正壓送風(fēng)真的這么簡單嗎 ？
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歷史上，機(jī)械的通風(fēng)一直被當(dāng)做不可或缺的消防技術(shù)。追溯至20世紀(jì)60年代，消防員曾經(jīng)使用吹風(fēng)機(jī)來控制逆火。
1960年，消防員為撲滅一場位于加州圣菲斯普林斯冶煉廠的大火時(shí)，就曾使用過幾臺大型吹風(fēng)機(jī)。雖然機(jī)械通風(fēng)是一個(gè)非常強(qiáng)大的滅火技術(shù)，但是當(dāng)用來對付建筑火災(zāi)時(shí)，他仍然有其局限性。
當(dāng)時(shí)，機(jī)械通風(fēng)指的就是在窗口或者其他通風(fēng)口放一個(gè)或者掛一個(gè)排煙機(jī)，以此把煙排出建筑物。但在煙霧彌漫的環(huán)境中放置這樣一個(gè)機(jī)器是一個(gè)繁瑣的過程，且會讓人體在危險(xiǎn)環(huán)境中增加暴露的時(shí)間。
縱觀20世紀(jì)70年代和80年代早期，建筑材料一直在變化。越來越多的塑料使用意味著火災(zāi)會產(chǎn)生更多的毒煙和更高的溫度。顯然，這些簡單的排煙機(jī)無法完成通風(fēng)排煙的使命，這就迫使消防員去找一種更好的方法。
經(jīng)過多次試驗(yàn)，洛杉磯的消防員發(fā)現(xiàn)兩個(gè)點(diǎn)： 一是在建筑物中，相對于空氣（火災(zāi)污染的）排出去，強(qiáng)力冷卻凈化這些空氣比控制火焰更有效。二是把排風(fēng)機(jī)放在建筑物外面而不是里面，能夠提高安全性和對火災(zāi)的控制力。
在1973年，洛杉磯消防局把他們這個(gè)發(fā)現(xiàn)命名為“正壓通風(fēng)法”。這項(xiàng)新技術(shù)極大地增加消防員的安全。
為了找到更好的排煙方法，對傳統(tǒng)排煙方法不滿意的消防員經(jīng)常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，正壓送風(fēng)排煙的技術(shù)和裝備多年來逐漸得到改進(jìn)。正壓送風(fēng)排煙具有較高的效率，可將大量的熱量和污染物排出建筑之外。
一
正壓送風(fēng)排煙的基本原理
正壓送風(fēng)排煙是利用風(fēng)機(jī)，迫使建筑內(nèi)的熱量、煙氣和有毒氣體通過排煙口排出。正壓送風(fēng)排煙的最大優(yōu)點(diǎn)是它的簡潔。盡管在使用前消防員需要經(jīng)過大量的訓(xùn)練，但它的基本原理并不難解釋，并且在火場當(dāng)中能很快進(jìn)行操作。
1、正壓送風(fēng)排煙的工作原理
將利用風(fēng)機(jī)排出建筑內(nèi)部的熱量、煙氣和有毒氣體的理論是非常明確的。在風(fēng)機(jī)內(nèi)，空氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，利用通路的阻力達(dá)到一種平衡。
將風(fēng)機(jī)設(shè)置在門外時(shí)，吹入的氣流進(jìn)入建筑，通過風(fēng)機(jī)的空氣和風(fēng)機(jī)周圍卷吸的空氣增加了建筑內(nèi)的空氣量，建筑內(nèi)壓力增加。當(dāng)室內(nèi)壓強(qiáng)大于室外大氣壓強(qiáng)時(shí)，內(nèi)部的空氣會從排煙口排出。
正壓送風(fēng)排煙示意圖
設(shè)置風(fēng)機(jī)的位置要使氣流椎體能夠完全覆蓋或者“密封”整個(gè)送風(fēng)口，需保持送風(fēng)口通暢，使建筑獲得最大程度的加壓。研究發(fā)現(xiàn)，將風(fēng)機(jī)設(shè)置在距離門口2.4～3.0m的位置最為理想（圖4-2）。
如果因?yàn)樗惋L(fēng)口周圍情況的限制，無法實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)放置在理想位置，也不一定要完全密封。能密封最好，但不是必需的。
