劉海艦 中國葛洲壩集團(tuán)市政工程有限公司

張文修 江西省吉安市消防支隊(duì)

1 引言

近年來，我國人口老齡化逐漸加劇，新建、擴(kuò)建、改建的養(yǎng)老機(jī)構(gòu)在全國各地得到大力推動。這類建筑設(shè)計(jì)耐火等級上層次不齊，而本身這類建筑屬于社會福利機(jī)構(gòu)，消防監(jiān)管相對較松，加上日常安全管理、安全培訓(xùn)不到位，居住人群單一等多方面因素，各類火災(zāi)在世界各地頻繁發(fā)生。

養(yǎng)老機(jī)構(gòu)火災(zāi)一旦發(fā)生，人員傷亡極其慘重。這些火災(zāi)產(chǎn)生的原因，有人為縱火，有電線老化、電器使用不規(guī)范等等多方面因素。我們需要從這些事故中吸取教訓(xùn)，完善相關(guān)法制法規(guī)，加大消防監(jiān)管力度。此外，針對養(yǎng)老院結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)研究，對于這類特定建筑的火災(zāi)發(fā)生發(fā)展基本規(guī)律的研究匱乏。本文將通過對澳大利亞Quakers Hill療養(yǎng)院火災(zāi)、河南魯山康樂園老年公寓火災(zāi)兩個案例的分析，得出這類建筑消防監(jiān)管的建議。并依托火災(zāi)數(shù)值模擬方法，對某社會福利中心老年公寓樓進(jìn)行全尺寸火災(zāi)模擬研究，最后對該類建筑的消防改造提出建議。

2 養(yǎng)老福利機(jī)構(gòu)火災(zāi)案例分析

河南魯山康樂園老年公寓“5·25”火災(zāi)事故。2015年5月25日20時左右，河南省魯山縣城西琴臺辦事處三里河村的一個老年康復(fù)中心發(fā)生火災(zāi)。此次火災(zāi)事故造成39人死亡、6人受傷，過火面積745.8m2，直接經(jīng)濟(jì)損失2064.5萬元，定性為特別重大火災(zāi)事故。國家主席習(xí)近平呼吁第一批應(yīng)急人員竭盡全力拯救傷員。并敦促徹底調(diào)查火災(zāi)。

此次事件的直接原因?yàn)殡娖骶€路接觸不良發(fā)熱，高溫引燃周圍的電線絕緣層、聚苯乙烯泡沫、吊頂木龍骨等易燃可燃材料，造成火災(zāi)。材料使用上，該養(yǎng)老建筑物內(nèi)大量使用聚苯乙烯夾芯彩鋼板，而該材料燃燒的滴落物具有引燃性。建筑結(jié)構(gòu)上，吊頂空間整體貫通，加劇火勢迅速蔓延并猛烈燃燒，導(dǎo)致整體建筑短時間內(nèi)垮塌損毀。使用人員上，不能自理區(qū)老人無自主活動能力，無法及時自救造成重大人員傷亡。

此次事件可以得出：養(yǎng)老院此類建筑需要規(guī)范運(yùn)營，杜絕火災(zāi)隱患的存在；地方部門的審批、監(jiān)管工作應(yīng)到位，老年公寓內(nèi)的消防措施應(yīng)相應(yīng)完善。根據(jù)公消〔2015〕289號文件，2015年開始，國家大力推進(jìn)養(yǎng)老院建筑內(nèi)設(shè)置獨(dú)立式感煙探測器，以防止“小火亡人”的現(xiàn)象。

3 養(yǎng)老院建筑典型火災(zāi)場景數(shù)值模擬

本文接著以某市社會福利中心老年公寓樓為例，建立全尺寸數(shù)值計(jì)算模型，利用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST開發(fā)的火災(zāi)場模擬軟件FDS對該公寓樓典型火災(zāi)場景進(jìn)行模擬，最終給出消防改造、安全管理建議。

該公寓樓為四層建筑，每一層結(jié)構(gòu)基本相同，包括走廊南北兩側(cè)24間房間和走廊兩端的大、小客廳。上下樓層間通過東、西樓梯和東側(cè)一部垂梯連通。

房間內(nèi)設(shè)2.7m×2.7m×2.2m的衛(wèi)生間。固定火災(zāi)荷載包括：兩張2m×1.5m的單人床、床頭柜、電視柜、衣柜等家具及液晶電視、空調(diào)等家電。在火災(zāi)研究及工程應(yīng)用中，一般采用t2模型描述火災(zāi)變化規(guī)律。NFPA 204M標(biāo)準(zhǔn)確定四種標(biāo)準(zhǔn)t2火災(zāi)。這里將衣柜、電視為慢速火，床頭柜、電視柜為中速火。熱釋放速率、點(diǎn)燃溫度，依據(jù)SFPE handbook和相關(guān)文獻(xiàn)近似確定。火源為靠近衛(wèi)生間一側(cè)的床墊火災(zāi)，熱釋放速率依據(jù)SFPE手冊設(shè)置。前人的研究工作指出，多層多室建筑中，火源所在的樓層及以上樓層會受到煙氣輸運(yùn)的影響，而以下樓層處于無煙狀態(tài)。考慮到火災(zāi)發(fā)生在首層，可能導(dǎo)致整棟樓內(nèi)煙氣填充，并且對于居住者的疏散最不利，因此定火源位于首層。進(jìn)一步考慮煙氣蔓延最有利情況，將火源設(shè)置在首層中部房間，通道南側(cè)。分別在頂棚高度處，7個不同位置設(shè)置了感煙探測器。網(wǎng)格尺寸根據(jù)FDS技術(shù)手冊第三部分計(jì)算確定，在火源區(qū)使用0.1m×0.1m×0.1m的精細(xì)化網(wǎng)格，火源外使用0.2m×0.2m×0.2m的較粗網(wǎng)格，總計(jì)2030261個網(wǎng)格。

