高層建筑利用電梯安全疏散的問題與對策

●陳啟元

(青島市消防支隊，山東青島 266071)

(本欄責任編輯、校對 陳 華)

近年來，高層建筑高度和數量呈現了爆發式增長，據不完全統計，截至2011年，我國共有高層民用建筑20萬幢，超高層建筑1 600多幢。伴隨著高層建筑數量的不斷增多，高層建筑的安全問題也越來越突出，影響高層建筑安全的因素很多，其中影響最大的便是火災，特別是美國“9·11”事件、2010年“11·15”上海膠濟路教師公寓火災、2009年“2·9”央視大樓火災等造成了重大人員傷亡和財產損失，社會影響重大。高層建筑如發生火災，需要快速安全疏散，如不能利用電梯進行快速疏散就不能適應現實的需要。因此，高層、超高層建筑消防安全疏散路徑問題亟須進一步研究解決。

一、高層建筑利用樓梯疏散的局限性

建筑物火災中，樓梯是人們安全疏散的直接逃生路徑，但是隨著建筑物高度的不斷攀升以及建筑結構的多樣化，人們僅僅通過樓梯進行安全疏散時所面對的問題越來越多，局限性也越來越大，主要體現在:

(一)疏散時間長

有關部門專門組織過疏散演練測試，結果表明，以一部樓梯計算，當高層建筑每層有120人時，則第1層的人員疏散到地面需要19 min，第30層則需要39 min;而火災從起火到猛烈燃燒一般在25 min左右，此時大部分人員會因來不及疏散而被困在建筑內。上海金茂大廈舉行消防疏散演習，在樓梯通暢的情況下，身體強壯的男職工，從85層樓跑出大廈，最少用時35 min。由此可見，在火災情況下，高層建筑利用樓梯疏散將導致大量人員被困在建筑內部不能逃出。

(二)無序疏散的危險性大大增加

火災中人的異常心理和行為導致無序疏散的危險性大大增加。一般情況下，人的動機、行為、目的三者的指向是一致的，但在火災情況下，由于遠離室外安全地帶的焦慮與對煙氣的恐懼交織在一起，“心理-行為”系統將會發生異常。主要表現為:(1)“動機-行為”歷程縮短。從感知火災信號到做出行動反應，一般為5～10 s，在這個過程中疏散人員缺乏理智的分析判斷過程，行為具有紊亂性。(2)“動機-行為-結果”的不一致性。火災發生時，疏散人員常會出現與結果不一致的甚至相反的行為，如習慣往狹窄角落或有光亮的地方奔跑，甚至從高處往下跳等。(3)行為的盲目性。火災時人們都隨其他奔跑人流向無煙火的地方撤離或朝向自己最熟悉的出口奔跑，一旦出口受阻就只能原路返回，在返回途中有可能因被煙火封堵而遇難。(4)行為的排他性。人們在逃生時，往往不顧他人，全部精力都致力于盡早地逃離火災現場，導致混亂和擁擠，即使在撤離人員不多的情況下也會如此，從而延誤時間，造成不必要的傷亡。(5)行為的無序性和多向性。由于每個人的心理素質的差異，所選擇的逃生方式呈現出無秩序性和多種可能性。

二、高層建筑利用電梯疏散的優越性

自1887年美國奧的斯公司制造出世界上第一臺電梯以來，經過100多年的發展，電梯的技術和安全性能不斷完善，既然在火災發生時能利用消防電梯將消防員運送到起火樓層進行救援，火災時利用電梯疏散在技術上已不存在難題。“9·11”事件以后，美歐很多專家認為使用電梯進行疏散是合理的，但必須尋找相應的技術方案解決，這個觀點已日漸被人接受;國內很多城市也對高層建筑中利用電梯疏散進行了多項實驗，根據相關數據，發生火災時有條件地利用電梯疏散是可行的。

(一)安全疏散的方式增多

發生火災后，人們不僅可以利用封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外樓梯等方式疏散，還可以通過電梯進行疏散，大大拓寬了安全疏散渠道。

(二)疏散時間短

根據設計規范要求，在上行高峰時，住宅樓所配電梯需要將全樓總人數的5% ～7%在5 min內運送完畢;辦公樓所配電梯需要將全樓總人數的13%～18%在5 min內運送完畢。而兩類建筑的高峰輸送總時間分別為不大于67～100 min及29～40 min。電梯運送具有時間短的特點，對于高層建筑，特別是功能復雜的超高層建筑中人員的疏散具有重要意義，在火災等危急情況下，應用電梯進行疏散能夠大幅減少人員疏散時間，提高人員獲救概率。