圖4-2 將風(fēng)機(jī)設(shè)置在距入口2.4～3.0m，使空氣能覆蓋整個(gè)進(jìn)風(fēng)口
正壓送風(fēng)排煙使建筑內(nèi)壓力增大，增壓的氣體會從火災(zāi)燒穿的排煙口或消防員人為破拆的排煙口排出（圖4-3）。
和傳統(tǒng)的屋頂排煙方法相比，這是一種很大的進(jìn)步。特別是消防射水之后，建筑內(nèi)的火災(zāi)煙氣溫度降低，用正壓送風(fēng)方法尤其有益。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試，使用風(fēng)機(jī)排出的空氣量大約是1.2m×1.2m自然排煙口排出煙氣量的20倍。
圖4-3 加壓后的煙氣由的排煙口排至室外
2、對風(fēng)機(jī)的分析
正壓送風(fēng)排煙需要使用的器材較少，其中最重要的就是風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)是一種專業(yè)化的裝備，它必須機(jī)動(dòng)、耐用、可靠，并且易于消防員操作使用。
對風(fēng)機(jī)的各種要求如下：
1.應(yīng)當(dāng)是汽油動(dòng)力。使用時(shí)不需用到類似于發(fā)電機(jī)這樣的動(dòng)力源，應(yīng)該使用汽油動(dòng)力風(fēng)機(jī)。電力驅(qū)動(dòng)或水力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)需要更長的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，這使得它們更難與火災(zāi)撲救進(jìn)行協(xié)調(diào)配合。
2.風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)有盡可能少的開關(guān)。一些風(fēng)機(jī)可能有四個(gè)獨(dú)立的開關(guān)，最理想的是風(fēng)機(jī)只有一種開關(guān)。
3.關(guān)閉按鈕應(yīng)能自動(dòng)返回初始位置。這樣能減少誤操作，增加可靠性。
4.風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)可以傾斜。風(fēng)機(jī)的這種能力可使氣流上、下變換角度，從而提高風(fēng)機(jī)在火場上的適應(yīng)能力。
5.風(fēng)機(jī)的風(fēng)量最好為 25500~34000m³/h。
6.風(fēng)機(jī)的葉片應(yīng)具有較大的直徑。葉片越大，送入空氣體積越大。排煙最首要的是排出的空氣體積（每分鐘排出多少體積的空氣），而不是空氣速度（單位時(shí)間內(nèi)的距離）。
7.葉片周圍應(yīng)當(dāng)有固體保護(hù)罩。固體保護(hù)罩可以保護(hù)葉片，增加動(dòng)力，從而使風(fēng)機(jī)排出更多的空氣。
8.重量應(yīng)相對較輕。風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)足夠輕，一個(gè)消防員就能操縱，并且要有把手方便移動(dòng)。
9.引擎應(yīng)當(dāng)有頂閥。頂部的閥門可降低風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的CO數(shù)量。
10.應(yīng)當(dāng)有充氣輪胎。有充氣輪胎的風(fēng)機(jī)可以上下樓梯推動(dòng)，在硬輪胎不容易越過的地方用充氣輪胎會很方便。
11.延長管并不是很重要。根據(jù)測試，延長管給正壓送風(fēng)排煙帶來的幫助很小。內(nèi)攻進(jìn)行之后，建筑內(nèi)的CO濃度超過1000ppm。正壓送風(fēng)排煙可以在幾分鐘內(nèi)將CO濃度降低到安全操作水平。
