地下建筑火灾中的烟气特点及加强控制分析

1、地下建筑火灾中的烟气特点及加强控制分析 引言 随着经济的发展以及人口的增长,城市的用地正在逐渐的紧缺,人类在不断的拓展生存空间,一方面向高层空间发展，建起了许多高层或超高层建筑;另一方面又向地下空间发展，建起了各种用途的地下建筑。两类特殊建筑一旦发生火灾，将会给人们的生命和财产带来巨大的伤害和损失。表一给出了2001和2002年高层建筑与地下建筑火灾伤亡和财产损失数据。由表可知，地下建筑火灾次数虽然只是高层建筑火灾次数的1/8,但是死亡人数却是高层建筑的近1/4，火灾损失达到高层的1/5，可见地下建筑的火灾危险性更大。本文在分析地下建筑火灾烟气特点的基础上，结合当前地下建筑火灾烟气控制的现状和

2、存在的问题，综述了地下建筑火灾烟气的控制方法并提出了一些建议。 一、地下建筑火灾烟气特点 地下建筑，其概念一般是指建造在岩石和土层中的比附近地面标高低2m以上的建筑。一般可分为附建式、单建式和隧道工程等。附建式是指建在高层或多层建筑的地下（如：地下商场、旅馆、电影院、停车库等），有单层和多层之分，甚至多达四层；单建式地下工程主要是人防工程；地下隧道主要为地下铁道和公路隧道。 一是火灾烟气大,具有阴燃性。地下建筑处于封闭状态，空气流通不畅，出入口少，供气不足，发生火灾后大量的物质在燃烧情况下得不到充足的空气，使燃烧速度与燃烧的充分性受到影响，由于火灾时发烟量与可燃物物理化学特性、燃烧状态和供气程

3、度有关，而地下建筑一般供气不足，因此阴燃时间较长，故发烟量较大。2002年4月智利北部卡拉马城的一座地下建筑发生阴燃，时间长达4个月之久。 二是烟气的窒息性、减光性、恐怖性。地下建筑内各种可燃物燃烧时产生的大量烟气和有毒气体(一氧化碳、二氧化碳和其他有毒气体)难以排出，热烟气流错综复杂，不仅严重遮挡视线，使能见度大大降低，影响疏散速度，还会使人产生恐惧心理，极易造成群死群伤事故。2003年2月18日，韩国大邱地铁发生火灾，由于列车内部装修地板、墙壁为氮化塑料，顶部为聚氨脂材质，燃烧后产生了大量的有毒气体。人们吸入有毒气体后，咽部损伤严重，呼吸衰竭致死，共造成192人死亡，148人受伤。 三是易

4、发生轰燃。由于地下空间的相对封闭性，温度升高，高温热烟气流的体积膨胀快，压力增加快，热烟气流积聚，极易产生轰燃。1987年伦敦国王十字地铁火灾中，起火6分钟后发生了轰燃，给灭火带来极大危险。 四是热灼伤性。由于地下建筑的排烟排热性差，阴燃时间长，内部空间温度上升快，温度瞬间可高达800900，甚至高达千度以上，人员吸入热烟气后会严重灼伤气管，呼吸衰竭致死2。 二、研究地下建筑火灾烟气控制的意义 据统计表明火灾伤亡者中多因烟气毒害所致，因co中毒窒息死亡或被其它有毒烟气熏死者占火灾总死亡人数的40%50%,而被烧死的人中，多数是先中毒窒息晕倒后被烧死的。例如：1999年12月26日，吉林省长春市

5、夏威夷大酒店地下一层的洗浴中心发生火灾，共造成20人死亡，其中18人窒息死亡。因此了解和掌握地下建筑火灾中烟气流动规律，有效控制烟气流动对保障人民生命财产安全意义重大。 三、性能化设计对地下建筑火灾烟气控制提出更高的要求 目前我国只有一部人民防空工程建筑设计防火规范(gbj98-87)尚可作为地下建筑防火设计可遵循的规范性文件。但由于每座建筑的结构、用途及内部可燃物的种类、数量和分布情况均不一样，按照规范统一规定的设计参数所做出的设计方案并不能满足各个建筑的防火设计要求。目前许多人防工程被开发利用为商场、旅店、车库等，远远超过了设计的使用范围。因此，处方式规范和处方式设计方法在客观性和科学性上

6、存在着相当大的局限性,需要根据具体场所的火灾发展特性和烟气流动规律来设置有针对性的防排烟措施。能否针对具体建筑开展合理的性能化防火设计完全取决于对该类建筑火灾和烟气流动规律的深入理解。 四、加强地下建筑烟气控制的对策分析 在目前的人民防空工程建筑设计防火规范(gbj98-87)中，主要通过以下几个方面对地下建筑的防火防烟进行规定。 一是装修材料方面。(1)疏散走道、封闭楼梯间、防烟楼梯间等人员疏散的部位，其墙和顶部的装修应采用非燃材料。其他部位的装修不应采用可燃材料。严禁使用塑料类制品作装修材料(塑料壁纸除外)。(2)管道穿越防火墙、楼板及设有防火门的隔墙时，应用非燃材料将管道周围的空隙紧密填