三、當前高層建筑利用電梯疏散存在的問題

(一)電梯機房易受火災影響

按照規定，電梯機房應劃分獨立的防火分區。但工程實踐中，往往存在機房防火門不能保持常閉狀態，機房內電氣線路管線、風管等穿越防火墻而產生的縫隙未能嚴密封堵等問題，建筑物發生火災后，電梯的主要控制設備極易受到高溫熱煙氣影響，從而導致系統癱瘓。

(二)電梯層門易受火災破壞

電梯層門耐火性、隔熱性差，火災發生時易受破壞。根據測試，當電梯層門各點平均溫度超過初始溫度140℃時，喪失隔熱性;對于門扇或寬度在100～300 mm之間的門套，最高溫度超過初始溫度360℃時，則喪失隔熱性;對于門扇或寬度大于等于300 mm門套，其最高溫度超過初始溫度480℃時，喪失隔熱性。電梯層門不具有防火作用，大火會破壞電梯層門電路使電梯在火災時停止運行，對在電梯中的人員也是極大的威脅。

(三)電梯豎井及電梯層門防煙能力差

電梯井道是上下連通的，火災時如果煙氣流入，會產生煙囪效應，使其成為拔煙助火的垂直通道，既威脅人員的安全，又助長了煙火的擴散與蔓延。使用電梯疏散可能會使空氣流通，造成火勢加劇，使電梯豎井失去防煙功能。另外，消防電梯前室機械加壓送風系統不能發揮應有作用。由于消防設計、管理等多方面原因，很多高層建筑的前室存在機械加壓送風口的位置設置不合理、防火門不能保持常閉狀態等問題，導致機械加壓送風失效，前室不能保持正壓狀態，致使有害煙氣侵入消防電梯前室。

(四)電梯的抗水能力差

很多電梯的控制面板無防水功能，而滅火救援過程中大量消防用水可能會導致電氣火災或電梯故障，這對于電梯疏散來說是致命的。由于漏電等原因電梯會停掉，使用電梯的人不但不會逃生反而會被困在里面，電梯也難以在火災撲救過程中繼續使用。

(五)普通電梯在火災時的可靠性差

電梯不具有防高溫性能，當遇到高溫時很容易失控甚至變形卡住，有的還會有觸電的危險;現行使用的消防電梯大多無防墜落功能，轎廂內也無緊急逃生口;火災發生時當樓內電氣線路被燒毀或斷電時，電梯便會停在樓層中間，既不利于電梯內的人員逃生，也不利于外面的搶險人員營救。

(六)火災時電梯控制系統不完善

目前的普通電梯都未與樓宇的管理系統相結合，是一個單獨運行的系統，因此，在控制室不能反饋每層的火災情況及電梯運行的位置等關鍵信息，無法直接控制電梯的運行。

四、高層建筑利用電梯疏散的設計思路及對策

(一)利用新材料和新設計增強電梯層門的耐火性能和隔熱性能

電梯層門是電梯的防護門，其耐火性能對防止樓層火災通過電梯井道蔓延有至關重要的作用。國家標準化管理委員會于2011年12月30日批準發布《電梯層門耐火試驗完整性、隔熱性和熱通量測定法》，該標準為推薦性國家標準，已于2012年4月1日起實施。按照該標準生產的耐火層門具有消防功能，能在完整性、隔熱性和抗輻射性三個技術指標上達到要求。目前，一些符合要求的新產品已經投入使用，例如由杭州西子奧的斯電梯公司研究的“迷宮形結構”耐火層門，具有很好的完整性及隔熱性，在火災中能保持2 h以上的完整性，1 h以上的良好隔熱性。該耐火層門在一面直接接觸1 100℃火焰的情況下，另一面的溫度能夠在1 h之內保持在200℃以內。

(二)修訂規范解決電梯前室及電梯豎井防煙問題

《高層民用建筑設計防火規范》(以下簡稱《高規》)要求在消防電梯前室設置正壓送風系統，用以提高前室風壓，阻止煙氣進入，如果能夠嚴格按照規范要求設計、施工，嚴格落實日常管理，電梯前室完全能滿足防火要求。但實際工程中往往存在正壓送風口設置位置錯誤、防火門難以保持常閉等現象，防煙前室實際防煙的效果不一定理想，若規范改為要求在高層建筑電梯井道及前室內同時加壓送風，防煙效果可能更為理想。因此，筆者建議再次修訂規范時修改此項內容。

