周曙光

摘要：大型商業(yè)綜合體具有文娛、購(gòu)物、餐飲等功能，建筑本身體量大、面積大、人員密度大的特點(diǎn)。由于火災(zāi)荷載相對(duì)較高，火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧濃度高、溫度高、毒性大，煙氣不易排出，導(dǎo)致人員逃生和救援人員施救困難。通過對(duì)現(xiàn)代大型商業(yè)綜合體建筑的火災(zāi)煙霧流動(dòng)規(guī)律和火場(chǎng)排煙時(shí)機(jī)選擇進(jìn)行分析，對(duì)有效開展大型商業(yè)綜合體火災(zāi)排煙技術(shù)提出應(yīng)用參考。

關(guān)鍵詞：商業(yè)綜合體;火場(chǎng)排煙;煙囪效應(yīng)

2018年3月25日，俄羅斯西伯利亞南部城市克麥羅沃州“3·25”俄羅斯購(gòu)物中心發(fā)生火災(zāi)，在這棟4層建筑內(nèi)，火源位于4樓的兒童娛樂區(qū)，火勢(shì)迅速蔓延至其余區(qū)域，由于黑煙的作用，火場(chǎng)的能見度降為零，起火面積約1500m2，此次火災(zāi)事故發(fā)生前購(gòu)物中心的火警系統(tǒng)就因故障失效，直到火災(zāi)發(fā)生時(shí)，也沒有采取任何維修的辦法，也沒有任何人要求商場(chǎng)因此停業(yè)?；馂?zāi)中的大批遇難人員都被困在電影廳，電影廳的工作人員在影片放映過程中，將出口的門從外反鎖，導(dǎo)致了被困人員無法及時(shí)逃生。據(jù)調(diào)查引發(fā)此次火災(zāi)的原因是購(gòu)物中心違背安全用電規(guī)章，導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷過大，電線短路起火。

2018年6月1日，位于四川省達(dá)州市通川區(qū)西外鎮(zhèn)塔沱市場(chǎng)內(nèi)發(fā)生一起火災(zāi)事故。此次火災(zāi)的過火面積共約5.1萬m2，致使1人死亡，造成9210余萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失。起火建筑東面長(zhǎng)149.8m，南面長(zhǎng)120.0m，西面長(zhǎng)141.8m，北面長(zhǎng)115.3m，分地下1層、地上5層，總建筑面積9.1萬㎡，主體為鋼混結(jié)構(gòu)?；馂?zāi)爆發(fā)原因?yàn)闃I(yè)主私自拉接用來照明的電源線短路，其下面的香蕉外包裝紙箱被引燃。近年來，國(guó)內(nèi)還相繼發(fā)生綜合體的特大火災(zāi)傷亡事故，如鄭州天然商廈、南昌萬壽宮商城、北京隆福商業(yè)大廈等。建筑物火災(zāi)發(fā)生后，都會(huì)給人民的生命和財(cái)產(chǎn)造成重大損失。

1? 大型商業(yè)綜合體火災(zāi)煙氣的特性及其危險(xiǎn)因素

經(jīng)調(diào)查研究顯示，大型商業(yè)綜合體建筑面積大，店鋪之間的分隔和內(nèi)部商品布置較為復(fù)雜，可燃物較多、火災(zāi)荷載大[1]，這些特點(diǎn)，決定了如若發(fā)生火災(zāi)必然產(chǎn)生大量煙霧，對(duì)火災(zāi)撲救構(gòu)成極大的困難和風(fēng)險(xiǎn)。建筑內(nèi)煙霧的流動(dòng)和擴(kuò)散，是導(dǎo)致人員死亡的重要因素，尤其是此類綜合體火災(zāi)，空間大、內(nèi)部密閉、可燃物多，產(chǎn)生煙霧濃、毒性大、擴(kuò)散速度快、著火點(diǎn)隱蔽[2]。

1.1? ?煙霧密度大，中性平面低

由于大型商業(yè)綜合體空間大、縱深距離長(zhǎng)、空氣更新緩慢，所以，部分物質(zhì)受熱之后，發(fā)生氣化，燃燒不充分，這會(huì)生成大量不完全燃燒的產(chǎn)物，而使煙氣含量增高。因?yàn)榛馂?zāi)，大量煙霧形成。向外流動(dòng)的煙霧在通道橫截面上占有較大面積，以致與空氣接觸的水平面偏低，流動(dòng)通道隨之變?yōu)橐粋€(gè)大煙囪，增加救援人員火情偵察和滅火戰(zhàn)斗難度[3]。

