火灾中烟雾危害及防控对策

王景春

（山东省滨州市公安消防支队，山东 滨州 256600）

随着城市中的建筑物的数量逐年增加，建筑的火灾危险性也日显突出。一旦发生火灾，电梯井和管道井就像一个个大烟囱，形成很强的烟道拔力，使烟气上升迅速，给人员逃生造成极大的困难。统计表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其它有毒烟气熏死者一般占火灾总死亡人数的40%～50%，而被烧死的人当中，多数是先中毒窒息晕倒后被烧死的。因此，了解建筑火灾中的烟雾的危害，进行建筑烟雾防控对策研究是建筑消防安全系统中十分重要的问题。

1、火灾烟气的危害性

烟气是物质燃烧和热解的产物。烟雾是物质在燃烧反应过程中热分解生成的含有大量热量的气态、液态和固态物质与空气的混合物。现代化的高层民用建筑，可燃装饰、陈设较多，还有相当多的高层建筑使用了大量的塑料装修、化纤地毯和用泡沫塑料填充的家具，这些可燃物在燃烧过程中会产生大量的有毒烟气和热量，同时要消耗大量的氧气。火灾烟气会造成严重危害，其危害性主要有毒害性，减光性和恐怖性。火灾烟气的危害性可概括为对人们生理上的危害和心理上的危害两方面，烟气的毒害性和减光性是生理上的危害，而恐怖性则是心理上的危害。

1.1 火灾烟气的毒害性

首先，可燃物燃烧过程会消耗大量的氧气。而氧气是人类生存的重要条件。空气中的氧气含量减少，向人体组织供应的氧气则减少，精神和肌肉活动能力降低，呼吸困难，甚至使人窒息而死。烟气中含氧量往往低于人们生理正常所需要的数值，对处在着火房间内的人们来说，氧的短时致死浓度为6%。而实际的着火房间中氧的最低浓度可达到3%左右，可见在发生火灾时，人们要是不及时逃离火场是很危险的。

其次，烟气中含有各种有毒气体，如CO、NO、NO2、HCL等，而且这些气体的含量已超过人们生理正常所允许的最高浓度，会造成人们中毒死亡。

第三，烟气中悬浮微粒也是有害的。由于气体扩散作用，烟气微粒能进入人体肺部粘附并聚集在肺泡壁上，引起呼吸道病和增大心脏病死亡率，对人造成直接危害。

第四，火灾烟气具有较高的温度，在燃烧过程中产生大量的烟和热。热烟在流动过程中，遇到暴露的可燃物，当可燃物受热达到着火点以上时，即可引起新的着火源。当燃烧产生大量的一氧化碳气体在流动中接触新鲜空气时还会发生爆燃，引起周围的可燃物着火，形成再生火源。这样，使火灾扑救和逃生疏散更加复杂、更困难、更危险。同时高温也是威胁生命安全的重要因素之一，一般来说，人在呼吸处的空气温度（干燥的）超过149℃，就会灼伤呼吸道和肺部，这是人可以生存的极限温度。在65℃时，可短时忍受；在120℃时，15分钟内将产生不可恢复的损伤。实际火灾统计资料表明，吸入燃烧生成的灼热气体而死亡的人数，超过其他各种原因死亡人数的总和。

1.2 烟雾的蔓延速度快，人员疏散逃生困难。

建筑中垂直通道多，楼梯间，电梯井，电缆井，空调井等，都像一支支高耸的烟囱，拔风力很大。火灾时高温烟气流通过这些垂直通道，烟雾向上升腾的速度相当快，烟雾垂直流动的速度为2-4米/秒，水平流动速度为0.3-0.8米/秒，在无阻挡的情况，垂直上升不到一分钟可蔓延几十层，对一座长百米左右的建筑物，水平蔓延，只要2-5.5分钟就可以从一端扩散到另一端。人员密集时下楼梯速度0.25米/秒，烟雾上升速度比人下楼梯速度快8-16倍。这是机械的计算方式，实际远远不止这个速度比例。所以，高层建筑发生火灾人员疏散逃生往往比较困难，烟雾上升与人员往下疏散逃生逆向而行，人们惊慌、拥挤。发生火灾时客用电梯往往要停电，消防电梯要供消防抢救人员使用，楼梯是唯一的疏散设施。一旦楼梯进烟浓度大，人员往往被困在楼上下不去。

