超高楼火灾救援策略及救援装备研究

摘要：

本文针对超高楼火灾救援的问题，进行了深入研究。首先，介绍了当前超高楼火灾事故及其对救援工作带来的挑战。然后，建立了火灾蔓延与风险评估模型，分析了不同类型火灾的处置策略。接着，探讨了当前在处理此类事件过程中可能面临的问题，并提出了相应解决措施或改进方向。随后，介绍了一些新型高效灭火救援装备，并进行了实验验证。最后，从政策、科技投入角度出发，提出了应对策略，以保障此类情景下社会稳定性。本文的研究成果将有助于减少超高楼

火场事故的影响，提高救援效率，保障人民生命财产安全。

一、研究背景

   随着城市化进程的加速，我国拥有2581座高度达到150米的高层建筑，其中超过200米的建筑861座 ， 超300米的超高层建筑则有99座，超高楼建筑的数量仍在不断增加[1]。然而，这也带来了新的安全隐患，特别是火灾事故。由于超高楼的特殊结构，一旦发生火灾，火势往往迅速蔓延，给救援工作带来极大的挑战。最近发生的长沙市电信大楼火灾就是一个值得吸取的教训。因此，研究超高楼火灾救援策略及救援装备技术创新具有重要意义。

二、火灾蔓延与风险评估模型

针对超高楼的火灾事故，我们需要建立相应的模型来分析火灾的蔓延和风险评估。首先，我们需要考虑建筑的结构、材料、楼层高度等因素对火灾蔓延的影响。其次，我们需要评估火灾对人员和财产造成的风险，以便制定合理的救援策略。

2 火灾场景预置

2. 1 建筑概况

某超高层建筑高度为150m，地上35层,地下2层,其中1至15层为酒店,16至35层为办公用房，地下两层为汽车库、储藏室及酒店办公、设备用房；总建筑面积100608㎡，其中地上53142㎡，地下47466㎡。建筑外立面均采用玻璃幕墙，建筑内部设有通风空调系统、机械防烟和机械排烟系统。

2. 2 场景设置

该建筑15～35层为办公部分。模拟办公标准层某层西南部办公室内发生火灾，分析内走道机械排烟系统的排烟效果。为便于建模，

对其建筑构造做了迸一步调整简化处理，认为其核心筒部分除两个排烟口部位向内有一定凹陷外，其余部分设计为实体墙，烟气无法侵入；忽略墙体厚度；火灾时，一旦有楼层防火门未能闭合或正压风机故障，气烟气将以每秒3-4米的速度涌入楼梯间。由于国内高楼楼道均无自然排烟设计，此时大楼内的楼道内将很快被浓烟灌满，人员很难快

速沿楼道逃生。依托外部救援力量救援，往往消防救援人员短时间内很难到达。因此，高楼防排烟设施尤为重要。

三、不同类型火灾处置及排烟策略探讨

针对不同类型的火灾，我们需要采取不同的处置策略。对于液体火灾，我们可以使用高喷设备进行灭火；对于固体火灾，我们可以使用灭火器等器材进行扑灭。此外，对于特殊类型的火灾，如化学火灾，我们需要采取特殊的处置策略，如使用防化服等装备进行救援。但高楼火灾中，液态火灾和化学火灾出现的概率极低，我们将不做过多的针对性分析。高楼火灾主要以居民电器火灾、燃气火灾、外墙火灾为主。在高楼火灾中，最迫切要解决的技术难点在于烟气排放及“窜楼火”引发的立体火灾的救援。从现有国内的高层建筑中，其楼道顶端大部分都无设置有火灾联动排烟装置，一旦大楼发生火灾，则越往上其楼道聚集的烟就越浓密，越靠近楼层顶部的居民受火灾烟气侵害的影响最大。作者在考察德国一些人员密集场所时，特地对德国一些人员密集场所的楼道排烟设计经验，进行考察分析，认为，德国在人员密集场所的楼道防排火灾烟气及防止楼道内烟雾集聚做的较好。所以，国内一些大型及高楼建筑，应当考虑借鉴德国经验，在过道顶端设置△火灾报警联动式排烟装置 (图 1），以减少火灾时楼内烟气大量集聚引起楼道逃生人员吸入浓烟窒息风险。