1.2? 高溫?zé)熿F可能引發(fā)新的燃燒

在一次火災(zāi)中，物質(zhì)燃燒放出的熱量決定煙霧溫度。當(dāng)前來看，在大部分的大型商場(chǎng)中，存有相當(dāng)數(shù)量的可燃物質(zhì)，與其他建筑的單位火災(zāi)荷載比高出很多?；馂?zāi)如若爆發(fā)，火源點(diǎn)的周圍溫度基本可以到1000℃，使得煙霧溫度高。另外，還有兩個(gè)要素的存在，難以分散開的煙霧使得內(nèi)部壓力變大;冷空氣的及時(shí)補(bǔ)充導(dǎo)致溫度緩慢下降的結(jié)果發(fā)生。這些煙霧，在整個(gè)過程中，可以對(duì)四周的可燃物質(zhì)進(jìn)行加熱，到達(dá)燃點(diǎn)后，新的燃燒便會(huì)形成。

1.3? 隱蔽火點(diǎn)多，陰燃面積大

冷空氣的補(bǔ)充，相對(duì)于物質(zhì)的燃燒是緩慢的。所以不充分燃燒很多，多數(shù)物質(zhì)會(huì)有陰燃的特征。在大型商場(chǎng)地下部分，會(huì)有成垛的現(xiàn)象，這也容易陰燃，況且，煙霧最易籠罩這些部位，所以要在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)極為困難，影響了消滅火災(zāi)的進(jìn)程。

1.4? 氣體、不完全燃燒的產(chǎn)物量大

大型綜合體中，會(huì)有儲(chǔ)存化學(xué)纖維、塑料、麻、棉、橡膠、毛等作為原料制作產(chǎn)生商品的情況，沒有足夠空氣，這些物質(zhì)不會(huì)充分燃燒，有毒氣體還有一些不完全燃燒的產(chǎn)物也將產(chǎn)生。例如，海綿中含有聚氨酯、化纖地毯中含有聚丙烯和泡沫，一旦燃燒，劇毒氣體隨之產(chǎn)生，吸入極少量就會(huì)造成人員受傷或死亡的情況，這就是在建筑火災(zāi)中人員傷亡的主要原因。

2? 大型商業(yè)綜合體建筑的火災(zāi)煙霧流動(dòng)規(guī)律

大量火災(zāi)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同環(huán)境、不同區(qū)域，擴(kuò)散煙霧的流動(dòng)速度會(huì)有不同。比如，水平方向流動(dòng)的煙霧為0.3～0.8m/s，而垂直方向流動(dòng)的煙霧為5～7m/s，這就是由于煙囪效應(yīng)的影響?？偟膩碚f，煙霧發(fā)生這些變化主要是因?yàn)橥L(fēng)系統(tǒng)的壓力以及溫度差異導(dǎo)致的氣體密度不同，從而導(dǎo)致的煙囪效應(yīng)，這里面，溫度差還有溫度的變化成為煙霧流動(dòng)最重要的影響因素。

2.1? 建筑物內(nèi)部通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的供風(fēng)、排風(fēng)的壓力均衡情況對(duì)煙霧產(chǎn)生影響

如若內(nèi)部供風(fēng)和排風(fēng)是一樣的，那么，這個(gè)系統(tǒng)就不會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生壓力。如若一個(gè)部位的供氣突然超過了排氣，增壓便出現(xiàn)，空氣就會(huì)飄向其余地方。反之，會(huì)有相反的景象。所以，可以人為控制一些建筑物內(nèi)部的通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，使之向有益的方向流動(dòng)。

2.2? 溫度升高后的氣體膨脹

由氣體膨脹定律不難得出，著火區(qū)域內(nèi)氣體會(huì)擴(kuò)大3倍，所以，建筑物的其余部分將承擔(dān)的2/3氣體轉(zhuǎn)移，并且此過程極為迅速，壓力相當(dāng)大。這些壓力如若不能削弱，煙氣就會(huì)依托著火層，向上或向下流動(dòng)。

2.3? 發(fā)生火災(zāi)的建筑，內(nèi)部空氣的溫度要高于外部，空氣容重降低，浮力隨之上升

建筑物上下均有門窗開口，氣流從上開口流向室外，從下開口流向室內(nèi)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。建筑物的溫差及高度會(huì)對(duì)煙囪效應(yīng)產(chǎn)生影響，如若火災(zāi)發(fā)生在較低的層數(shù)，煙囪效應(yīng)對(duì)較高層和豎井的影響很明顯，此時(shí)煙氣上升的潛力更大。因此火災(zāi)條件下著火層以上開口部位往往是危險(xiǎn)場(chǎng)所。

