大火吞噬宏福苑的背后：高層建筑的脆弱環(huán)節(jié)在哪里？

圖源：Unsplash / Lai Man Nung

撰文｜李想俁

11月27日，香港大埔宏福苑發(fā)生大火，造成7棟高層住宅起火。截至12月3日下午2時，事故已造成159人遇難，另有31人仍失聯(lián)。

目前擔任中國民用航空飛行學院航空安全首席教授的周允基，在榮休前是香港理工大學建筑科學及消防工程講座教授。他從事火災(zāi)科學研究超過40年，長期致力于建筑火災(zāi)動力學、建筑材料燃燒反應(yīng)動力學的建模與實驗研究，香港理工大學亦是香港乃至亞洲進行火災(zāi)研究的學術(shù)重鎮(zhèn)。

周允基初步認為，從火災(zāi)動力學的角度來看，宏福苑大火之所以進展如此迅猛，是由室內(nèi)的“轟燃”與室外火乘風勢的“風火效應(yīng)”共同作用的結(jié)果。這兩方面也是進行火災(zāi)調(diào)查中的兩個層次。此外，住宅樓外立面窗戶上粘貼的發(fā)泡膠板縮短了火勢“向上跳”的時間，從而加速蔓延。至于造成大量人員傷亡的原因，除火災(zāi)科學外，更牽涉到火災(zāi)安全管理、救火、疏散等問題。

周允基同時提醒，現(xiàn)行的防火阻燃標準很難應(yīng)對充電寶、平板電腦、新能源車等相關(guān)火災(zāi)的新挑戰(zhàn)，應(yīng)在阻燃劑的要求、測試、方法和應(yīng)用上進行相應(yīng)調(diào)整。

以下是《知識分子》與周允基的對話，文字經(jīng)過編輯和刪節(jié)：

01 室內(nèi)“轟燃”，室外“風火效應(yīng)”

《知識分子》：您提到在27日下午4點，您通過電視畫面看到了部分公寓出現(xiàn)了“轟燃”的現(xiàn)象。怎么看待“轟燃”在這次火災(zāi)過程中扮演的角色？

周允基：了解“轟燃”，需要先了解火災(zāi)的三個階段。第一個階段就是在一個有可燃物體的房間內(nèi)，點燃了意外的火，比如煙頭點燃廢紙簍、垃圾桶，這是初步階段。這樣的火在開放空間和房間是不同的。因為在開放的空間，燃燒產(chǎn)生的所有熱量和放出來的物質(zhì)大部分都跑掉了。但在房間里起碼還有一個天花板，這就會把放出來的煙和熱量聚積在天花板上。室內(nèi)火災(zāi)場景就是物體燃燒后，由于熱浮力形成羽流。上升的羽流被天花板擋住，因無法穿過天花板，只能橫行變成了棚流。棚流撞到旁邊的墻就會反彈，接著再反彈就變成了穩(wěn)定的熱煙層。

如果沒有人發(fā)現(xiàn)火情，或者火勢發(fā)展太快，以至熱煙層變得越來越厚、熱力會越來越大。如果煙層流到窗門附近，就會流出來，人們就會看到黑煙。當熱煙層越來越厚、越來越熱的時候，放出來的熱輻射就越來越近，熱輻射會將所有的可燃物體表面幾乎同時點燃。于是，整個房間里就全都是火焰，溫度就迅速上升，然后就可以看到火舌從窗戶跑出來，這就是“轟燃”。

“轟燃”發(fā)生后，火災(zāi)就進入第二階段，即已發(fā)展的過程。這個過程就看氧氣和燃料的比例可以支持多久。如果氧氣或燃料不足夠，那火災(zāi)就進入第三個階段，就是慢慢下降的階段，最終熄滅。

究竟是因燃料不足而熄滅，或者氧氣不足而熄滅，這二者是不一樣的。因燃料不足熄滅的火，叫作Fuel-controlled Fire，由燃料控制的火，這種火災(zāi)可不可以繼續(xù)，就看有沒有燃料。另外一種就是燃料過多，氧氣不足。大部分住宅、寫字樓都是這樣，可以看看您自己住的房間，有多少紙、衣服、鞋子和家具，這些燃料是很難全部燒完的。因此，火可不可以持續(xù)，是由空氣決定的，叫作Ventilation-controlled Fire，即由通風所控制的火。

