高层建筑火灾烟气预防及控制对策

何富伟 尹黎

摘  要：高层建筑火灾烟气是造成人员伤亡的重要因素之一，因此了解高层建筑火灾烟气流动规律是制定防控方案的基础。基于此，本文分析了高层建筑火灾的烟气流动规律，研究了高层建筑火灾烟气控制对策，以期提高高层建筑火灾救援工作实效性。

关键词：高层建筑;火灾;烟气控制

中图分类号：TU972.4    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

0 引言

高層建筑自身所具有的特点使得火灾救援难度增加，一旦发生火灾则火势迅速蔓延，不利于开展消防救援工作，也会带来巨大的经济损失和不良社会影响。火灾烟气防控措施研究可以提高消防救援工作效率，由于火灾烟气中含有的一氧化碳、一氧化氮等有毒气体会对人体产生巨大伤害，并且烟气浓度高、弥散范围越广的情况下，建筑内的能见度会降低，因此大大影响人员疏散;此外，火灾烟气带来的刺激还会使人无法睁眼视物，人员疏散过程中容易造成踩踏事件、坠楼事件，烟气中毒导致的死亡事件也屡见不鲜。基于此，高层建筑火灾烟气预防和控制研究有很大现实意义。

1 高层建筑火灾的烟气流动规律分析

1.1 烟气的竖向流动

“烟囱效应”与湍流混合机制是高层建筑火灾烟气竖向流动过程中两种主要的控制机制。具体来说，高层建筑竖井中的火灾烟气流动主要分成两部分：首先，起火空间内部会溢出烟气到竖井内，竖井内部的烟气会随着竖井方向上升直到最高点，然后从竖井最顶端的开头流出;与此同时，竖井中的烟气上升过程中和内部空气混合之后，产生大量的涡旋流动，这个过程中外部的新鲜空气被吸入到竖井中，混合气体在这个过程中顺着竖井下沉，使得新流入的空气沿着竖井进入起火空间，加剧火势蔓延[1]。

1.2 烟气的横向流动

对流作用是导致高层建筑内部火灾烟气横向流动的主要原因，建筑内部发生火灾之后，热空气与冷空气相互作用形成热对流现象。伴随建筑内部火灾区域的不断扩大，内部温度迅速上升，热对流效应也会越来越强烈，在这种对流作用影响下，大量的热气流不断上升且热度持续提高，一旦在上升过程中遭遇阻碍则气流带动烟气在横向空间内蔓延，进一步扩大火势。随着火灾发生时间不断延长，烟气在建筑横向空间内迅速扩张直到空间内部烟气充满，烟气开始从建筑空间内存在的缝隙中按照左右、上下方向渗透到烟气密度更低的空间内，整个建筑物以这种方式逐渐充满烟气，火势进一步蔓延。

1.3 烟气的沉降

高层建筑火灾发生之后建筑物内部横烟气除了横向和纵向流动之外，由于高层建筑的火灾载荷影响下，着火空间内部的烟气下降速度非常快，在3分钟之内就可以下降80cm左右，也就是说一旦空间内部出现着火点则意味着烟气也会随之产生。这之后空间内部的能见度会迅速降低，还会产生大量热量，氧气含量也随之剧烈下降，毒害物质也存在于烟气中，形成对人体有害的环境。

2 高层建筑火灾烟气控制对策

2.1 防烟对策

不燃化防烟、密闭防烟、机械加压送风系统防烟是当前高层建筑火灾烟气预防三种主要方法，其中不燃化防烟方法主要是利用建筑自身建设材料的不可燃性和难燃性，以及可燃物品采用不可燃和难燃的材料进行隔离保存，还包括楼层之间楼板、墙体在有管道穿过的地方都要采用不可燃或者难燃材料封堵;密闭防烟是充分利用密闭空间内火灾不易蔓延的特性，门窗和墙壁等容易出现透气缝隙的地方要使用密封性好的材料防止烟雾弥漫，空间内部着火的时候可以阻绝外部空气进入，这样一定空间内的空气燃烧殆尽后火势可以自动自灭或者减弱[2]。机械加压送风防烟系统是高层建筑施工中已经建设的，一旦建筑内部发生火灾的时候楼梯间等主要疏散通道可以不受火灾烟气影响，更利于人员安全和迅速疏散，在加压位置的门处于关闭状态的时候，火灾楼层与加压位置两部分的压力存在一定差值，在加压位置的门打开的同时，从内部要有充足的压力由门洞断面按照一定流速流出，可以起到防止烟雾入侵的效果。

