对建筑火灾烟气控制方面几个问题的探讨.doc

对建筑火灾烟气控制方面几个问题的探讨
湖北省宜昌市消防支队 李静波
中国人民武装警察部队学院 傅智敏
　　摘要：本文针对建筑火灾烟气控制方面存在的几个问题及消防规范中的某些条文提出了一些看法，供参考。
　　关键词：建筑 火灾烟气控制 问题 探讨
1 引言
　　众多火灾事例表明烟气是造成火灾中人员伤亡最主要的原因，因此，控制好火灾烟气对于提高建筑抵御火灾和保障人员安全的能力显得尤为重要。但我国目前建筑的火灾烟气控制整体水平不容乐观。我国的消防工程起步较晚，防排烟工程则更晚。已建成的建筑有的没有机械防排烟工程，有的很不完善，甚至一些大型的重要建筑的火灾烟气控制方案都不成熟。关于建筑的火灾烟气控制还没有专用规范，在建筑防排烟工程的设计、审核、施工、验收、维修、使用时，相关人员主要依据《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《人民防空工程设计防火规范》的相关条款作为标准。其中的一些条款仅作了原则性的规定，操作性不强，且一些条款也有可商榷之处，有待进一步完善。在此，结合实际工作中遇到的一些问题，谈谈我们的看法。
2 对几个问题探讨
21 什么情况下应设全面排烟送风设施
　　《高层民用建筑设计防火规范》第8411条规定：设置机械排烟的地下室，应同时设置送风系统；《人民防空工程设计防火规范》第511条、第512条规定：某些人防工程的某些部位应设防烟、排烟设施；《建筑设计防火规范》第511A条规定：除设在首层、二层、三层以外的歌舞娱乐放映游艺场所均应设置防烟排烟设施。综合三部规范可得出：只有设在四楼及四楼以上的歌舞娱乐放映游艺场所和地下建筑才考虑设置全面排烟送风设施。
　　根据空气流动的原理，要排除某一区域的空气，就需要同时有另一部分空气来补充。要排除地下建筑的火灾烟气，就需要送风系统送入新鲜空气进行补充[1]。所以，地下建筑设有排烟系统时，应同时设置送风系统。那么其他场所应不应该设置全面排烟送风设施呢?
　　目前无窗和固定窗场所大量存在，歌舞厅、迪厅、卡拉OK厅、夜总会、录像厅、桑拿浴室等场所由于防止噪音扩散、保持空调和灯光效果等需要，在装修时有的故意将窗户封堵，有的设固定窗扇，这些场所有的规模较大，面积上千平方米，有的还占有几层。大型宾馆、饭店、商场、写字楼等一般都设有空气调节系统，大多装固定的落地式玻璃窗，即使设的不是固定窗，通常情况下也将窗户紧闭，有的外墙设有玻璃幕墙，甚至还有巨幅固定广告。笔者对它们进行调研发现，所有此类场所的火灾紧急预案中没有一个提到当火灾发生时要把窗户打开通风，以补充排烟系统排出的空气。无数案例也表明，火灾条件下人们通常会直接逃生，很少有人去打开窗户。这类无窗和固定窗场所存在较突出的火灾危险性，其中火灾烟气控制能力薄弱是很突出的一个方面。例如：1995年12月8日，广州市广涛阁芬兰浴发生特大火灾，造成18人死亡，她们死后衣着整齐，身上几乎看不到烧灼的痕迹，都是火灾烟气中毒而死的。据查，广涛阁芬兰浴建筑面积2000平方米，该建筑从上到下，未设一扇窗户。1994年11月27日，辽宁阜新艺苑歌舞厅发生特大火灾，造成233人死亡，20人受伤，其中大多数为烟气中毒造成的。据查，该舞厅建筑面积303平方米，单层，窗户距地面3.5米，全被封在吊顶内。1995年4月24日，新疆乌鲁木齐凤凰时装城录像厅发生特大火灾，造成52人死亡，其中烧死4人，中毒死亡48人。据查，该建筑共五层，失火的录像厅位于第二层，无窗[2]。
　　既然无窗和固定窗场所火灾初起时空气流动特点与地下建筑相同，那么无窗和固定窗的歌舞娱乐放映游艺场所、宾馆、饭店、商场、写字楼也应考虑设全面排烟送风系统。
22 全面排烟送风系统中如何组织空气流动
　　目前，设有机械送风和排烟系统的建筑正在增多。在这种建筑中如何组织空气流动?国家规范尚无规定。笔者调研发现，这类场所多将排烟口、送风口布置在吊顶上，送风系统与排烟系统多采用联动控制的方式。如某地下市场宽8米，高2.7米，其送风口设在建筑顶部中心，排烟口设在顶部靠墙处，如图2-1，该地下市场的机械排烟、送风系统是联动控制的，当排烟、送风系统启动时，新鲜空气从中间送风口向下流动，和旁边空气掺混，排烟口周围的空气向排烟口流动。气流模式如图2-2：

图2-1 地下市场送风口、排烟口布置示意图

图2-2 地下市场排烟、送风系统启动时的气流模式示意图

图2-3 地下市场的火灾烟气流动模式示意图
但这种防排烟设计方案存在较大缺陷，不能充分有效地排除火灾烟气。如果没有排烟送风系统，发生火灾时，火灾烟气在浮力的作用下向上升起，遇到楼板时改为水平扩散，在冷空气的掺混和楼板的冷却下，温度下降，密度升高并向下流动[1]，气流模式如图2-3。
将图2-2与图2-3作比较可见，当火灾发生时，火灾烟气流动路线与机械排烟送风系统产生的气流路线相反，火灾烟气流被人工气流扰动、稀释，火灾烟气会弥漫整个空间，不利于排出。
　　在设有全面排烟送风设施的建筑中，如何组织空气流动呢?在此笔者提出一种称为选择送风的设计。在此设计中，排烟口与送风口都设在吊顶上，通过控制送风支管上的阀门只向同一防火分区中未探测到火灾的防烟分区送风，排烟口则仍在排烟防火阀的控制下工作，例如：
一个防火分区面积为2000 m2，平分为ABCDE五个防烟分区，如图2-4：

