固定消防设施在高层建筑灭火救援处置过程中的应用

王康超

摘要：在应对高层建筑火灾时，消防救援人员不仅要妥善使用各类外部消防救援设施，同时也要妥善利用高层建筑自有的固定消防设施，双管齐下方能实现更好的消防救援目标。现代化高层建筑在设计阶段即深入考虑建筑使用中的消防需求，其固定消防设施配置相对齐全，一旦发生火情，消防救援人员可利用固定消防设施最大限度降低人民群众生命财产损失。基于此，以高层建筑火灾风险因素为入手点，分析此类建筑的火灾特点，明确固定消防设施在高层建筑灭火救援处置中的价值并重点研究相关设施在灭火救援处置中的应用情况。

关键词：高层建筑火灾；固定消防设施；风险因素；特点分析；应用分析

中图分类号：TU976.5      文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2024）03-0030-04

受多方面因素影响，高层建筑火灾风险相对较高，而从高层建筑的性质和特点上看，此类建筑一旦发生火灾，其消防救援难度也相对较大。在高层建筑日益增多的情况下，相应的消防理念和技术也得到长足发展。当前，高层建筑主体框架和结构设计均有相应的消防考量，建筑使用前也会根据相应的消防法规完善配置各类消防器材，在固定消防设施配置较为完善的前提下，高层建筑火灾风险明显降低，灭火救援处置难度也控制在一定范围以内。从实际情况来看，高层建筑根据类型和用途的不同，其固定消防设施配置也不同。当前，绝大多数高层建筑都配置了专门的消防控制室，正常情况下，工作人员可在消防控制室内依托火灾报警系统以及监控系统充分了解建筑内消防安全情况，一旦出现火情，传感器会迅速发现热信号、烟雾信号等报警信息并激发报警系统和自动喷淋系统，其不仅能够缩短高层建筑火灾响应时间，同时也能够对火情进行压制。高层建筑各层均配置有消火栓，这是全面灭火救援行动中重要的消防水源。此外，建筑排烟系统和专用消防疏散通道也将在高层建筑灭火救援过程中发挥重要作用。

1 高层建筑火灾风险因素

1.1  内因分析

电路因素是高层建筑火灾风险中最核心的内部因素。由于高层建筑中各类用电设备种类多、总量大，因此高层建筑的用电负载也相对较高，其内部电路布设情况较为复杂，想要达到较高的电路安全水平就必须在建筑建设过程中严格遵照电路施工规范做好相应的防护措施。建筑电路建设过程中使用的各类基础材料质量也与火灾风险直接相关[1]。另外，电路设计是否满足建筑用电需求也影响着建筑用电安全。除此之外，随着使用时间不断延长，电路老化问题难以避免，上述种种建筑内部因素都是诱发高层建筑火灾的重要风险因素。电起火是高层建筑火灾常见原因，其中，线路老化引发的短路起火占比较大，此类事故多发生于建筑用电高峰，在此期间，老化的线路在较高的用电负载下容易短路起火，而高层建筑中的电梯井和一些空间较大的竖直管道则为火情的迅速蔓延提供了良好的基础条件。

1.2  外因分析

外部因素主要是指各类自然因素，而雷击是高层建筑火灾重要的外部风险因素。建筑高度越高其对大气电场的影响程度就越大，遭遇雷擊的风险也越高。在建筑技术的快速发展下，高层建筑的平均高度日益增长，一旦建筑装配的防雷装置出现问题，高层建筑很容易在遭遇雷击后发生火灾。雷击不仅可以直接引燃建筑外部一些易燃物，而且也能够在影响电路系统的情况下引发电火灾。除雷击外，一些外部环境因素也会在高层建筑起火后加速火情蔓延。高层建筑上层结构所处位置较高，高度越高风速越大，气流速度也越快，而且高层建筑之间还会有对流气流，这些都是高层建筑火灾的关键外因[2]。

1.3  人为因素分析

高层建筑容纳的人员数量多，在人员密集度相对较高的情况下，因人为因素而引发的高层建筑火灾较常见。日常生活中各种缺乏安全意识的不利行为都可能直接或间接引发火灾[3]。例如，如果随意乱丢未熄灭的烟蒂一旦其接触到可燃物就会直接成为火源并引发火灾。用电方面，一些人可能因忘记关闭电源导致某些电器长时间持续工作，一旦超过电气自身的耐受范围，就可能引发火灾。此外，燃气也是高层建筑重要的人为火灾风险因素，不注意燃气安全，在使用燃气过程中造成燃气泄漏会导致火灾风险成倍提升。最后由于高层建筑中人员数量相对较多，因此高层建筑中各类物资密集度也相对较高，各类物品层叠堆放也给高层建筑埋下了较大的火灾隐患，一旦有火源将可燃物引燃便会造成大范围火情。

