新发明保障高层建筑灭火与逃生

新发明保障高层建筑灭火与逃生

　　文/韩 新

　　社会经济快速增长、城市土地资源日益紧缺，使人类的活动空间向上发展成为必然趋势。随着科学技术的飞速发展，高层建筑进入高速发展的年代。已建成的阿联酋哈利法塔高度达到828米，成为世界最高建筑物。

　　采用目前先进的工程技术建造几百米，甚至上千米的现代化高层建筑，已不是特别的难题。然而，就消防安全性而言，高层、超高层建筑却始终面临着严峻挑战。针对高层建筑的消防安全，世界各国都开展了大量研究工作，发明了各种新颖的火灾扑救与应急逃生方法。

　　火灾扑救手段

　　中国古典神话小说《西游记》中，孙悟空借芭蕉扇扇灭火焰山大火，得以让师徒四人继续西行。目前，美国纽约等地的消防专家正在试验借助风扇对付高楼火灾。其目的不是希望用风扇扇灭火，而是减少高楼火灾中“喷灯效应”的发生概率，从而减少人员伤亡。高楼火灾中，消防员经常遇到门微敞时，玻璃遇热炸裂使风突然而入的情形。风火瞬间结合很可能在毫无征兆的情况下产生火球，这种情况被消防员称为“喷灯效应”，这一效应极可能导致致命伤害。纽约消防专员尼古拉斯形容遭遇“喷灯效应”就像是“走进上了膛的枪管”。

　　纽约消防局和联邦灭火专家在加弗纳斯岛展开的灭火演习中，运用了不少先进装备，还使用了便携式风扇、防火毯、防火帘等看似寻常的用具。纽约消防专家杰拉尔德是提倡用风扇对付高楼火灾的人之一，认为它有助于清除走廊和楼梯中的烟，能开辟小范围缓解高热的区域。谈及风扇等工具时，他说：“全国的消防部门已运用风扇对付日常火灾，但还没有想过在极端情况下用它。”2006年，芝加哥市在举行了一次高楼灭火演习后，立即将风扇加入日常灭火器材行列。芝加哥配备的最大防火扇直径约1.8米，装在液压起重机上，经常在失火建筑一层入口处使用。

　　法国日前推出一种名为“救亡”的消防员防护系统。该装置能迅速而及时地反馈一系列信息，传递正在扑救中的消防员所面临的困难，为消防指挥员调整扑救方案提供方便。该装置系统由一台中央指令仪和微型信号机组成。中央指令仪设在指挥中心，微型信号机由投入扑救工作的消防员携带。每台微型信号机与中央指令仪之间通过无线电进行双向联系，它们之间的最大有效距离大约有1500米。在灭火救援过程中，该系统一旦建立并投入使用，每台信号机便不间断地传回与携带者个人相关的大量信息，比如消防员背负的空气呼吸器氧气瓶中的压力变化，遇到困难要求帮助等各类信息。

　　目前，我国消防装备生产厂家已经研发出一款能够爬楼梯灭火的机器人。“只要有消防通道，它就能爬上去。它功能多，不仅能灭火，同时还可排烟。该机器人能够爬上30层高的建筑进行灭火”。

　　应急逃生工具

　　2004 年7月，67岁的丹麦人延森发明了一种高楼“滑动鞋”安全系统，将其安装在丹麦的高层建筑内，帮助人们在紧急时刻逃生用。据说，发明者是从美国世贸大厦发生9·11袭击时，人们从大厦的窗户跳出逃生获得灵感的。袭击发生后不久，延森就为他的“滑动鞋”安全系统申请了专利，这种“鞋”靠安装在大厦外面窗户旁边的一道窄钢轨上下滑动。

　　俄罗斯科学家发明了充气逃生伞。当紧急情况发生时，立即背上逃生伞，站在窗口背对窗外，然后拽动背在背上的逃生伞的充气阀拉扣，就可以一路“躺着”，以每秒10米的下降速度降到地面。这种逃生伞使用方便，一学就会。另一种新颖的逃生系统是德国人开发的折叠式可充气逃生舱。平时，这种逃生舱折叠在一起，置于高层建筑的屋顶。当火灾发生时，救援人员开启底楼外墙的一个激活装置，5个连在一起的折叠逃生舱立即像手风琴一样打开，并自动充入可让逃生舱悬浮的氦气。然后，逃生舱伸出屋顶边缘，沿着建筑物外墙徐徐降到地面。人们可以从楼顶进入逃生舱，也可在逃生舱经过窗户时迅速进入。一套逃生舱每次可以运送30名乘客。

　　美国研究人员开发了另一种火灾逃生设备——电磁逃生系统。这套系统的核心是设在建筑物每个转角处的升降竖井，其中按照一定规律安装有电磁片。高层建筑内的每户居民都分发到若干件金属救生衣。当火灾发生时，逃生者穿上这种救生衣直接跳到井内，竖井内的电磁片给金属衣一个与重力方向相反的向上的阻力，逃生者就像带了一顶降落伞那样，缓慢而安全地降落到地面。

　　(韩新，同济大学上海防灾救灾研究所所长助理，研究员，工学博士)

　　高层建筑的大火难扑救

　　首先，高层建筑火灾危险性大、蔓延迅速。高层建筑中有大量管线、电缆，房间内有大量可燃家具。一旦着火，过火面积较大，产生大量有毒气体，严重影响人员安全疏散。并且，超高层建筑设有大量管井，比如楼梯井、电梯井、排烟管井、电线电缆设备井、通风管道井。这些管井风速大，拔风作用明显，形成巨大的烟囱效应。通常烟气在井道中上升速度为3～4米/秒。1分钟内，烟气可能通过一座200米高的建筑管井蔓延至整幢大楼。

　　从外部来说，如果地面风速为5米/秒，那百米高空的风速超过15米/秒以上，三四百米高空的风速可能达到30米/秒以上。一旦着火，建筑的外幕墙一般在超过250摄氏度时破裂。火借风势，火势向上蔓延迅速，短时间可蔓延至相邻楼层。

　　第二，人员疏散困难。现在的超高层建筑往往作为办公、酒店、会议、商业场所，人员密集，大楼内人员少则数千人，多则二三万人，而纽约世贸大楼双塔设计的人员数量甚至达到了42000多人。

　　火灾时，人员按常规只能通过有限的两三部楼梯疏散，客用电梯、消防电梯等平时快速的垂直交通工具降落至首层，不得为大楼人员所用。数千、数万人挤在楼梯间，徒步向下疏散，整体疏散时间少则1小时左右，多则1.5～2小时。这对人员的精神和体力是场严峻的考验。若考虑消防员扑救时自下而上、人员自上而下的逆流现象，疏散时间更长。如果人员中有老弱病残者，疏散难度将加大。

　　第三，火灾扑救困难。就防火设计规范而言，高层建筑的火灾扑救立足于自救，这也充分说明高层建筑火灾扑救的困难之大。高层建筑周围能提供的扑救场地和扑救面往往有限，火灾时外幕墙的玻璃破碎、掉落，给消防队员的扑救工作带来实际困难。国内消防登高车的登高范围有限，一般城市消防云梯车最大高度在60米左右。上海引进了瑞典最先进的举高车，也只有90米左右。据有关资料，全球最高的消防云梯车有130米，加上高压水枪30米的喷射高度，最高喷射高度也只能达到160米。

　　另外，当消防电梯无法使用或不够使用时，消防员必须徒步进入火场展开救援和灭火。而消防员的体力有限，当接近火场时消防员可能因为体力不支而降低灭火效率。

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