(三)嚴格落實消防電梯前室的防排水設計

《高規》明確要求消防電梯井的井底應設置排水設施，排水井容量不小于2 m3，排水泵的排水量不小于10 L·s-1。但現實中該項規定未能很好地執行，常會出現火災撲救過程中大量消防水流進電梯導致電梯不能使用的情況。因此，應在設計、施工過程中，加強監管力度，嚴格落實消防電梯前室的防排水設計，確保電梯安全使用。

(四)確保電梯的應急電源安全可靠

電梯是高層民用建筑中重要的運輸設備，特別是考慮作為應急疏散交通工具，對供配電要求更高。《高規》第9．1．1條、9．1．2條規定:高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯等消防用電，應按現行的國家標準《供配電系統設計規范》的規定進行設計，一類高層建筑應按一級負荷要求供電，二類高層建筑應按二級負荷要求供電，并應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。一類高層建筑自備發電設備，應設有自動啟動裝置，并能在30 s內供電。二類高層建筑自備發電設備，當采用自動啟動有困難時，可采用手動啟動裝置。《通用用電設備配電設計規范》也規定:“每臺電梯的電源線，應裝設隔離電器和短路保護電器，有多路電源進線的電梯機房，每路進線均應裝設隔離電器。”同時規定:“應從不同的配電回路分別提供雙路電源。”

(五)利用樓宇智能化系統控制電梯疏散被困人員

在滿足以上條件的情況下，先進的樓宇智能化系統是實現電梯疏散人員的關鍵，樓宇智能化系統是信息化的重要組成部分，該技術綜合了計算機、信息通信等方面的最先進技術，能夠綜合自動控制建筑物內的電力、照明、空調、防災、運輸設備等工作，自動化監視及統計記錄各種設備的運行狀態，實現建筑物自動化、通信自動化、辦公自動化、安全保衛自動化和消防自動化。準備應用電梯疏散之前，可以使用樓宇智能化系統對火情進行偵查，確定著火樓層、火源位置以及用于疏散的電梯井、機房及電源位置等相關信息，只有確定電梯安全才可應用電梯進行疏散。為了確保安全，還需要利用樓宇智能化系統對電梯井、機房、電梯轎廂及著陸區進行煙氣探測，對前室和電梯轎廂內的溫度和煙氣密度進行持續監視，一旦探測到不安全狀況，樓宇智能化系統應快速確定電梯的位置，并對比電梯井探測器間的信息以及其他房間的信息。這種信息獲取功能與樓宇智能化系統整合，可以保證電梯不通過危險地區而正常使用。

五、結束語

高層建筑發生火災時，能否成功組織疏散是減少人員傷亡的關鍵。高層建筑管理部門、使用單位和消防部隊必須掌握高層建筑火災特點，重視疏散通道的設計和使用，有效利用各種疏散手段。利用電梯進行疏散時，應注意:(1)針對具體的高層建筑，論證利用電梯疏散的可行性，制定可操作性強的疏散預案。(2)對使用年限較長的高層建筑電梯，進行安全排查，按照新法規、標準的技術要求，對電梯層門的耐火性能和隔熱性能、電源等方面進行改造，保證發生火災時能夠起到安全疏散的作用。(3)利用電梯疏散必須要有人員在現場組織，當電梯滿員時不能強行上人，防止電梯超載時不下降，導致無序疏散，影響電梯運行。

利用電梯疏散是一個全新的、復雜的課題，在現實應用中會受到建筑高度、所在建筑的人數、火災中人員的意識、樓宇智能化系統的可靠性和現場組織疏散的能力等諸多因素的影響，火災發生時完全靠電梯疏散是不現實的，必須綜合利用多種疏散途徑，在最短時間達到最大疏散量。

［1］李嘉華，王月明，雷勁松．火災時人的避難心理行為及建筑疏散設計［J］．消防科學與技術，2004，(2)．

［2］楊堅．高層建筑電梯安裝工程的電氣設計［J］．林業建設，2007，(3)．

［3］劉賤華．讓安全疏散不怕“高”［J］．現代職業安全，2013，(3)．

［4］GB 50045-95，高層民用建筑設計防火規范(2005年版)［S］．

［5］GB 50055-2011，通用用電設備配電設計規范［S］．