2 高层建筑火灾特点分析

2.1  火势蔓延速度快

首先，根据研究显示，非高层建筑所处环境平均风速多在10m/s以内，而地表60m以上平均风速可达到12.5m/s，地表100m以上平均风速能够达到16m/s。高层建筑上部结构起火后，由于其所处位置风速较快，所以火势蔓延速度也相对较快，此外燃烧产生的各类烟尘也更容易随气流扩散[4]。其次，高层建筑内空气流通性相对较好，绝大多数高层建筑都设有四通八达的通风管道和竖直贯穿于建筑的电梯井，加之其内部结构相对复杂、整体空间相对较大，一旦发生火灾，火势会随自由流通的气流迅速向各处蔓延。最后，高层建筑建设过程中使用的可燃性建材总量相对较多，以高分子塑料建材为例，这类建材多为可燃物和易燃物，一旦接触明火很快便会燃烧融化，而且会附着于附近建筑结构上持续燃烧。由于可燃物总量相对较多，因此高层建筑一旦起火，其火势蔓延速度往往较快。

2.2  燃烧烟气浓厚且毒害性高

窒息和烟气中毒是火灾死亡的主要原因。高层建筑中广泛使用各类高分子聚合材料，包括各类塑料管材、橡胶制品等，而且建筑内部化学涂料覆盖面积也相对较大，这些物质在遇火加热或燃烧的过程中会释放大量有毒有害物质并产生浓烟。高层建筑发生火灾后其燃烧产生的烟气不仅总量多而且毒性大。以PVC管为例，它是一种高层建筑常用建材，这类管材在燃烧的过程中会释放出大量含氯有毒气体，吸入人体后会导致呼吸系统刺激和头痛、恶心等中毒反应。而且高层建筑发生火灾后受浓厚烟气影响，空气中的含氧量迅速下降，当氧浓度低于16%后人体便会出现活动机能下降、意识模糊甚至是晕厥等症状。由于高层建筑各类可燃性建材使用量较大，因此一旦发生火灾，其烟气量往往较高，而且烟气毒性也相对较大[5]。

2.3  人员疏散撤离难度大

高层建筑具有人员容纳量大、层数多、独立空间多等特点。高层建筑中的人员进出对电梯依赖相对较大，而发生火灾后电梯可用性和使用安全性大幅下降，多数情况下建筑中的人员无法通过电梯安全撤离，此时人们需要通过消防通道走楼梯向外撤离，由于人员构成相对复杂，其中既有行动能力相对较好的中青年人（平面移动速度1.23m/s左右），也有行动能力较差的老幼群体（平面移动速度0.85m/s左右），完全依靠步行移动的情况下，高层建筑人员撤离速度相对较慢[6]。另外，很多公共高层建筑人员密集度较高，一旦发生火灾需要疏散的空间范围也相对较大，加之火灾发生后，在紧张恐惧等不利心理因素影响下，人们的判断力明显下降，这也会进一步增加人员疏散撤离难度。

2.4  灭火救援效率偏低

高层建筑发生火灾后，其火势往往较大，在扑救较高楼层的火情时，消防人员需要克服种种不利因素，携带各种防护和灭火设备进入现场，而且在扑救此类火情时需要专业化程度更高的消防设备，这些都是影响灭火救援效率的重要因素。现今，高层建筑平均建筑高度不断攀升，一些超高層建筑给消防救援带来了较大困难，一般高压水枪和消防云梯难以在消防救援任务中发挥作用。而且在执行此类任务时，消防人员往往需要背负沉重的专业化设备进至相应位置，因此这类任务对消防人员的体能消耗很大，在高度依赖消防人员人工扑救的情况下其灭火救援效率相对有限[7]。

