关于火灾延续时间的讨论

关于火灾延续时间的讨论 通过火灾救助过程分析,指出消防工程设计应包括三个时间概念:响应时间、 最佳控火时 间及其后的火灾延续时间,并提出具体的时间建议。通过合理地确 定时间概念,针对不同建筑物提 出相应的消防措施 ,旨在建立单体建筑与城市 (区域) 共同的防灾体系。 关键词 火灾延续时间 最佳控火时间 响应时间 水消防设施 1 问题 的提出 现行的消防系统设计规范是基于建筑单体的系 统,即一栋建筑需要储存 一次火灾的所有用水,并配 套能够满足灭火要求的所有消防设施。理论上讲, 某建筑一旦发生火灾,其内的消防设施应该满足在 火灾延续时间内,由消防人员 作为灭火主体将火灾 扑灭。但随着城市的发展,一栋接一栋的高层民用 建筑如 雨后春笋,于是一套又一套的建筑室内外消 防设施也不断重复建设,这种消防资 源即使是相邻 的建筑也无法共享。 对一座城市来说,经常可能发生火灾,但对单栋 建筑来说,发生火灾确是小 概率事件,正如在建筑 设计防火规范( GBJ 16 87 ,2001 年版,以下称 “建 规”) 所言： “对城镇或居住区,当居住人数不超过 2. 5 万人时,同一时间内的火灾次 数不超过 1 次 ”。这就 提出一个问题:能否将 2. 5 万人居住范围内的某栋 建 筑的消防设施或专业化管理的某套消防设施(满 足本区域内任何规模的建筑火 灾灭火要求) 作为城 市的公共资源,能否将建筑单体的消防纳入城市(区 域) 消防的系统? 另一方面,基于单体建筑的消防系统确有弊端： 消防工程投资高,缺乏专业人员管理,消防设施维护 不到位,灭火时消防设 施常不能启动或现场缺水导 致大火的情况时有发生。将各个单体建筑作为一个 消防系统来考虑是不恰当的。因此,有必要重新审 视以建筑单体为依托的消防 系统。 火灾延续时间是建筑水消防系统中的一个基本 概念,是指消防车去火场后 开始出水时算起,直至火 容积、生活水泵的流量都增大了许多,水在水箱中滞 留时间过长,水质易变坏,而且带来投资的增加。 将冷却水的补水水源设置在消防水池中是一个 好方法,而且还改善了消防 水池长期不用的弊端。 对于冷却水补水量较大的建筑,宜采用独立的变频 供水泵组。这样既避免 了水泵选择的不合理性又便 于日常的维护管理,达到节能目的。 4 水箱的材质 目前生活用水池水箱的设计中,大多采用钢筋 混凝土或不 锈钢材料。低位水池有钢筋混凝土和不 锈钢两种材料,高位水箱一般采用不锈 钢材料。笔 者建议,在条件许可的情况下,低位水箱尽量采用不 锈钢材料,这有 利于改善水质。另外,不锈钢水箱带 有基座,容易泄空,对清洗水箱十分方便,水 箱是否 能完全泄空,这一点很重要,希望在设计中能引起重 视。 5 水箱的日常使用及管理 笔者建议在以后的设计说明中增加水箱清洗周 期的规定,比如每半年清洗一次等,给物业管理部门 提供一个有章可循的依据, 让水箱的清洗纳入正常 的维护程序。当然,这也需要在设计上有周详的考 虑, 不论高、低位水箱,宜分成两格,以便于清洗水箱 时不中断供水。 通讯处:710003 西安市西七路 291 号 电话： (029) 87241465 E2mail :feifeiking0909 hot mail. com 收稿日期:2005 06 14 给水排水 Vol. 31 No. 12 2005 79 08 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 灾被基本扑灭为止的一段时间。它的长短实质上反 映了 建筑火灾借助专业消防队伍及设施灭火的时 间。若将建筑作为城市(区域) 消防系统的一部分, 合理地确定火灾延续时间实质上就是根据火灾的特 征 合理地划分建筑本身与城市消防系统在灭火过程 中的责任,只有责权明晰,才能 各负其责,最大限度 地减少火灾,减少损失,同时减少投入。 