摘要:高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi),火災(zāi)蔓延快、疏散路線長(zhǎng),將造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。為解決高層建筑人員疏散困難的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外都有專家學(xué)者提出消防電梯疏散這一理念。雖然我國(guó)現(xiàn)有消防法規(guī)定,火災(zāi)時(shí)電梯不能用于人員疏散,但是若能保證疏散過(guò)程中電梯的安全性,采用電梯和樓梯綜合疏散方式將縮短疏散時(shí)間。電梯安全性的保證包括很多方面,比如電梯供電設(shè)施、防煙系統(tǒng)等。本文主要對(duì)電梯井加壓送風(fēng)安全防煙方面進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞:高層建筑,消防電梯井, 煙氣蔓延, 煙氣控制
  前言
  全球各國(guó)每年發(fā)生的火災(zāi)事故次數(shù)不斷增加,涉及的火災(zāi)類型有天然氣管道火災(zāi)、油罐起火爆炸、森林大火、建筑火災(zāi)等等,其中建筑火災(zāi)涉及各個(gè)功能的建筑類型,比如商業(yè)樓、家具廠、居民樓、高層建筑等。在各類事故中,火災(zāi)事故是損失最嚴(yán)重和救援最困難的事故之一,而其中高層建筑火災(zāi)問(wèn)題尤為突出。世界各國(guó)對(duì)高層建筑定義不同,在我國(guó)超過(guò)10層的住宅建筑和超過(guò)24米高的其他民用建筑為高層建筑。隨著城市用地逐漸緊張,建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大,高層建筑、超高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn),高層建筑在減少用地的同時(shí)也給防災(zāi)問(wèn)題上帶來(lái)了難題,F(xiàn)高層建筑事故發(fā)生的數(shù)量和頻率不斷增加,由于其內(nèi)部豎井多、火災(zāi)荷載大、人員密集的特點(diǎn)使得一旦發(fā)生火災(zāi),火勢(shì)將迅速蔓延,人員疏散困難,因此將造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
  一、高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)
  高層建筑因功能復(fù)雜、樓層多、豎井多、人員密集等特點(diǎn)使得其火災(zāi)危險(xiǎn)性比普通建筑大,其主要表現(xiàn)在:
  1、火災(zāi)、煙氣蔓延影響因素多
  高層建筑樓層高、豎井多,因此在發(fā)生火災(zāi)時(shí),受到的影響因素復(fù)雜,如豎井的煙囪效應(yīng)、電梯轎廂活塞效應(yīng)、外環(huán)境風(fēng)力影響等,使得火災(zāi)煙氣迅速?gòu)闹饘勇又疗渌麡菍印?/div>
  2、功能復(fù)雜,起火因素多
  很多高層建筑是集多種功能為一體,涉及商店、娛樂(lè)區(qū)、辦公間、設(shè)備間等,功能越多,起火因素越復(fù)雜,且高層建筑用電量大、裝修復(fù)雜,一旦因短路漏電等問(wèn)題形成點(diǎn)火源,極易引發(fā)火災(zāi),造成巨大損失。
  3、火災(zāi)撲救難
  從國(guó)內(nèi)外很多高層建筑火災(zāi)事故案例中可以發(fā)現(xiàn),依靠外力撲救高層建筑火災(zāi)非常困難,會(huì)遇到很多客觀問(wèn)題,如消防云梯高度不夠,水泵水壓不足,直升飛機(jī)送水滅火水量不夠等等。若再加上高層建筑內(nèi)部噴淋設(shè)施、消火栓不完善,高層建筑自救能力低,高層建筑火災(zāi)撲救將極為困難。另外,若因消防電梯故障等原因電梯關(guān)閉,消防救援人員將攜帶大量滅火裝備通過(guò)爬樓梯滅火,耗盡體力,不但不利于滅火,消防人員的生命安全也受到了威脅。
  4、人員密集,疏散困難
  高層建筑物體積大,容納的人數(shù)多,一旦發(fā)生火災(zāi),眾多人員同時(shí)段疏散易造成踩踏和群死群傷事件。同時(shí),人員疏散路徑長(zhǎng),因此疏散時(shí)間長(zhǎng),長(zhǎng)時(shí)間的疏散過(guò)程中極極易受到火災(zāi)煙氣的威脅,造成人員因中毒窒息而受傷或死亡。
  二、高層建筑內(nèi)煙氣蔓延
