自动消防设施在高层建筑火灾防控中的作用

王磊

摘要：伴随着城市用地越来越紧张，城市中高层建筑的数量在持续增加。相比于普通建筑来说，高层建筑一旦发生火灾，扑救的难度也相对更大。文章一方面探讨了现阶段消防队伍在对高层建筑火灾进行扑救过程中所遇到的困难，另一方面对高层建筑火灾防控过程中自动消防设施的应用进行了研究，希望能够为破解高层建筑火灾扑救难题提供必要的帮助。

关键词：自动消防设施;高层建筑;火灾防控

中图分类号：TU976.5       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2022）04-0026-03

高层建筑不仅是一个国家综合实力和科技水平的标志，也代表着一个国家以及一个地区的文明程度。相关研究显示，2000年，我国高层建筑的数量约为5万栋，2007年达到13万栋，而我国高层建筑的总数每年依然在以20%的速度增长，一些一线城市更是涌现出了诸多100m以上的超高层建筑。伴随着高层建筑在规模以及数量上的持续增加，由于其可燃物多、高度高、功能复杂、内部人员密集等方面的特点，加之高层建筑特殊的形态，一旦发生火灾问题，火势就会快速蔓延，无论是人员疏散还是扑救都有着极高的难度，非常容易造成重大财产损失以及群死群伤的事件。因此，做好高层建筑火灾防控的相关工作，不仅能够有效保护人民的生命财产安全，也能在一定程度上减少城市经济的损失。

1  在对高层建筑火灾进行扑救过程中遇到的困难

1.1  建筑高度导致消防装备器材和人员作战能力无法得以充分发挥

伴随着建筑高度的逐渐提升，消防工作的开展过程中，登高车的高度也在持续提升，从最初的53m、72m，到后来的90m，浙江杭州地区还引进了世界最高的消防登高车，高达101m，可以说，这已经到达了消防登高车的极限高度，但是在面对一些超过百米的超高层建筑的时候，如果使用消防登高车试图从外部救出被困人员并达到灭火的目的，依然具有较高的难度。在2～3级风力的情况下，如果53m的消防登高车高度延伸至50m左右的时候，云梯工作台就会发生摆动，摆动幅度在2m左右，进而给营救工作带来了一系列的困难，同时也会在一定程度上影响水炮以及水枪外攻射流的效果。

而在面对火灾的时候，在消防电梯失效的情况下，消防人员只能选择徒步攀登楼梯的方式进入大楼，不仅会对撞向下疏散的人群，同时对消防人员的体力来说也是一个巨大的考验，当攀登到达一定高度后，消防人员的呼吸频率以及心率都会快速增加，体力消耗也会进一步加快，给灭火战斗带来一系列的不良影响。有研究显示，消防人员携带一支水枪、两盘水带以及空气呼吸器攀登20层高度的时候，平均用时在4min左右，但是此时，消防人员的心率会达到140次/min，空气呼吸器的压力损失也会快速增加，消防人员的战斗力也会加速下降[1]。

1.2  火灾快速发展蔓延容易形成立体燃烧

在高层建筑内部由于房间数量较多，加之一些高层建筑出于美观，装修中经常会使用一些非防火材料以及摆放众多的装饰物，导致火灾的荷载量较大，而贯通整个建筑的管道、孔洞以及竖井也是火焰和烟雾迅速蔓延的重要途径和重要通道。有研究显示，在烟囱以及火风压的共同作用下，随着火势的发展，其蔓延的速度最快可以达到0.8m/s，火灾垂直蔓延的速度在4m/s左右，也就是说，只需要60s左右的时间，50m的走廊就会快速充满烟雾[2]。如果建筑高度在100m左右，在没有阻挡的情况下，如果下层发生火灾，烟气就会沿着建筑物内部的竖向管径迅速扩散，到达顶层只需要30s，进而使整栋建筑变成一个立体火场。

1.3  缺少足够的疏散途径，容易造成群死群伤

高层建筑在发生火灾之后，由于建筑内部人员密度相对较大，内部疏散楼梯的数量往往难以满足人们逃生的要求，要将高层人员在短时间内疏散到地面或是将建筑物内部的人员疏散到没有受到火灾影响的安全位置，整体难度较高，从以往高层建筑的火灾情况来看，不乏有人员为了逃生而选择跳楼的情况[3]。同时，由于在疏散的过程中有着较大的垂直距离，烟火蔓延的方向与人员疏散的方向又刚好相反，导致在人员疏散的过程中，建筑物内人员往往需要接受烟火的烘烤，进而在一定程度上增加了疏散的危险性以及艰巨性。一旦火势进入到建筑物内部的楼梯间，楼梯间就会迅速被高温烟气所占领，难以保证建筑物内的人员被安全疏散。同时，楼梯间还会成为火势蔓延的重要通道，容易引发群死群伤的事故。

