固定消防設施在高層建筑滅火救援中的應用

田豐

摘要：隨著城市建設腳步不斷加快，高層建筑以及超高層建筑已經成為一個城市形象的體現。這些建筑豎向管井多、結構復雜、火災荷載大、疏散逃生困難，發生事故極易造成群死群傷，是當前消防隊伍滅火救援研究的重點課題。為摸清高層建筑及超高層建筑結構特點、探明建筑火災發展規律、提升火災撲救效率、保護群眾生命財產安全，文章從高層火災撲救難點出發，就如何更好地運用高層建筑固定消防設施提出了可行性的建議與措施。

關鍵詞：固定消防設施;高層建筑;滅火救援

高層建筑體量大、層數多，發生火災后，火勢沿水平通道和豎向管井蔓延迅速，若不能及時有效對火災實施控制，火勢將迅速由初期階段發展為全面燃燒階段，形成立體燃燒，建筑內部溫度急劇升高，熱輻射增強，同時產生大量高溫、有毒氣體，并迅速彌漫火場，給人員的安全疏散和物資搶救帶來嚴重威脅。雖然近年來消防器材裝備不斷更新換代以適應當前嚴峻的滅火救援新形勢，但其發展速率遠跟不上城市現代化的進程和高層滅火救援的實際需要，截至2020年，全國建成150m以上的超高層建筑就已達到2215座，而目前全國共有舉高消防車1654輛，其中50m以下占總數的91%，最高的舉高類消防車為101m，舉高消防車受數量、性能及展開環境限制遠不能滿足當前高層、超高層建筑滅火救援需要。因此，結合高層火災不同發展階段的特點，充分發揮固定消防設施作用，實現“固移結合”，對提升高層建筑滅火救援效率意義重大。

1? 高層建筑的火災特點

1.1? 階段性特性

1.1.1? 火災初期階段

最初只限于著火物本身燃燒，進而蔓延至室內其他可燃物，釀成整個房間起火，此時燃燒所需空氣可得到充分供給，煙氣較少，房間溫度不平衡，除靠近起火點外，其他部位的溫度不高，燃燒面積不大，人員可以從容地由疏散通道和防煙樓梯間疏散，火災初期階段一般為5～7min。

1.1.2? 火災發展階段

隨著燃燒時間的持續，燃燒面積逐漸擴大，室溫不斷升高，這時煙氣的發生量與空氣流通狀況緊密相關，空氣供給受限，不完全燃燒產物如：CO、NH3、醇類、醛類等會增加，煙氣呈現濃黑，能見度逐漸下降。反之，若空氣供給充足，高溫和煙氣會迅速從門窗涌出，室內煙氣相對較少，同時隨著燃燒蔓延，高溫通過熱對流、熱輻射等方式傳播，環境溫度會迅速升高。

1.1.3? 火勢猛烈階段

起火房間全面燃燒，起火房間或防火分隔區充滿濃煙、高溫和火焰，室內溫度猛增至800～900℃，大量不完全燃燒產物形成的濃煙在火風壓的作用下沖破門窗向室外蔓延，火焰和高溫濃煙從各種開口噴出，沿走廊和各種豎向管井向周圍上下迅速蔓延開來，形成立體火災。

1.2? 火勢蔓延的因素

1.2.1? 火風壓

燃燒產生的熱量使空氣體積膨脹，這種膨脹受到有限空間的影響，造成空間壓力逐漸升高，高溫熱氣流在高壓作用下會尋求突破口，通過各種途徑向外擴散。

1.2.2? 煙囪效應

煙熱氣流向上升騰形成的速度與上下空氣的溫度差、冷熱空氣的密度和建筑的高度成正比，高層建筑通暢的豎向氣流通道為煙氣產生煙囪效應提供有利條件。

1.2.3? 中性面

高層建筑存在既不進氣也不排氣，在外界風力作用下，其氣體流動中性面集中于建筑內的中部位置，當門窗全部開啟時，下部窗口進氣，上部窗口排煙。

1.2.4? 風力影響

地表以上10m高處風速5m/s，30m處風速8.7m/s，60m處風速12.3m/s，90m處風速15m/s。同時兩幢相鄰高層建筑底部會產生穿堂風，加速熱煙氣流擴散[1]。