3 固定消防设施在高层建筑灭火救援处置中的价值

高层建筑火灾火情复杂且发展速度较快，单纯依靠外部消防力量难以满足灭火救援需求，各类针对高层建筑灭火任务设计的消防车虽然能够携带较多设备和灭火用水，但其体量与高层建筑火灾灭火救援需求仍有量级差异，单纯增加外部消防救援力量往往事倍功半，只有结合消防需求和既有高层建筑灭火救援经验为高层建筑完善配置各类固定消防设施方能进一步提升灭火救援效能[8]。以高层建筑各层配置的消火栓为例，这是消防人员进入建筑内部进行灭火救援的主要水源，保证建筑内部有灵活可用的获取水接口是消防人员进入建筑内部实施灭火救援的关键基础。而且，不同类型的固定消防设施赋予了建筑本身和非专业消防人员一定的火灾预警和初期火情控制能力，这使得建筑内相关人员能够及早发现初期火情并对其进行有效控制，这为消防人员到场组织全面灭火救援争取了宝贵时间。消防人员在执行任务时可以根据建筑配置的固定消防设施拟定合理的灭火救援计划，将建筑自有的消防力量与消防人员的专业化素质、专业化设备进行充分整合，更好地发挥合力。

4 固定消防设施在高层建筑灭火救援处置中的应用

4.1  凭借火灾报警系统提升灭火救援效率

高层建筑配置了火灾报警系统，该系统以烟雾热量传感器为信息采集端，传感器分布于高层建筑各层关键位置。发生火情后此处空气热量不断升高并产生烟雾，传感器采集环境信息并回传于系统进行分析，一旦环境参数超过系统设置的安全阈值就会触发火灾警报，高层建筑内的管理人员可在监控系统和火灾报警系统的搭配下及时明确火情态势，尽早发现和控制初期火情。在火情初期火势轻微的情况下，建筑内的管理人员在联系消防部门后，可先根据系统信息展开灭火行动，全力控制火势发展，为消防部门争取更多灭火救援时间。火灾报警系统可以清楚地显示不同位置的传感器报警顺序，这对科学制定灭火救援计划有重要价值，消防人员可以根据系统提供的报警顺序判断起火点位置，而且根据报警顺序还能够进一步分析当前火情蔓延方向，据此消防人员可以科学分配消防救援力量，提前赶往尚未过火的区域阻止火势蔓延并根据火情信息安排高层建筑内的人员有序撤离。高度重视火灾报警信息并依托相关信息科学组织灭火救援能够有效提升行动效率。

4.2  应用自动喷淋系统对初期火情进行控制

自动喷淋系统是高层建筑重要的固定消防设施，其与火灾报警系统相连，共享系统内的各类消防信息，一旦系统发出火灾报警，对应区域的消防喷淋系统将自动启动扑灭或控制初期火情。自动喷淋系统主要由消防水池、压力泵、信号阀、水流指示器以及电气控制系统组成，其中电气控制系统电容结构相对复杂，其发生故障的概率也更大，因此，想要保障自动喷淋系统能够切实发挥自身效能，要定期对系统进行检查，重点排查电气控制系统的故障。从既往使用经验上看，总线控制的自动喷淋系统容易在火势较大时失效，为保障系统能够有效压制初期火情，应采用多线控制的形式设置多个控制中枢，确保每个控制中枢都具有多方向的喷淋控制能力，同时实现控制中枢的信息互通共享。日常检查过程中要采取手动激发的形式对各区域喷淋系统进行检测，从水压、单喷头喷淋范围、接触烟雾及热信号后反应时间等方向确保喷淋系统能够正常运行，运维过程中如发现故障问题应及时排除，动态检查工作应形成相应的运维日志，确保自动喷淋系统时刻处于正常工作状态。

4.3  充分利用消火栓泵供水灭火

高层建筑在整体设计过程中就已考虑到各层消防供水需求，因此各层关键位置均设计有消火栓泵。一般来讲，只要消火栓泵能够正常供水其将作为高层建筑灭火救援的主水源。消火栓泵要保证供水压力方能达到较好的灭火效果，不同高度的高层建筑其消火栓水压标准各不相同，根据《高层民用建筑设计防火规范》，高度小于等于100m的高层建筑，其最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa，而高度在100m以上的高层建筑，这一参数应大于等于0.15MPa，在消火栓自身能够保持标准以上水压参数时消防人员连接水带与枪头后可在安全范围内对起火位置进行扑救。某些情况下，高层建筑室内供水系统可能存在水压偏低的情况，此时在较高楼层无法直接使用消火栓执行灭火救援任务，面对这种情况可以将消防车的外接水泵与高层建筑消防供水系统预留的管道接口进行连接，通过消防车水泵对建筑内消防供水管道进行加压，确保水压满足灭火救援需求。最后，在供水需求相对较大时还可以采用铺设水带的方式进一步补足消防用水，可以根据灭火救援需求从不同楼梯铺设水带，多点共进合力灭火。