在“建规”及高层民用建筑设计防火规范( GB 50045 95 ,2001 年 版,以下称“高规”) 中均根据不 同建筑的性质、规模、火灾危险性大小等,制定了不 同的火灾 延续时间,对民用建筑而言:其室内消火栓 系统为 2 h 或 3 h ,自动喷水灭火系 统为 1 h。火灾 延续时间直接影响到消防贮水量的大小,它不仅关 乎消防工程 的造价、影响面积使用、造成水量浪费 等,更重要的是它直接关系到火场的水 源,影响到火 灾扑救的成败。 我国现行的消防规范中,除了火灾延续时间外, 还有一个重要的时间概念： 火灾初期。在“建规”第 8. 6. 3 条的条文说明中明确指出“扑救初期火 灾用 水量的储水设备,一般均应储存 10 min 的消防用水 量(即扑救初期火灾 的用水量) ”,从而明确初期火灾 即火灾的前 10 min。通常,火灾前 10 min 用水由水 箱供水,消防主泵启动后, 消防水池就成为主要水 源。因此,火灾前 10 min 的 消防用水量决定屋顶消 防水箱的容积,火灾延续时间内的一次消防用水量 决定 消防水池的容积。 科学合理地确定火灾延续时间,分清建筑与城 市(区域) 消防的职责是基于城市(区域) 消防系统的 首要问题。本文仅以设置消火栓和湿式自动喷水灭 火系统为 主的民用建筑火灾为例对火灾延续时间进 行探讨。 2 火灾延续时间与火灾持续时间的区别 火灾持续时间是指某次火灾发生、 发展直至熄 灭全过程所经历的时间。火灾延续时间不同于持续 时间,它是根据 火灾统计资料、国民经济的水平以及 消防力量等情况,综合权衡确定的,它与消 防灭火的 普遍过程相关,直接影响消防工程的设计。 响应时间是指从接到报警到第一梯队出水灭火 的时间,各国的法律均有相 应的时间规定,一般不超 过 10 min。我国消防法规定： “普通消防站的布 局,应以接到报警后 5 min 内消防队可以到达责任 区 边缘为原则确定” 。 在实际的火场操作中,对不同的建筑,其响应时 间有长有短。对低层建筑其 响应时间通常可控制在 10 min 以内, 但高层建筑火灾的响应可能需要 15 min ,甚 至更多。因为高层建筑与低层建筑物灭 火过程有所不同:消防队员到达后,他们 首先需向有 关人员询问起火位置,检查报警控制板,寻找楼梯或 消防电梯,关闭 空调或通风系统。通过消防电梯或 楼梯、走道, 到达起火楼层展开扑救行动。 在扑救行 动之前,须先对布满烟雾的区域展开搜索 , 找到火 源,然后再利用水 枪对起火点猛烈喷射,直至火苗被 熄灭为止。其间容不得半点延误,否则火势会 顺着 天花板蔓延到房间外部,失去控制。 据美国消防文献相关报道:在低层建筑火灾中, 经过 3040 min 的快速扑 救后,火势通常能够得到 有效控制。如果仍无法扑灭的话,消防队员可能就 要 撤到室外比较安全的地方,从外部展开灭火行动。 在扑救高层建筑火灾时,如果大火在最初的 3040 min 内没有得到控制, 那么可能要花上超过 23 h 从建筑内部进行扑救。 从火场救助情况分析:火警出现,消防人员接到 报警赶赴现场,第一梯队出 水灭火的响应时间,对低 层建筑不超过 10 min ,对高层建筑可能需要 15 min , 甚至更多;经过 3040 min 的快速扑救后,通常能 有效控制低层建筑的火灾, 控制部分高层建筑火灾; 若超过 40 min ,仍不能有效控制火灾,对低层建筑则 须进一步利用外部力量灭火,对高层建筑则有赖于 其室内火场及消防设施的工 作情况,灭火过程可能 就是一场“持久战”了。据统计,初期失控的高层建 筑 火灾, 用水量达 80 L/ s 以上, 甚至超过 100 L/ s , 火场实际用水量远远超 过消防设计用水量,需要多 辆车远距离供水,此时即便按照 3 h 的设计用水量 储水也不能满足火场要求。