增加延長管之后，與沒加延長管相比，內(nèi)部CO濃度的降低小于5%，與增加的安裝時(shí)間、費(fèi)用和延長管在高溫下的燃燒危險(xiǎn)相比，這種做法并不值得。
3、正壓送風(fēng)排煙的相關(guān)術(shù)語
對一些術(shù)語的理解有助于提高對正壓送風(fēng)排煙的認(rèn)識。
正壓送風(fēng)排煙相關(guān)術(shù)語示意圖
風(fēng)機(jī)：為排煙設(shè)計(jì)的一種簡潔的、大風(fēng)量風(fēng)機(jī)，一般為汽油動(dòng)力。當(dāng)恰當(dāng)?shù)胤胖迷诮ㄖ獠繒r(shí)，能夠?qū)⒖諝馑腿虢ㄖ?nèi)部，增加建筑內(nèi)壓力。風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)有輪子以增加它們在火場中的移動(dòng)靈活性。
送風(fēng)口：建筑的門、窗或其他開口。風(fēng)機(jī)通過送風(fēng)口吹入空氣以增加建筑內(nèi)部壓力。大部分情況下，最佳送風(fēng)口是內(nèi)攻人員進(jìn)入建筑的出入口。
排煙口：建筑中用于排煙的開口，可以是門、窗或者火災(zāi)燒穿的開口，是燃燒產(chǎn)物排出建筑的通道。
空氣椎：由風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生出的氣流形狀。這個(gè)椎體最窄的部位在風(fēng)機(jī)處，隨著到風(fēng)機(jī)距離的增大椎體變寬。
對開口的密封：設(shè)置風(fēng)機(jī)，使整個(gè)氣流椎體能完全覆蓋送風(fēng)口。
二
正壓送風(fēng)排煙的實(shí)施步驟
在火場中，正壓送風(fēng)排煙需要兩個(gè)簡單的操作步驟：
（1）將風(fēng)機(jī)設(shè)置在送風(fēng)口處；
（2）確定排煙口。
像大多數(shù)火場行動(dòng)一樣，正確操作正壓送風(fēng)排煙需要每一個(gè)人理解它的操作程序，練習(xí)它的使用方法，知道它的局限。在沒有形成足夠的排煙口之前，消防員不應(yīng)把運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)吹向著火建筑。
1、送風(fēng)口
為了實(shí)施正壓送風(fēng)排煙，應(yīng)當(dāng)在建筑開口外放置一個(gè)風(fēng)機(jī)，這個(gè)開口就是送風(fēng)口。送風(fēng)口最好是消防員進(jìn)入建筑的門。為了使空氣流動(dòng)達(dá)到最大化，防止障礙物（包括消防隊(duì)員）阻塞送風(fēng)口非常重要。
風(fēng)機(jī)的最佳設(shè)置位置需要考慮送風(fēng)口的尺寸以及風(fēng)機(jī)的尺寸。據(jù)測定，對于風(fēng)量為25500～34000m³/h的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)距送風(fēng)口的最佳設(shè)置位置為2.4～3.0m。風(fēng)機(jī)應(yīng)能夠傾斜20°～30°，使氣流椎體的中心對準(zhǔn)送風(fēng)口的中心。
2、排煙口
風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流進(jìn)入建筑之前，保證有足夠尺寸的排煙口非常重要。排煙口尺寸應(yīng)當(dāng)是送風(fēng)口尺寸的2～3倍，這個(gè)比例關(guān)系可以提供最佳的排煙效果。
風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流經(jīng)過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入建筑會增大建筑內(nèi)的壓力。不像在進(jìn)風(fēng)口和排煙口附近那樣，無論是建筑頂部、建筑地面還是建筑角落，整個(gè)建筑內(nèi)增加的壓力是一樣的。當(dāng)建筑內(nèi)壓力增加，任何對外開口都可以成為內(nèi)部高壓空氣排至外部低壓環(huán)境的途徑，類似于汽車輪胎中的空氣由輪胎洞口沖出。