2.4? 風(fēng)向、風(fēng)力、風(fēng)速在室內(nèi)，影響著高層煙霧活動(dòng)軌跡，且這種影響與建筑物的外形與規(guī)模相關(guān)

通俗來說，迎風(fēng)面的墻壁由于風(fēng)力作用受到向內(nèi)的壓力，向外的壓力就加在背風(fēng)面和兩側(cè)的墻壁，向上的壓力出現(xiàn)在平頂層上。這些壓力，以致空氣通過迎風(fēng)面進(jìn)入建筑物的內(nèi)部，通過背風(fēng)面遠(yuǎn)離建筑物，負(fù)壓力此時(shí)對(duì)頂層上啟口的垂直通風(fēng)管道，通常有一種吸引的作用。同時(shí)中性面在正的水平風(fēng)壓力效果下有上升，中性面在負(fù)的水平風(fēng)壓力效果下有下降。

3? 火場(chǎng)排煙的意義

建筑火災(zāi)遇害的人員大多是因?yàn)闊煔猓瑹煔鈱?dǎo)致遇害的比例達(dá)80%，即便是在燒死的遇害者中，根本原因也是先窒息后被火燒。在能見度低于3m以下時(shí)，人在這樣生疏的環(huán)境中很難逃離。因此為提高救人和滅火效率而進(jìn)行的排除高溫?zé)煔庵饕幸韵聨追矫嬉饬x：

3.1? 創(chuàng)造疏散逃生的有利條件

在滅火戰(zhàn)斗中，最重要的是營(yíng)救被困人員，而濃煙會(huì)導(dǎo)致能見度低，這阻礙了人員的疏散逃生速度;流動(dòng)狀態(tài)的有毒煙氣，會(huì)使更多人員中毒，甚至失去逃生能力;又因?yàn)楦邷厝毖?，?dǎo)致窒息。如果消防人員到場(chǎng)后就實(shí)施積極的排煙降毒措施，高溫、濃煙對(duì)被困人員的侵襲就會(huì)降低，從而疏散逃生的速度得到提高，逃生的時(shí)間隨之延長(zhǎng)，為營(yíng)救被困人員贏得了寶貴時(shí)間。

3.2?; 創(chuàng)造可以提高滅火效率的有利條件

從火場(chǎng)實(shí)際來看，發(fā)生火災(zāi)的商業(yè)綜合體，想從外部進(jìn)攻不容易。由于內(nèi)部高溫?zé)熿F聚集，可燃物微粒大量產(chǎn)生，溫度達(dá)到400℃以上，霎時(shí)會(huì)全面燃燒，形成“轟燃”現(xiàn)象。同時(shí)擴(kuò)散的濃煙和有毒氣體，也會(huì)妨礙消防人員展開滅火戰(zhàn)斗。能見度不高造成消防人員行動(dòng)困難。內(nèi)部空間大、鋼結(jié)構(gòu)跨度大的大型綜合體如果不盡快排煙散熱、冷卻承重構(gòu)件，極有可能發(fā)生建筑坍塌，切斷救援人員近戰(zhàn)救援的路線，甚至?xí)斐蓛?nèi)攻人員傷亡，對(duì)滅火戰(zhàn)斗的順利進(jìn)行造成影響。

3.3? 為控制火勢(shì)和減緩火勢(shì)蔓延的速度提供條件

如建筑內(nèi)排煙設(shè)施是完整有用的，發(fā)生火災(zāi)時(shí)即可排放大量的煙氣，同時(shí)冷空氣得以增補(bǔ)進(jìn)入商場(chǎng)內(nèi)，火災(zāi)產(chǎn)生熱量70%～80%可以消除，還可以控制火災(zāi)蔓延。選擇恰當(dāng)?shù)呐艧煼绞?，能提高環(huán)境的能見度[4]和安全性，延緩和阻止部分部位的坍塌，內(nèi)攻近戰(zhàn)得以快速展開，提高滅火救援的效率，減少火災(zāi)損失。

