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摘要：高层公寓建筑，设置有自然通风、自然排烟等构件，同时其内部设有固定的机械加压送风、机械排烟等固定消防设施。火灾初起阶段，充分利用建筑性能结构，及时启用内部固定防排烟设施，并科学合理布置移动排烟风机，能够很好地将高温烟气控制在防烟分区或排出室外，有效控制火势蔓延，为被困人员疏散逃生以及消防人员灭火救援创造有利条件。本文对移动式（水驱动正压排烟风机）排烟方式在高层公寓建筑火场中的综合应用进行研究。
关键词：高层公寓火灾;机械排烟;正压排烟风机
高层公寓建筑自身的固定防排烟设施具有响应及时、覆盖全面、排烟效率高等优点，但在实战中仅依靠固定设施也暴露出许多不稳定因素。比如利用破拆楼梯间天窗或起火部位外窗进行自然防排烟，其效果受外界环境及楼层高度的影响较大;电气火灾致使控制线路、管道等易受损坏无法启用;280℃排烟防火阀连锁关停风机后，只能进行移动式排烟;自然通风和自然排烟不灵活，固定式机械防排烟系统存在维保成本大、故障率高、可靠性低等缺点。因此，仅利用内部防排烟设施并不能对烟气全面控制，移动式排烟方式具有灵活、机动、持久等优点，综合运用可大幅提升控烟能力。
一、正压送风排烟的基本原理
固定式和移动式排烟方式都是运用正压送风排烟原理。正压送风排烟是利用流体力学原理向建筑物安全疏散部位送风加压，或在起火浓烟部位开设排烟口泄压，通过重构建筑内部气压差，控制烟气扩散方向与人员逃生疏散方向总体相反，实现将高温浓烟封锁在着火点附近或排到建筑物外的一种防排烟方式。
二、移动式排烟在起火公寓房间的应用
公寓房间内可燃物数量多，可燃物耐火极限较短，是高层公寓建筑火灾隐患最大部位。该部位起火后浮力羽流发展迅速，高温烟气在顶棚形成射流后降温幅度较小，室内形成烟气层沉降，在火风压的作用下向四周门窗空洞扩散，处置不当容易造成轰燃和回燃等危险。
（一）水驱动正压排烟风机的位置布置
正压送风口宜远离并低于排烟口位置，直线距离≥5m，以防所排烟气重新被吹入房间。送风风向应尽量保证从未起火区域吹向火势蔓延安全区域，以防火势扩大蔓延。
选定了送风口后，布置风机位置时，应在进攻入口或疏散出口后撤，覆盖整个洞口均匀加压（如图1所示）。送风机在门洞口位置后撤，会减少向建筑内送风的比例。后撤2m时，送风量减少20—50%，内部压力上升幅度减少10%。但是，如果风机直接放置在门洞口位置，在门洞口局部送风，内部高温烟气湍流加剧，利于火势发展，容易造成高温烟气在洞口位置回卷，威胁消防救援人员安全。后撤至气流完全覆盖洞口加压，有利于在房间内形成较为均匀的气流。如果起火房间位于袋形走道的两侧或尽端，在封闭其余门窗洞口后，可将风机设在疏散走道内。
（二）排烟口的选择
根据外界风的风压、风向以及中性面的位置合理选择排烟口。一般情况下，利用外窗做排烟口使排烟口处于下风向。当排烟口选择在上风向时，要实时监测风力大小和中性面位置，当风速变大或中性面位置下移时，要及时调整位置。如果利用疏散走道外窗或上部楼层外窗排烟时，要布置开花或喷雾水枪阵地现场监护，当采用自保水枪时，应提前打开喷雾水流。
（三）公寓房间移动式排烟战术的应用
高层公寓建筑属于多重分隔的建筑，如果高温烟气已扩散至其他房间，则利用顺序逐一排烟法，即除正压送风的房间外，其他门洞口应关闭，在该房间内烟气被排除后，关闭所有门洞口，开启下一个房门并确定排烟口，循环往复，直至高层公寓建筑内部的烟彻底控制。
