世界各地的城市都在快速发展。目前,地球上超过一半的人口居住在城市地区,而且这一数字还在逐年增长。随着城市规模的扩大和建筑高度的增加,火灾风险也随之上升。人口密度高、高楼林立以及复杂的基础设施都使得火灾更难扑灭,一旦蔓延,损失也更大。

主动式消防系统,尤其是自动喷水灭火系统,是应对这一挑战最行之有效的工具之一。美国国家消防协会 (NFPA) 和其他权威机构数十年的数据表明,喷水灭火系统能够挽救生命、保护财产并减轻消防部门的负担。它们不仅仅是建筑设施,更是公共安全基础设施。

本文探讨了主动消防对下一代城市的重要性,数据告诉我们什么,以及沙特阿拉伯的NEOM等特大城市项目是如何在设计时考虑到这些挑战的。文章还探讨了社区和政府可以利用哪些政策工具,使自动喷水灭火系统成为人们生活和工作场所的标配。

城市消防挑战

联合国预测,到2050年,全球近70%的人口将居住在城市。这些城市大多位于亚洲、非洲和中东的发展中地区,这些地区的城市发展速度已经超过了地方政府建设和维护消防安全基础设施的能力。

这种趋势造成了消防安全专家所说的“火灾风险缺口”。随着建筑物越来越高、社区越来越密集、人口越来越多,单次火灾的后果也越来越严重。在防护完善的建筑物中,一场可能只局限于一个房间的火灾,在防护措施不足的建筑物中,可能会蔓延到楼层和走廊,危及成千上万人的生命。

2017年伦敦格伦费尔大厦火灾的悲剧夺去了72人的生命,使全球关注到这些风险。这场火灾表明,当住宅高层建筑缺乏或消防安全系统(包括主动灭火系统)不足时,将会发生什么。

城市地区的消防工程必须从规划的最初阶段就考虑到这些现实情况。消防安全绝非事后考虑,而必须从一开始就融入城市和建筑的设计之中。

一种新型的城市发展模式正在兴起:规划型特大城市。这类大型城市环境的设计目标通常包括可持续性、技术融合和现代生活水平。尤其值得一提的是,中东地区已成为此类生活环境的中心。

沙特阿拉伯的NEOM项目是其中最著名的例子之一。NEOM最初设想是一条长达170公里(106英里)的线性城市,被称为“线”(The Line)。它是沙特阿拉伯“2030愿景”计划的一部分,旨在实现经济多元化和基础设施现代化。尽管该项目规模已大幅缩减,计划于2030年完成约2.4公里(1.5英里)的第一阶段,但它仍然代表着对城市未来形态的一次认真探索。

其他具有里程碑意义的“2030愿景”项目包括红海全球旅游开发项目、集娱乐和体育于一体的吉迪亚以及正在进行现代化基础设施修复的文化遗产地迪里耶门。每个项目都涉及复杂的大规模建设,需要先进的消防和生命安全规划。

数据显示:自动喷水灭火系统的有效性

消防喷淋系统有效性的证据确凿无疑。这些证据来自包括美国消防协会 (NFPA)、美国国家消防喷淋协会 (NFSA)、美国消防喷淋协会 (AFSA) 和家庭消防喷淋联盟 (HFSC) 在内的多个组织数十年来收集的真实火灾数据。数据清晰地表明了这一点。

  • 安装自动喷水灭火系统的房屋,平民死亡率比未安装该系统的房屋低87%。

  • 安装自动喷水灭火系统的房屋,消防员在火场受伤率降低了67%。

  • 与没有喷淋装置的火灾相比,平民受伤率降低了27%。

2010年至2014年间,仅在美国,未安装自动喷水灭火系统的房屋火灾平均每年造成2660人死亡。这一数字是安装了自动喷水灭火系统的房屋火灾年均死亡人数的60多倍。这些数据反映了美国消防协会(NFPA)多个报告期内一致的趋势。