  高層建筑高度高、豎井多、設(shè)施功能復(fù)雜等特點(diǎn)使得火災(zāi)煙氣蔓延途徑多、蔓延速度快,若發(fā)生火災(zāi),煙氣將通過(guò)這些豎井迅速蔓延到其他樓層,對(duì)人員構(gòu)成危害,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。高層建筑消防電梯井內(nèi)煙氣蔓延的特殊性給防火防煙帶來(lái)了困難與挑戰(zhàn),在對(duì)電梯井加壓送風(fēng)模擬和試驗(yàn)研究前,分析煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有重要的意義。
  煙氣流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力主要有浮力和膨脹力、煙囪效應(yīng)、風(fēng)的作用、通風(fēng)系統(tǒng)的影響、電梯的活塞效應(yīng)等。
  1、浮力和膨脹力
  對(duì)于高層建筑,著火房間產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐沟迷摲块g內(nèi)的溫度高于周圍冷空氣的溫度,相鄰流體之間存在溫度梯度,便會(huì)出現(xiàn)密度梯度,密度小的高溫流體不斷上升流動(dòng),從房間內(nèi)的上部開(kāi)口處流出,同時(shí)冷空氣從下部開(kāi)口處流入房間,即產(chǎn)生浮力效應(yīng)。同時(shí),煙氣的流動(dòng)速度與溫度有關(guān),溫度越高流動(dòng)越快。煙氣因浮力作用不斷上升,在上升過(guò)程中會(huì)受到墻壁等維護(hù)結(jié)構(gòu)的冷卻而有下沉趨勢(shì),到達(dá)頂棚后轉(zhuǎn)向水平擴(kuò)散,隨著火勢(shì)發(fā)展,煙氣量不斷增加,造成上部煙氣層增厚。當(dāng)?shù)竭_(dá)門窗等開(kāi)口時(shí),煙氣通過(guò)開(kāi)啟的開(kāi)口向其他區(qū)域擴(kuò)散,若門窗等開(kāi)口關(guān)閉,室內(nèi)熱量大量積累,熱煙氣層厚度和溫度逐漸增加,達(dá)到一定臨界條件后易引起轟然,導(dǎo)致門窗破裂,引起轟然,煙氣將從破裂缺口擴(kuò)散至其他區(qū)域。
  2、煙囪效應(yīng)
  煙囪效應(yīng)是在垂直的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,由于氣流對(duì)流作用,促使煙塵和熱氣流向上流動(dòng)的效應(yīng)。是室內(nèi)外溫差形成的熱壓及室內(nèi)外風(fēng)壓共同作用的結(jié)果,通常以前者為主,室內(nèi)外溫差越大、建筑高度越高,煙囪效應(yīng)越明顯。高層建筑中存在大量的豎直通道,如樓梯井、電梯井、電纜井、管道井等,在這些豎井內(nèi)流動(dòng)的氣體,其煙囪效應(yīng)十分顯著。根據(jù)建筑物內(nèi)外溫度的高低,主要分為正煙囪效應(yīng)和逆煙窗效應(yīng),如在夏季,由于室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行使豎井內(nèi)溫度低于周圍環(huán)境溫度,氣流通過(guò)中性層以上的開(kāi)口流入,下部開(kāi)口流出,豎井內(nèi)氣流向下運(yùn)動(dòng),將這種內(nèi)部氣流下降的現(xiàn)象稱為逆煙囪效應(yīng),反之當(dāng)建筑豎井內(nèi)溫度高于周圍環(huán)境溫度,氣流通過(guò)中性層以下的開(kāi)口流入,上部開(kāi)口流出,豎井內(nèi)氣流向上運(yùn)動(dòng),將內(nèi)部氣流下降的現(xiàn)象稱為逆煙囪效應(yīng)。煙囪效應(yīng)通過(guò)加速室內(nèi)外空氣對(duì)流和改變空氣卷吸影響著火房間的燃燒,隨著火災(zāi)的發(fā)生,煙氣溫度越高,在豎井蔓延煙囪效應(yīng)越明顯,煙囪效應(yīng)一方面加速了煙氣的擴(kuò)散速度,使其快速蔓延至其他非著火區(qū)域,造成更嚴(yán)重的事故后果,一方面煙囪效應(yīng)形成的氣流流動(dòng),使得外界空氣不斷進(jìn)入,火源卷吸新鮮空氣將使得燃燒更加猛烈,加劇火勢(shì)的發(fā)展。
  3、活塞效應(yīng)
  當(dāng)列車在隧道中運(yùn)行時(shí),隧道中的空氣被列車帶動(dòng)而順著列車運(yùn)行前進(jìn)的方向流動(dòng),這一現(xiàn)象稱為列車的活塞作用[36]。同理,由于電梯井內(nèi)空間封閉狹小,電梯轎廂上下運(yùn)行時(shí),像活塞推擠和抽吸空氣一樣,在轎廂后方會(huì)不斷從壁面縫隙抽吸外界空氣,轎廂前方會(huì)推擠井內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng),若發(fā)生火災(zāi),推擠和抽吸作用將影響電梯井、前室壓力變化,從而影響煙氣的蔓延,這就是“活塞效應(yīng)”。轎廂駛離火災(zāi)層的短時(shí)間內(nèi),活塞效應(yīng)使壓差減小,極限狀態(tài)下可能導(dǎo)致火災(zāi)煙氣卷入電梯前室。