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KNOWLEDGE高层建筑电梯的防火要求及安全措施
在经济建设快速发展的同时，电梯使用已日益普遍。目前，不仅高层建筑安装了电梯，方便用户乘用，而且广州市大多数低层住宅也都已经安装了电梯,方便老年人上下楼,甚至2～3 层楼也安装有电梯,这体现了方便、舒适、和谐的生活质量。随着生活水平提高,用火、用电、用油、用天然气日益增多,引发火灾的因素也在增加。与电梯有关的火灾事故也频有发生,后果十分严重。
1 火灾蔓延路径
1.1 建筑内房间起火后,室内烟气流量增加,烟火从门窗向室外和走廊蔓延扩散,高温烟气碰到顶棚后,就沿水平方向流动,并通过楼板孔洞、各种竖井管道向上迅速蔓延,很快达到建筑最高层,产生的烟囱效应加速火灾蔓延的速度。楼房起火时烟火的竖向速度比人们的疏散速度快得多。如东京市在一幢6 层楼进行的火灾试验表明,在3 层房间点火2 min 后室内喷出烟火,距起火点30m远的楼梯间第3 min 充满烟气,第5～7 min 上面3 层楼全是烟气。由于着火层室温上升,在建筑物上层部分会产生由室内向室外的压力,建筑物下层部分则产生由室外向室内的压力,从而形成向下强对流(图1) 。正是由于这种强对流“烟囱效应”的作用,建筑物的楼梯间、电梯间以及各管竖井将成为烟火蔓延扩大的主要途径,在发生火灾时就可以延烧到任意一层,在较短时间内浓烟就会笼罩整栋大楼,甚至造成重大火灾事故。火灾初期烟气水平方向扩散流动的速度为0.1～0.3 m/s ,火灾中期可达0.5～0.8 m/s ,但烟囱效应可使烟气垂直方向扩散流速可达3～5 m/s,甚至更高。
图1 高层建筑的烟气蔓延与压力分布烟囱效应- 作用在墙壁上的压差
1.2 对多次火灾事故的统计, 死亡人数中有50 %左右是被烟气熏死的。在火灾中,人员除了直接被烧死或跳楼死亡外,其他死亡原因大都与烟气有关。主要有:一氧化碳中毒、烟气中毒、缺氧、窒息等四种原因。在烟气对人体危害中,以一氧化碳的增加和氧气的减少影响最大。但实际上,起火后这些因素往往是联合作用于人体的,这种联合作用比单独作用更具危险性。
2 电梯的防火要求
2.1 电梯井道的消防安全
2.1.1 电梯井道串通各层楼板,形成竖向连通孔洞。因电梯使用需上下升降,竖井不可能在各层分别形成防火分区,所以要求电梯井道采用具有210h 耐火极限的不燃烧物体做井壁,有助于防止火焰蔓延。只允许有层门、通风孔等功能性开孔,不应开设其他洞口,以使竖井和其他楼房的空间分隔开来。
2.1.2 电梯井道不允许敷设与电梯无关的电线路和管道,严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道。如水管必须穿过井道,应在穿墙处设置套管,并将套管与水管的间隙用防火材料密封处理。
2.1.3 井道内架设的电梯随行动力电缆和控制回路的信号线要有防水措施,防止因泡水产生漏电事故而影响灭火使用。这些电缆电线要求必须是阻燃的,其绝缘护套为不燃材料,并且强度韧性好,由于这些电缆电线要随着电梯上下运行,应当经得起磨损、弯曲和烟气的考验。
2.1.4 电梯井道顶部需设置排除高温烟热的装置,如011 m2 左右的排烟口或排烟风机等设施,可直通室外或经机房通向室外。
2.2 电梯前室、机房、轿厢的消防安全
2.2.1 为防止发生火灾时烟火对建筑物内人员的伤害,保护疏散通道的畅通和无烟气或少烟气侵袭,所以楼梯间和电梯间等竖井处应设置前室。
2.2.2 电梯层门外候梯厅的前室,应设防烟火的防火门与其他区域分隔。使前室具有防烟的作用,并保证消防人员到达起火楼层后有一个较安全的地方。前室应设有消防竖水管和消火栓,以便于消防人员进入火场打开通路,顺利地实施灭火抢救受伤人员。
2.2.2.1 前室门耐火等级不低于2 级。在前室设置排烟孔将烟气排出,并设置正压送风设施,维持一定风速风压的空气流以阻挡烟气进入侵袭疏散空间。如因条件限制,前室不能采用自然排烟时应用机械排烟。