大部分建筑物里的火災(zāi)都是由通風所控制的火。所以如果是通風所控制的火，看起來是熄滅，但有人開了一個門，空氣立刻進入，就變成殺傷力非常大的場景。

《知識分子》：您之前提到過“風火效應(yīng)”的概念，即火大了，樓里溫度高，就會產(chǎn)生壓力差，“抽”更多空氣進來，火勢進一步擴大，更大的壓力差又抽入更多的空氣這樣一個循環(huán)。這次的火場盛行北風和東北風，是否可以認為這樣源源不斷的空氣供應(yīng)，幫助了火勢的擴大？如何證實？

周允基：剛剛說的“轟燃”指的是室內(nèi)火的現(xiàn)象。“風火效應(yīng)”，即風乘火勢或者火乘風勢，指的是室外火，因為“風火效應(yīng)”里面有不同的火災(zāi)現(xiàn)象，例如火旋風等的現(xiàn)象出現(xiàn)。

“風火效應(yīng)”就是把火放大，由一棟樓擴散到另外一棟樓。例如這次，8棟樓里面有7棟是受影響的，按我的初步推斷，這就是“風火效應(yīng)”的結(jié)果。因為我沒有一手資料，這個需要證明，例如用火災(zāi)風洞的實驗去證明。國內(nèi)有很多大學，如中科大就有火災(zāi)風洞。所以首先要提出一些假設(shè)，做一些模型，去看看是否是這樣的，最后再用一些實驗去證實才是科學化。

《知識分子》：香港警方稱，最初起火的位置是宏昌閣低層外面的圍網(wǎng)。其后由于燃燒了發(fā)泡膠板，火勢迅速向上蔓延，伸延到多個樓層，并在短時間內(nèi)波及宏福苑其他六座樓宇，大火引燃了貼在窗戶上的發(fā)泡膠板，令玻璃爆破，導致火勢急速增強，并且迅速蔓延到室內(nèi)。短時間內(nèi)，室內(nèi)室外大面積同時起火，最終釀成這次災(zāi)難。怎么從火災(zāi)科學的角度理解這一過程？導致過火面積如此大、傷亡如此嚴重的原因又是什么？

周允基：這些我們稱作是“向上跳”的場景。有沒有這些發(fā)泡膠板，這個情形都有可能發(fā)生，就是火舌向上移動的問題。不同的是，如果有發(fā)泡膠板的話，向上擴展是比較快的。

“轟燃”產(chǎn)生火舌，火舌跑出來是因為有受到不同空氣的卷吸，接著火舌就會移動到去上一層的表面。如果表面是玻璃，也會把玻璃燒壞、燒裂、燒破，然后火就擴散進去了。如果外立面的玻璃上都貼著發(fā)泡膠板，這個蔓延過程就會更快一些。這兩種情況都是由外向內(nèi)，但火舌進去后上一層就會發(fā)生另外一個“轟燃”，時間會比較長一點。但第二個房間的“轟燃”發(fā)生后，又會有一個火舌跑出來，然后變成了第三個、第四個。這些就叫做“向上跳”的場景，這個在20年前我已經(jīng)做實驗證明過這個東西。但當時不是真實尺寸，只是一個全尺寸的實驗。

我沒有一手資料，不過無論有沒有，火勢都會向上產(chǎn)生效應(yīng)。有所不同的是有了發(fā)泡膠板后，火災(zāi)的發(fā)展速度就會快一點，一層一層“向上跳”的時間會因外立面玻璃上有發(fā)泡膠板的場景而縮短。有國外專家說這次大火也和英國倫敦的格倫費爾塔樓大火很相似。

這兩場大火都是建筑物外立面有可燃物品，所以它們向上發(fā)展就非常快。但如果是一個單純“向上跳”的場景，就會比較慢一點，因為首先要把室內(nèi)的東西變成“轟燃”，然后再出現(xiàn)第三、第四個“轟燃”。

火災(zāi)調(diào)查要做的第一層是看第一個“轟燃”的單位為什么會發(fā)生，什么東西會把它變成“轟燃”火。第二層要做的是“風火效應(yīng)”為何影響得這么快，怎么燒了一棟樓，接著跑去第二棟、第三棟。至于為何會造成一百多人死亡，這個更加牽涉到火災(zāi)安全管理、救火、疏散的問題。

02 電池時代帶來挑戰(zhàn)，現(xiàn)行防火阻燃標準需調(diào)整

《知識分子》：香港保安局負責人表示，確信火災(zāi)成因為當日安全網(wǎng)未達阻燃標準。廉政專員也表示，事故屋苑多處棚架、圍網(wǎng)樣本阻燃標準檢驗不合格。您從專業(yè)判斷來講的話，物料的阻燃性問題在這次大火中起到了作用？

