我国建筑消防减灾的关键设施

赵世明
中国建筑设计研究院

　　自动喷水灭火系统是国际上公认的建筑 消防诸设施中控火、灭火效率最高，且造价低廉的消防系统，它在现代的建筑消防史上具有特殊的重要地位。该系统在建筑中被座用得如此普遍，以至没有任何一种消防系统能与之相比。然而，在我们国家，自动喷水灭火系统却受到了建筑防火分区系统、火灾自动 报警系统、消火拴系统组成的综合消防体系的挑战。本文力图阐明，这种现象不应再继续下去了。

一、概述

　　火灾是在时间或空间上失去控制的燃烧。燃烧有四个必要条件：可燃物、氧化剂、温度和链式反应。只要破坏四个条件中任合一个燃烧都会被控制住。此外，失火燃烧的热产生速率与时间的平方成正比，时间因家对有效控制燃烧非常重要。建筑消防的基本原则就是尽量短的时间内破坏这些燃烧条件。建筑消防在我国又分成两部分，“消”与“防”，并且要以“防”为主，以“消”为辅，现又以“防”为主，防消结合。
　　“防”，是不让燃烧发生：“消”是燃烧一旦发生，就把它尽早灭掉，使之不致成灾或把灾害降低到最小。也有观点把及早灭掉燃烧使不致成灾划归“防”的范围。本文不讨论“消”与“防”的外延范围，故任取一个概念使用。下文讨论中，均用前者。当然，既然强调以“防”为主，这“防”的外延与内涵是应该一定要弄 弄清楚，但本文不以此为任务。
　　根据上述的“防”“消”概念，建筑“防”火的主要内容是：①破坏可燃物条件：建筑物内尽量少用甚至不用可燃材料，或把可燃材料表面涂防火漆，变为不燃或难燃。②破坏温度 条件：如限制人们用火或小心用火。这些措施均可防止燃烧的产生，实现不失火。建筑“消”火即消防灭火的主要内容有：①破坏温度条件，用水冷却灭火。这是国内最为广泛灭火手段，比如建筑物内自动喷水系统自动灭火，消防队员用消火栓灭火。⑦破坏氧化剂条件，窒息灭火。如二氧化碳、氮气、水蒸气自动灭火等。②破坏气、液体燃烧条件、隔离灭火。④破坏链式反应条件，化学抑制灭火。这些措施可终止燃烧过程，实现灭火。本文仅涉及用水冷却灭火内容。
　　建筑物内人们赖以生活的物品及环境材料不可能没有可燃物，人们的生活、行为习惯个性及可犯错误的天性决定了人们不可能整 齐化一地全部执行小心用火的指令并且没有 失误，建筑物内的电线也不可能不会产生打火，因此，要把建筑物内的失火完全“防”住、使之不发生是不可能的。我们的防火工作所 能达到的结果，只能是尽量减少失火、降低失火率。
　　既然建筑物内失火不可避免，那么，依靠消防灭火手段中止燃烧，就是我们征服火灾的唯一办法了。
　　消防的目标是征服火灾，如果能找到这样一种灭火系统——建筑物内一旦失火，该系统就能保证把失火在成灾之前灭掉，那么，我们就达到征服火灾的目标。
　　这类似于人类恶性病的被征服。一种疾病的攻克或征服，不外两种途径：一是“防”，即免疫预防，使该种疾病不发生。如天花、麻疹等病，只要打上疫苗，该病就不再复发：一 是“治”，即特效治疗，使该种疾病发生后保证治愈，不致成为“灾”难。如疟疾、肺炎、痨病等，只要及早用上特效药，该病就会治愈，总之，或“防”或“治”，人类已征服了很多疾病。可以预期，即使癌症，其特效手段或预防措施发现之日，就是该病被攻克之时。
　　 对建筑火灾这种社会的恶性“疾病”虽然做不到“免疫”预防，杜绝其发生，但是否存在某种“特效治疗手段”呢?我们首先来审视我国现在最普通采用的几种治理失火的措施。