2.2.2.2 机械加压送风的部位应符合下列要求:(1) 机械送风的楼梯间或合用前室宜分别设置送风系统,当必须共用一个系统时,应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置(因为二者要维持的正压不同) 。(2) 楼梯间的风压为50 Pa ,其加压送风口宜每隔2～3 层设一个;前室的风压为25 Pa ,其加压送风口每层一个。(3) 风口采用自垂百页或常开百页风口。如采用常开百页风口时,应在其加压风机的压出管上设置止回装置。
2.2.3 通常为有效防止火灾从一个防火分区蔓延到另一个防火分区,在分区之间设置防火墙。防火墙上最好不开设门窗洞口,若人员流动、采光等必须设置洞口时,需设置耐火极限1120 h 的防火门。为了保证防火门能在火灾时自动关闭,最好采用烟感、温感探测器连动的自动关门装置。
2.2.4 电梯前室应有消防专用电话、启泵按钮和报警按钮、应急照明和疏散指示标志,以及消防烟感探测器和自动喷淋系统,防止并扑灭前室引起的火灾。
2.2.5 电梯机房和轿厢的消防安全
2.2.5.1 电梯机房的供电必须为二级负荷,消防电梯应有可靠的备用电源,确保在发生火灾仍能保证消防用电。
2.2.5.2 电梯双电源的末端互投必须设在电梯配电箱内,电梯的控制电路中应有缺、断相保护和电机超温保护装置,保证发生火灾时不因高温烟火破坏电线路造成电梯故障影响使用。
2.2.5.3 轿厢应配备灭火器,并安装应急灯,并有保证供电30 min 不间断的应急电源。
2.2.5.4 电梯机房门设置一级防火门,安装消防专线电话。
2.2.6 电梯司机应急措施
2.2.6.1 轿厢起火时首先安抚乘客保持镇定并停梯疏散乘客,并及时切断电梯电源,使用灭火器自救。
2.2.6.2 轿厢外部起火时,应组织乘客离梯,疏导人们走楼梯逃生;严禁在火灾层打开电梯门。应将电梯停放在火势未蔓延的楼层,用手关闭电梯轿门和层门,然后切断总电源,禁止他人使用,并与消防人员联系。如能够回到底层基站,应扳动消防盒开关,并报火警和通知值班的领导。
2.2.6.3 如果共用井道的其他电梯起火,应立即将电梯运行到远离着火电梯的地方,并及时疏散乘客离梯。
2.2.6.4 当相邻建筑发生火灾时,司机也应停止电梯运行以免困人,并回到底层。
2.3 普通电梯的消防安全
2.3.1 普通电梯的缝隙较多,易受烟火的侵袭,其前室、轿厢不具备防火、防水、隔离烟雾能力,所以火灾时受到火水烟雾影响,极易发生故障将电梯卡阻在井道中。竖井又是烟火蔓延的主要通道之一,运行中一旦发生停电、窜入烟火,乘梯人员极易遭到烟气呛伤,甚至发生死亡。历史上曾发生过多起因乘普通电梯导致伤亡的悲剧案例。例如:1999 年底俄罗斯莫斯科大学一幢16 层学生公寓,第2 层靠近电梯的房间着火,住在3 层的几个中国留学生发现房间进烟,便乘电梯下楼查看原因,突然发生停电,几个人全被困在电梯轿厢内,再打开电梯门时,里面的人已经遇难。
2.3.2 严禁通过普通电梯运输疏散人员。普通电梯不具备疏散人员的功能,因为: (1) 消防功能启动后,要切断动力和照明供电,电梯的电源无保证。(2) 井道会窜入高温烟气,产生烟囱效应,使轿厢内乘客窒息或烧伤。(3) 轿厢容量有限,每次只能运送十余人,限制了疏散能力。(4) 在火灾中电梯很可能发生故障或停电,疏散人员被困在电梯内,无法逃脱,会有生命危险,后果相当严重。例如:美国新奥尔良市路易斯安纳大楼(17 层宾馆) 第12 层客房着火,各层客人沿楼梯步行下楼逃生,只有15 层6 人乘电梯下楼,不料电梯下到12 层时突然停电,该6 人被困电梯内,当消防队员用特种工具撬开电梯门时,6 人已经遇难。日常进行消防教育时,要明确宣传发生火灾时绝对不能使用普通电梯逃生。
2.4 消防电梯的使用
消防员电梯的定义是预定为乘客使用而安装的电梯，附加的保护、控制和信号使其能在火灾情况下由消防员直接控制下使用。
2.4.1 对于一幢高层建筑大楼,按照国家有关高层建筑消防规范规定,大楼内至少有一部或若干部可以用来在大楼发生火警时供消防人员使用的电梯。消防电梯必须具有耐火封闭结构、防烟前室和专用消防电源。
2.4.2 GB50045-95《高层民用建筑防火规范》对消防员电梯的配置已做如下规定：（1）对一类公用建筑、塔式住宅楼，12层及12层以上的单元住宅楼或通廊式住宅以及高度超过32m的其它二类公共建筑应设消防员电梯。（2）每层建筑面积≤1 500m，应设2台消防员电梯；1 500m≤每层建筑面积≤4 500m，应设2台消防员电梯；每层建筑面积>4 500m，应设三台消防员电梯。每个防火分区应各有一部消防电梯。