  • 安装自动喷水灭火系统可使火灾中财产损失平均减少 30-70% (NFPA)。

财产损失因场所类型而异,但总体趋势清晰可见。美国消防协会(NFPA)的数据显示,安装自动喷水灭火系统后,制造业工厂每千起火灾中的平民死亡人数可减少60%,商店和办公场所可减少74%,医疗机构可减少75%,酒店和汽车旅馆可减少91%。

安装自动喷水灭火系统的建筑物,每次火灾的平均财产损失也显著降低。美国消防协会(NFPA)的数据显示,对于酒店和汽车旅馆而言,安装自动喷水灭火系统的建筑物平均损失为 5,900 美元,而未安装自动喷水灭火系统的建筑物平均损失为 13,400 美元,两者相差 56%。这些节省不仅对业主个人意义重大,对保险公司、社区乃至整个经济也同样意义非凡。

自动喷水灭火系统最重要的作用之一是能够有效控制火势蔓延。喷淋头一旦启动,便会迅速响应起火房间内的温度变化。大多数情况下,只需一到两个喷淋头即可控制火势。

  • 安装了自动喷水灭火系统后, 96-97%的火灾会被控制在起火房间内。

  • 在所有已报告的火灾事故中, 90%以上的火灾仅需6个或更少的喷淋器即可控制。

这种控制效果在人口密集的城市环境中尤为重要。如果火灾仅限于一个房间,则属于可控的紧急情况。但如果火灾蔓延到高层建筑的多个楼层,则可能酿成灾难。自动喷水灭火系统是目前防止火势蔓延最可靠的工具。

洒水器用水量也远少于消防水带。这意味着建筑物及其内部物品遭受的水灾损失更少,对供水基础设施的压力也更小。

如果安装和维护得当,自动喷水灭火系统非常可靠。美国消防协会(NFPA)的数据显示,在已报告的建筑物火灾中,安装了自动喷水灭火系统的案例中,91%的案例中系统都启动了。在少数未启动的案例中,最常见的原因是系统被手动关闭,而不是机械故障。

这项可靠性记录已延续超过150年。自动喷水灭火系统于1874年首次在美国投入使用。自那时起,它经历了数千次实际应用、实验室测试以及一系列标准开发周期的不断完善。最终成就了这项既成熟可靠又持续改进的技术。

特大城市设计中的主动式消防措施

传统建筑规范规定了具体的要求:例如墙体类型、门类型以及喷淋覆盖范围。而基于性能的消防安全则采用了不同的方法。它定义了目标,例如保障人员安全和限制火势蔓延,并允许工程师设计即使在非传统建筑中也能实现这些目标的系统。

这种方法对于像NEOM这样的大型城市开发项目至关重要,因为这些项目通常具有难以简单归入标准规范类别的建筑形式和居住模式。例如,一座500米高(1640英尺)且没有道路的线性城市,在疏散和消防方面面临着现有规范无法完全解决的挑战。

基于性能的消防策略通常结合多种工具:模拟火势蔓延和烟雾扩散的火灾建模软件、模拟人员疏散路线的疏散分析,以及针对每个空间特定风险的灭火系统设计。主动式消防措施,包括喷淋系统,几乎是所有复杂建筑基于性能的消防安全策略的核心。

NEOM是迄今为止最具雄心的城市设计项目之一。即使是规模缩减后的“The Line”一期工程,也旨在打造一个紧凑、垂直整合的居住环境,容纳多达20万居民。由于没有传统道路和车辆,消防响应的格局也随之彻底改变。没有消防车,灭火系统必须内置于建筑本身。

这使得主动式消防系统不仅成为理想之选,更成为必不可少的组成部分。在传统消防响应方式无法奏效的环境中,喷淋系统和其他内置灭火系统便成为第一道防线。“防线”的设计需要消防安全专家所说的先进火灾和烟雾建模技术、独特的烟雾控制理念,以及与国际规范的紧密结合。

沙特阿拉伯的特大城市项目也面临着复杂的监管环境。开发商必须遵守沙特建筑规范 (SBC) 和沙特消防规范 (SFC),同时还要满足熟悉美国消防协会 (NFPA) 和国际建筑规范标准的国际投资者和住户的期望。这种多规范环境使得基于性能的方法和全球认可的消防系统显得尤为重要。

