現(xiàn)代化的高層民用建筑使用了大量可燃材料裝飾，配有大量家電和家具，這些可燃物在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒煙氣和熱量。這些煙氣是阻礙人們逃生和進(jìn)行滅火行動(dòng)，導(dǎo)致人員死亡的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其他有毒煙氣熏死者一般占火災(zāi)總死亡人數(shù)的40％～50％，而被燒死的人當(dāng)中，多數(shù)是先中毒窒息暈倒后被燒死的。因此，了解和掌握高層建筑火災(zāi)中的煙氣流動(dòng)規(guī)律，控制煙氣擴(kuò)散，有效的組織營(yíng)救和人員疏散是高層建筑火災(zāi)撲救中的首要問題。
一、煙氣流動(dòng)規(guī)律
建筑物內(nèi)煙氣流動(dòng)的形成，是由于風(fēng)和各種通風(fēng)系統(tǒng)造成的壓力差，以及由于溫度差造成氣體密度差而形成的煙囪效應(yīng)，其中溫差和溫度變化是煙氣流動(dòng)最為重要的因素。
1、建筑物內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)對(duì)建筑物內(nèi)壓力的影響，取決于送風(fēng)和排風(fēng)的平衡狀況。如果各處的送風(fēng)和排風(fēng)是相同的，那么該系統(tǒng)對(duì)建筑物內(nèi)的壓力不會(huì)產(chǎn)生影響，如果某部位的送風(fēng)超過排風(fēng)，那里便出現(xiàn)增壓，空氣就從那里流向其他部分。反之，在排風(fēng)超過供風(fēng)的部位，則出現(xiàn)相反的現(xiàn)象。因此，建筑物內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)可以按照某種預(yù)定而有益的方式設(shè)計(jì)，以控制建筑物內(nèi)的煙氣流動(dòng)。
2、氣體膨脹。溫度升高而引起的氣體膨脹是影響煙氣流動(dòng)較為重要的因素。根據(jù)氣體膨脹定律，可推算出著火期間著火區(qū)域內(nèi)的氣體體積將擴(kuò)大3倍，其中2/3氣體將轉(zhuǎn)移到建筑物的其他部分。而且膨脹過程發(fā)生相當(dāng)迅速，并造成相當(dāng)大的壓力，這些壓力如果不采取措施減弱，就會(huì)迫使煙氣從著火層向上、向下以及水平方向流動(dòng)。
3、煙囪效應(yīng)。煙囪效應(yīng)是由高層建筑物內(nèi)外空氣的密度差造成的，高層建筑的外部溫度低于內(nèi)部溫度而形成的壓力差將使空氣從高層建筑的某一部位的低處進(jìn)入，穿過建筑物向上流動(dòng)，然后從建筑物的高處流出，這種現(xiàn)象稱為正熱壓作用。在低處外部壓力大于內(nèi)部壓力，在高處則相反，在中間某一高度，內(nèi)外壓力相同，即存在一個(gè)中性壓力面。由煙囪效應(yīng)造成的壓力差和氣流分布，以及中性壓力面的位置，取決于建筑物內(nèi)分隔物的開口對(duì)氣體流動(dòng)的限制程度?；馂?zāi)時(shí)，由于燃燒放出大量熱量，室內(nèi)溫度快速升高，建筑物的煙囪效應(yīng)更加顯著，使火災(zāi)的蔓延更加迅速。因此煙囪效應(yīng)對(duì)建筑物的空氣的流動(dòng)起著重要作用。
4、室內(nèi)風(fēng)向、風(fēng)力、風(fēng)速對(duì)高層建筑內(nèi)煙氣流動(dòng)有顯著影響，且這種影響隨建筑物的形狀與規(guī)模而變化。簡(jiǎn)單地講，風(fēng)力作用使得迎風(fēng)面的墻壁經(jīng)受向內(nèi)的壓力，而背風(fēng)面和兩側(cè)的墻壁有朝外的壓力，平頂層上有向上的壓力。這兩種壓力，使空氣從迎風(fēng)面流入建筑物內(nèi)，從背風(fēng)面流出建筑物外，建筑物頂上的負(fù)壓力對(duì)頂層上開口的垂直通風(fēng)管道有一種吸力的作用。同時(shí)正的水平風(fēng)壓力促使中性面上升，負(fù)的水平風(fēng)壓力促使中性面下降。
二、 煙氣的危害和影響
