关于高层建筑消防救援中电梯疏散的可行性分析

电梯作为高层建筑的主要运输工具越来越引起建筑工程师和消防救援人员的注意，能否运用电梯作为火灾事故发生时的安全疏散设施，当前已成为国内外的一个研究热点。事实上，有很多火灾都成功地利用电梯进行了人员疏散，例如在美国“9•11”恐怖袭击中，位于纽约世界贸易中心双塔南楼91层的31名被困人员先乘坐普通电梯到达78层的共享空间，再换乘快速电梯疏散到首层的大厅，一共仅耗时72秒。1996年10月28日，日本广岛一栋20层的高层公寓发生火灾，当时在公寓内的一半以上的疏散人员都是利用消防电梯逃离火灾现场的，这是一次非常成功的利用电梯在火灾事故中进行疏散案例。1974年2月5日，建筑层数为地上25层的巴西圣保罗市焦马大楼发生火灾，在火灾发生初期，4部消防电梯共成功地疏散了300人，占422名生还者总数的71％。

一、国家消防技术规范中对采用电梯疏散的相关规定

《建筑设计防火规范》第5.3.6条规定：自动扶梯和电梯不应作为安全疏散设施。楼梯作为最传统的，也是目前唯一倡导的一种疏散或逃生方式，一直是人们在大楼内部发生火灾时逃生的首选。多层建筑楼层低、疏散快，用成本较低而且安全系数高的楼梯作为安全疏散通道完全可以达到疏散要求。《高层民用建筑设计防火规范》中没有明确规定电梯不能作为安全疏散设施。《高层民用建筑设计防火规范》在第6.3.1条规定，一类公共建筑、塔式住宅、十二层及十二层以上的单元式住宅和通廊式住宅、高度超过32m的其它二类公共建筑应设置消防电梯。消防电梯有一系列的火灾防护要求，使其能保证在火灾发生时能保持正常运行和乘坐人员的安全。但遗憾的是《高规》中规定设置消防电梯主要是用于消防队员灭火扑救，重点不是用于考虑人员疏散。但在火灾发生初期，高层建筑内人员逃生仍然可以选择有特殊防护措施的消防电梯作为一条便捷的逃生通道。在消防队员到达后，该电梯将作为输送消防设备和人员执行救灾任务的工具，以减轻消防员进行灭火行动时的体力消耗，二者会发生冲突。但这也给了我们一个启示，我们只需将工作再进一步，将普通电梯提高到消防电梯的安全标准就可以达到安全疏散的目的，当然这还要根据楼层高度和人员数量来具体确定。

二、通常火场上不能轻易乘坐普通电梯疏散的原因

传统消防理论认为，火灾发生时，不能将乘坐电梯作为人员安全疏散的设施，“火灾时禁止使用电梯”的警示标志仍然悬挂在每一部电梯的旁边。一般认为发生火灾后，电梯运行的可靠性难以保障，往往容易断电而造成电梯“卡壳”，给救援工作带来难度。其次是电梯直通楼房各层，火场上烟气涌入电梯通道极易造成“烟囱效应”，人在电梯轿厢内，随时会被浓烟毒气熏呛而窒息死亡。基于以上两点原因，电梯在火灾发生时一直不被提倡使用。

三、高层建筑中使用楼梯进行人员疏散的局限性

疏散楼梯在多层建筑疏散中的安全性和可靠性是不言而喻的，但用于高层建筑就会存在很多的问题。一是疏散时间长。据有关专家测定，若以一栋只有一部楼梯的高层建筑为例，当每层人数达到120人时，则在大楼十五层的人员疏散到室外地面需要19分钟，在大楼三十层的人员则需要39分钟。而一般火灾从起火到猛烈燃烧阶段只要20―30分钟，此时大部分人员会因来不及疏散而被困在楼上；二是楼梯疏散不适合于残疾人和行动不便的老人，这些弱势群体在疏散过程中行动缓慢，阻碍了疏散进程，并且会引发致命的踩踏事故；三是高层建筑单纯使用楼梯进行人员疏散，对人的体力消耗比较大。一个成年健壮的男子经楼梯从三十层跑到地面，体力消耗极大，妇孺儿童就更不用说了。