规划建设的特大城市面临着一系列与自然发展数十年的城市截然不同的消防安全挑战。了解这些挑战是有效应对它们的第一步。

  • 应急通道:由于没有传统的街道网格和消防车通道,灭火系统必须从一开始就纳入规划。主动式灭火系统成为主要的而非次要的灭火手段。

  • 垂直疏散:高层建筑中的人员需要向下疏散多层才能到达安全地带。喷淋系统通过控制火势和减少烟雾来争取时间,使人员有更多时间疏散。

  • 复杂的混合用途空间:特大城市通常将住宅、商业和娱乐功能融合在同一建筑中。每种用途都有不同的火灾荷载和风险特征,必须在系统设计中加以考虑。

  • 隧道和地下基础设施:许多规划中的特大城市都包含地下交通和公用设施走廊。这些空间需要专门的灭火和排烟系统。

  • 人口规模:在人口稠密的特大城市中,一次火灾事故就可能影响数万人。消防安全事故造成的后果远比普通建筑更为严重。

新兴的特大城市也是“智慧城市”,这意味着它们利用数字技术来管理能源、交通和服务。消防安全系统日益成为这种智慧基础设施的重要组成部分。建筑信息模型(BIM)使工程师能够在施工开始前,在建筑物的完整运行环境中规划和可视化消防系统。

集成式火灾探测系统可与楼宇管理系统通信,自动控制空气处理、楼梯间加压、触发疏散警报并通知紧急服务部门。当这些智能系统与可靠的主动灭火系统相结合时,便可构建出一个比任何单一系统都更快、更协调、更有效的消防安全生态系统。

社区影响和城市规划

自动喷水灭火系统的益处远不止于安装它们的建筑物本身。当一个社区广泛覆盖自动喷水灭火系统时,该社区的整体火灾风险状况将发生改变。

家庭消防喷淋联盟已证实,喷淋系统的普及与社区整体火灾风险降低之间存在密切联系。住宅喷淋系统安装率较高的社区,火灾死亡率更低,火灾相关保险索赔更少,对紧急救援服务的需求也更低。这不仅对建筑物本身有益,更关乎公众健康。

这一点在新兴特大城市和发展中城区尤为重要,因为这些地区的公共安全基础设施可能尚未跟上城市发展的步伐。从一开始就建设积极的消防设施远比试图扩大应急响应能力以适应缺乏保护的城市发展更具成本效益。

在许多规划中的特大城市都已采纳净零排放和可持续发展目标的背景下,这种环境特性具有重要意义。洒水系统与NEOM和红海全球开发等项目更广泛的可持续发展承诺相符。

政策、指令和社区采纳

历史上,消防喷淋系统的强制安装往往是在重大火灾事故发生后才出台的。2017年伦敦格伦费尔大厦火灾造成72人死亡,促使英国政府要求英格兰所有超过11米(36英尺)高的新建住宅楼都必须安装喷淋系统。苏格兰的做法更为严格,要求所有新建住宅楼都必须安装喷淋系统。威尔士此前已强制要求所有新建住宅安装喷淋系统。

在美国,2003 年罗德岛州的 Station 夜总会火灾造成 100 人死亡,促使 2003 年《综合消防安全法》迅速通过。该法律要求所有现有容量超过 150 人的夜总会安装喷淋系统,取消了老旧建筑的喷淋系统豁免,并在全州范围内采用 NFPA 的生命安全规范。

这些案例都遵循一个共同的模式:一场毁灭性的火灾引发了公众对变革的呼声,从而促使立法者产生采取行动的政治意愿。理想情况下,社区应该在悲剧发生之前就强制安装自动喷水灭火系统。但了解这一模式有助于倡导者们更有力地论证积极主动的政策。

加州的案例是洒水系统政策方面最具启发性的案例之一。1979年,圣克莱门特市成为美国第一个强制所有新建住宅安装洒水系统的城市。在接下来的20年里,加州有150个社区通过了类似的法令。2010年,加州颁布了全州范围内的住宅洒水系统强制令,并于2011年生效。