图2-4 同一防火分区中的5个防烟分区
当B区失火时，B区的排烟口启动开始排烟，ACDE区的送风口启动送风，ACDE送入的新鲜空气从开口a和b进入B区。在开口a和b处的风速远比在送风口处低，空气流动线路与火灾烟气线路不冲突，人工气流不会扰动火灾烟气流，和普通建筑自然补风相似，如图2-4。当火灾蔓延到AC区，则AC区的送风口关闭，排烟口启动，B区的排烟防火阀关闭，DE区送入的新鲜空气从开口c进入到ABC区，AC区的排烟口排出火灾烟气，如图2-5，实现对火灾烟气的有效控制。

图2-5 火灾蔓延到相邻防烟分区后防排烟工程的工作效果示意图
　　在全面排烟送风系统中采用选择送风有如下优点：送风口送入的风，经过缓冲，风速降低，与普通建筑的自然补风风速相当，气流方向不与火灾气流冲突，不会扰动火灾烟气，利于火灾烟气的排出。笔者建议在全面机械排烟送风系统中广泛采用选择送风的空气组织形式。
23 防排烟系统与自动报警系统的联动控制
　　防排烟工程的作用是在火灾发生时及时而有效地排除火灾初起区域和蔓延到未着火区域的烟气，防止火灾烟气扩散到未着火区域和疏散通道，为受灾人员的疏散、物资财产的转移、火灾的扑救创造时间和空间上的条件[1]。防排烟系统主要是在火灾发生初期发挥作用，火灾自动报警系统正好能及时发现和通报火灾。因此在设有机械防排烟系统和自动报警系统的建筑中，自动报警系统和防排烟系统本应是有机统一的整体。但实际工程中因自动报警系统设计、施工、维护、使用不当等原因，使防排烟系统不能充分发挥作用的情况是常见的。火灾自动报警系统因各种不同的原因普遍存在误报火警现象，有的还使机械防排烟系统误启动，因此使用单位往往停止使用联动控制功能，火灾自动报警系统及时发现火灾并联动启动机械防排烟系统的优越性不能发挥。火灾自动报警系统设计错误甚至会造成两系统根本无法联动控制。如某地下市场的湿式变压器室面积约40平方米，是一个独立的防火分区，也是一个防烟分区，但该房间只设有一个火灾探测器，如果该房间发生火灾，自动报警系统只可能接到一个火灾报警信号，无法满足联动启动防排烟系统需要两个火灾信号的最低要求，防排烟系统当然不能联动启动。火灾自动报警系统施工时不按标准执行，留下的各类质量问题会使得自动报警系统频频出现故障，部分探测器不能报警，造成火灾自动报警系统收到两个火灾信号并联动启动防排烟系统的时间被推迟了。
　　由此可见正确设计、施工、维护、使用自动报警系统，使其处于良好的工作状态，对于充分发挥防排烟工程的作用是非常重要的。
24 防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室的防火门应怎样控制
　　《高规》第542条规定用于楼梯间和前室的防火门应具有自行关闭的功能。笔者调研发现，很多高层建筑和地下建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室的防火门都装有弹簧式闭门器，能够自行关闭，这符合《高规》的规定。但这样控制防火门却留下了严重的火灾隐患。弹簧式闭门器一般可以使防火门关闭，但当防火门完全打开时，弹簧式闭门器却不能关闭防火门，只有外力使防火门稍稍转动后，弹簧式闭门器才能关闭防火门。使用单位为了通行方便，往往使防火门长期处于完全打开状态，甚至用绳索、铁丝使门固定于打开状态，或者干脆拆除闭门器，这样防烟楼梯间实际上变成了敞开楼梯间。高层建筑和地下建筑的不具有自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室设有机械加压送风的防烟设施，火灾发生时，防烟送风系统即使能及时开启，也无法使楼梯间及其前室、消防电梯间前室保持足够的正压并防止烟气进入。这样防烟楼梯间不仅不是安全出口，反而因为"烟囱效应"而成为烟火蔓延的通道。例如：1996年7月17日，深圳市端溪酒店第二层发生火灾，当时该酒店三至九层的防火门均处于敞开状态，大量毒烟涌入楼上各层客房，致使27人因吸入大量有毒浓烟窒息死亡(此次火灾共造成29人死亡)。
　　笔者认为防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室的防火门应为常开的电动防火门并和自动报警系统联动。防火门平时打开，使用单位不会觉得麻烦而故意破坏，火灾发生时所有防火门能在自动报警系统控制下自行关闭，也能在控制室控制其关闭，行人手动打开防火门后，也能自动关闭，阻挡烟火蔓延，并在楼梯间或前室形成一个封闭空间，配合正压送风防烟系统起到阻火防烟的作用。
3 结束语
　　通过对以上几个问题的探讨，我们可以发现要提高建筑的火灾烟气控制能力，应建立一个包含建筑防排烟系统、消防供电系统、自动报警系统、其它消防设施、建筑本身构造等相互协调完整的消防体系。这需要设计、审核、施工、验收、维护、使用人员不断探索努力。

参考文献：
［1］ 赵国凌等.防排烟工程.天津科技翻译出版公司，1991
［2］ 孙伦等.大火警示录.群众出版社，1997