一、 流體力學原理的應用
防火門作為物理屏障，其阻隔效果高度依賴于其兩側(cè)的壓力差。規(guī)范要求的位置旨在創(chuàng)造并維持有利于阻擋煙氣流動的壓力環(huán)境。
壓差控制 (Pressure Differential Control):
- 原理： 煙氣總是從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。防火門要有效阻擋煙氣，其面向疏散方向的一側(cè)（安全區(qū)）必須維持比火源側(cè)（危險區(qū)）更高的靜壓（正壓）。
- 規(guī)范體現(xiàn)：
- 樓梯間和前室加壓： 這是最核心的應用。規(guī)范要求對防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室進行機械加壓送風。送風系統(tǒng)持續(xù)向這些安全區(qū)域送入新鮮空氣，使其內(nèi)部壓力高于相鄰的走道或房間（火災可能發(fā)生的區(qū)域）。
- 防火門位置： 防火門設置在這些加壓區(qū)域（樓梯間、前室）與潛在著火區(qū)域（走道、房間）的交界處。當門關閉時，由于門內(nèi)（安全區(qū)）壓力高于門外（危險區(qū)），即使門縫存在，空氣也會從安全區(qū)向危險區(qū)流動（正壓送風），形成一道“空氣幕”，主動阻止危險區(qū)的熱煙氣和火焰通過門縫滲入安全區(qū)。
- 門洞風速要求： 規(guī)范對加壓送風系統(tǒng)的風量有嚴格要求，確保在門開啟狀態(tài)下，門洞處能維持一定的風速（通常≥0.7m/s）。這個風速是基于伯努利原理，足夠強的氣流能有效阻擋煙氣反向侵入安全通道。
氣流路徑管理 (Airflow Path Management):
- 原理： 火災時，燃燒需要空氣補充，熱煙氣需要排出。規(guī)范通過防火門的位置控制氣流的主要路徑。
- 規(guī)范體現(xiàn)：
- 分隔水平防火分區(qū)： 防火門設置在防火分區(qū)（如長走道、大面積空間）的邊界上。這些門在火災時關閉，將火勢和煙氣限制在起火分區(qū)內(nèi)，防止其通過水平通道（走道）無限制蔓延到其他分區(qū)。
- 分隔垂直通道： 在樓梯間、電梯井、管道井等豎井的每層開口處設置防火門（防火門或防火卷簾）。豎井是天然的“煙囪”，火災時會產(chǎn)生強烈的“煙囪效應”（Stack Effect），熱煙氣會高速向上蔓延。防火門關閉后，能有效切斷這種垂直蔓延路徑。
二、 煙霧擴散控制原理的應用
防火門位置的核心目標之一是阻擋致命煙氣的擴散，其設置基于對煙氣物理特性的深刻理解。
物理屏障 (Physical Barrier):
- 原理： 防火門本身（特別是符合耐火完整性和隔熱性要求的門）構(gòu)成一道物理屏障，阻擋高溫煙氣和火焰的直接穿透。
- 規(guī)范體現(xiàn)： 所有防火門位置都要求使用具有相應耐火極限（如甲級、乙級、丙級）的防火門，確保在設定時間內(nèi)門扇能保持完整，阻止火焰和高溫煙氣直接通過。
限制蔓延路徑 (Containment Pathways):
- 原理： 煙氣會沿著阻力最小的路徑擴散，主要是水平通道（走廊）和垂直通道（樓梯間、電梯井、管道井）。防火門位置的關鍵在于切斷這些主要的、低阻力的蔓延通道。
- 規(guī)范體現(xiàn)：
- 樓梯間入口： 在每層通向樓梯間的入口處必須設置防火門。這是阻止煙氣垂直方向通過核心疏散通道蔓延的最關鍵位置。
- 電梯廳入口： 在通向消防電梯前室或電梯廳的入口處設置防火門，防止煙氣通過電梯井向上蔓延并污染疏散通道。
- 管道井檢修門： 在電纜井、管道井的每層檢修口處設置防火門，阻止煙氣通過這些服務豎井向上蔓延。
- 防火分區(qū)邊界： 在防火分區(qū)之間的走道、門廳等連接處設置防火門（或防火卷簾），阻止煙氣在水平方向上跨越分區(qū)蔓延。
延緩煙氣填充速率 (Delaying Smoke Filling):
- 原理： 防火門將大空間分割成若干小空間。在起火房間或分區(qū)內(nèi)，煙氣填充到危險濃度需要時間。防火門的存在增加了煙氣擴散到相鄰空間（特別是疏散通道）的障礙，延緩了整個建筑內(nèi)危險煙氣環(huán)境的形成時間。
- 規(guī)范體現(xiàn)： 規(guī)范對防火分區(qū)面積、疏散走道長度、房間門到樓梯間/前室門的距離等限制，其核心目標之一就是確保人員在煙氣填充到危險濃度之前，有足夠時間通過受防火門保護的疏散路徑（如走廊、前室、樓梯間）安全撤離。例如，“袋形走道”長度限制就是為了避免人員被困在煙氣迅速積聚的死胡同。
控制煙囪效應 (Stack Effect Mitigation):
- 原理： 高層建筑中，由于內(nèi)外溫差和高度差，會形成強烈的煙囪效應（冬季尤為明顯）。火災時，高溫煙氣會加劇這種效應，使豎井成為高速排煙通道。
- 規(guī)范體現(xiàn)： 在樓梯間、電梯井、管道井的每層開口處設置常閉防火門。這些門關閉后，將豎井在垂直方向上分隔成多個獨立的區(qū)段，極大削弱了貫穿整個建筑高度的煙囪效應，阻止煙氣在豎井內(nèi)不受控制地高速向上蔓延。
總結(jié)關鍵設置位置及其原理對應
防火門設置位置
核心流體力學/煙霧控制原理
樓梯間入口（每層）
切斷垂直蔓延主通道（煙囪效應）、維持樓梯間正壓、形成疏散安全區(qū)物理屏障
前室/合用前室入口
維持前室正壓（空氣幕阻擋煙氣）、形成疏散緩沖區(qū)的物理屏障、控制水平煙氣進入樓梯間
消防電梯前室入口
維持前室正壓、保護消防電梯運行環(huán)境、防止煙氣進入電梯井
防火分區(qū)邊界（走道/門廳）
限制水平蔓延、將火災煙氣控制在起火分區(qū)內(nèi)、延緩相鄰分區(qū)煙氣填充
管道井/電纜井檢修門（每層）
切斷垂直服務豎井蔓延通道（煙囪效應）、阻止煙氣通過服務設施擴散
重要設備用房入口
保護關鍵設施（配電房、消防泵房等）免受火災煙氣威脅，保障其功能持續(xù)
疏散走道上的關鍵節(jié)點
控制水平疏散路徑上的煙氣流動方向、確保疏散路徑相對安全、配合距離限制延緩煙氣到達
總之，建筑規(guī)范中防火門位置的設定，是綜合運用流體力學（壓差控制、氣流管理）和火災煙氣擴散特性（物理屏障、路徑控制、延緩填充、削弱煙囪效應）的科學結(jié)果。其核心目標是在火災發(fā)生時，利用防火門構(gòu)建起物理和氣壓屏障，有效分割火場，引導氣流方向（形成空氣幕），最大限度地阻斷或延緩火勢和致命煙氣的蔓延，特別是保護關鍵的垂直疏散通道（樓梯間）和水平疏散路徑（走廊），為人員安全疏散和消防員內(nèi)攻滅火創(chuàng)造有利條件。 這些規(guī)定是保障建筑消防安全的關鍵技術措施。
