建築火災煙氣

建築煙氣是指發生火災時物質在燃燒和熱分解作用下生成的產物與剩餘空氣的混合物。

基本介紹

• 中文名：建築火災煙氣
• 外文名：building fire smoke
• 成分：CO2、CO、水蒸氣及其他氣體
• 學科：暖通

災難介紹

火災是一種多發性災難，它導致巨大的經濟損失和人員傷亡。建築物一旦發生火災，就有大量的煙氣產生，這是造成人員傷亡的主要原因。火災的燃燒過程通常是一個不完全燃燒過程。一般的有機物燃燒過程大致分成兩個階段：（1）在一定溫度下，材料分解出遊離碳和揮發性氣體；（2）游離碳和可燃成分與氧氣劇烈化合，並放出熱量。在不完全燃燒時，煙氣是懸浮的固體碳粒、液體碳粒和氣體的混合物。其中懸浮的固體碳粒和液體碳粒稱為煙粒子，簡稱煙。在溫度較低的初燃階段主要是液態粒子，呈白色和灰白色；溫度升高后，游離碳微粒產生，呈黑色。煙粒子的粒徑一般為0.01~10μm，是可吸入顆粒物。煙氣的主要化學成分有CO₂、CO、水蒸氣及其他氣體，如氰化氫（HCN）、氨（NH3）、氯（Cl）、氯化氫（HCl）、光氣（COCl2）等。

煙氣流動規律

建築物發生火災後，煙氣在建築物內不斷流動傳播，不僅導致火災蔓延，也引起人員恐慌，影響人員疏散與消防人員對火災進行撲救。為了幫助設計人員正確設計防排煙系統，採取相應措施降低煙氣的危害，有必要研究煙氣的的流動規律。在不同燃燒階段煙氣流動狀態是不同的：火災初期，煙氣比重小，在熱壓作用下向上升騰，遇到天棚轉化為水平方向流動，此時呈層流狀態流動。當遇到梁或擋煙垂壁時煙氣折回在空間上部聚集，當煙氣厚度超過梁或擋煙垂壁豎向尺寸時，繼而越過梁或擋煙垂壁繼續擴散，這一階段煙氣流動速度約為0.3m/s；轟燃前，煙氣擴散速度約0.5～0.8m/s；轟燃時，煙氣被噴出的速度每秒可高達數十米。煙氣流動狀態在豎直方向與水平方向也是不同的，在豎直方向的擴散速度：火災初期，煙氣上升速度達到1～2m/s；在熱壓作用下煙氣迅速上升，最盛時達到3～5m/s；轟燃時達到9m/s。

煙氣流動規律具體有下面三點：流動方向總是由壓力高處流向壓力低處；煙氣流動速度在燃燒的不同階段是不同的；煙氣流動速度在豎直方向較水平方向上大得多。

控制的必要性

建築火災煙氣是造成人員傷亡的主要原因，因為煙氣的有害成分或缺氧使人直接中毒或窒息死亡；煙氣的遮光作用又使人逃生困難而被困於火災區；煙氣的高溫危害會導致金屬材料強度降低，進而導致結構倒塌，人員傷亡。煙氣不僅造成人員傷亡，也給消防隊員撲救帶來困難。因此，火災發生時應當及時對煙氣進行控制，並在建築物內創造無煙（或煙氣含量極低）的水平和垂直的疏散通道或安全區，以保證建築物內人員安全疏散或臨時避難和消防人員及時到達火災區撲救。在高層建築中，疏散通道的距離長，人員逃生更困難，對人生命威脅更大，因此在這類建築物中煙氣的控制尤為重要。

控制原則

煙氣控制的主要目的是在建築物內創造無煙或煙氣含量極低的疏散通道或安全區。煙氣控制的實質是控制煙氣合理流動，也就是不使煙氣流向疏散通道、安全區和非著火區，而向室外流動。煙氣控制須遵循以下原則：通過劃分防火分區和防煙分區防止火勢蔓延和煙氣擴散控制煙氣擴散範圍；通過將一定量空氣送入房間或通道內，使室內保持一定壓力以阻止煙氣擴散到房間內加壓送風防煙；在敞開的門洞處保持一定流速，通過控制氣流的流向來阻止煙氣擴散到疏散通道加壓送風防煙；通過熱壓、風壓作用或排煙風機作用將煙氣從著火房間排除，保證著火房間為負壓，以阻止煙氣向其他房間或區域擴散進行疏導排煙。

我國防排現狀

已開發國家的高層建築已有較長的歷史，有著豐富的煙氣控制經驗，並反映在建築法規或防火規範中。我國在1978年以後，高層建築迅速發展，建築防火防煙越來越被重視，因此制定了《高層民用建築設計防火規範》（GB50045-95）,簡稱《高規》，於1982年頒布試行，經修改後於1995年正式頒布實施。對於非高層建築（包括居住建築、公共建築、工業廠房、倉庫和城市交通隧道等）的煙氣控制執行《建築設計防火規範》（GB50016-2006），簡稱《建規》。