此前人们担心这项强制性规定会减缓住房建设,但事实证明这种担忧是多余的。该法律生效后的头三年,加州建造了超过13万套独栋住宅和15万套多户住宅。事实证明,消防安全和住房增长完全可以兼顾。

其他地区也纷纷效仿。纽约市在20世纪90年代末通过了第10号地方法律,要求所有新建的四户或四户以上住宅楼都必须安装自动喷水灭火系统。全国各地的城市也纷纷采纳了类似的规定,通常是效仿邻近社区的做法。

并非所有社区都准备好强制安装自动喷水灭火系统。对于这些地区,税收优惠和其他市场化措施可以加速系统的普及。阿拉斯加州于1980年签署生效的第648号众议院法案,为安装经批准的消防系统的业主提供税收优惠。美国《消防喷淋激励法案》提议为加装自动喷水灭火系统的建筑物业主提供联邦税收折旧优惠。

社区规划条例也可以将自动喷水灭火系统纳入更广泛的消防风险管理策略中。加利福尼亚州弗雷斯诺市自1961年起,就将自动喷水灭火系统作为其市中心消防安全计划的核心要素。到1981年,弗雷斯诺市中心商业区95%的建筑面积都安装了自动喷水灭火系统。结果显著降低了火灾损失和消防部门的需求。

对于新兴特大城市的开发商和规划者而言,这些案例传递的信息很明确:积极的消防措施可以作为一项强制性要求,也可以通过激励措施加以实施,或者融入社区规划之中。多种方法都可行。最重要的是及早采取行动,在建筑物建造之前,甚至在火灾发生之前就应该着手准备。

国际消防联盟 (IFSA) 致力于在全球范围内推广水基消防系统。IFSA 的《自动喷水灭火系统推广指南》为倡导者、政策制定者和行业专业人士提供了一份切实可行的路线图,帮助他们推进所在社区的喷水灭火系统安装要求。

IFSA 的工作在中东和亚洲等地区尤为重要,这些地区快速的城市化进程带来了新的消防安全挑战,而当地的规范框架仍在发展完善中。NFPA、ISO 和其他机构制定的国际标准奠定了基础,但必须根据当地情况进行调整,有效执行,并由训练有素的安装和检查人员提供支持。

培养相关能力,包括训练有素的承包商、检验测试专业人员和了解规范的官员,与规范本身同等重要。没有执行和维护的要求,就如同没有保障的承诺。

前进之路

新兴特大城市亟需主动消防措施,这一点毋庸置疑。数据清晰明了,技术成熟可靠,政策工具也已到位。剩下的,唯有行动的决心。

对于像NEOM这样的规划中的超级城市以及其他“2030愿景”项目而言,这是一个千载难逢的机会。这些项目目前正在进行设计。从一开始就内置的消防系统远比后期加装的系统更有效、更经济。今天做出的决定将决定这些城市是否能保障未来居民和工作者的消防安全。

对于世界各地现有和正在发展中的城市而言,实现这一目标需要结合多项措施,包括制定规范、倡导政策、开展员工培训和提高公众意识。这些步骤都不容易,但都是可以实现的。那些已实施严格喷淋系统要求的社区,其防灾效果往往更好,损失更少,抗灾能力也更强。

主要建议

  • 将主动消防要求纳入所有新建特大城市和大型开发项目的基础规范和总体规划中。

  • 对非传统建筑形式采用基于性能的消防安全策略,确保主动灭火系统是每个消防安全设计的核心。

  • 利用立法、税收优惠或社区规划条例来加快现有住宅和商业建筑中喷淋装置的普及。

  • 投资于劳动力发展,以便在城市快速发展的地区拥有训练有素的消防喷淋系统设计师、安装人员以及检验和测试专业人员。

  • 建立国际合作伙伴关系,在消防安全规范制定的不同阶段,促进不同司法管辖区之间的知识、数据和最佳实践的共享。