2? 高層建筑的滅火救援難點

2.1? 登樓消耗體力大

高層建筑較高部位發生火災時，如果電梯不能使用，消防員攜帶各類防護、滅火裝備通過登樓會消耗大量的體力，既影響救援時間又會消耗大量的體力，嚴重影響后續滅火救援戰斗。

2.2? 敷設水帶路徑少

高層建筑發生火災，若固定消防設施因日常維護不當或火災燒毀失靈等情況無法正常使用時，消防員就只能依靠鋪設水帶實施供水滅火，而現今大部分高層建筑都采用玻璃幕墻結構，水帶敷設采取吊升和垂直下放敷設方式受固定點、風力等因素影響難以施行，室內多為防煙樓梯間扶手內側無空隙，因此只能依靠沿樓梯蜿蜒敷設的方式。

2.3? 供水壓力高，水帶易產生爆裂

當著火樓層較高，又采用鋪設水帶供水時，由于水帶在樓層垂直壓力、車泵壓力以及閥門開關時造成的水錘作用影響下，水帶接口、拐彎折角處容易產生破裂，造成供水中斷，查找破裂點以及更換新水帶需要耗費大量時間，嚴重影響滅火救援行動。

3? 建筑消防設施在火災撲救中的具體應用

3.1? 充分利用消防控制室作為指揮陣地

在火災發生初期，火災探測元件發出報警信號反饋至消防控制室控制機柜，根據探測時間依次報警，消防控制室值班人員或消防隊伍可以充分利用控制機柜顯示屏上報警時間的先后次序，準確查找起火點以及火勢發展蔓延方向，定點、定向布置力量開展滅火救援行動。在火災發展蔓延過程中，通過控制機柜的報警信號，對照主機電腦中的具體點位圖，在火勢發展蔓延的方向上設置防御力量，防止火勢進一步擴大。在滅火救援過程中，還可通過消防控制室的大屏，結合參戰各支隊伍的視頻反饋，可以準確掌握滅火救援現場態勢，為指揮行動提供強有力的保證。當現場出現通信干擾或因樓層較高屏蔽信號時，前方參戰力量可以利用消防電話與后方處于消防控制室的指揮員取得聯絡。

3.2? 利用室內消火栓系統提升滅火效率

室內消火栓系統由消火栓箱、室內管網、消防水箱、消防水池、消防水泵、水泵接合器、市政入戶管道等組成，消火栓系統在日常維護中應保持出水口壓力不小于0.35MPa，消防水槍充實水柱不應小于13m。發生火災時，可以直接利用該系統進行出水滅火，當水壓不足時，可以通過消火栓箱內的啟泵按鈕遠程啟動處于自動狀態的消防水泵，以滿足滅火所需用水量及水壓的要求。

消防隊伍到達火災現場，應第一時間占據水泵房，以防止水泵無法自動運行時手動啟動消防水泵，或當主水泵損壞時迅速開啟備用水泵進行供水。消防員需攜帶多功能水槍、水帶以及轉接口迅速到達起火層下一層或下兩層布置陣地，鋪設水帶至起火樓層開展滅火救援行動。室內消火栓系統的運用能彌補消防隊伍到場后由車輛開始鋪設水帶耗費時間的不足，有效提升滅火效率，同時室內消火栓點位多，在管網壓力充足的情況下，能迅速調整進攻力量。

3.3? 水泵接合器作用的發揮

水泵接合器是當室內消火栓系統泵組損壞時，消防隊伍可以通過車輛加壓將水或泡沫輸送至消火栓系統的管網內供消火栓和水噴淋使用。高層建筑火災尤其是超高層建筑，當地下水泵無法啟動時，消防水帶的耐壓強度直接影響滅火陣地的可推進高度，而建筑的復雜程度又直接影響建立滅火陣地所用時間，因此利用建筑現有消防管網，將移動消防力量與之結合，是保證滅火效率的最佳選擇。