煙氣是物質(zhì)在燃燒反應(yīng)過程中由熱分解生成的含有大量熱量的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)與空氣的混合物。它是由極小的炭黑粒子完全燃燒或不完全燃燒的灰分及可燃物的其他燃燒分解產(chǎn)物所組成。煙氣的流動(dòng)擴(kuò)散速度與煙氣的溫度和流動(dòng)方向有關(guān)。煙氣在水平方向的擴(kuò)散流動(dòng)速度，火災(zāi)初期階段一般為0.3米/秒，猛烈階段為0.5-3米/秒。煙氣在垂直方向的擴(kuò)散流動(dòng)速度較大，通常為3-4米/秒。煙氣對(duì)人體的危害主要是燃燒產(chǎn)生的有毒氣體所引起的窒息和對(duì)人體器官的刺激以及高溫作用。
1、煙氣引起人員中毒、窒息。燃燒產(chǎn)生的大量濃煙和氣體，其中不少是毒性氣體，如一氧化碳、氯化氫、氫氰酸等，對(duì)人體有醉、窒息、刺激等作用。這些燃燒產(chǎn)物妨礙火場(chǎng)上被困人員和指戰(zhàn)員的正常呼吸，極易造成人員中毒窒息。在高層建筑火災(zāi)人員死亡的的直接原因中，窒息、中毒死亡的占有較大的比例。
2、煙氣使人員受傷。燃燒產(chǎn)物中的煙氣，包括水蒸氣，載有大量的熱，人們?cè)谶@高溫、濕熱環(huán)境中極易被燙傷。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，人在100度環(huán)境下就會(huì)出現(xiàn)虛脫現(xiàn)象，喪失逃生能力。
3、煙氣影響人的視線。燃燒產(chǎn)生的大量煙氣，使能見度大大降低。人在濃煙中往往辯不清方向，對(duì)本來很熟悉的環(huán)境也會(huì)變得無法辨認(rèn)，以致產(chǎn)生恐怖感，驚慌失措，給滅火工作、人員疏散帶來困難。人在煙氣環(huán)境中能正確判斷方向、脫離險(xiǎn)境的能見度最低為5米，當(dāng)人的視野降到3米以下，逃離現(xiàn)場(chǎng)就非常困難。
4、煙氣是火勢(shì)發(fā)展蔓延的重要因素。不完全燃燒產(chǎn)物中的一氧化碳與空氣混合，能繼續(xù)燃燒或發(fā)生爆炸，燃燒產(chǎn)物有很高的熱能，會(huì)因?qū)α?、輻射引起新的火點(diǎn)，甚至引起火場(chǎng)上可燃物迅速著火而形成轟然，成為火勢(shì)發(fā)展、蔓延的重要因素。
三、煙氣的控制
控制煙氣有“防煙”和“排煙”兩種方式。“防煙”是防止煙的進(jìn)入，是被動(dòng)的；相反，“排煙”是積極改變煙的流向，使之排出戶外，是主動(dòng)的，兩者互為補(bǔ)充。目前采取的煙霧控制有如下措施：
1、限制煙氣的產(chǎn)生量。防煙最好的辦法在于消除發(fā)煙的源頭。因此，在高層建筑中，應(yīng)設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及自動(dòng)滅火系統(tǒng)，以便盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，在大量濃煙產(chǎn)生之前撲滅火災(zāi)或控制火災(zāi)發(fā)展。同時(shí)，在選用房屋建材及裝飾材料、家具時(shí)，應(yīng)盡可能采用發(fā)煙性小的材料，以便火災(zāi)時(shí)，發(fā)生煙量小，發(fā)煙速度慢，現(xiàn)場(chǎng)人員相對(duì)地有較充裕的逃生時(shí)間，減少對(duì)生命的威脅。
2、利用建筑物內(nèi)的固定排煙設(shè)施排煙。高層建筑的排煙設(shè)施如固定的排煙機(jī)、煙塔、室內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)、電扇等都可用來排煙。高層建筑的排煙設(shè)施，是根據(jù)設(shè)計(jì)條件決定的，有的采用自然排煙方式，有的采用機(jī)械排煙方式。還有的將自然排煙作為機(jī)械排煙的補(bǔ)充。由于影響排煙效果的各種因素較多，因此我們?cè)诶媒ㄖ锱艧熢O(shè)施時(shí)，要根據(jù)火場(chǎng)實(shí)際情況和排煙設(shè)施的具體條件，有選擇的加以利用。通常情況下，火災(zāi)時(shí)應(yīng)迅速啟動(dòng)送風(fēng)設(shè)備，及時(shí)排除著火層以上各層的煙霧；對(duì)樓梯間要保持正壓送風(fēng)；降下防煙卷簾、活動(dòng)擋煙垂壁，關(guān)閉各層豎井門和防火門，防止煙氣擴(kuò)散，引導(dǎo)煙氣向?qū)缁鹩欣姆较蛄鲃?dòng)；設(shè)有水幕設(shè)備的要啟動(dòng)噴灑設(shè)備，增加阻止焰火的效果。
3、自然通風(fēng)排煙。自然通風(fēng)排煙就是利用空氣對(duì)流排煙的一種方法。著火時(shí)，可打開門窗或煙口即可排煙，必要情況下也可在建筑頂層適當(dāng)位置破拆排煙口。采用此法時(shí)，應(yīng)注意防止高溫?zé)煔饬魅虢ㄖ?nèi)的其它部位，加速煙火的擴(kuò)大蔓延。