排烟前要做好准备。第一，侦察。当有被困人员在窗口处，即排烟口方向有被困人员时，为阻止烟气威胁不宜送风，必须加压时，需另找排烟口，保证被困者安全。第二，拆除排烟障碍物（如挡板、隔墙、幕布等），提高排烟效率。第三，正压送风会注入氧气，燃烧反应加速。送风前，要对着火部位及其上部位置射水降温。
三、移动式排烟在疏散楼梯间的应用
高层公寓建筑的楼梯间及其前室内的火灾荷载小，但受烟囱效应影响，很容易成为烟气纵向蔓延的通道。作为安全疏散的重要设施，维持前室和楼梯间的正压状态尤为重要。
（一）控制排煙口数量
高层公寓建筑的前室和楼梯间多数采用机械加压送风系统进行防烟，沿外墙设有可开启外窗，内墙设有排气孔，顶部设有固定窗（火灾时供消防救援人员破拆）。这些洞口可以配合机械加压送风系统维持楼梯间正压，当烟气侵入时也可作为排烟口，“固移结合”利用机械排烟系统和正压排烟风机向前室楼梯间吹送大量新鲜空气而稀释烟气。此方法需在着火层以上开设足够多的排烟口，以防止将高温烟气驱至其他安全区域。
（二）疏散楼梯间直灌式加压送风
正压送风实现着火楼层前室楼梯间相对走道起火房间的正压差效果明显，如果消防救援人员需沿楼梯上升接近着火点实施灭火救援，正压送风可以打通楼梯间的内攻通道。可将移动式正压送风机布置在首层大门入口处对着楼梯间送风，并且打开着火层或上一楼层楼梯平台处下风向的风口，就能在着火层以下梯段看到明显防排烟效果。应当注意的是，这种方式会促使烟气沿楼梯间向上扩散，使烟气旋转上升，一定程度加速火灾局部向上蔓延。
（三）疏散楼梯间“两点式”加压送风
利用移动式正压送风机可以使加压空气流向需送风的楼梯间各层，控制烟气由适当的排气孔排出。但是，移动式送风机的功率和风量有限（送风口正压送风气流速度分布如图2所示），当高层公寓建筑高度H>32m时，单台风机不可能对整个建筑的楼梯间进行有效的加压送风排烟。可在楼梯间选定两个及以上位置，将送风机梯次布置为“两点式”加压送风，布置间距大于等于建筑高度的1/2，送风量增加20%，可辅助破拆楼梯间顶部天窗玻璃，在首层串并联多台风机进行加压送风，快速将烟气从整个楼梯间中排出。 四、移动式排烟在疏散走道内的应用
高层公寓建筑疏散走道内部的烟气流动受紊流影响较小，储烟仓在上层扩散，下部是新鲜空气。排烟时要注意加强控制烟气沉降，使其保持在最小清晰高度以上部分，以利于人员的疏散逃生。
（一）降低自然风对疏散走道正压送风的影响
位于两个安全出口之间位置的疏散走道受自然风的影响较重，要根据走道的气流方向和速度合理设置正压送风。如果自然风从预设的排烟口处吹入，则正压送风风速要大于自然风。否则，自然风风速大导致排烟口成为送风口，使烟气蔓延和人员疏散同向。袋形走道自然风对排烟散热的影响较弱。在对疏散走道正压送风时，要注意控制送风风速阻止烟气倒流，其空气临界速度的经验公式为：
Wlj=K（gE/BρcT）1/3（m/s）
式中，E——着火房间向走道释放的能量，E=RnrQdwy/60，kW;
ρ——空气流上游的空气密度，kg/m3;
T——空气流下游混合气体的绝对温度，K;
c——空气流下游混合气体的比热，kJ/kg·K;
k——常数，k=（2/g）1/3。
（二）关闭多余排烟口控制风流
明确排烟口后，首先及时封闭不需要的门窗洞口。有效控制排烟路径，避免正压后把烟气吹向安全区影响人员疏散逃生，同时维持疏散走道较大压力，使烟气从预设排烟口排出。如走道无法打通排烟口，在保证其他房间内人员及物资安全的情况下，可从多个方向将烟气驱逐至预设排烟口处排出。当走道有拐弯时，内攻排烟应在门口和转角位置设置强光手电照明，方向竖直向上，以给予定位指示。当走道较长时，应每隔3m左右，在墙面1m高度位置或地面布置内攻路线方向指示灯。内攻排烟人员应安排2至3人一组，沿导向绳低姿移动，同进同退，定时检查通信装备并向现场指挥员主动汇报内攻处置情况。