2.4.3 消防电梯以额定速度从首层到顶层(中间不停层) 运行时间不超过60 s ,行驶速度应与建筑高度相适应。消防电梯载重量不少于800 kg ,厅门宽度不少于018 m ,面积不少于114 m2。
2.4.4 使用消防电梯注意事项:消防队员在救火过程中应以灭火为主要任务,在消防人员操纵消防电梯时,只能在有足够的安全把握能够确保灭火顺利进行和人员生命安全的前提下,才能让楼内人员通过电梯迅速疏散逃生。
2.4.5 与普通电梯不同，消防员电梯应设计成当建筑物某些部分发生火灾时，尽可能长时间地运行。在没有火灾时，它可以用作乘客电梯。为了降低当消防员电梯用于消防员服务时入口被阻碍的风险，应限制用消防员电梯来运送废弃物或货物。电源和电路系统的可靠性是消防员电梯运行的基本保证。
2.4.6 消防员电梯应设计成在下列条件下能够正确运行：
（1)当环境温度在0 ℃～＋65 ℃范围内时，电气/电子层站控制装置和指示器应能持续工作一段时间，使消防员能确定轿厢位置（如：轿厢被阻滞的位置），以进行救援。该时间应与建筑物结构的要求相适应，如2 h；
（2)消防员电梯不在防火前室内的其他所有电气/电子器件，应设计成确保它们在O ℃～＋40 ℃环境温度范围内能正常工作；
（3)当烟雾充满井道和/或机房时，消防员电梯的控制系统的正常机能应至少确保建筑物结构所要求的时间，如2 h。
图2 消防员电梯的使用
2.5 自动扶梯的消防安全
2.5.1 自动扶梯是建筑物楼层间连续载客效率较高的运输设备。随着高层建筑建设标准的提高,自动扶梯使用越来越广泛。
2.5.2 自动扶梯所形成的竖向相连的空间,使得数层楼空间串通,一旦某层失火,烟火会很快通过自动扶梯空间,上下蔓延,形成难以控制之势。自动扶梯所形成的竖向连通空间,形成了竖向防火分区的薄弱环节,应引起足够的重视。
4 电梯本身发生火灾的原因
4.1 电梯靠主拖动机械拖动,在导轨上运行时,因未及时加润滑油,或者未清除附着在机械轴承上面的落尘、杂废物,而使机器因机械摩擦发热,引燃附着可燃物;曳引机制动器摩擦生热引燃曳引机漏出的油脂燃烧起火成灾。
4.2 对电梯电机和线路在运行过程中缺乏严格的检查制度,导致绝缘破坏,极易使隐患成灾。
4.3 电梯装饰物使用易燃材料、乘客乱扔烟头引起燃烧事故。
5 电梯防火安全措施
5.1 加强电梯和机房的维护清理工作,认真维修保养电梯,及时清理上下机箱内的灰尘杂物。在机房或扶梯曳引机机箱增设自然或机械通风,防止机房或密闭的机箱温度过高。电机的超温保护装置应灵敏可靠。安装温度传感器或烟感探测器以防止火灾发生。
5.2 载客电梯严禁运输易燃易爆物品。货梯运输危险品时应有专人监护。
5.3 自动扶梯的防火措施有: (1) 在扶梯上方四周加装喷淋头,其间距为2 m; (2) 在扶梯四周加装水幕喷头,其流量为110 L/s ,压力为350 kPa 以上; (3) 在自动扶梯四周安装防火卷帘; (4) 在出入的两对面处设置防火卷帘,非出入的另两对面设置轻质固定防火墙; (5) 在楼层之间设置平面防火卷帘,以阻止火势蔓延,减少损失。
5.4 电梯和扶梯应采用不燃烧材料做装饰, 在扶梯全透明有机玻璃的装饰挡板中每隔600～800mm处加装钢柱支撑。
5.5 持证维修人员应定期保养电梯,并每月进行消防功能试验检查其灵敏可靠程度,保持电梯始终处于正常完好的状态。
5.6 建议在高层建筑外安装主要由导轨和升降装置两部分组合而成的应急消防逃生电梯。其导轨事先安装在高层建筑疏散通道窗口的外墙一侧,升降装置为便携式构造,由消防部门日常配备和维护
6 结束语
电梯是机电类特种设备,与人民生活、生产息息相关，电梯的防火要求更是关系到人民群众生命财产的安全。所以，新的《电梯技术条件》、《电梯安装验收规范》、《火灾情况下的电梯特性》、《消防员电梯制造与安装安全规范》、《电梯层门耐火试验方法》等一系列标准规范都将陆续出台，这都为做好电梯消防工作打好坚实的标准规范基础。同时要确保电梯的安全使用,切莫掉以轻心。
