電梯作為高層建筑的主要運輸工具越來越引起建筑工程師和消防救援人員的注意,能否運用電梯作為火災事故發生時的安全疏散設施,當前已成為國內外的一個研究熱點。
一、國家消防技術規范中對采用電梯疏散的相關規定
《建筑設計防火規范》第5.3.6條規定:自動扶梯和電梯不應作為安全疏散設施。樓梯作為最傳統的,也是目前唯一倡導的一種疏散或逃生方式,一直是人們在大樓內部發生火災時逃生的首選。多層建筑樓層低、疏散快,用成本較低而且安全系數高的樓梯作為安全疏散通道完全可以達到疏散要求。《高層民用建筑設計防火規范》中沒有明確規定電梯不能作為安全疏散設施。《高層民用建筑設計防火規范》在第6.3.1條規定,一類公共建筑、塔式住宅、十二層及十二層以上的單元式住宅和通廊式住宅、高度超過32m的其它二類公共建筑應設置消防電梯。消防電梯有一系列的火災防護要求,使其能保證在火災發生時能保持正常運行和乘坐人員的安全。但遺憾的是《高規》中規定設置消防電梯主要是用于消防隊員滅火撲救,重點不是用于考慮人員疏散。但在火災發生初期,高層建筑內人員逃生仍然可以選擇有特殊防護措施的消防電梯作為一條便捷的逃生通道。在消防隊員到達后,該電梯將作為輸送消防設備和人員執行救災任務的工具,以減輕消防員進行滅火行動時的體力消耗,二者會發生沖突。但這也給了我們一個啟示,我們只需將工作再進一步,將普通電梯提高到消防電梯的安全標準就可以達到安全疏散的目的,當然這還要根據樓層高度和人員數量來具體確定。
二、通常火場上不能輕易乘坐普通電梯疏散的原因
傳統消防理論認為,火災發生時,不能將乘坐電梯作為人員安全疏散的設施,“火災時禁止使用電梯”的警示標志仍然懸掛在每一部電梯的旁邊。一般認為發生火災后,電梯運行的可靠性難以保障,往往容易斷電而造成電梯“卡殼”,給救援工作帶來難度。其次是電梯直通樓房各層,火場上煙氣涌入電梯通道極易造成“煙囪效應”,人在電梯轎廂內,隨時會被濃煙毒氣熏嗆而窒息死亡。基于以上兩點原因,電梯在火災發生時一直不被提倡使用。
三、高層建筑中使用樓梯進行人員疏散的局限性
疏散樓梯在多層建筑疏散中的安全性和可靠性是不言而喻的,但用于高層建筑就會存在很多的問題。一是疏散時間長。據有關專家測定,若以一棟只有一部樓梯的高層建筑為例,當每層人數達到120人時,則在大樓十五層的人員疏散到室外地面需要19分鐘,在大樓三十層的人員則需要39分鐘。而一般火災從起火到猛烈燃燒階段只要20—30分鐘,此時大部分人員會因來不及疏散而被困在樓上;二是樓梯疏散不適合于殘疾人和行動不便的老人,這些弱勢群體在疏散過程中行動緩慢,阻礙了疏散進程,并且會引發致命的踩踏事故;三是高層建筑單純使用樓梯進行人員疏散,對人的體力消耗比較大。一個成年健壯的男子經樓梯從三十層跑到地面,體力消耗極大,婦孺兒童就更不用說了。
四、高層建筑利用電梯疏散的優越性和可行性
高層建筑樓梯疏散的局限性,促使人們對高層建筑的主要運輸工具——電梯的安全疏散的研究探索。電梯疏散不受逃生人群的性別、年齡、健康狀況和類型等的影響,具有廣泛的適用性。高層建筑電梯運輸能力的通常有如下要求:對于住宅樓,在上行高峰時,所配電梯能在5分鐘內運送全樓總人數的5%—7%,高峰輸送總時間約67—100分鐘;對于辦公樓,要求在上行高峰時,所配電梯能在5分鐘內運送全樓總人數的13%—18%,高峰輸送總時間約29—40分鐘。為了更有效的利用電梯進行人員疏散,可以通過實驗和計算,假如通過計算確定十五層以下可以通過樓梯來安全疏散,那電梯在火災發生時就僅僅用于十五層以上的人員疏散,這樣可以節約大量時間。