3.4? 為改變火勢(shì)蔓延的方向創(chuàng)造有利條件

因?yàn)闊煔獾臏囟雀哂诳諝?，在?duì)流的影響下，無風(fēng)條件就會(huì)以3～4m/s的速度沿著樓梯間等豎直的管道向上擴(kuò)散，以0.3～1.0m/s的速度沿著走廊橫向流動(dòng)。在大部分的情況下，煙霧擴(kuò)散及流動(dòng)的方向就決定了火勢(shì)蔓延的方向，在特殊情況下，為了保護(hù)貴重物品，會(huì)改變蔓延的方向，從而達(dá)到為滅火和救人提供幫助的目的。

4? 火場(chǎng)排煙應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1? 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用程度較低

滅火救援戰(zhàn)斗中，關(guān)于第一時(shí)間排煙降毒有明確的規(guī)定，但實(shí)際運(yùn)用中，由于成功案例少、參戰(zhàn)人員少、考慮因素多等，排煙沒有被作為必須執(zhí)行的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用到救援中。特別是在大空間、大跨度鋼結(jié)構(gòu)、內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜、密閉性好的建筑火災(zāi)中，火場(chǎng)面積較大、可燃物質(zhì)較多、火災(zāi)荷載大，被困人員多、滅火救援任務(wù)重、現(xiàn)場(chǎng)一片混亂的情況下，無法準(zhǔn)確判定火場(chǎng)排煙位置和方式，消防人員往往運(yùn)用最簡(jiǎn)單的噴霧水流進(jìn)行排煙降溫，在非常惡劣的濃煙、高溫環(huán)境中堅(jiān)持戰(zhàn)斗也時(shí)有發(fā)生。

4.2? 部分救援人員對(duì)排煙方法掌握不好

雖然大部分消防站均配有移動(dòng)排煙設(shè)備，有的還配有排煙消防車，但僅僅是做到了對(duì)排煙車輛裝備的性能參數(shù)熟悉和器材操作而已，實(shí)戰(zhàn)能力較差。滅火預(yù)案中僅有排煙任務(wù)，但對(duì)如何組織、分工沒有觸及，實(shí)際意義不大?，F(xiàn)有的教材資料缺乏針對(duì)性的演練訓(xùn)練，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境所要求的排煙方式和排煙條件選擇上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，一旦火場(chǎng)需要排煙時(shí)，救援人員往往茫然無措。

4.3? 部分基層指揮員對(duì)火場(chǎng)排煙不夠重視

由于排煙技術(shù)要求較高，如果選擇不當(dāng)，新鮮空氣進(jìn)入后，將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部火勢(shì)蔓延擴(kuò)大，可燃物猛烈燃燒，甚至?xí)l(fā)生轟燃現(xiàn)象。由于傳統(tǒng)意識(shí)的影響，往往使指揮員片面認(rèn)為火場(chǎng)排煙意義不大，非必要情況不會(huì)開展內(nèi)部排煙作業(yè)，這是對(duì)排煙的作用和認(rèn)識(shí)不深，對(duì)排煙技術(shù)掌握不熟練，從而在戰(zhàn)斗行動(dòng)中不重視排煙的應(yīng)用，排煙的利與弊也不能在火場(chǎng)實(shí)踐中得到驗(yàn)證，導(dǎo)致火場(chǎng)排煙在理論只是一個(gè)思想上的概念，實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用中很少行動(dòng)，才會(huì)出現(xiàn)成功案例比較少的現(xiàn)象[5]。

5? 火場(chǎng)送風(fēng)排煙的時(shí)機(jī)條件

火場(chǎng)送風(fēng)排煙目標(biāo)是排除火災(zāi)煙氣，不論采取自然排煙、移動(dòng)機(jī)械還是破拆等，都要針對(duì)不同情境，采用相應(yīng)的方式，抓住不同的時(shí)機(jī)來實(shí)行。如排煙、送風(fēng)有助于救援任務(wù)，送風(fēng)排煙措施就應(yīng)果斷實(shí)施;如送風(fēng)無助于任務(wù)，致使控制不住煙氣，就要等最后階段再采取送風(fēng)排煙措施。

5.1? 火災(zāi)規(guī)模較小時(shí)的排煙策略

若火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)規(guī)模不大，基本不會(huì)再發(fā)展，又產(chǎn)生了大批的火災(zāi)煙氣，這些煙氣就應(yīng)該及時(shí)排出。如若相對(duì)較大的空間，燃料控制會(huì)使火災(zāi)燃燒很長(zhǎng)時(shí)間。在這種情形下，火場(chǎng)排煙基本沒有風(fēng)險(xiǎn)?？諝膺M(jìn)入后火災(zāi)不會(huì)發(fā)生變換，也不會(huì)轟燃。此時(shí)應(yīng)果斷采取送風(fēng)排煙措施，能及時(shí)排出火災(zāi)煙氣，幫助內(nèi)攻滅火。