四、高层建筑利用电梯疏散的优越性和可行性

高层建筑楼梯疏散的局限性，促使人们对高层建筑的主要运输工具――电梯的安全疏散的研究探索。电梯疏散不受逃生人群的性别、年龄、健康状况和类型等的影响，具有广泛的适用性。高层建筑电梯运输能力的通常有如下要求：对于住宅楼，在上行高峰时，所配电梯能在5分钟内运送全楼总人数的5％―7％，高峰输送总时间约67―100分钟；对于办公楼，要求在上行高峰时，所配电梯能在5分钟内运送全楼总人数的13％―18％，高峰输送总时间约29―40分钟。为了更有效的利用电梯进行人员疏散，可以通过实验和计算，假如通过计算确定十五层以下可以通过楼梯来安全疏散，那电梯在火灾发生时就仅仅用于十五层以上的人员疏散，这样可以节约大量时间。

（一）超高层建筑利用电梯疏散的设想。有学者对超高层建筑消防安全疏散电梯做过如下探索，超高层建筑每隔15层要设置一个避难层，因此，可以以每15层作为一个疏散段，每个避难层设置一至两部独立的疏散电梯，并只在避难层停靠，疏散人员只需通过楼梯疏散到避难层就可以搭乘消防疏散电梯安全安全疏散到地面。这一设想虽未付诸实践，但在理论上是可行的。

（二）消防电梯应到达的安全防护要求。要满足高层建筑人员疏散要求，必须解决两个核心问题：一是电梯的动力与控制电缆、电线如何保证绝对安全，在火灾发生后保证在人员疏散时间段内电梯能够正常工作；二是如何避免“烟囱效应”对电梯及电梯交响内人员的侵袭。

要保证火灾中电梯的动力电源，应当给电梯配置独立的供电线路，对线路的保护可以采用穿金属管明敷或者暗敷墙内两种方式。除了对电路予以保护以外，还应当配备应急电源，如采用应急发电机供电。要避免“烟囱效应”对电梯的影响，就是要做好防火分隔，消防电梯井、电梯机房与其它管道井之间应采用耐火极限不低于2小时的隔墙隔开，当在隔墙上开门时，应设甲级防火门；电梯井应设电梯前室，前室应当与建筑物其它部分采用防火门进行防火分隔，在此不推荐使用防火卷帘，因为防火卷帘在一定程度上会阻碍人员疏散。此外，消防疏散电梯的载重量、行驶速度、电梯轿厢装修材料、专用电话、排水设施都应参照《高规》中关于消防电梯的规定达到一定要求。要保障电梯在火灾情况下正常运行的可靠性，必须对电梯轿厢、电梯机房、紧急安全电源防灾性能进行提高，对防火排烟系统、火灾报警探测系统、灭火系统、疏散诱导系统、消防控制室进行改造等，以保障电梯在火灾情况下的安全使用。

五、电梯作为火灾中疏散设施的应用展望

1994年，美国的John H．Klote等人提出了电梯紧急疏散系统EEES (Emergency Elevate Evacuation Systems)的概念，并对其进行了研究，探索了利用电梯进行高层建筑人员疏散问题的可能性。EEES是Klote在研究航空交通控制塔在发生危险情况下利用电梯的逃生时提出来的，因此，它就具有很强的实用性和针对性。一个完整的电梯紧急疏散系统必须能够保证乘客和电梯本身在建筑内发生火灾时避免受高温、火焰、烟气、水渍，以及电源损失等因素的影响。美国的Roger E．H．教授就曾利用风险评估方法，在一定范围内进行分析，并得出这样的结论：“电梯是比楼梯更加安全的逃生工具。”通过对电梯疏散系统的设计、安装和使用进行一系列的风险分析和评价，可以及时找到其中的不安全因素，并提出合理的减少风险的方法及采取有效的安全措施。国内，公安部上海消防研究所与上海科委正式签订协议，《高层宾馆火灾情况下电梯应急疏散可行性研究》的课题已经过专家评审等程序正式立项，进入科研阶段。必须说明的是，对于电梯本身所依赖的电气系统和机械系统而言，要使其在火灾等危急情况下始终保持有效是不现实的，但现有消防电梯的应用经验和阻燃、抗震等技术的不断发展，可以使人们尽可能延长其在火灾危险环境中的可靠使用时间。