2.2 排烟对策

自然排烟和机械排烟是高层建筑火灾烟气排放的两个主要方式。其中自然排烟方法借助的就是火灾发生过程中自然产生的热压力以及室外风力作用，打开建筑物内部的门窗之后火灾烟气可以自动排放到室外，上述排烟方式借助的冷热空气之间的对流效应，火灾烟气温度比较高，室外冷空气相对温度低，这种排烟方式不需要人工提供动力[3]。而机械排烟是利用排风机械设备精准排出建筑物着火区域和烟气较大区域的烟气，烟气通过排风管道排出到室外。强制排烟的方法对比自然排烟方法来说有诸多优势，在火灾发生过程中强制排烟方式不仅可以排出烟雾还能够排出火灾产生的80%左右的热量，给人员逃生与消防救援人员的工作提供了便利。此外，在利用机械排烟方法的过程中，注意对建筑空间区域的分割，利用挡烟垂壁把建筑内部划分成不同区域更利于提升烟雾排出效率。在应用排烟技术和设计排烟系统的过程中，要充分利用自然排烟作用，联合机械排烟方式加速建筑内部的火灾烟雾排放。

2.3 设计防烟的建筑结构

（1）挡烟垂壁在火灾发生过程中有很强的防烟雾作用，高层建筑火灾发生初期，挡烟垂壁可以降低烟雾流动速度，还能聚集热烟气，使建筑中的其它区域烟雾浓、温度都降低，建筑设计过程中挡烟垂壁的数量和下垂距离都可以适当增加，以用来降低烟气流速。（2）建筑内部需要设置防烟区域，给火灾排烟提供便利。设计防烟区域的过程中要综合考虑建筑内部住户房门和过道之间是否设置了防火墙或防火门，普通用户房门在火势较大的情况下很容易就会被烧毁，烟气会外散，因此可以把房门和过道整体设置成一个防烟区域;假设过道与房门之间有独立的防火门，则可以单独把房间与过道视为防烟区域[3]。

2.4 落实消防安全管理措施

（1）使用新型建筑材料、设置报警装置。新型阻燃材料的应用可以从源头上减少可燃物。火灾发生需要可燃物、助燃剂、达到可燃点三个主要条件，新型阻燃材料在建筑内部构成防火安全网络，隔离可燃物质。城市消防单位应该联合住建单位强化对新型阻燃建材的宣传，扩大城市建筑对新型阻燃燃料的应用范围，为建筑防火性能和住房人员安全提供保障。装置温度报警和自动喷淋消防控制装置，当建筑温度超过一定范围的时候设备自动报警，提示住户及早逃生，也方便及时扑灭着火源，降低损失[4]。（2）消防部门联合住建部门制定与完善高层建筑施工的消防安全管理制度，如施工人员作业期间严禁吸烟、仓库内易燃易爆物品应该强化管理责任落实;应用湿作业法参与高空焊接作业，提前浇湿或者隔离施工作业区域下方可能掉落焊渣、火星的区域[5]。

3 結语

高层建筑一直是火灾救援工作中的难点和重点，火灾烟气防控问题更是重中之重，合理排烟和控烟是保证住户生命与财产安全的重要一步。结合对高层建筑火灾特点的分析和烟气流动规律分析，可以得出一般性的火灾烟气防控措施，高层建筑在火灾烟气控制系统设计中也可以积极借鉴这些经验。消防工程技术人员和救援工作者，要充分了解该项技术的应用要点与前沿发展动态，把最新技术引入到实践工作中去，提高高层建筑火灾救援工作效率，降低火灾带来的人员伤亡与财产损失。

参考文献

[1] 李孟君.谈消防防排烟系统在建筑火灾中的重要作用[J].山西建筑，2016（20）：125-126.

[2] 宗江华.高层建筑建筑布局设计与防排烟系统设计典型问题及完善对策研究[J].江西建材，2017（8）：27.

[3] 杨栋宇.高层民用建筑防排烟系统设计[J].山西建筑，2019（2）：123-125.

[4] 李晓恋，叶小曼，陈静怡，等.正压送风位置和风量对高层建筑火灾烟气控制的影响[J].科学技术与工程，2020（29）：12235-12241.

[5] 齐特.高层建筑火灾安全隐患的影响及防范措施[J].企业技术开发，2019（5）：132-134.

收稿日期：2020-12-03

作者简介：何富伟（1986—），男，四川宜宾人，本科，研究方向：火灾防控、火灾原因调查、灭火救援。

Prevention and Control Measures of Fire Smoke in High-rise Buildings

HE Fuwei1， YIN Li2

（1.Yibin CityNanxi District Fire Rescue Brigade， Yibin Sichuan  644000;

2.Yibin Fire Rescue Detachment， Yibin Sichuan  644000）

Abstract： Smoke from high-rise building fire is one of the important factors causing casualties， understanding the law of smoke flow in high-rise building fire is the basis of making prevention and control plan. Based on this， this paper analyzes the law of smoke flow in high-rise building fire， the smoke control measures of high-rise building fire are studied， in order to improve the effectiveness of high-rise building fire rescue work.

Keywords： high rise building; fire; smoke control