5.2? 火災(zāi)初始階段的排煙策略

消防救援隊(duì)伍到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，火災(zāi)有可能處于初始階段。這個(gè)時(shí)候，火場(chǎng)熱煙氣的溫度會(huì)較高，內(nèi)部的氧氣還有余量，熱煙氣會(huì)從起火點(diǎn)向外流，逐漸向上以及四周蔓延。因?yàn)闊煔鉁囟雀撸瑹岣×统蔀闊煔饬鲃?dòng)去往排煙口的驅(qū)動(dòng)力。加上其自身的空間特點(diǎn)，煙氣流動(dòng)空間大、通路長(zhǎng)、排煙口缺乏，自然排煙的效果降低。這時(shí)，送風(fēng)進(jìn)入可成為流動(dòng)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力，加速流動(dòng)的煙氣流向排煙口。新鮮空氣的供給，會(huì)有火災(zāi)強(qiáng)度突然增大的可能，轟燃也可能會(huì)發(fā)生。這就說明在火災(zāi)初始階段采取送風(fēng)排煙的措施，是有一定危險(xiǎn)性的。因此，到場(chǎng)之后，消防力量要第一時(shí)間展開協(xié)同配合，排煙與內(nèi)攻降溫結(jié)合，梯次進(jìn)攻化解風(fēng)險(xiǎn)。

5.3? 火災(zāi)全面發(fā)展階段時(shí)的排煙策略

在到達(dá)火場(chǎng)后，偵查發(fā)現(xiàn)火災(zāi)處于全面燃燒階段，火災(zāi)蔓延速度快。如若發(fā)現(xiàn)有較大的可能發(fā)生轟燃，此時(shí)不應(yīng)該考慮實(shí)施排煙。因火災(zāi)到全面發(fā)展階段之后，空氣和產(chǎn)生的一些可燃?xì)怏w混合燃燒，此時(shí)若排煙送風(fēng)有很大危險(xiǎn)性。這時(shí)控制火勢(shì)才是火場(chǎng)的主要方面，而此時(shí)，送風(fēng)排煙與作戰(zhàn)目標(biāo)不符。因此，全面發(fā)展階段的火災(zāi)不實(shí)用。

但是，在與著火區(qū)域相近的區(qū)域內(nèi)，要考慮排煙優(yōu)先使用。在其他火場(chǎng)區(qū)域采取排煙送風(fēng)是可以改善火場(chǎng)環(huán)境的，從而提高能見度，對(duì)于被困人員的疏散和消防員內(nèi)攻有積極影響。此時(shí)，要考慮的問題是，風(fēng)機(jī)的風(fēng)是否會(huì)影響火源，既控制煙氣，又避免火源被空氣射流直吹。

6? 結(jié)語

大型商業(yè)綜合體逐漸成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志，反映了一部分城市的發(fā)展水平，但也隨之帶來更嚴(yán)峻的消防安全風(fēng)險(xiǎn)。其火災(zāi)事故處置過程復(fù)雜、涉及面廣、參戰(zhàn)力量多、跨度時(shí)間長(zhǎng)、社會(huì)關(guān)注度高的聯(lián)合救援行動(dòng)。由于火場(chǎng)煙氣具有較大的危害，分析煙霧流動(dòng)規(guī)律和煙氣如何受外部環(huán)境因素的影響，選擇合理的排煙時(shí)機(jī)和排煙方法，對(duì)于有效提高被困人員的逃生率、加快滅火救援速度、及時(shí)排出煙氣是非常重要的。

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Analysis of ventilation countermeasures at the

scene of a fire in a large commercial complex building

Zhou Shuguang

（Yantai Municipal Fire and Rescue Brigade，Shandong? Yantai? 264000）

Abstract：With the rapid development of the economy， large commercial complexes have come into being， with functions such as civic entertainment， shopping and dining， and the building itself is characterized by large volume， large area and high density of people. Due to the relatively high fire load， the smoke generated by fire is highly concentrated， hot and toxic， and the smoke is not easily discharged， which makes it difficult for people to escape and rescuers to give help. The article analyzes the fire smoke flow law and fire smoke evacuation timing of modern large commercial complex buildings， and proposes an application reference for effective fire smoke evacuation technology of large commercial complexes.

Keywords：commercial complex; fire smoke evacuation; chimney effect