4、噴霧水流排煙。噴霧水流排煙是一種既方便又有效的一種排煙手段和方法。這種方法，既有利于滅火，又能凈化空氣，還能減輕煙氣對(duì)消防員的危害。使用時(shí)，一般要求是：選擇在進(jìn)風(fēng)口的一面設(shè)置噴霧水槍，下風(fēng)的一面為排煙口。并注意在排煙口附近設(shè)置一定水槍保護(hù)，方可實(shí)施排煙。噴霧水流排煙的技術(shù)要求比較高。在走廊內(nèi)排煙時(shí)，噴霧水流應(yīng)將走廊的截面積全部遮住，阻止煙氣的倒流，排煙時(shí)應(yīng)逐步推進(jìn)；在房間內(nèi)排煙時(shí)，應(yīng)以房間的入口處作噴霧前端，要求在能全部覆蓋入口的位置上固定水槍。進(jìn)入室內(nèi)要注意形成負(fù)壓，以防煙火倒流；如在面積較大的空間排煙時(shí)，應(yīng)充分利用防火分隔物，依托防火分隔縮小進(jìn)風(fēng)口截面積，然后噴射水流。對(duì)于排煙一側(cè)，需將開口部位全部開放。
5、利用排煙機(jī)械排煙。機(jī)械設(shè)備排煙，除固定排煙設(shè)施外，還可利用移動(dòng)的設(shè)備排煙，但使用時(shí)，要防止排煙口的熱氣流引燃鄰近建筑及可燃物，造成二次災(zāi)害事故。因此要考慮著火房間周圍的情況，煙火有無蔓延的可能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇安全地段，必要時(shí)配備一定滅火力量，防止火災(zāi)蔓延擴(kuò)大。
四、疏散與營(yíng)救
高層建筑發(fā)生火災(zāi)，常有大量人員被煙火圍困，人員疏散困難。因此消防隊(duì)到場(chǎng)后要堅(jiān)持救人第一的原則，做好疏散與營(yíng)救工作。
1、人員疏散的順序和方法。安全疏散必須按一定的順序進(jìn)行，首先疏散受到煙火威脅的人員。其基本順序是：著火層----著火層的上層----著火層的下層。疏散過程中，對(duì)于遠(yuǎn)離火區(qū)和神志清醒者，指明疏散方向和路線即可；對(duì)于距火區(qū)較近，或必須穿越火區(qū)或行動(dòng)不便者，需要配戴逃生面罩或者濕毛巾在指戰(zhàn)員帶領(lǐng)下進(jìn)行疏散；對(duì)于受重傷者、小孩、老弱病殘者，應(yīng)采取抬、背、抱等方法護(hù)送至安全區(qū)域。
2、營(yíng)救和疏散的手段。首先利用建筑物內(nèi)已有的設(shè)施進(jìn)行疏散和營(yíng)救。一是利用室內(nèi)的防煙樓梯、封閉樓梯進(jìn)行疏散營(yíng)救；二是利用建筑物的陽臺(tái)、通廊、避難層、室內(nèi)設(shè)置的緩降器、救生袋、安全繩等進(jìn)行疏散營(yíng)救；三是利用墻邊落水管進(jìn)行逃生；四是利用房間床單等物連接起來進(jìn)行逃生；五是在不影響滅火戰(zhàn)斗行動(dòng)的情況下，利用消防電梯進(jìn)行疏散營(yíng)救。其次利用移動(dòng)消防裝備救人。在利用建筑物內(nèi)部消防設(shè)施疏散救人的同時(shí)，還應(yīng)盡可能采用舉高車開辟外圍救人通道，實(shí)施救人。條件許可還可以考慮直升機(jī)救人等。
3、疏散和營(yíng)救注意事項(xiàng)。（1）在組織疏散過程中，要不斷的穩(wěn)定被困人員的情緒，勸告不要擁擠和爭(zhēng)先恐后，說明某層為安全層。安全層的指戰(zhàn)員要做好從著火層以上各層疏散下來的人員的接引工作，不要讓其重返火區(qū)。（2）執(zhí)行救人任務(wù)，不能少于2人，事先可約定聯(lián)絡(luò)信號(hào)，互相照應(yīng)，并應(yīng)攜帶防護(hù)和救生器材。（3）搶救路線要設(shè)明顯標(biāo)志，或派崗哨指示方向，防止走盡袋形走廊盡頭；要及時(shí)清除路障，保持通道暢通。（4）在有煙氣、火焰的條件下疏散搶救人員時(shí)，要有水槍保護(hù)。（5）對(duì)于一時(shí)疏散不出而暫時(shí)留在火場(chǎng)的人員，應(yīng)動(dòng)員引導(dǎo)他們有秩序的做好撤離準(zhǔn)備?；蚬膭?lì)他們保持鎮(zhèn)定，發(fā)揚(yáng)扶老攜幼，先人后己的精神，與煙火作斗爭(zhēng)，并對(duì)其采取保護(hù)措施，以保證搶救人員任務(wù)的完成。