 消防泡沫枪和举高消防车、登高平台消防车、举高喷射消防车、云梯消防车等。其中，登高平台消防车的应用相对较多，其能够在建筑外构建较高的平台，使消防员能够借助该方式快速进入高层建筑中，同时解决人员移出，提高抢救效率。当前最高的登高平台消防车高度为101 m，在巨臂伸长至101 m 时，仅需9 min，其能快速将救援人员和器材输送至约30 层高的建筑中，并完成对被困人员的救援工作。 登高平台消防车的主要由升举系统、工作斗、回转系统、支撑系统、底盘、消防系统、电气系统、液压系统组成。 在运行过程中，PID 控制器根据实际情况和命令内容对设备进行控制，从而保障车辆的正常升降运行，提高举高斗平稳度。 PID 控制系统运行过程中，应对周期误差Δe 进行计算，并自动校正，从而保障系统的运行效果。 如周期误差计算时，使用公式：

式中，Δe（k）为周期误差；e（k）、e（k-1）分别为当前周期误差和上一周期误差。 通过识别周期误差后， 系统对其进行自动校正，消除误差，使设备运行符合预期要求，进一步提高系统调平效果，保障设备运行稳定性，如图3 所示。

图3 登高平台消防车调平控制器

5 结语

综上所述， 高层建筑火灾的危害性较大， 为降低火灾影响，在建筑设计和构建过程中，应充分融合先进的消防装备技术，通过结合高科技消防体系，加大对火灾隐患的识别、警报和应对效率，全面提高建筑的安全性。 随着现代化技术的不断发展，消防装备技术在不断升级和优化，为进一步提高消防安全效率，相关人员应从客观实际出发，结合需求和建筑特点，选择恰当的消防装备技术，充分提高建筑消防安全管理力度，从而促进我国高层建筑消防水平实现稳定提升。