試論火災中的煙氣危害及防火設計對策分析

摘 要 ：建筑火災中，煙氣是導致人員傷亡的最主要因素之一，論文較系統地說明并總結了煙氣危害性，并對建筑防排煙設計提供了建議。

關鍵詞：建筑；煙氣；防火設計

1 引言

隨著社會經濟的發展，建筑對防排煙設計的要求越來越高。建筑向大規模、多功能發展，由于空間所限，向地下要空間，許多建筑建立在地下，這些場所使用的裝飾材料大多都是可燃的，而且還有大量的家用電器及家具，這些易燃設施在火災發生時，一旦燃燒，就會產生大量的有毒氣體，這些有毒的氣體被逃生的人群呼吸后，會導致窒息，從而失去逃生的機會，也為救援的人們設置了很大的障礙。

據統計，由于這些易燃的氣體導致中毒窒息死亡的人數占在火災中死亡總人數的 40%-50%，那些被燒死的人也大多數首先是被有毒氣體熏窒息后才被燒死的。因此了解和掌握火災時煙氣在建筑中的流動規律，控制煙氣擴散是建筑火災救援的首要工作。

2 火災中的煙氣危害

物質在燃燒反應過程中由熱分解生成的含有大量熱量的氣態、液態和固態物質與空氣的混合物，這就是煙氣，它是由極小的炭黑粒子完全燃燒或不完全燃燒的灰分及可燃物的其他燃燒分解產物所組成。煙氣的流動速度與煙氣的溫度和流動方向緊密相關。煙氣在水平方向的擴散流動速 度 在 火 災 初 期 階 段 一 般 為 0.3m /s， 在 猛 烈 階 段 為 0.5m/s～3m/s； 煙 氣 在 垂 直 方 向 的 擴 散 流 動 速 度 通 常 為3m/s～4m/s。火災煙氣對人體的危害主要體現在三個方面：

2.1 煙氣的毒害性造成大量人員傷亡

當煙氣中的含氧量低于正常所需的數值時，人的活動能力減弱、智力混亂，甚至暈倒窒息；當煙氣中含有各種有毒氣體的含量超過人正常生理所允許的最高濃度時，就會造成中毒死亡。一氧化碳：一氧化碳為不完全燃燒產物，當空氣中的含量為 0.1%時，人在 1h 后會感到頭痛、作嘔、不舒服；當含量達到 0.5%時，20min～30min 內人員會死亡；含量為 1%時，人員吸氣數次后失去知覺，1min～2min 內會即刻死亡。氰化氫：羊毛絲織品及含氮的塑料制品燃燒時會產生這種氣體。不同濃度的氰化氫對人體的影響為：當氰化氫濃度為 110fpm 時，時間長于 lh 即死亡；當濃度為 181×10 -6 時，10min 人即可死亡；當濃度為 280×10 -6 時，人會立即死亡。

2.2 煙 氣 的 減 光 性 影 響 人 員 的 安 全 疏 散 和 火 災的施救

煙氣中的粒子完全遮蔽了可見光，煙氣彌漫時，可見光被煙粒子遮蔽后會在一定程度上減弱，大大降低了能見度。煙氣也嚴重地刺激人的的眼睛，導致人不能睜開眼睛，看不見逃生的路，也嚴重影響著人員在火災時的行進速度。

2.3 煙氣的恐怖性造成人心理上的恐慌

尤其是發生轟燃時，火焰和煙氣沖出門窗孔洞，烈火熊熊、濃煙滾滾，使人產生極大恐懼，會造成疏散時的混亂 。缺氧，空氣中正常含氧量為 21%，而建筑物發生火災時，會消耗掉大量的氧氣，氧含量缺少時，就會導致人員窒息。當氧氣含量為 12%～15%時，人的呼吸就會急促，頭痛，眩暈，渾身疲勞無力，動作遲鈍；當氧氣含量為 10%～12%時，人就會出現惡心嘔吐、無法行動乃至癱瘓；當氧氣含量為 6%～8%時，人便會昏倒并失去知覺；當氧氣含量低于 6%時，6min～8min 的時間內，人就會死亡；當氧氣含量為 2%～3%時，人在 45s 內會立即死亡。

3 防排煙設計對策

控制煙氣有“防煙”和“排煙”兩種方式。“防煙”是采用被動的措施防止煙氣進人；“排煙”則是主動地去改變煙氣的流向，使其排出室外。這兩種設計措施互相補充。目前設計中采取的防排煙措施如下。