（三）破拆排烟装备配置
高层公寓建筑走道容积大、跨度长，要满足实战需求，排烟车应装载不少于6台移动排烟机。在建筑首层外门布置排烟车时，排烟量应不小于60万m3/h，强臂式破拆车的臂展应能够滿足15m、18m、23m的高度需求。排烟机可以根据环境条件配备电动型、水力驱动型或内燃机型等，优先采用水力驱动型。每台排烟机的风量应达到6—12万m3/h。当配合开花喷雾水流排烟需大量用水时，水罐车的载水量应不小于18t，车载泵应为高压泵，供水扬程不小于300m，流量不小于160L/s。当配合中高倍泡沫排烟时，泡沫消防车的泡沫液载量应不小于6t，车载泵流量不小于100L/s。
五、结语
本文首先根据高层公寓建筑的结构特点，结合建筑内部固定防排烟设施的设置，利用正压送风原理，依次对起火公寓房间、疏散楼梯及其前室、疏散走道等部位的移动式排烟战法进行分析，最后归纳移动式排烟战术应用及注意事项，为被困人员疏散逃生及消防救援人员高效防烟、排烟、控火等提供科学支撑。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑防烟排烟系统技术标准规范：GB 51251—2017[S].2017.
[2]杨国宏，侯耀华，李思成.排烟口与送风口关系对送风排烟的影响[J].消防科学与技术，2015，34（12）：1597-1600.
[3]胡绪鑫，李思成，张一天.移动正压送风对楼梯间防烟效果的影响[J].消防科学与技术，2018，37（03）：334-336.
作者简介：
黄沙（1977—），男，汉族，云南昆明人，硕士，云南消防救援总队专业技术8级工程师，主要从事安全科学与工程、消防监督检查研究。
张强（1989—），男，汉族，山东聊城人，硕士，应急管理部消防救援局昆明训练总队助理工程师，主要从事消防指挥信息化与指挥模拟、灭火战术与技术研究。
关键词：高层公寓火灾;机械排烟;正压排烟风机
高层公寓建筑自身的固定防排烟设施具有响应及时、覆盖全面、排烟效率高等优点，但在实战中仅依靠固定设施也暴露出许多不稳定因素。比如利用破拆楼梯间天窗或起火部位外窗进行自然防排烟，其效果受外界环境及楼层高度的影响较大;电气火灾致使控制线路、管道等易受损坏无法启用;280℃排烟防火阀连锁关停风机后，只能进行移动式排烟;自然通风和自然排烟不灵活，固定式机械防排烟系统存在维保成本大、故障率高、可靠性低等缺点。因此，仅利用内部防排烟设施并不能对烟气全面控制，移动式排烟方式具有灵活、机动、持久等优点，综合运用可大幅提升控烟能力。
一、正压送风排烟的基本原理
固定式和移动式排烟方式都是运用正压送风排烟原理。正压送风排烟是利用流体力学原理向建筑物安全疏散部位送风加压，或在起火浓烟部位开设排烟口泄压，通过重构建筑内部气压差，控制烟气扩散方向与人员逃生疏散方向总体相反，实现将高温浓烟封锁在着火点附近或排到建筑物外的一种防排烟方式。
二、移动式排烟在起火公寓房间的应用
公寓房间内可燃物数量多，可燃物耐火极限较短，是高层公寓建筑火灾隐患最大部位。该部位起火后浮力羽流发展迅速，高温烟气在顶棚形成射流后降温幅度较小，室内形成烟气层沉降，在火风压的作用下向四周门窗空洞扩散，处置不当容易造成轰燃和回燃等危险。
（一）水驱动正压排烟风机的位置布置
正压送风口宜远离并低于排烟口位置，直线距离≥5m，以防所排烟气重新被吹入房间。送风风向应尽量保证从未起火区域吹向火势蔓延安全区域，以防火势扩大蔓延。