從煙氣溫度場角度來看，整個15min火災(zāi)場景中，煙氣溫度僅在著火房間附近的首層走廊內(nèi)，在頂棚下方維持較高的溫度。而達(dá)到走廊兩端的樓梯間后，煙氣溫度僅僅比環(huán)境溫度（20℃）上升10℃左右。整棟樓大部分區(qū)域溫度場與環(huán)境溫度差異有限。但是，判定火場下的人員疏散安全最需要考慮的是火災(zāi)煙氣，火災(zāi)煙氣的毒性是造成火災(zāi)事故中大部分人員傷亡的直接原因。

根據(jù)模擬結(jié)果，火災(zāi)煙氣分別在在182s和193s到達(dá)東、西兩側(cè)樓梯間。在兩側(cè)樓梯間間內(nèi)，水平輸運(yùn)變成垂直輸運(yùn)模式，受到煙囪效應(yīng)的強(qiáng)烈影響，很快達(dá)到四層。此時作為重要疏散通道的東、西兩部樓梯間已完全不能承擔(dān)疏散功能，而煙氣也從樓梯間通過各層前室蔓延到高樓層的內(nèi)走廊。15min后，整棟大樓已經(jīng)幾乎完全填充滿煙氣，煙氣也侵襲到各樓層的房間內(nèi)，嚴(yán)重危險(xiǎn)居住者的安全。由此可見，火災(zāi)煙氣的輸運(yùn)蔓延過程，而非煙氣溫度，才是消防安全、合理疏散需要著重考慮的關(guān)鍵因素。而布置感煙探測器也是優(yōu)于感溫探測器的選擇。

值得注意的是，在模擬中發(fā)現(xiàn)，煙氣在首層走廊兩端迅速累積的過程中，除了通過兩端的窗戶排放到室外，還存在極其危險(xiǎn)的情況：高溫?zé)煔庠谑彝馍仙倪^程中通過高層敞開的窗戶二次卷入樓內(nèi)。本模擬工況實(shí)在室外靜風(fēng)條件下，如受到室外環(huán)境風(fēng)的影響而加強(qiáng)，更會促進(jìn)煙氣在整棟大樓內(nèi)的蔓延擴(kuò)散。

為便于分析和對比，每層樓將房間編號，從西向東、從北向南依次為1～24號。起火房間為首層18號房間。圖1可以直觀的看出，SD1、SD5由于靠近起火點(diǎn)，起火后頂棚射流最先使得這兩處報(bào)警器報(bào)警，其次是SD2，之后是SD6、SD7、SD3，最后為衛(wèi)生間內(nèi)。非著火房間，可以看到由于煙氣通過走廊蔓延均通過門開口，因此在該區(qū)的SD3最先報(bào)警，衛(wèi)生間門上方的隔墻擋煙而影響探測器SD4報(bào)警。可看到，由于內(nèi)走道區(qū)域形成的特定結(jié)構(gòu)使得煙氣并沒有完全在房間頂棚內(nèi)對稱擴(kuò)散，而靠近走道側(cè)。七種方案的平均探測時間為268.9s、267.6s、184.7s、408.4s、297.9s、314.1s、273.3s。因此本公寓樓房間內(nèi)的探測器布置可布置在靠近房間的內(nèi)走道區(qū)域，但不可過于靠近墻壁（可能造成煙氣探測效率降低）。

圖1 首層房間各方案探測器報(bào)警時間對比

4 結(jié)論

人口老齡化使得養(yǎng)老機(jī)構(gòu)得到大力推動的同時，各類火災(zāi)在世界各地也頻繁發(fā)生。這類建筑存在的消防問題需要引起足夠重視。本文對澳大利亞貴格會山（QuakersHill）養(yǎng)老院火災(zāi)、河南魯山康樂園老年公寓“5·25”火災(zāi)事故的起因、經(jīng)過、結(jié)果進(jìn)行了分析，總結(jié)了事故教訓(xùn)。同時，基于FDS火災(zāi)場模擬軟件對某社會福利中心老年公寓樓典型火災(zāi)場景進(jìn)行模擬，得出：火災(zāi)煙氣的輸運(yùn)蔓延過程，而非煙氣溫度，是消防安全、合理疏散需要著重考慮的關(guān)鍵因素；煙氣向高層的擴(kuò)散可能會受到外界煙氣侵襲而引起的加劇，最后對比了不同探測器布置方案的效果。