高層建筑水噴淋和消火栓水泵接合器設置于首層室外，通過高層供水車將水加壓送入管網，保證噴淋和消火栓系統正常使用。超高層建筑由于管道耐壓強度有限，供水方式采取的是分區給水，在使用時需要區分水泵接合器種類、供水層數，以及傳輸水泵位置，當著火層位于超高層建筑裙樓，可以采取向低區消火栓或噴淋接合器供水，當著火層位于裙樓以上設置輸轉水泵的避難層以下時，可以采取高區消火栓或噴淋接合器供水，當避難層以上發生火災，此時考慮水帶耐壓強度的限制，蜿蜒或垂直鋪設水帶供水已不可取，可以利用避難層消防水泵供水同時開啟地下傳輸水泵，保證水源不間斷。當避難層消防水泵損壞，可以利用高壓水帶連接避難層下層消火栓與避難層水泵接合器進行供水，或者采用手抬機動泵抽吸避難層水箱水源向避難層設置的水泵接合器供水。

3.4? 啟動防排煙設施開展排煙降毒

在火災發生時，導致傷亡率增加的主要因素之一就是在火災中產生的有毒氣體和高溫因素，增加了人員的傷亡率，并且濃煙會阻擋視線，嚴重影響救援人員的進攻路線，使其難以順利進行人員疏散和火災的撲救，所以消防隊伍在日常熟悉演練時，需要了解排煙、送風機房位置及其所控制的出風口或排煙口所在層數，并對防排煙設施手動或聯動啟動進行測試。

處于自動狀態的防排煙設施和火災報警系統通常需要聯動作業，當發生火災，消防控制室火災報警系統接收到火災探測元件發出的信號，消防控制機柜通過分析報警信號所在層數，聯動控制其對應的防排煙主機，但是在一些火災發生過程中，會因為控制排煙風機電源控制箱沒有切換到自動的狀態，將導致排煙系統不能自動打開，遇到這種情況，就需要立即安排隊員到所在樓層的排煙機房手動打開排煙風機。在使用機械排煙設施時需要注意兩點：一是若起火建筑具備自然排煙條件，應同時打開門窗進行自然排煙并采用噴霧射流輔助，以提升排煙效率;二是當現場煙氣溫度升高到280℃時，排煙機無法進行排煙工作，為防止高溫煙氣通過排煙管道進行蔓延，排煙防火閥動作，關閉排煙管道，此時，應選擇移動排煙設備排煙，如：內燃機驅動排煙風機、水驅動排煙風機等。

在進行高層建筑的滅火救援行動中，當力量部署在著火層下一層或下兩層時，人員裝備應集結于防煙樓梯間及前室。當發生火災時，機械加壓送風聯動動作，為防煙樓梯間及前室源源不斷送入新鮮空氣，同時由常閉防火門劃分的防火分區能有效阻止火勢和煙氣向樓梯間及前室蔓延，集結于樓梯間及前室的消防員所處環境相對安全，便于人員在長時間高負荷作戰的情況下開展人員和裝備的交接替換，若占據消防控制室指揮員發現進攻路線中機械加壓送風不能遠程或聯動啟動，應迅速安排人員前往送風機房手動啟動送風機，為滅火救援創造有利條件。

3.5? 依托防火分隔設施布置陣地

高層建筑防火分隔設施主要包括防火隔墻、防火門、防火窗、防火卷簾、擋煙垂壁、防火水幕及耐火樓板等，根據建筑面積和單元功能不同，高層建筑各樓層依托防火分隔設施劃分為不同的防火分區，當發生火災時，防火分隔設施一方面能阻止高溫濃煙和火焰快速進入另一防火分區或逃生通道，造成火勢迅速蔓延或對逃生及作戰人員生命構成威脅;另一方面在一定時間內可將火勢控制在一定范圍，為救援力量的布置爭取時間，有利于集中兵力控制和消滅火勢。