二、目前治理火灾的主要措施

1、消火栓灭火系统
　　该系统在我国被作为最基本的灭火设备，在每一个高层建筑中都设有。消火柱系统实施灭火需要有两个基本要素：一是消火栓 设备，二是消火栓的使用者——消防队员，二者缺一不可。灭火时，赶到火场的消防队员从墙上消火栓箱内取下水枪及水龙带，在距火焰约10米的范围内用水枪喷水灭火，与火势展开面对面地搏杀。在正常情况下，消防队开始用水枪灭火是在失火后约15分钟左右，期间：
　　现场人员发现火情，4分钟；
　　向消防队报警，2．5分钟；
　　消防队接警车辆1分钟；
　　到达现场5分钟；
　　使用消火栓喷水灭火2．5分种。
　　以上15分钟由5个环相扣的环节构成，每一个环节都通过人工完成，一旦任一环节拖延了时间，使消防队不能在15分钟内喷水灭火，则失火将可能蔓延成灾，救火归于失败，因为火灾案例分析表明，消防队必须在15分钟内到达火场出水，才能有效扑救防止火势蔓延。
　　假设(只是假设，并未有统计数据支持)每个环节的保证率高达95％，则实现有效出水的总保证率只有77％。
　　火灾案例告诉我们，消火栓系统控火、灭火的范围及效果除受上述时间因素影响外，还取决于其它因素；如消火栓水柱到达火源的难易程度；建筑物有无其他防火设施；可燃物量的多寡及火势蔓延的快慢；持水枪人员的素质等。
2、防火分区系统
　　防火分区系统的设置在我国几乎和消火栓系统一样普遍。它是采用相应耐火性能的建筑构件或防火分隔物，将建筑物人为划分的能在一定时间内防止火灾向同一建筑物的其它部分蔓延的局部空间。该系统主要由防火墙、板、防火门、防火卷帘、防火阀等及相应的火灾探测装置构成。探测装置探测到火情后，防火门及防火卷帘等自动关闭，把火势封闭在一局部空间内，阻止其蔓延，以有利于消防扑救。
　　防火分区系统本身并不能灭火，必须有其他灭火系统配合才能把火灭掉。否则火势会把该区内可燃物燃尽，或破坏掉分隔物，向其他部分蔓延。
3、火灾自动报警系统
　　火灾自动警报系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置、以及具有其他辐助功能的装置组成的火灾报警系统。它是人们为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施、控制和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施。控制中心报警系统是功能最复杂的火灾自动报警系统。火探测器通过烟感、温感等探测到火情后，该系统便会发出火灾报警、应急照明、广播、消防控制联动等指令，以便于人们采取安全疏散、灭火救灾等措施。
　　可以看出，火灾自动报警系统本身并不能灭火。它是通知并配合人到现场救火。它必须有其他的灭火系统与之联动才能实现灭 火，否则，火势将蔓延下去。
4、自动喷水灭火系统
　　自动喷水灭火系统靠喷洒头喷水灭火。喷头集火情探测与喷水灭火于一身。失火点燃烧产生的热使其上方的喷头感温元件(玻璃球或熔合金)启动，喷头喷水灭火。同时系统中的水流指示器向消防控制中心报警，并显示出失火地点。报警阀的压力开关也向消防控制中心报警并启动消防水泵。水力警玲也同时发出声音报警。
　　在一般层高的民用建筑中，喷头感温元件的启动主要受两个因素的影响；火势的大小(确切说应是燃烧散发量的大小)和元件的 热敏性能。火势大，元件启动就快，反之就慢；试验证明，正常情况下喷头自动灭火的启动 时间只几分钟。
　　喷水灭火的喷头的开启数量取决火势的大小。可燃物量大、火势大、蔓延迅速，开启的喷头数量就多，反之就少。喷头的启用数量就多。反之就少。喷头的启用数量及范围与火势范围自动吻合。由此，使火势得以被控制及扑灭在一局部空间内，其中57％的失火的失火被扑灭在2个喷头保护的范围内；83％的失火被扑灭在8个喷头保护的范围内；95％的失火被扑灭在300平方米的范围内。
　　国内自动喷水灭火系统经过一百多年历史的发展，灭火的保证率已达95％以上。

三、征服火灾的有效措施

　　以上讨论的四种消防系统，只有消火栓系统与自动喷水灭火系统能完成灭火功能。其中，自动喷水灭火系统具有明显的优越性。 它：喷水灭火自动化，不需人工；喷水灭火的时间早，失火损失小；灭火的成功率高。以上几点，足以使它有资格候选为“诊治”火灾“恶疾”的特效良方了。
　　此外，防火分区系统、火灾自动报警系统在同各自配套的其它灭火系统相结合后所形成的灭火体系，是否还要更为“有效”呢?
1、先看防火分区系统。
　　设置放火分区的主要依据如下“高规(GBJ45—82)条文说明称：据调查有些高层建筑面积很大，空间也很大，但没有划分防火灭火体系。该体系的灭火保证率应比其中任 一个单独系统或两个系统组合灭火的保证率要高，但仍然无法和自动喷水灭火系统相媲美，它们没有如此高(95％)的灭火保证率记录。
　　综上所述，在应付火灾的诸项措施中，存在着对控火灭火比较有“特效”的系统，那就是自动喷水灭火系统。它的自动灭火方式，可把大量人工从这个危险的行业中解脱出来，并且自动跟综火势、形成对火势的包围分隔，可省略大量的建筑防火分隔；它充分利用了消防原理中的时间因素，快速反应实施灭火，把火灾消灭在萌芽状态，为其它系统无法比拟；它是95％以上的灭火记录，体现了消防理论及原则与实践的完美统一。在工业化国家、自动喷水灭火系统早以成了建筑物内主要的、基本的灭火系统。乃至美国某个总统都曾指示，政府官员外出不得下蹋未设有自动喷水系统的宾馆。我国若把减少人员伤亡及财产作为建筑消防减灾工作的最高宗旨，那么，自动喷水系统理应成为我国建筑消防设施的首选。况且，自动喷水系统的造价只有几十元／每平方米，是我国的经济水平完全能够承受的。