(一)超高層建筑利用電梯疏散的設想。有學者對超高層建筑消防安全疏散電梯做過如下探索,超高層建筑每隔15層要設置一個避難層,因此,可以以每15層作為一個疏散段,每個避難層設置一至兩部獨立的疏散電梯,并只在避難層停靠,疏散人員只需通過樓梯疏散到避難層就可以搭乘消防疏散電梯安全安全疏散到地面。這一設想雖未付諸實踐,但在理論上是可行的。
(二)消防電梯應到達的安全防護要求。要滿足高層建筑人員疏散要求,必須解決兩個核心問題:一是電梯的動力與控制電纜、電線如何保證絕對安全,在火災發生后保證在人員疏散時間段內電梯能夠正常工作;二是如何避免“煙囪效應”對電梯及電梯交響內人員的侵襲。
要保證火災中電梯的動力電源,應當給電梯配置獨立的供電線路,對線路的保護可以采用穿金屬管明敷或者暗敷墻內兩種方式。除了對電路予以保護以外,還應當配備應急電源,如采用應急發電機供電。要避免“煙囪效應”對電梯的影響,就是要做好防火分隔,消防電梯井、電梯機房與其它管道井之間應采用耐火極限不低于2小時的隔墻隔開,當在隔墻上開門時,應設甲級防火門;電梯井應設電梯前室,前室應當與建筑物其它部分采用防火門進行防火分隔,在此不推薦使用防火卷簾,因為防火卷簾在一定程度上會阻礙人員疏散。此外,消防疏散電梯的載重量、行駛速度、電梯轎廂裝修材料、專用電話、排水設施都應參照《高規》中關于消防電梯的規定達到一定要求。要保障電梯在火災情況下正常運行的可靠性,必須對電梯轎廂、電梯機房、緊急安全電源防災性能進行提高,對防火排煙系統、火災報警探測系統、滅火系統、疏散誘導系統、消防控制室進行改造等,以保障電梯在火災情況下的安全使用。
五、電梯作為火災中疏散設施的應用展望
1994年,美國的JohnH.Klote等人提出了電梯緊急疏散系統EEES(EmergencyElevateEvacuationSystems)的概念,并對其進行了研究,探索了利用電梯進行高層建筑人員疏散問題的可能性。EEES是Klote在研究航空交通控制塔在發生危險情況下利用電梯的逃生時提出來的,因此,它就具有很強的實用性和針對性。一個完整的電梯緊急疏散系統必須能夠保證乘客和電梯本身在建筑內發生火災時避免受高溫、火焰、煙氣、水漬,以及電源損失等因素的影響。美國的RogerE.H.教授就曾利用風險評估方法,在一定范圍內進行分析,并得出這樣的結論:“電梯是比樓梯更加安全的逃生工具。”通過對電梯疏散系統的設計、安裝和使用進行一系列的風險分析和評價,
可以及時找到其中的不安全因素,并提出合理的減少風險的方法及采取有效的安全措施。國內,公安部上海消防研究所與上海科委正式簽訂協議,《高層賓館火災情況下電梯應急疏散可行性研究》的課題已經過專家評審等程序正式立項,進入科研階段。必須說明的是,對于電梯本身所依賴的電氣系統和機械系統而言,要使其在火災等危急情況下始終保持有效是不現實的,但現有消防電梯的應用經驗和阻燃、抗震等技術的不斷發展,可以使人們盡可能延長其在火災危險環境中的可靠使用時間。
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