智汇幕墙——未来高层建筑环境火灾风险控制

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        本期人物


        Russ Timpson


        Russ Timpson先生是一名特许消防工程师,防火策略公司的前执行董事,是高层建筑消防安全网络的创始人和组织者,前英国SE消防工程师协会主席。


        本期话题


        未来高层建筑环境火灾风险控制


       (文章出自《CTBUH 2014年国际会议论文集》)


        Q1:高层建筑的消防安全特点?


        A1:什么是高层建筑?这一问题引发对不同定义广泛的讨论和思考。最终,一种简单的定义方式得到了人们的认同:高层建筑是指具有建筑中一部分居住者无法通过地面救生梯救援的结构形式建筑。


       在消防安全方面,高层建筑具有以下特点:

•       使用者的垂直交通距离长;

•       重力对内部固定系统如消防竖管的不利影响;

•       风荷载的影响被放大;

•       垂直运动的内部气流(烟囱效应);

•       消防员到达困难;

•       传统设计比如幕墙体系的问题;

•       混合功能导致对整体建筑防火考虑缺失;

•       高层建筑高度集中时,有发生多重火灾的可能;

•       混合用途的高层建筑物对消防安全风险管理创新有新的要求。


       Q2:目前与消防相关的建筑规范在高层建筑中是否适用?


       A2:高层建筑防火策略遵循两种途径:规范式的消防策略或基于过程的消防策略。


       规范的防火策略符合当地或国家的建筑规范。这些标准基于经验数据制定,通过火灾研究和对过去火灾损失经验的积累而逐渐完善;但也可能在某些方面并不适用,而且在一定程度上扼杀了建筑设计的创新。


       基于过程的防火策略针对具体设计采取不同的方案。过程模拟技术可以得到独一无二的解决方案,而这需要建筑使用者和居住着高度理解和深度管理才能有效发挥作用。为了在建筑全寿命周期内控制风险而采用的复杂电梯、通风和疏散交互技术都需要户主承担一定的费用。


       现今高层建筑的形式已不是过去简单的盒子。石棉,复合板(夹芯板),PVC电缆,有机玻璃在建造和装修工程中被广泛运用。但这一趋势对消防设计并不乐观。风力使火势加大,幕墙导致火灾蔓延,大面积楼层中火势扩散,增压楼梯也存在问题。在作者看来,当前的建筑规范可能未曾考虑这些问题。规范式的消防策略或基于过程的消防策略都忽略了它们在高层建筑火灾风险管理中的作用。


       英国标准BS 9999强调建筑设计、管理和使用中对消防安全的考虑。消防安全管理的关键是风险控制,出发点是火灾源头控制。在最新的消防工程师协会文件中,高层建筑的消防安全设计指南反思了几个著名的火灾案例,并从中总结出以下经验:

•       火灾应急预案应当提前演练;

•       高层建筑应完整地安装洒水系统;

•       生命安全系统需要有一定的弹性和并提供多样化选择;

•       消防升降梯应当使用简便快速;

•       垂直管道井应当防止火灾蔓延;

•       防止火灾对结构中钢影响;

•       检查幕墙组件的起火风险;

•       建筑多点起火的情况下考虑疏散过程;

•       有效的消防安全管理是至关重要的。


       Q3:消防干预过程与高层建筑建成环境的变化与时俱进吗?


       A3:在英国,高层建筑火灾众,消防队员承受了最大的风险。以往造成致命后果的原因来自一下几个方面,包括:

-消防人员和监督管理者之间的指挥控制通信线路过长,特别是当消防员身着呼吸装置时。联系其他已进入高层建筑内的消防员几乎不可能。

- 缺乏对风对火灾影响的认识。如果高层建筑的外部幕墙出现了破损,无论是有意为之(消防队员打破)或由于火灾破坏(火苗压力冲击),都会形成一个通风气流路径而导致喷气效应。在高层建筑中这种火灾现象是致命的。

-危险的建筑和配件。在一个消防员死亡的案例中,消防员在浓烟中寻找在伤亡者的过程中被上空塑料导管落下的电线缠住。火的热量融化了塑料导管并使电缆落下。

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       故障的电子设备

-消防水量过小。在一些高层建筑中,消防系统水量不足以应付火灾的大小。

-建筑管理负责人的建筑信息缺乏。消防员依靠建筑管理人员提供这些专业知识策划营救,但在许多高层建筑中信息的提供、测试和维护都是不充分的。


       伦敦消防局启动了通用高层建筑消防风险评估系统。这给建筑消防预案的操作提供了具体的实施步骤。高层建筑的主要消防干预过程包括各方面安排和部署,导致比预期需要更长的时间和更多的消防员。


       Q4:怎样提升未来的消防疏散策略?