周允基：阻燃劑只是拖住、延后現(xiàn)場起火的時間，此外只是針對小火的阻燃，因為很多意外火都是小火。28年之前，香港應(yīng)用的防火標準應(yīng)該是BS476。那只是針對小火、火柴火的防火。不知道現(xiàn)在屋宇署有沒有改，但應(yīng)該改動不會太大。

但是現(xiàn)在我們要面對充電寶、平板電腦、新能源車等相關(guān)的火災(zāi)，我認為相關(guān)標準要調(diào)整一下。這其實是另外一個問題，即我們今天面對的挑戰(zhàn)和十年前是不同的。因為十年前沒有這么多電池、充電寶、新能源汽車等電池的問題，一般的意外火都只是吸煙者的火，或者類似燒焊的電子火花。但是今天所面對的挑戰(zhàn)就不只是這些了，我現(xiàn)在做的航空安全研究就是針對這些新能源、新設(shè)計帶來的新挑戰(zhàn)。因此，阻燃劑的話是不是也要有一些新的要求、測試、方法和應(yīng)用。

《知識分子》：您曾經(jīng)指出過高層建筑的外立面如果一旦起火的話，是很難撲救的。想請問您從設(shè)計或材料的層面，怎么樣最大限度降低外墻火災(zāi)的風險呢？

周允基：建筑物的外墻所用的物料，比如現(xiàn)在我們所看見的混凝土、磚頭是可以在火災(zāi)時支持一段時間的。但如果加入了一些發(fā)泡膠板，這變成了另外一個問題。

03 注重作為“軟件”的火災(zāi)安全管理或更現(xiàn)實

《知識分子》：香港現(xiàn)行的法例要求30年以上的私人樓宇需要進行強制驗樓和維修。那您認為目前這個機制在防火和消防安全上的效果怎么樣？這次火災(zāi)后，有沒有必要建立既有建筑防火評估制度，即定期評估老舊住宅的防火狀態(tài)和消防系統(tǒng)的可用性？

周允基：不是老房子和新房子的問題，應(yīng)該是每一個房子都需要有火災(zāi)安全管理的制度。無論是業(yè)主、租客，管理處，還是承建商、維修人員，都要認真注意火災(zāi)安全管理。因為這些建筑物已經(jīng)很多年了，所有的被動設(shè)計，例如抗火能力、消防通道以及主動設(shè)計、主動系統(tǒng)，例如消防栓、水管和噴淋系統(tǒng)，這些全都是硬件。如果說硬件是一支槍，管理就是關(guān)于使用方法的軟件。如果連子彈都不知道怎么上，怎么使用這支槍呢？同樣的道理，不同的大廈可能有不同的場景設(shè)計、維修程序，這是很難改變的。但消防安全管理是可以改變的。所以要用這個軟件去控制硬件。

《知識分子》：您之前也參加過1996年佐敦嘉利大廈的火災(zāi)調(diào)查，包括世界上其他大火的研究，您覺得我們是不是吸取了足夠的教訓？香港這次火災(zāi)之后，您覺得帶來的最大的警示是什么？最需要反思的是什么？

周允基：我已經(jīng)也談過很多次，我覺得最需要反思就是注重火災(zāi)安全管理。說來說去都是這一個，這是普羅大眾最容易做的東西。因為其他就比較難，現(xiàn)在需要去推動東西就更難了。但是做好一點消防安全管理，例如看清楚消防通道有沒有被堵塞這些基礎(chǔ)性的工作很重要。如果消防通道沒有這些雜物的話，逃生會快一點。

《知識分子》：近年來，內(nèi)地也曾經(jīng)大規(guī)模開展過老舊小區(qū)的改造項目，其中的主要做法之一就是在住宅外加裝保溫層。如何在保溫的同時，降低火災(zāi)風險？寄希望于保溫材料合格的耐火性是否現(xiàn)實？

周允基：在火災(zāi)的角度看，不用可燃物品，當然是最好的。用有長時間阻燃效果的材料當然是好的，但在應(yīng)用方面幾乎是不可能的。因為可能存在安裝難度，價格成本也會比較高，以及其他的問題。所以這不光是火災(zāi)科學的問題，還有很多東西需要考量。另外，如果裝了這個東西有危險性，有沒有一些系統(tǒng)可以針對這種危險性？