但若建筑的消防增压设 施仍能正常工作,外部又有 足够的水量补充到消防 水池中去,此时高层建筑仍可通过“内攻为主,外救 为 辅”的战术灭火。 结合火灾救助过程,可以这样认为:发现火警到 消防队员出水灭火期间是响 应时间,出水灭火是火 灾延续时间的开始,现行规范制定的火灾延续时间 80 给水排水 Vol. 31 No. 12 2005 08 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 是 2 h 或 3 h。火灾持续时间根据火场情况不等,最 长 可能延续几天几夜。火灾延续时间的前 40 min 左右是最佳控火时间。 3 火灾延续时间调整的必要 “建规”中火灾延续时间的确定,其所参考 的是 20 世纪 80 年代的统计资料,根据当时的消防装备 及国民经济水平、火 灾统计数据综合权衡制定出来 的,当时是以消火栓系统为主,火灾的救助几乎完 全 依赖消防队员。 经过 20 多年的发展,一方面城市的消防给水及 消防设施可靠性不断提高, 城市普通消防站的技术 装备日益先进,以自动报警、自动喷水为代表的消防 设 施日益普及并逐渐成为消防的主要力量,其对建 筑初期火灾的识别、扑救能力 大大增强。据美国国 家防火协会的资料统计： 19251969 年的 45 年中, 安装自动喷水灭火系统的建筑共发生过 81 425 次 火灾, 自动喷水灭火装置的灭火、控火成功率达 96. 2 % 1 。同时大量的火灾案例表明： 自动喷水灭 火系统在初期打开 6 只喷头的灭火概率高达 90 % 以上,而快 速响应喷头通常打开 1 只或 2 只喷头就 可把火扑灭,这说明自动喷水系统能 把火灾有效控 制在轰燃阶段以前就扑灭火灾。而传统的消火栓系 统由于长期 缺乏维护,在灭火的实战中能有效使用 的几率并不高。火灾时,消防人员自带消 防水带、水 枪进入建筑, 利用水泵接合器由消防水车向建筑物 内供水的情况居 多,主要原因:一是熟悉系统的管理 人员不一定在现场,消防队员对内部系统情 况不太 清楚,二是消防人员对系统的完好性存有疑虑。尤 其是近几年来,市场 机制使大量的建筑物或小区由 物业公司管理,而物业公司常常缺乏专业的管理 人 员或人员更换频繁,同时在落实资金投入消防设施 的维修保养方面常存在问 题,故使现有的消防设施 长期处于搁置状态,遇到火灾无法启动的情况时有 发 生。 随着我国的消防观念及消防规范逐渐由消火栓 系统向自动喷水灭火系统转 变,对建筑全面自动喷 水设防及扑灭初期火灾的重要性、设置实用的消火 栓系 统的认识逐渐加深,作为消防灭火系统中的重 要概念火灾延续时间也应 “与时俱进” 。通过上 述的分析,笔者建议： (1) 响应时间:按低层、高层建筑分别确定,低层 建筑仍为 10 min ,高层建筑 可确定为 15 min。 (2) 最佳控火时间:从火灾的规律及火场统计资 料,低层、高层建筑的最佳控火 时间均为 3040 min ,可将 40 min 左右作为建筑的最佳控火时间。 (3) 火灾延续时间:根据建筑的不同情况,火灾 延续时间可分别确定。低层建筑 在 2 h 以内基本完 成扑救,高层建筑可能需要 23 h 或更多的时间。 4 建立以扑灭初期火灾为主的建筑灭火模式 4. 1 响应时间段的消防 应对措施 此时,建筑物处于火灾初期,火场温度不高,范 围较小,虽灭火用水量 不多, 但却是灭火的关健时 间,故以响应时间替换现行规范中“火灾初期”的 概 念。此时,消防设施动作的可靠性及可操作性至关 重要。表现在： (1) 政策上鼓励自动喷水灭火系统在各类新、 改、扩建的建筑中应用。 (2) 各建筑楼层增设消防软管卷盘,便于普通人 员自救使用,并将其水量计入火 灾初期(响应时间) 水量,同时留出专业消防人员扑救的消火栓接口,其 流量不计入火灾初期用 水量。 (3) 对室外市政管网或其他水源能够保证消防 水量及水压可靠的建筑,室内不 必考虑消防储水。 (4) 若不能满足第 3 条的要求,则须将响应时间 内全部用水量存于消防水箱内。 自动喷水灭火系统 按 90 %保证率(以 6 只喷头计) ; 消防软管卷盘按 4 股出流( 考虑普通人员及临时到场的管理人员使 用) 。经计算,仅设消火栓栓口、消防软管卷盘及湿 式自动喷水灭火系统的建 筑,其响应时间内用水量 为 6. 857. 81 m 3 (低层) 和 10. 2811. 72 m 3 (高 层) 。自动喷水灭火系统喷头流量按 1. 33 L/ s 计 ; 消防软管卷盘根据规格 ( 水枪喷嘴直径分别为 6 mm ,7 mm , 8 mm) 不同, 每个消防软管卷盘在 1 MPa 时的最大出流量为 0. 861. 26 L/ s 2 ,低层 建筑按 10 min ,高层建筑按 15 min 计,消火栓此时 未动作,用水量 不计入。 (5) 消防水箱高度保证最不利点的压力或采用 稳高压系统。自动喷水灭火系统 最不利点按 0. 1 MPa 计,消防软管卷盘按满足最不利点有效射 程 10 m 计 2 。 给水排水 Vol. 31 No. 12 2005 81 08 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. (6) 采用保证消防水箱内水质良好和水量不被 动用:如作为中水水箱等。建议 消防水箱仍与生活 水箱合用,以防消防水箱处于无人监控的状态,成为 污水箱、 污泥箱。 (7) 尽可能摒弃影响系统出水可靠性的措施。 4. 2 最佳控火时间段的消防应对措施 最佳控火时间段内(如 40 min) ,建筑物内所有 可能同时作用的水消防设施均投入工作,即按现行 规范对 各消防系统水量、水压、水质的保证措施进行 设计、施工、管理和维护。 4. 3 最佳控火时段之后的火灾延续时间内的消防 应对措施 目前我国的 市政消防设施渐趋完善,可靠性不 断提高,建立城市(区域) 的消防系统的条件日趋成 熟。因此,可考虑在最佳控火时段之后的火灾延 续 时间里,将各单体建筑纳入城市(区域) 的消防系统, 对不同高度的建筑采取不同的消防措施： (1) 对低层建筑主要依赖城市(区域) 的消防系 统:当这类建筑错过火灾初期和最佳控火时段后,根 据火场经验, 此时消防人员须撤离建筑,此时建筑物 内的消防设施已不能起更大的作用,因此 过多的室 内消防储备意义不大。 (2) 对能够依赖城市(区域) 的高层建筑其消防 措施可同第 1 条： 此时高层建筑的“高度”概念就与 各城市的消防能力密切相关了,对消防 能力强的城 市可将该值适当增加,如建筑高度不超过 50 m ,甚 至 100 m 等。 但此时须强调此类高层建筑消防系统 的水泵接合器的设置; 周边市政给水或其 他消防水 源的可靠性;同时增设消防水池与室外水源的接口, 以作为室外补水 的过渡设备,供本建筑的消防增压 设备取用;增加小型(社区) 消防站的布置密度;提高 本城市的消防力量;同时强化公民的消防意识。 (3) 对城市(区域) 消防系统内的个别高层、超高 层建筑:由于其结构的特殊性,构造的复杂性,发 生 火灾烟雾大,烟火扩散快,进攻通道少,登高困难,因 此必须立足于“全自救” 。 按照现行规范规定的火灾 延续时间进行消防储水设计是完全必要的(最佳控 火 时段的消防储水包括在内) 。另外,全方位布设自 动报警系统及自动喷水灭火系统,安装便于普通人 员使用的消防软管卷盘,将火灾消灭在初起阶段是 解决本类建筑火灾的根本。 将城市中绝大多数建筑的火灾延续时间控制在 40