       A4:未来高层建筑不可能不使用电梯疏散。之前研究表明,穿梭在天空大厅电梯楼层之间的电梯能够将人员快速地带离起火层。这种方式需要训练有素的人员才能避免发生延误而有效地运转。测试和实践也非常重要。


       Q5:在高层建筑发生火灾的情况下呆在原地寻求保护是一个可行的解决方案吗?


       A5:在高层建筑消防领域,原地求生是被广泛认可的保护生命安全的火灾策略。这种方法的前提是每个建筑部分都有完整的耐火性(即每个居住单位能够抵御1小时的火情)。现实中,公寓之外的环境噪声、火和烟迫使人员主动疏散使,而许多火灾案例中居住者都自行疏散。这一问题尚待讨论。


       Q6:哪些新兴技术可以管理高层建筑的火灾风险?


       A6:以下是一些新兴技术可以用来管理高层建筑火灾风险的例子:

-热成像仪。使用红外相机检查建筑物以确定过载和电子系统失灵的部分。

-紫外线技术。厨房的排风设备常常会集聚油脂而成为重大火灾隐患。紫外线可以通过化学方法减少油脂导致的火灾的风险。

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       存积油污的厨房排烟系统

-高压细水雾灭火器。水中添加铁,可使水可以穿过混凝土、钢和大多数建筑材料。消防队员用水流在防火隔间墙打出一个孔,使水雾进入房间中,本人不需要进入防火间。

-通过智能手机疏散人员。一旦他们从建筑中撤离,他们立即分散到指定区域并等候指令。

-热烟测试。通过热烟试验模拟真实火灾蔓延,对复杂建筑中所有的生命安全系统和火灾报警进行测试。热烟测试不具破坏性,可以通过控制强度使建筑装饰不受任何损害。

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       热烟测试


       Q7:针对高层建筑消防安全管理需要进行哪些培训?


       A7:规范式的消防策略向基于过程的消防策略转变是一个必然的趋势。这种趋势使我们更加重视建筑工程性能以达到预期的结果。消防工程师学会已经认可高层建筑消防安全管理的培训课程。此课程为期五天,包括:

-预防:包括消防安全管理系统和火灾风险评估,培训和操作标准,建设和改造;

- 检测和预警:了解检测和报警系统的用途,设计和使用说明,并理解建筑反馈系统的工作原理,二级警报,PAVA系统和假警反应;

- 逃生策略类型:及时性和分阶段逃生。使用升降梯,考虑行动不便的弱者,人类的行为和人员疏散安排;

- 遏制火势:主动和被动系统;喷头,细水雾,灭火系统。防火门,防火,幕墙防火。

- 消防策略:预先规划和消防干预。消防操作概述,高层建筑的风驱火灾和火灾动力学。


       同时进行一些高层建筑火灾案例研究。


       课程还包括了高层建筑中五项主要火灾危害。这些都是:

- 餐饮消防安全:训练,厨房排风管理和管道系统,餐饮灭火,恒温控制;

- 电气设备:检测设备,电缆管理,便携式电子设备,运行失败的设备,比如灯和通风机;

- 承包商:清洗,高温施工,作业许可制度;

- 纵火:预防,审查和检验,禁烟政策;

- 物业管理:火灾荷载,临时加热和空气调节,压缩气体和易燃液体。


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       高危液体不当储存


       结论


       部分现有高层建筑已经进入老化的过程,需要进行必要的翻新。未来高层建筑中不可避免的发生更多的火灾,火灾风险管理需要人人参与以使上述设计和策略发挥作用。另外,人员同时无序撤离,不合规定的加压消防竖井,多火源火灾,人员不配合的原地求生策略都需要纳入考虑范围,以防止出现重大生命损失。

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