选定了送风口后，布置风机位置时，应在进攻入口或疏散出口后撤，覆盖整个洞口均匀加压（如图1所示）。送风机在门洞口位置后撤，会减少向建筑内送风的比例。后撤2m时，送风量减少20—50%，内部压力上升幅度减少10%。但是，如果风机直接放置在门洞口位置，在门洞口局部送风，内部高温烟气湍流加剧，利于火势发展，容易造成高温烟气在洞口位置回卷，威胁消防救援人员安全。后撤至气流完全覆盖洞口加压，有利于在房间内形成较为均匀的气流。如果起火房间位于袋形走道的两侧或尽端，在封闭其余门窗洞口后，可将风机设在疏散走道内。
（二）排烟口的选择
根据外界风的风压、风向以及中性面的位置合理选择排烟口。一般情况下，利用外窗做排烟口使排烟口处于下风向。当排烟口选择在上风向时，要实时监测风力大小和中性面位置，当风速变大或中性面位置下移时，要及时调整位置。如果利用疏散走道外窗或上部楼层外窗排烟时，要布置开花或喷雾水枪阵地现场监护，当采用自保水枪时，应提前打开喷雾水流。
（三）公寓房间移动式排烟战术的应用
高层公寓建筑属于多重分隔的建筑，如果高温烟气已扩散至其他房间，则利用顺序逐一排烟法，即除正压送风的房间外，其他门洞口应关闭，在该房间内烟气被排除后，关闭所有门洞口，开启下一个房门并确定排烟口，循环往复，直至高层公寓建筑内部的烟彻底控制。
排烟前要做好准备。第一，侦察。当有被困人员在窗口处，即排烟口方向有被困人员时，为阻止烟气威胁不宜送风，必须加压时，需另找排烟口，保证被困者安全。第二，拆除排烟障碍物（如挡板、隔墙、幕布等），提高排烟效率。第三，正压送风会注入氧气，燃烧反应加速。送风前，要对着火部位及其上部位置射水降温。
三、移动式排烟在疏散楼梯间的应用
高层公寓建筑的楼梯间及其前室内的火灾荷载小，但受烟囱效应影响，很容易成为烟气纵向蔓延的通道。作为安全疏散的重要设施，维持前室和楼梯间的正压状态尤为重要。
（一）控制排煙口数量
高层公寓建筑的前室和楼梯间多数采用机械加压送风系统进行防烟，沿外墙设有可开启外窗，内墙设有排气孔，顶部设有固定窗（火灾时供消防救援人员破拆）。这些洞口可以配合机械加压送风系统维持楼梯间正压，当烟气侵入时也可作为排烟口，“固移结合”利用机械排烟系统和正压排烟风机向前室楼梯间吹送大量新鲜空气而稀释烟气。此方法需在着火层以上开设足够多的排烟口，以防止将高温烟气驱至其他安全区域。
（二）疏散楼梯间直灌式加压送风
正压送风实现着火楼层前室楼梯间相对走道起火房间的正压差效果明显，如果消防救援人员需沿楼梯上升接近着火点实施灭火救援，正压送风可以打通楼梯间的内攻通道。可将移动式正压送风机布置在首层大门入口处对着楼梯间送风，并且打开着火层或上一楼层楼梯平台处下风向的风口，就能在着火层以下梯段看到明显防排烟效果。应当注意的是，这种方式会促使烟气沿楼梯间向上扩散，使烟气旋转上升，一定程度加速火灾局部向上蔓延。
（三）疏散楼梯间“两点式”加压送风
利用移动式正压送风机可以使加压空气流向需送风的楼梯间各层，控制烟气由适当的排气孔排出。但是，移动式送风机的功率和风量有限（送风口正压送风气流速度分布如图2所示），当高层公寓建筑高度H>32m时，单台风机不可能对整个建筑的楼梯间进行有效的加压送风排烟。可在楼梯间选定两个及以上位置，将送风机梯次布置为“两点式”加压送风，布置间距大于等于建筑高度的1/2，送风量增加20%，可辅助破拆楼梯间顶部天窗玻璃，在首层串并联多台风机进行加压送风，快速将烟气从整个楼梯间中排出。 四、移动式排烟在疏散走道内的应用