四、必须扭转的做法与观念

　　欲使自动喷水系统成为我国建筑消防设施的首选，需要我们付出艰巨的努力，首先要扭转和克服我国消防工作中一些不正确的观念及做法。这些观念及做法主要表现如下：
1、火灾自动报警系统比自动喷水系统重要
　　这集中表现在前者的设置场所要多于后者，这从文献中可以做出比较，也可从工程实例中直观地体会到。现实中，民用建筑设自动喷水的场所必有火灾自动报警系统；而国外，尤其是工业化国家，二者的设置往往正好相反，此外前者的社会地位似乎也高于后者如前者被我国誉为保障人身和财产安全的“消防哨兵”并称誉为“智能化”。自动喷水系统并未享有这些声誉。而实际上，正是自动跟踪火势并自动实施灭火。它还能报出火警及火情地点，并给出开启消防泵令。若火灾自动报警系统的上述称誉成立，那么，自动喷水系统就当之无愧为“超智能化”的“消防排头兵”了。
2、建筑防火分隔比自动喷水系统重要
　　这一点集中体现在我国规范对设有自动喷水系统的场所仍坚持较为严格的防火分区置。尤其是在工业化国家比较时，这一点更显得突出。比如在与国外合作设计中，国内的建筑设计在经过我国的建审时，被要求增加大量的防火分隔。又比如在国外参观的类似建筑，几乎找不到防火分隔墙及卷帘。与国际上比，我国建筑防火分隔设置要求严而自动喷水设置要求松的反差表明了这两种系统在我国的相对地位。实际上，自动喷水系统分隔火势蔓延的能力远大于建筑防火分区。与自动喷水系统相比，建筑防火分隔的效果是微不足道的，因为不论是有无防火分隔，自动喷水系统都足以(保证率95％)把火势控制在200平米左右的范围之内。
3、消火栓系统比自动喷水系统重要
　　这集中体现在我国的消防设计规范上。如“高规”中原则规定是：与自动喷水系统比，主要灭火系统采用消火栓系统，强调以设置消火栓系统采用消火栓系统作为高层民用建筑最基本的灭火设备。规范中消防灭火设计章节，几乎就是消火栓系统设计章节。消火栓系统处在了比其他任何一种灭火系统都优越的地位。在规范的强制下，我国的整个消防灭火体系均是围绕人工消火栓灭火为中心而配置及运作的，消防灭火系统几乎成了消火栓灭火系统的代名词。甚至有的以消防灭火系统为题名的学术文章，也只是消火栓系统的内容而已。
　　消火栓系统在我国的特别受重视，还表现在其严格的设计要求上。什么水平成环、竖向成环水、水箱设置高度、立管检修关闭根数，等等，均比自动喷水系统设计严格得多，也比工业化国家消火栓系统设计严格得多。实际上，灭火效率的高低并不在于这类细枝末节，而在于灭火的方式。人工持(水)枪灭的效率将永远比不上快速反应自动化灭火的效率。这有点似于步枪刺刀近距作战与自动化武器远程作战之间的效果差别。步枪刺刀才能解决战斗的传统观念军事专家可以丢弃，消防专家也无必要坚持。
4、消火栓系统比自动喷水系统经济、省钱
　　我国几乎罕有人怀疑这个论断。连“高规”上都写得明明白白，并把此论断作为我国在两种系统间做出糟糕选择的唯一依据。然而，稍加分析不难发现，这个论断是不正确的。
　　前已述及，自动喷水灭火系统无须火灾自动报警系统或防火分区系统的帮助它能独立地、高效地完成喷水灭火任务。而消火栓灭火系统，需要防火分区及火灾自动报警系统的配合，才能更有效地扑灭火灾(实际上其效率仍不能与自动喷水系统同日而语)。另外，它还需要为数不少的持(水)枪队员。姑且不论昂贵的人工费用，也不论防火隔断对建筑面积的有效使用造成的损害，仅火灾自动报警一项，其造价就高于自动喷水灭火系统。所谓消火栓系统造价低，实际上是俏俏地隐去了它背后的高昂费用。
　　把自动喷水灭火系统选为我国主要的、基本的消防手段，还需要强化、提高我国对该系统的理论研究、设计、建审、安装验收、运行维护及监督检查的水平，缩小同工业化国家的差距。只要消防部门倡导，这是不难做到的。