2  高层建筑火灾防控中自动消防设施的应用价值

2.1  早期预警

现代建筑中，火灾自动报警系统是一个十分重要的消防设施，其不仅能够对火灾的发生情况进行探测，达到联动灭火和早期报警的目的，同时在建筑物内部的自动消防设施中，也能起到“发令枪”和“神经中枢”的作用，在高层建筑的火灾防控中，可以将其作为第一道防线，尤其是對于一些超高层的建筑来说，如果能够真正实现火灾的早期预警，相关单位就能够第一时间采取有效措施组织扑救，为建筑物内部人员争取更多的疏散时间[4]。2011年2月3日，沈阳某酒店着火，后期调研显示，此次火灾发生的主要原因在于燃放烟花爆竹，火灾发生后，感烟探测器第一时间向控制室反馈了火警信号，相关单位迅速组织人员灭火，虽然主体建筑高度超过百米，消防水枪的喷射高度难以到达，但是由于反应迅速，加之酒店内部设有自动喷淋系统，大量人员撤离，虽然没有完全避免火灾事故，但是却将火灾所带来的影响降到了最小。这也是高层建筑内部早期预警系统发挥作用的一个典型案例[5]。

2.2  自动灭火

高层建筑内部的自动灭火系统大体包含气体灭火系统、自动喷水灭火系统、干粉灭火系统以及泡沫灭火系统，自动灭火技术经过100多年的发展，成功进行了数以百万计火灾的扑救，在现代社会的各类建筑中，已经成为不可缺少的重要安防设备。美国消防协会曾经在1925—1969年之间进行自动灭火系统安装的建筑物做了统计，这段时间内，相关建筑物火灾的发生总量超过8万起，但是超过97%的火灾被成功控制以及成功扑灭。而在1969—1978年间，美国纽约地区共发生高层建筑火灾约1700起，其中，超过98%的高层建筑火灾被自动喷水灭火系统成功扑灭[6]。澳大利亚以及新西兰也曾经做过此类统计，在1968—1986年之间，有记载的发生的高层建筑火灾约为6000起，而超过99%的高层建筑火灾被自动灭火系统所扑灭。从发达国家的一系列调查统计数据来看，如果在高层建筑中安装了自动灭火系统，一旦发生了火灾，人员的死亡率也会大幅度降低，超过70%的财产损失可以避免。从解放后至今，上海第一百货商场总共发生过三起火灾，由于建筑物内部都安装了自动喷水灭火装置，所有火灾均被成功阻止以及扑灭。

2.3  防火分隔

对于高层建筑来说，防火分隔是不可缺少的重要组成部分，防火分区是其最基本的单元。所谓的防火分隔，主要指的就是通过防火卷帘、防火墙以及防火门等相关设施，将建筑物分隔成若干个区域，其中也包含一系列相对安全的区域，以此来达到防止火灾进一步蔓延扩大以及限制起火区域的目的。对于高层建筑防火的相关问题，我国曾经出台过《高层建筑设计防火规范》（以下简称《规范》），《规范》中明确指出，高层建筑要能够明确划分地下部分以及地上部分的防火分区，高层建筑物内部的展览厅以及商业厅等要进行自动灭火系统以及火灾报警系统的安装，且在实际装修的过程中，要尽可能选择难以燃烧或是不燃烧的装修材料，对于高层建筑地上的部分来说，允许的防火分区最大建筑面积是4000m2;而对于高层建筑的地下部分，允许的防火分区的最大建筑面积是2000m2。

除此之外，《规范》中还给出了明确规定，对于地下商店类型的建筑，如果总建筑面积超过2万m2，则需要在建筑物内部设置防火墙来达到对空间进行分隔的目的，同时不得在防火墙表面设置门窗洞口。从现阶段的情况来看，经济相对发达的地区也出现了很多大体量的高层综合建筑以及大型的商贸建筑，出于这些建筑实用性和功能性的考虑，防火分隔的过程中，往往需要使用到防火卷帘。在建筑物内部发生火灾之后，火势能否在短时间内被控制，其中十分重要的影响因素就是防火卷帘是否能够第一时间作出反应。在曾经受到广泛关注的新疆某批发市场火灾中，由于建筑物内部的联动系统发生故障，导致火灾发生之后，建筑物内部的很多防火卷帘都没有及时降落，导致火灾在短时间之内快速蔓延，很快整栋建筑就成为了一片火海，所造成的损失无法估量，同时也造成了大量的人员伤亡，社会影响十分恶劣。