高层公寓建筑疏散走道内部的烟气流动受紊流影响较小，储烟仓在上层扩散，下部是新鲜空气。排烟时要注意加强控制烟气沉降，使其保持在最小清晰高度以上部分，以利于人员的疏散逃生。
（一）降低自然风对疏散走道正压送风的影响
位于两个安全出口之间位置的疏散走道受自然风的影响较重，要根据走道的气流方向和速度合理设置正压送风。如果自然风从预设的排烟口处吹入，则正压送风风速要大于自然风。否则，自然风风速大导致排烟口成为送风口，使烟气蔓延和人员疏散同向。袋形走道自然风对排烟散热的影响较弱。在对疏散走道正压送风时，要注意控制送风风速阻止烟气倒流，其空气临界速度的经验公式为：
Wlj=K（gE/BρcT）1/3（m/s）
式中，E——着火房间向走道释放的能量，E=RnrQdwy/60，kW;
ρ——空气流上游的空气密度，kg/m3;
T——空气流下游混合气体的绝对温度，K;
c——空气流下游混合气体的比热，kJ/kg·K;
k——常数，k=（2/g）1/3。
（二）关闭多余排烟口控制风流
明确排烟口后，首先及时封闭不需要的门窗洞口。有效控制排烟路径，避免正压后把烟气吹向安全区影响人员疏散逃生，同时维持疏散走道较大压力，使烟气从预设排烟口排出。如走道无法打通排烟口，在保证其他房间内人员及物资安全的情况下，可从多个方向将烟气驱逐至预设排烟口处排出。当走道有拐弯时，内攻排烟应在门口和转角位置设置强光手电照明，方向竖直向上，以给予定位指示。当走道较长时，应每隔3m左右，在墙面1m高度位置或地面布置内攻路线方向指示灯。内攻排烟人员应安排2至3人一组，沿导向绳低姿移动，同进同退，定时检查通信装备并向现场指挥员主动汇报内攻处置情况。
（三）破拆排烟装备配置
高层公寓建筑走道容积大、跨度长，要满足实战需求，排烟车应装载不少于6台移动排烟机。在建筑首层外门布置排烟车时，排烟量应不小于60万m3/h，强臂式破拆车的臂展应能够滿足15m、18m、23m的高度需求。排烟机可以根据环境条件配备电动型、水力驱动型或内燃机型等，优先采用水力驱动型。每台排烟机的风量应达到6—12万m3/h。当配合开花喷雾水流排烟需大量用水时，水罐车的载水量应不小于18t，车载泵应为高压泵，供水扬程不小于300m，流量不小于160L/s。当配合中高倍泡沫排烟时，泡沫消防车的泡沫液载量应不小于6t，车载泵流量不小于100L/s。
五、结语
本文首先根据高层公寓建筑的结构特点，结合建筑内部固定防排烟设施的设置，利用正压送风原理，依次对起火公寓房间、疏散楼梯及其前室、疏散走道等部位的移动式排烟战法进行分析，最后归纳移动式排烟战术应用及注意事项，为被困人员疏散逃生及消防救援人员高效防烟、排烟、控火等提供科学支撑。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑防烟排烟系统技术标准规范：GB 51251—2017[S].2017.
[2]杨国宏，侯耀华，李思成.排烟口与送风口关系对送风排烟的影响[J].消防科学与技术，2015，34（12）：1597-1600.
[3]胡绪鑫，李思成，张一天.移动正压送风对楼梯间防烟效果的影响[J].消防科学与技术，2018，37（03）：334-336.
作者简介：
黄沙（1977—），男，汉族，云南昆明人，硕士，云南消防救援总队专业技术8级工程师，主要从事安全科学与工程、消防监督检查研究。
张强（1989—），男，汉族，山东聊城人，硕士，应急管理部消防救援局昆明训练总队助理工程师，主要从事消防指挥信息化与指挥模拟、灭火战术与技术研究。