2.火灾中烟雾蔓延途径

火灾烟气携带的大量热量可以很快通过各种管道竖井充满整个建筑物，高温的浓烟流窜到哪里，哪里的可燃物就会引起燃烧，加速火势蔓延。烟气在建筑中流动、扩散主要有三条途径：着火房间→走道→楼梯间→上部各楼层→室外；着火房间→室外；着火房间相邻上层房间→室外。

3、防控烟雾危害的对策

3.1 设置防烟分区

从烟气的危害及扩散规律可以清楚认识到，发生火灾时首要任务是把火场上产生的高温烟气控制在一定的区域范围之内，并迅速排出室外。在建筑中设置防烟分区是保证在一定的时间内使火场上产生的高温烟气不至于随意扩散，并进而加以排除，控制火势蔓延和减少火灾损失的有效方法。

3.2 非燃化防烟

防烟最好的办法在于消除发烟的源头。在建筑中有条件的应尽量设计火灾报警系统和自动喷水灭火系统，以便尽早发现火灾，在大量浓烟产生之前扑灭火灾或控制火灾发展。同时，非燃化防烟是从根本上杜绝烟源的一种防烟方式。非燃烧材料的特点是不容易发烟，即不燃烧且发烟量很少，所以非燃材料可使火灾时产生的烟气量大大减少，烟气光学浓度大大降低。在选用房屋建材及装饰材料、家具时，应尽可能采用非燃烧材料，以便不幸发生火灾时，相对地有较充裕的逃生时间，减少对生命的威胁。目前，关于非燃化的问题，日本、美国、法国等国家都制定了专门的法规或规范，对包括建筑材料，室内家具材料以及各种管道及其保温绝热材料在内的各种材料的非燃化都作了明确的规定，规定在一些重要公共建筑物内，吊顶、地板、墙壁的装饰不许采用可燃物。

3.3 密闭防烟

对发生火灾的房间实行密闭防烟也是防烟的一种基本方式，其原理是采用密封性能很好的墙壁等将房间封闭起来，并对进出房间的气流加以控制。当房间一旦起火时，一般可杜绝新鲜的空气流入，使着火房间内的燃烧因缺氧而自行熄灭，从而达到防烟灭火的目的。

这种方式一般适用于防火分区容易分得很细的高层住宅、公寓、旅馆等。这种方式的优点是不需要动力，而且效果很好。缺点是门窗等经常处于关闭状态使用不方便，而且发生火灾时，如果房间内有人需要疏散，仍将引起漏烟。

3、4 阻碍防烟。在烟气扩散流动的路线上设置各种阻碍以防止烟气继续扩散的方式称为阻碍防烟方式。这种方式常常用在烟气控制区域的交界处，有时在同一区域内也采用。防烟卷帘、防火门、防火阀、防烟垂壁等都是这种阻碍结构。

3.5 机械加压送风防烟。所谓加压防烟，就是在疏散通道等需要防烟的部位送入足够的新鲜空气，使其维持高于建筑物其它部位的压力，从而把着火区域所产生的烟气堵截于防烟部位之外。其目的是为了在高层建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。加压防烟方式的优点是能有效地防止烟气侵入所控制的区域，而且由于送入大量的新鲜空气，设置这种系统的部位应视建筑物的具体情况而定，一般有：不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室；可开窗自然排烟的楼梯间但不具备自然排烟条件的前室；不具备自然排烟条件的消防电梯前室；受楼梯井和消防电梯井烟囱效应影响的合用前室；封闭室避难间等。

大量火灾事故结果表明，烟气是阻碍人们逃生和灭火行动，导致人员死亡的主要原因之一。为了最大限度的减少烟雾造成的危害，本文从烟气的危害及蔓延途径和扩散规律等基本原理出发，综述了火灾烟雾控制对策，以期对消防管理工作有一定的帮助。

[1]GB50045-95.2001.高层民用建筑设计防火规范[S].

[2]杜红.防排烟工程.北京：中国人民公安大学出版社.2003.