在正壓送風(fēng)排煙中，運(yùn)行的風(fēng)機(jī)使建筑內(nèi)的壓力增加，內(nèi)部氣體不斷向外流動(dòng)，室外新鮮空氣代替內(nèi)部氣體，使內(nèi)部的高溫氣體和有毒物質(zhì)快速排出。只要風(fēng)機(jī)運(yùn)行，這種效果會一直持續(xù)。
理想情況下，著火的建筑中，加壓的內(nèi)部煙氣會從火源附近的一個(gè)主要排煙口流出。將風(fēng)機(jī)設(shè)置在消防員進(jìn)入建筑的入口的一個(gè)重要的原因是防止建筑入口成為排煙口。這樣可避免消防員被排出的煙氣和熱量傷害。
3、安全和預(yù)防
大多情況下正壓送風(fēng)排煙可安全操作，但在某些情況下也可能產(chǎn)生一些問題。
例如，正壓送風(fēng)排煙會掩飾隱藏火災(zāi)的跡象，特別是在火勢被控制或進(jìn)行火場清理的時(shí)候。由于正壓送風(fēng)排煙帶來大量空氣的運(yùn)動(dòng)，會減少甚至完全隱藏飄浮的煙氣和高溫墻壁等隱蔽火的標(biāo)志。
在火場清理的最后階段應(yīng)當(dāng)先將風(fēng)機(jī)關(guān)閉，消防員再評估是否需要繼續(xù)進(jìn)行火場清理。
排煙口是煙氣和熱量從建筑中排出的出口。在這種情況下，排出的煙氣和熱量會對火源和排煙口之間的消防員造成傷害，也會使人員不能靠近排煙口外部附近。
在使用正壓送風(fēng)排煙時(shí)，應(yīng)確定消防員撤出建筑，再進(jìn)行增壓。這種預(yù)防措施可避免消防員陷入危險(xiǎn)當(dāng)中。
消防員必須掌握每一個(gè)可能存在的排煙口，并且應(yīng)當(dāng)在風(fēng)機(jī)向建筑內(nèi)送風(fēng)30s后從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入。另外，在建筑內(nèi)存在發(fā)生回燃的條件時(shí)，不能使用正壓送風(fēng)排煙。
三
移動(dòng)風(fēng)機(jī)的配置方式
大多數(shù)情況下只需要一臺風(fēng)機(jī)。但多臺風(fēng)機(jī)的聯(lián)合配置會增加氣流體積、減少排煙所需時(shí)間。
1、單臺風(fēng)機(jī)
這是基本裝備，最常用來為傳統(tǒng)住宅火災(zāi)排煙（圖4-6）。風(fēng)機(jī)放在距入口2.4～3.0m的位置。在測試環(huán)境下，放在這個(gè)距離的風(fēng)機(jī)可以從建筑物中排除最大體積的氣流。
圖4-6 單臺風(fēng)機(jī)加壓送風(fēng)排煙
在某些情況下如房間不夠大，則無法在建議位置放置風(fēng)機(jī)。門廊、美化景觀、柵欄、臺階或者其他各種障礙物都會影響風(fēng)機(jī)的設(shè)置。消防員應(yīng)適應(yīng)各種情況，盡可能將風(fēng)機(jī)放在推薦距離的位置上。
2、串聯(lián)使用風(fēng)機(jī)
為了提高從標(biāo)準(zhǔn)入口（一般為1.98m高，0.9m寬）通過氣流的效率，應(yīng)該在門前串聯(lián)放置兩個(gè)風(fēng)機(jī)（圖4-7）。
一個(gè)風(fēng)機(jī)應(yīng)該放在離門 0.6～0.9m遠(yuǎn)的距離，另一個(gè)風(fēng)機(jī)建議放在離門2.4～3.0m遠(yuǎn)的距離，用加壓的圓錐形氣流將門覆蓋起來。離門口較近的風(fēng)機(jī)是為了提高空氣的壓力，離門口較遠(yuǎn)的風(fēng)機(jī)是為了封閉門口，卷吸更多的空氣。
圖4-7 風(fēng)機(jī)串聯(lián)布置
當(dāng)成列使用不同流量的風(fēng)機(jī)時(shí)，作者建議將流量較小的風(fēng)機(jī)放在離門口較近的位置，來確保它增壓的空氣都會進(jìn)入建筑物。較大流量的風(fēng)機(jī)應(yīng)放在第一個(gè)風(fēng)機(jī)的后面，用加壓錐形氣流覆蓋住整個(gè)開口。
