正逆烟囱效应速判口诀:高高低低时,烟囱效应强

百科   2024-11-28 15:55   山东  

【一句话】
高高低低时,烟囱效应强
【“一句话作战智慧”原文】
气温较低、着火楼层较低时,正烟囱效应明显;气温较高、着火楼层较高时,逆烟囱效应明显。
【专业解读】
指挥扑救高层建筑火灾时,“风”和“烟囱效应”是指挥员进行决策前,需要重点考虑的两个方面。尤其是烟囱效应,又有“正烟囱效应”和“逆烟囱效应”之分,前者对于着火层以上被困人员的疏散救援影响大,后者对于消防员呼吸保护提出了更高的要求。正确、及时地预判火场可能发生“正烟囱效应”还是“逆烟囱效应”,指挥员需要一条简单的口诀,那就是“高高低低时,烟囱效应强”。
(1)烟囱效应
烟囱效应(Stack Effect),是一种由建筑内外的冷热气体之间的密度差导致的压强差,引起气体快速流动的现象[2.33-1]。楼梯井、天井、电梯井、管道井、共享中庭等竖向筒状结构,容易发生烟囱效应,使烟气、火焰和热量的移动增强,造成烟气、热量扩散及火势蔓延。这种结构顶部和底部的门、窗等开口,需要严格控制,在不同的通风时机实施“反通风”,或配合正压通风驱散烟气。
(2)正烟囱效应
①烟囱效应造成消防员伤亡的案例
2022年6月30日,台湾彰化县乔友大厦(地上15层、地下3层)防疫旅馆二层发生火灾,防火门开启、遗失或损坏,楼内管道间垂直及水平防火分隔未落实,楼梯间形成烟囱效应,阻断消防员救灾及民众逃生,造成1名消防员死亡,3名民众死亡和21人受伤。19梯次、共83人次的紧急救援小组(RIT),因火烟阻隔、气瓶耗尽、云梯车无法接近等阻碍,耗时近6个小时才找到被困于9层的消防员。
②高层火灾扑救中烟囱效应的防范
●“低低”防正烟囱效应——谨开低层窗。当着火层位于较低楼层时,同层楼梯间的门开启,浓烟沿楼梯井向上扩散,楼梯间内浓烟弥漫,威胁疏散人员和消防员的安全。如果此时着火房间的窗户被烧破裂,或消防员错误地打开窗户排烟散热,情况可能变得更糟,不仅浓烟无法从窗口排出,而且火焰还可能被吸入楼梯间。特别是气温较低(第一个“低”),外部空气比室内空气冷,着火层所处楼层较低(第二个“低”)时,这种糟糕的情况尤其明显。即“低低不好”。
●有效的顶部通风。将着火层以上被困人员通过楼梯向屋面疏散,如果楼梯顶部的门开启,楼梯井内的烟囱效应可能将人员暴露在极度危险中。为防止出现这种情况,应先派人关闭楼梯顶部的门窗,避免楼梯井成为烟囱,待人员到达楼梯顶部后再短暂开门。1980年11月21日,美国拉斯维加斯的MGM大饭店火灾,84名遇难者都位于主火源上方的15~20层,如果当时进行有效的顶部通风,其中的一些人也许能够幸免于难[2.33-2]。
(3)逆烟囱效应
气温较高时(第一个“高”),外部空气比室内空气热,如果着火层又恰好位于较高楼层(第二个“高”),而且楼梯间的门处于开启状态,浓烟会被吸入楼梯井。即“高高不好”。
①逆烟囱效应造成消防员伤亡的案例
烟气倒灌到底层,原本可以在着火层下层开始给面罩供气的消防员,不得不从底层就开始消耗气瓶中的空气,这是逆烟囱效应带给消防员的最大危险。2011年7月28日,美国北卡罗来纳州多层医疗大楼火灾现场,就出现了这种情况,造成1名职业队长殉职,9名消防员受伤。这位队长第二次进入着火建筑时,出现明显的意识模糊、定向障碍和精神运动能力受损,为轻度至中度一氧化碳暴露的症状[2.33-3]。
②失败教训
某个高层建筑火场,外围云梯车水炮持续向着火房间射水,走廊里的排烟机未动作,前室里的防烟风机正常动作,楼梯间及前室的防火门未关闭,大量烟气被吹进楼梯间。在逆烟囱效应的作用下,烟气倒灌到一层大堂,几部电梯进水无法使用,消防员徒步登上着火的14层、15层。作为疏散和进攻的主要通道,确保楼梯间内无烟气,除了加强日常消防安全管理以外,在灭火中第一时间派人关闭楼梯间的防火门,应成为高层建筑火灾扑救标准操作程序中的重要步骤。
(4)防“高高低低”的措施
当火场出现气温高且着火层高(即高高),或气温低且着火层低的情况(即低低)时,评估是否可以创建通风口而不至于受烟囱效应的影响,最好的办法是先开一个较小的通风口,观察是否出现烟气快速吸入楼梯间的情况。如果没有出现这种情况,再进一步扩大这个通风口排烟散热。
当然,烟囱效应不是高层建筑火场的专利,多层建筑的室内楼梯也常因烟囱效应,发生火势快速蔓延且造成消防员死亡的情况,扑救“富燃(料)贫氧”的通风控制型火灾,“门控制”和“反通风”再怎么强调都不为过。
(“一句话作战智慧”解读-作战指挥篇-第7.1条,校对:Andy、许指导)
【参考文献】
[2.33-1]纪杰,万华仙,丁龙,等.高层建筑火灾动力学[M].北京:科学出版社,2020: 68.
[2.33-2] Norman J.消防指挥员战术手册(第四版)[M].PennWell,2012: 452.
[2.33-3] Bowyer M E., Miles S.A Career Captain Dies and 9 Fire Fighters injured in a Multistory Medical Building Fire—North Carolina[EB/OL].(2012-09-27).https://www.cdc.gov/niosh/fire/reports/face201118.html.




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