3.1 減少煙氣的產生

從源頭上減少煙氣產生，在建筑設計中設計火災自動報警系統和自動滅火系統，在火災發生的一開始就自動啟動報警，同時自動撲滅火源，從而在源頭控制煙氣的產生與發展。在裝修的同時，需用的裝修材料、家具應盡可能地選用不易燃燒的或者燃燒時不會發生煙氣，即使會發生煙氣但量很少的裝修材料或家具，這樣，在發生火災時就不會因為煙氣大而導致逃生人員窒息或者能見度低而無法行進，也為逃生人員提供充足的時間。

3.2 利用強制排煙方式來排煙

建筑的強制排煙設施有固定的排煙機、排煙井、電扇、室內的鼓風機等都可用來強制性排煙。建筑的排煙設施設計，根據條件，有的采用自然排煙方式，有的采用機械排煙方式。還有的兩者結合使用，互為補充。我們要根據影響排煙效果的各種因素，來選擇排煙的方式。一般情況下，發生火災時，應能夠迅速啟動送風設備，快速及時地排除火災發生地周圍防煙分區的煙霧；對樓梯間應能保持正壓送風；應能夠順利地降下防煙卷簾、活動擋煙垂壁，關閉各層豎井門和防火門，防止煙氣擴散，引導煙氣向對滅火有利的方向流動；設有水幕設備的要及時啟動噴淋設備，在水平和豎直方向有效地阻止煙氣的運動和擴散。除固定排煙設施以外，還可利用移動的設備排煙，但使用移動的設備排煙時，一定要防止排煙口的熱氣流引燃鄰近的建筑和可燃物，造成二次災害事故。因此，要考慮著火房間周圍的情況，煙火有無蔓延的可能，根據現場情況選擇安全地段，必要時配備一定滅火力量，防止火災蔓延擴大。使用移動的排煙設備時還應注意單通道地下建筑的全面通風排煙，送風機出口的送風管應伸入到遠離地下建筑出入口的盡頭下部，排煙機的吸入口則應設置在地下建筑出入口內側上部。這樣布置，可形成良好的對流，新鮮空氣從里到外驅趕煙氣，有利于排煙。多通道地下排煙，一般從一個出入口送風，另一個出入口排煙。送風口應盡量遠離排煙口。其余出入口仍可作為自然排煙口。大型復雜的地下建筑，要考慮設專門的疏散通路，將疏散通路設為獨立的防排煙分區，采用正壓送風防煙方式，確保疏散通路安全無煙。

3.3 自然排煙

可通過自然空氣的流動來把煙氣帶走，即自然排煙。當建筑著火時，可利用排煙豎井等豎向排煙通道排煙，當必要的時候，可將建筑頂層煙氣運動的重點鑿破，利用空氣的對流把煙氣排走。但是要注意高溫的煙氣會不會將臨近的建筑引燃。

3.4 自動噴淋系統排煙

自動噴淋系統排煙是一種既方便又有效的排煙措施。這種在火災時自動啟動水閥撲滅火源的發生既可以及時滅火，又可以將煙氣凈化，對人體無害。設計時，通常選擇在進風口的一面設置噴霧水槍，出風口的一面為排煙口，在排煙口附近要設置一定水槍保護，才能實施排煙。動噴淋系統排煙的技術相當的高，一般在走廊內排煙時，噴霧水流應將走廊的截面積全部遮住，阻止煙氣的倒流，排煙時應逐步推進；在房間內排煙時，應以房間的入口處作噴霧前端，要求在能全部覆蓋入口的位置上固定水槍。進入室內要注意形成負壓，以防煙火倒流。如在面積較大的空間排煙時，應充分利用防火分隔物，依托防火分隔縮小進風口截面積，然后噴射水流。對于排煙一側，需將開口部位全部開放。

4 結束語

總之，當建筑發生火災時，應迅速采取有效的防、排煙措施，對火災區域實行排煙控制，使火災產生的煙氣和熱量能迅速排除，以利人員的疏散和消防撲救。對非火災部位及疏散走 道 等 應 迅 速 采 取 機 械 加 壓 送風，使該部位空氣壓力值為相對正壓，以阻止煙氣的侵入，控制火勢蔓延，以 增 大 人 員 安 全 疏 散 時 的 可 靠 性 以 及 減 少火災造成的損失。