當(dāng)較大流量風(fēng)機(jī)靠近門放置時(shí)會使整體效率減弱。測試顯示，成組放置兩個(gè)風(fēng)機(jī)能增加30％左右的氣體體積流量。
3、并聯(lián)使用風(fēng)機(jī)
當(dāng)開口比標(biāo)準(zhǔn)尺寸的門寬時(shí)，比如較寬的車庫門，應(yīng)平行放置風(fēng)機(jī)，這樣布置比起成列放置風(fēng)機(jī)覆蓋范圍更寬（圖4-8）。風(fēng)機(jī)數(shù)量與位置的確定要依據(jù)門的尺寸，要滿足聯(lián)合錐形加壓氣流完全覆蓋開口。
一些更大的開口，比如碼頭裝載的大門或者車庫門，關(guān)上一部分門就能減小開口尺寸。
圖4-8 風(fēng)機(jī)并聯(lián)布置
4、組合使用風(fēng)機(jī)
任意數(shù)量的風(fēng)機(jī)都能組合起來（圖4-9）。依據(jù)可用風(fēng)機(jī)的數(shù)量，結(jié)合并聯(lián)放置風(fēng)機(jī)（為了增加開口的覆蓋）和串聯(lián)放置風(fēng)機(jī)（為了增加氣流量）可以用大面積開口更好地排煙。
圖4-9 風(fēng)機(jī)組合布置
在一些情況下，建筑物內(nèi)需要放置一個(gè)或多個(gè)風(fēng)機(jī)來引導(dǎo)外部氣流，使氣流流向有益的方向。
配置多個(gè)風(fēng)機(jī)的使用方式可以在具有密封窗口的建筑中使用，這種建筑中通風(fēng)和排煙都通過樓梯間，比如高層建筑就是這樣。
在內(nèi)部被分成若干部分、可進(jìn)行序列排煙的建筑，聯(lián)合使用風(fēng)機(jī)可具有較高的效率。
5、V型放置風(fēng)機(jī)
兩個(gè)風(fēng)機(jī)平行放置，間隔一定距離并對準(zhǔn)同一個(gè)開口（圖4-10）。每個(gè)風(fēng)機(jī)的錐形氣流中心都對準(zhǔn)最近的門框邊緣，因而兩個(gè)風(fēng)機(jī)的氣流在進(jìn)風(fēng)口相交。
理論上每個(gè)風(fēng)機(jī)的角度應(yīng)該為45°。
如有必要，一個(gè)風(fēng)機(jī)密封住進(jìn)風(fēng)口的頂部，另一個(gè)風(fēng)機(jī)密封住進(jìn)風(fēng)口的底部。當(dāng)另一個(gè)中隊(duì)攜帶另一個(gè)風(fēng)機(jī)到達(dá)火場時(shí)，V型放置風(fēng)機(jī)可以用來支援單個(gè)的風(fēng)機(jī)，如果風(fēng)機(jī)夠用，消防員最初也可以使用V型放置風(fēng)機(jī)。
圖4-9 V型放置風(fēng)機(jī)
比起單個(gè)風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)放置方式有兩個(gè)重要的益處：
⑴ 將風(fēng)機(jī)移至開口一側(cè)，便于消防員從建筑入口進(jìn)出；
⑵ 結(jié)合兩個(gè)風(fēng)機(jī)的流量會增加效率。
和兩個(gè)風(fēng)機(jī)可輸送的風(fēng)量相比，V型放置風(fēng)機(jī)可提供最好的效果。作者測試顯示，和串聯(lián)、并聯(lián)、組合配置的風(fēng)機(jī)風(fēng)量相比，V型放置的風(fēng)機(jī)排風(fēng)量多出將近10％。
6、堆疊式風(fēng)機(jī)
當(dāng)進(jìn)風(fēng)口為較高的豎直開口，風(fēng)機(jī)應(yīng)一個(gè)疊一個(gè)堆疊式放置。一些風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了這種堆疊方式，但大多數(shù)不可以。必須注意將風(fēng)機(jī)妥當(dāng)放置，這樣它們才不會掉下來傷到別人或者帶來財(cái)產(chǎn)損失。