4.4  根据火情落实防火分隔

高层建筑起火后火情蔓延往往较快，一旦火情蔓延至易燃物较多的区域，灭火救援难度将成倍提升，在这种情况下，妥善利用建筑固定消防设施进行防火分隔能够阻止火势蔓延、避免火情复杂化。高层建筑在设计过程中需要遵照《建筑设计防火规范》设置具有相应耐火参数的防火墙、防火卷帘门和一般防火隔离门，以高层民用建筑为例，在防火分区设计过程中其单块防火区域面积不得超过1500m2，如有地下建筑结构，此部分单块防火区域面积应在500m2以内。防火隔断区的防火卷帘门和一般防火门极限阻燃时间应≥3h。在确保建筑本身满足上述要求的前提下，可以在发生火灾时迅速进行防火分隔，围堵火情并集中扑救。防火分隔在有效阻止火势蔓延的基础上能够为人员疏散和任务部署争取宝贵时间，在明确当前火情态势的基礎上迅速制定防火分隔计划，以当前火情波及区域为基准关闭周边防火门。防火门不仅能够直接阻止火势蔓延而且在关闭防火门后高层建筑内气流流通速率下降，这也有助于限制火情进一步发展。

4.5  使用建筑防排烟系统提升灭火救援安全性

高层建筑发生火灾后，应根据火情态势启动建筑防排烟系统加速室内高浓度烟气排出。当前高层建筑的防排烟设施多采用智能化控制系统，各个排烟设施分布于不同楼层的不同位置，所有排烟设施均有独立的传感器和控制系统，烟雾传感器检测到烟雾浓度超过设定阈值后便会根据智能化控制系统分区启动防排烟设施。在使用防排烟设施排烟时要注意根据火情态势和排烟设施的启动情况关闭附近区域的楼梯间外窗，确保烟气能够从固定排烟出口迅速排出。高层建筑辅助防排烟包括机械加压送风排烟和机械排烟两种形式，其中机械加压送风防烟要求相关机房设置于耐火极限高于2.5h的防火墙内，每层均设置加压送风口，加压风机需与常闭百叶窗配合，风机启动时，百叶窗向外打开排出烟气，风机不启动时百叶窗关闭防止空气倒灌。机械排烟系统包括排烟轴流风机和排烟支管等，相关设备均应配置防火阀，防火阀启动阈值一般设置在280℃左右。妥善应用防排烟系统可有效提升灭火救援安全性。

4.6  组织人员从防火通道迅速撤离

在高层建筑发生火灾且有人员被困时要迅速检查防火通道情况，如防火通道尚能正常通行要根据被困人员位置选择就近防火通道组织人员有序撤离。如防火通道已被火势覆盖则要组织攻坚先控制消防通道的火情，打通撤离疏散通道。一些超高层建筑设有避难层，消防人员到场后要根据现场情况迅速研判，明确撤离保护方案。消防电梯要具备优秀的防火性能和双向控制能力，应确保其在有限火情范围内能够正常运作。为了确保高层建筑发生火灾时消防通道能够切实发挥应有效能，日常检查过程中要注意双通道是否通畅，消防通道指示灯是否正常工作。按照相关规定，消防通道指示牌应具备使用应急电源进行标识发光和照明的功能，日常检查过程中要进行模拟测试保障其功能正常。在组织人员撤离的过程中，要让平面移动速度和楼梯移动速度相对较慢的老幼人群优先撤离，最大限度保障所有被困人员安全。

参考文献

[1]万云智.固定消防设施在高层建筑灭火救援处置过程中的应用[J].今日消防，2022，7（12）：25-27.

[2]张斌.固定消防设施在高层建筑火灾扑救中的运用研究[J].中国设备工程，2022（23）：239-241.

[3]田丰.固定消防设施在高层建筑灭火救援中的应用[J].今日消防，2022，7（3）：12-14.

[4]许敏.高层公共建筑消防设施在灭火救援中的合理运用[J].今日消防，2022，7（2）：78-80.

[5]王鑫.高层建筑消防设施存在的问题及防火措施探析[J].四川建筑，2022，42（3）：306-307.

[6]王恺.高层公共建筑灭火救援中室内消防设施的应用分析[J].中国建筑金属结构，2022（4）：127-129.

[7]高睿.高层建筑消防安全现状分析和火灾防控措施[J].今日消防，2022，7（2）：72-74.

[8]牛盛光.分析建筑消防设施在高层灭火救援中的运用[J].中国建筑金属结构，2022（4）：138-140.