我曾經(jīng)看過一個項目，是一棟建筑的雙層玻璃外墻，人們知道玻璃在火災(zāi)里的表現(xiàn)不太好，但想要利用玻璃的長處：看得遠、看得清楚、采光好。所以為了防火，就加裝了水霧系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)等。每一個東西有問題，也會有一些解決的方法，所以不可以一概而論。

《知識分子》：如果遇到高層大火的話，您對公眾的逃生有沒有一個更科學的建議？

周允基：如果你不是用逃生云梯，而是其他的器具，也有很大問題，要小心考慮。第一是這個器具是否可靠，維修怎么樣。消防系統(tǒng)那么簡單，只有水管、水泵，很多時候我們連這個東西的維修都不一定能做得好。做其他復雜的東西的維修，問題就更大了。很多的時候人們只是看到一個東西的優(yōu)點，但忽略了可能存在的缺點，所以要做一個全面的檢測、考量才可以。

04 已有國外學者開始研究，火災(zāi)調(diào)查報告需謹慎

《知識分子》：最近您也提到和一些專家進行交流，有沒有了解到政府或者香港的研究機構(gòu)是否有意愿或計劃牽頭對這次火災(zāi)進行復盤研究？

周允基：政府的情況我不知道。但是在國外，像日本、美國的火災(zāi)專家都有問我關(guān)于火災(zāi)的問題，因為他們覺得這里面有一些學術(shù)問題，有一些已經(jīng)開始研究了。所以做這個火災(zāi)調(diào)查報告要很小心，有很多人會看這個報告是怎么寫的。現(xiàn)在有不同的人說不同的東西，報告未來也會面對很多來自外部學者的挑戰(zhàn)，這些是必然的。

《知識分子》：因此，還是很有必要做一個基于科學的模擬和實證數(shù)據(jù)的復盤？

周允基：我覺得這不是學術(shù)上的問題，學術(shù)上的話當然是好的。我覺得可能是一些爭議上的問題，特別是法律責任到底是在哪一方？好像以前的英國大火一樣。因為被控告的那一方，肯定也會有很多反駁的言論。他們反駁也會有很多專家的理論支持，所以不光是我們學術(shù)上要做的那些東西，可能還會面臨很多現(xiàn)實的挑戰(zhàn)。

《知識分子》：您的研究領(lǐng)域是火災(zāi)科學，火災(zāi)是一種很具象、現(xiàn)實的災(zāi)難，而科學研究通常又往往具有更高的理論性甚至抽象性。如何看待火災(zāi)科學與現(xiàn)實消防之間的距離或關(guān)系？

周允基：很多時候人們評論我們這些學者只是坐在象牙塔里面憑空想象。但如果我們沒有憑空想象的話，怎么去利用那些理論去推敲，從很有限的資料里面，得出了一些提示，再做一些比較科學的研究，來證實可能的火災(zāi)場景。這些方法包括物理、化學中的科學理論、火災(zāi)模型，例如區(qū)域模型、場論模型，或者是計算流體動力學、氣流的點模型(Airflow network model)。模型只是模型，只是把燃燒過程，空氣的紊流流動以及熱輻射這三個科學效應(yīng)簡化了，做成了今天電腦上可以做到的東西。例如利用超級計算機等，但都只不過是“用蘋果去估計橙子”。

光靠火災(zāi)模型是不夠的。很多人去推動火災(zāi)模型,也是需要用一些實驗去支持的，特別是全尺寸的實驗（Full-scale Burning Test）。例如，英國那些商場和disco發(fā)生火災(zāi)后需要打官司，那需要看一下是哪個單位需要負責任，就要做一個真實尺度的模型（Real Scale Burning Test）。英國曾經(jīng)在一個商場和disco做過這個模型，這樣的話才會有一些可信度的東西出來。法官才會比較科學化地去判斷責任到底在哪一方。因為我不是政府官員，也不是調(diào)查組的委員，沒有權(quán)限去做這個東西，單純是學術(shù)和科學的角度去看問題。

對于信息更新，因為我不是火災(zāi)調(diào)查組的委員，沒有第一手的資料。但即便是調(diào)查委員會的委員，調(diào)查沒有到一定的階段的話，也不可以發(fā)表。我手上暫時有的資料，都是非常有限的。經(jīng)過這八天的時間，不停地和這些火災(zāi)科學領(lǐng)域的朋友還有媒體交流，以及在新聞里得到更多的資料，心里大概知道火災(zāi)調(diào)查的科學化應(yīng)該怎么去做。我們只是看火災(zāi)科學以及部分的消防工程領(lǐng)域，火災(zāi)科學是科學，消防工程是應(yīng)用，兩者是不一樣的。