图 1

四、挑战与技术难题

在处理超高楼火灾事故时，我们面临着许多挑战和技术难题。首先，由于楼层高度较高，传统的救援车辆设备往往无法满足喷水灭火需求。再者是高楼火灾往往一旦蔓延，及其内容发展成立体火灾，其次，由于火势蔓延迅速，人员疏散难度大。此外，现有的大楼内自有消防灭火设备、装备往往存在效率低下、适用性不强等问题，例如，目前现有消防举高车最高也只不过只有 101 米，按照高层居民楼层高 2.8 米计算，101米消防举高车，最多也只能到36层高度，另外一些大型救援车辆还需要配套几十上百平方米的作业面，在一些道路狭窄区域很难快速展开有效救援。因此，我们需要研发新型的高效灭火救援装备来应对这些挑战。

五、新型高效灭火救援装备介绍及理论数据

近年来，一些新型高效灭火救援装备已经研发出来，据了解浙江宇安消防装备有限公司研发出一款伸缩式固定灭火机器人具有极强的高楼灭火针对性。该伸缩式固定灭火机器人采用固定安装方式，安装于高楼内的避难层或适合的位置中，一旦遇大楼突发火灾，操作人员通过遥控装置，使设备向楼外延出，到达预定位置后，操作出水灭火。该装备采用伸缩式设计，具有高效、适用性强、操作灵活简单、存放方便等特点，可以大大提高高楼或超高楼的灭火救援效率(图2）。通过对设备可保护面积计算得知，一个臂展20米的伸缩式固定灭火机器人在倾角80°，转360°时,可实现对40000多个平方米的楼面积进行保护，一般按照现有层高2.9米计算，伸缩式固定灭火机器人的保护半径约为113.4m 时,按水柱百分百满足要求情况下可实现对上下各39层楼的消防灭火保护。在实际灭火应用中，由于高楼消防供水压力的问题（一般高楼供水压力在7-8kg、扬程kg/10米），那么按喷水最远计算，水柱约在70m 左右，实际灭火中应考虑其它干扰因数，其能覆盖的半径约为20层左右(图3）。从整个设备（伸缩式固定灭火机器人）启动到出水灭火操作时间约在5分钟左右，较城市消防救援车到达出水灭火时间有明显优势，新技术装置对高楼火灾的初期扑灭有较大的价值。通过该产品技术的推广和应用，有望解决现有超高楼火灾时现有消防救援设备不足问题，从而大大的降低了高楼火灾风险及财产安全。

图 2

图 3

六、规划与建议

为了保障超高楼火灾救援工作的顺利进行，我们提出以下规划与建议：1.加强政策引导和资金投入：政府应加大对超高楼火灾救援新技术装备的支持力度，引导应用创新产品；2. 完善高楼及超高楼的应急预案和消防自防自救能力提升：制定针对超高楼火灾的救援装备配置规范，加强高楼安保人员的救援训练和演练，提高应急响应能力；3. 推广新型高效灭火救援装备：将伸缩式固定灭火机器人新型高效灭火救援装备广泛应用于超高楼火灾救援中，提高救援效率；4. 加强公众安全教育和应急能力建设：开展公众安全教育活动，提高公众的火灾防范意识和应急能力；5.加强国际合作与交流：积极参与国际相关领域的研究与合作，开展消防管理经验交流，推动我国在超高楼火灾救援技术领域的样板及示范。

七、结论

本文对超高楼火灾救援策略及救援装备进行了深入研究，得出了以下结论：1.超高楼火灾事故具有较大的危险性和挑战性，需要采取内外合力救援策略和装备；2.针对不同类型的楼层高度火灾，需要采取不同的处置策略，并使用预置式灭火装备进行扑灭；3.目前在处理超高楼火灾事故过程中仍存在一些技术难题和挑战，需要加强科技创新和法规落地；4.加快新型高效灭火救援装备的应用可以大大提高灭火救援效率和财产安全；5.为了保障超高楼火灾救援工作的顺利进行，需要加强政策引导和技术资金投入、完善高楼自防能力、应用新型高效灭火救援装备、加强应急能力建设落地等方面的规划与建设。

作者：浙江宇安消防装备有限公司总工程师杨国建、大连理工杨震宇

参考文献：[1]杨馥蔓.超高层建筑火灾烟气蔓延研究[C]//中国消防协会.2016中国消防协会科学技术年会论文集.兰州市公安消防支队榆中大队;,2016:4