在火災發生時，消防隊員趕赴現場，首先需要及時確定防火分隔設施是否封閉得足夠嚴密，若現場常閉防火門閉門器損壞導致防火門無法緊閉，可以通過設置抵擋物的方法確保防火分區的有效性，若劃分防火分區的防火卷簾無法聯動啟動，應迅速在未能有效分隔的區域布置力量設防或手動降下卷簾隔絕火勢蔓延。在利用防火分隔設施建立滅火陣地時，水平方向可以考慮依托防火墻、防火門、防火卷簾等設施;垂直方向可以考慮在耐火樓板、窗間墻、封閉樓梯間、防煙樓梯間等處設置水槍陣地，既能保證參戰消防員人身安全，又能靠近起火區域，提升滅火效能。需要注意的是在采用防火卷簾進行防火分隔時，根據《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95（2005年版）的要求，用于防火分隔作用的防火卷簾門，在其門體兩側應設獨立的自動噴水系統[2]，當發生火災時卷簾門下降關閉的同時，自動噴淋系統發揮作用，以降低防火卷簾門背火面溫升不超過規定的溫度，若噴淋系統損壞或無法動作，應在防火卷簾達到耐火極限3.00h之前布置水槍陣地防止火勢突破防火分區迅速蔓延擴大。

4? 結語

為更好實現固定消防設施與移動消防力量的有效結合，可以對高層間的部分消防設施進行改造：一是在垂直方向的煙道、管道豎井內設置噴淋，發生火災時阻擋火勢垂直方向的蔓延;二是大樓設計時，在消防電梯前室，設置消火栓空管、空管采用快速轉接扣、扣內設置減壓擋板，以便于縮短消防員登樓敷設水帶時間，提升滅火效率;三是將室內消火栓箱內水槍更換為附帶開關直流或多功能水槍，以便于單位員工或消防員使用時能獨立操作控制，同時減少不必要的水漬損失;四是對用于防火分隔的防火門、防火卷簾進行改造，增設可開啟洞口，在充分考慮防火分隔設置對阻擋火勢蔓延的前提下，減少消防隊員在進攻時繞過防火分隔設施運輸裝備或變換陣地所需時間，以及消除開關分隔設施以致阻擋煙火蔓延功能失效的不利因素。

現今高層建筑高度日益增高，數量與日俱增，加之新技術、新裝備不斷涌現，撲救高層建筑火災的難度越來越大，要求越來越高。因此，對于高層建筑火災，只有充分運用和發揮固定消防設施與移動消防力量的作用，真正實現“固移結合”，才能降低火災的發生率和將火勢控制在初期階段。

參考文獻：

[1]公安部消防局.高層建筑滅火對策研究指南[M].上海：上?？茖W普及出版社，2009.

[2]GB50045-95.高層民用建筑設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2005.

The application of fixed fire prevention facilities

in the firefighting and rescue of high-rise buildings

Tian Feng

（Xincheng Fire and Rescue Station， Chongchuan District，Nantong City， Jiangsu Province，Jiangsu? Nantong? 226000）

Abstract：With the economic and social development， the pace of urban construction continues to accelerate， high-rise buildings and super high-rise buildings have become the embodiment of a city's image. These buildings have many vertical tube wells， complex structure， large fire load， evacuation and escape difficulties， accidents are very likely to cause mass death and injuries， is the current focus of firefighting and rescue research of the fire department. In order to understand the structural characteristics of high-rise buildings and super high-rise buildings， find out the law of building fire development， improve the efficiency of firefighting， and protect the lives and properties of the public， the article puts forward feasible suggestions and measures on how to better use fixed firefighting facilities in high-rise buildings from the difficult points of high-rise fire fighting.

Keywords：fixed fire prevention facilities; high-rise building; firefighting and rescue