7、塞。(3)通过防火墙或设有防火门的隔墙下的地沟，应将防火墙或隔墙伸至地沟底板。当风道通过防火墙或设有甲级防火门的隔墙时，应采取阻火措施。(4)变形缝(包括沉降缝、伸缩缝)的表面装饰层不应采用可燃材料。 二是防火防烟分区方面。(1)人防工程内应采用防火墙划分防火分区,且防火墙上不应开设门窗洞口,当必须开设时，应设甲级防火门窗。(2)每个防火分区的最大允许使用面积不应超过400平方米(本规范另有规定者除外)。当设有自动灭火设备时，最大允许使用面积可增加一倍；局部设置时，增加的面积可按该局部面积的一倍计算。电影院、礼堂的观众厅，防火分区最大允许使用面积不应超过1000平方米。当设有自动灭火设备时，其

8、最大允许使用面积也不得增加。(3)对于地下建筑，每个防烟分区的使用面积不应大于400平方米(当顶棚高度在6米以上时，可不受此限)。对于单层的地下建筑，一般按面积进行水平分区，而对于多层的地下建筑，除了水平分区外，还应进行垂直分区。(4)防排烟分区不允许跨越防火分区。(5)地下建筑应单独划分防烟分区，不能同其地上建筑部分划分在同一防烟分区内。(6)需设排烟设施的走道，净高不超过6m的房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚突出不小于0.5m的梁划分防烟分区，梁或垂壁底至室内地面的高度不应小于1.8m。 三是自动消防设施方面。(l)使用面积超过1000平方米的商场、医院、旅馆、餐厅、展览厅、丙类生产车间

9、、丙类和丁类物品库房等应设置自动喷水灭火设备和火灾自动报警系统。(2)电影院和礼堂的舞台、放映室、观众厅、休息室等火灾危险性较大的部位应设置火灾自动报警系统，其中超过800个座位的观众厅，且吊顶下表面至观众席地面高度不超过8米时，舞台面积超过200平方米时应设置自动喷水灭火系统。(3)代替防火墙的防火卷帘,其上部应设水幕保护。 四是防排烟系统的设计方面。(1)走道或房间采用机械排烟时，排烟风机的风量担负一个防烟分区排烟时,应按该防烟分区面积每平方米不小于60m3/h计算,但排烟风机的最小排烟风量不应小于7200m3/h;担负两个或两个以上防烟分区排烟时,应按最大防烟分区面积每平方米不小于120

10、m3/h计算。(2)走道或房间采用自然排烟时，其排烟口总面积(当利用采光窗井排烟时为窗口排烟的有效面积)不应小于该防烟分区面积的2%。(3)防烟楼梯间及其前室，宜采用独立的机械加压送风。(4)每个防烟分区内必须设置排烟口，并应设在顶棚或墙面上部的排烟有效部位，且与该防烟分区内最远点的水平距离不应超过30m。排烟口平时应处于关闭状态，可采用手动或自动开启方式。排烟风机与排烟口应设有联动装置，当任何一个排烟口开启时，排烟风机应自动起动。(5)排烟风机宜采用离心式风机，并应在烟气温度280时能连续工作30min。排烟风机的入口处，应设当烟气温度超过280时能自动关闭的防火阀，并与排烟风机联锁。(6)

11、机械排烟和加压送风管道的风速，当采用金属风道时，不应大于20m/s；当采用内表面光滑的混凝土等非金属风道时，不应大于15m/s。排烟口的风速不宜大于10m/s；送风口的风速不宜大于15m/s。(7)排烟口、排烟阀门、排烟管道必须采用非燃材料制成，并与可燃物的距离不应小于15cm。 五、加强地下建筑烟气控制建议及展望 地下建筑火灾中的烟气直接关系到人民的生命安全，从现行的规范来看，我国在地下烟气控制方面还存在着严重的不足，这是一个亟待解决的矛盾。未来的发展必将是性能化方向，但从目前的规范过渡到性能化肯定会有一段很长的路要走，已有的实验结果虽初步揭示了地下建筑火灾烟气流动的基本规律，但是由于试验研究的次数和取得的数据较少，还无法充分满足地下建筑性能化防火设计研究的需要,因此笔者建议今后应从以下几个方面开展更加细致的工作： 1.地下通风空调系统与消防系统联动。当探测到火灾时，房间内的空调系统关闭，走廊内的常闭机械排风机和加压送风机开启，以避免烟气通