2.4  诱导疏散

在高层建筑物内部，为了确保火灾发生之后人员能够被迅速疏散，需要根据国家有关规定进行自动消防设施的安装，其中诱导疏散系统就是一个十分重要的组成部分，这也是火灾发生之后诱导建筑物内部人员及时撤离的重要设施，常见类型主要包括应急广播、灯光疏散指示系统以及应急照明系统等。在发生火灾之后，这些安全疏散设施是否能够保证正常工作，直接影响火灾发生后建筑物内人员的伤亡情况，其对于减少火灾中的人员伤亡有着十分重要的现实意义。对于高层建筑来说，由于其自身具有层数多、高度高以及内部设备复杂的特点，不同类型的管路往往会形成纵横交错之势，一旦发生火灾，如果失去控制，火势就会迅速蔓延，相比于普通建筑物来说，高层建筑的疏散距离更长、人员密度更大、内部结构更加复杂，在大规模疏散建筑物内部被困人员的过程中，如果单纯依靠消防员的力量往往很难实现预定疏散目标。

从现阶段的情况来看，高层建筑的设计环节，建筑防火性能化设计受到了世界各地的广泛关注，在实际评估建筑物的人员疏散能力的过程中，通常需要提前进行通行技术路线的设计，模拟设置火灾场景，进行人员疏散模型的搭建，在计算安全疏散时间的过程中，评价高层建筑防火设计的整体质量，并针对其中的不合理之处进行修改，使其能够在有效的时间之内将人员疏散到避难层、防烟楼梯间以及室外等不存在火灾威胁的区域，而经过测算，在发生火灾之后，针对高层建筑中的人员进行安全疏散的过程中，通常情况下最大允许时间为7min，而部分普通高层建筑的最大允许疏散时间仅为5min，这一过程可以用分秒必争来形容。

在火灾发生的初期阶段，通过充分发挥自动消防设施的作用对建筑物内人员进行诱导，达到人员主动疏散的目的，使得疏散时间最大限度地缩短，进而达到促进疏散效率整体提升的目的，这也是现阶段面对高层建筑火灾人员疏散问题的困境，提高人员疏散效率是重要且合理的途径，也是现阶段得到世界认可的唯一途径。美国“911”事件，遇难的警察以及消防员超过300人，可谓伤亡严重，但是从另外的一个角度来讲，如果当时能够进行对建筑物内部的人员进行主动疏散，适当控制进入到建筑物内部进行辅助的疏散人员，则能够有效减少伤亡，减少事件所带来的不良社会影响。

2.5  辅助内攻

从现阶段我国高层建筑物的建设情况来看，多数建筑物能根据国家有关规定配置完备的自动消防设施，在实际进行灭火战斗的过程中，所需要的疏散设施、排烟设施、供水设施以及阻火设施都是必备的，因此，对建筑物内部所设置的自动消防设施能够正确使用，发生火灾之后，切实进行内攻近战，采用最为有效且直接的方法对高层建筑火灾进行扑救。首先，可以充分发挥消防控制中心在侦查火情方面的辅助作用，及时把握发生火灾的位置以及蔓延方向，确认建筑物内部是否启动了喷淋系统、防排烟系统以及防火卷帘系统。通过仔细研究高层建筑的标准层平面图、平面布置图以及消防设施图等，充分掌握建筑物内部的可燃物分布情况以及整体结构。从时间的角度来看，通过自动喷水灭火系统以及火灾自动报警系统所获取的信息不仅具有更高的准确度以及全面度，同时信息的提供效率也更高。其次，可以及時将建筑物内部的消防泵打开，利用消防泵进行供水，充分发挥室内消火栓的作用，相比于通过人工铺设水带灭火的方式，不仅省时省力，灭火的效率也相对更高。

3  结语

综上所述，在火灾防控工作的开展过程中，高层建筑的火灾防控一直都是一个难点，由于城市化进程的加快，城市中高层建筑的数量也在持续增加，甚至一些经济发展速度较快的乡镇地区也开始出现了高层建筑，虽然在一定程度上缓解了城市化进程中人地之间的矛盾，但是从另外一个角度来讲，也蕴含着更大的安全隐患。高层建筑火灾防控工作的开展过程中，要想最大限度地保障人员的生命财产安全，单纯依靠外部力量还远远不够，自动消防设施所发挥的作用同样必不可少，这也是后续研究工作开展过程中需要重点关注的问题。

参考文献：

[1]肖潇.高层建筑火灾防控中“盲区和软区”问题和应对策略[J].中华建设，2021（04）：148-149.

[2]张文龙.高层建筑消防安全现状以及综合管理建议——以秀洲区为例[J].今日消防，2021，6（03）：75-76.

[3]田海军.高层建筑火灾防控“盲区和软区”问题的探讨[J].消防界（电子版），2020，6（22）：71+73.

[4]朱春玲，邱仓虎，李水生，等.超高层建筑施工期火灾危险源研究与防控措施[J].建筑科学，2020，36（11）：145-149.

[5]吴凯，史晓慧，郑乐.高层建筑火灾风险分析及智能对策研究[J].中国安全生产，2020，15（10）：54-55.

[6]李鹏.高层建筑消防安全现状分析和火灾防控对策研究[J].今日消防，2020，5（07）：106-107.