一、 流体力学原理的应用
防火门作为物理屏障，其阻隔效果高度依赖于其两侧的压力差。规范要求的位置旨在创造并维持有利于阻挡烟气流动的压力环境。
压差控制 (Pressure Differential Control):
- 原理： 烟气总是从高压区流向低压区。防火门要有效阻挡烟气，其面向疏散方向的一侧（安全区）必须维持比火源侧（危险区）更高的静压（正压）。
- 规范体现：
- 楼梯间和前室加压： 这是最核心的应用。规范要求对防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室进行机械加压送风。送风系统持续向这些安全区域送入新鲜空气，使其内部压力高于相邻的走道或房间（火灾可能发生的区域）。
- 防火门位置： 防火门设置在这些加压区域（楼梯间、前室）与潜在着火区域（走道、房间）的交界处。当门关闭时，由于门内（安全区）压力高于门外（危险区），即使门缝存在，空气也会从安全区向危险区流动（正压送风），形成一道“空气幕”，主动阻止危险区的热烟气和火焰通过门缝渗入安全区。
- 门洞风速要求： 规范对加压送风系统的风量有严格要求，确保在门开启状态下，门洞处能维持一定的风速（通常≥0.7m/s）。这个风速是基于伯努利原理，足够强的气流能有效阻挡烟气反向侵入安全通道。
气流路径管理 (Airflow Path Management):
- 原理： 火灾时，燃烧需要空气补充，热烟气需要排出。规范通过防火门的位置控制气流的主要路径。
- 规范体现：
- 分隔水平防火分区： 防火门设置在防火分区（如长走道、大面积空间）的边界上。这些门在火灾时关闭，将火势和烟气限制在起火分区内，防止其通过水平通道（走道）无限制蔓延到其他分区。
- 分隔垂直通道： 在楼梯间、电梯井、管道井等竖井的每层开口处设置防火门（防火门或防火卷帘）。竖井是天然的“烟囱”，火灾时会产生强烈的“烟囱效应”（Stack Effect），热烟气会高速向上蔓延。防火门关闭后，能有效切断这种垂直蔓延路径。
二、 烟雾扩散控制原理的应用
防火门位置的核心目标之一是阻挡致命烟气的扩散，其设置基于对烟气物理特性的深刻理解。
物理屏障 (Physical Barrier):
- 原理： 防火门本身（特别是符合耐火完整性和隔热性要求的门）构成一道物理屏障，阻挡高温烟气和火焰的直接穿透。
- 规范体现： 所有防火门位置都要求使用具有相应耐火极限（如甲级、乙级、丙级）的防火门，确保在设定时间内门扇能保持完整，阻止火焰和高温烟气直接通过。
限制蔓延路径 (Containment Pathways):
- 原理： 烟气会沿着阻力最小的路径扩散，主要是水平通道（走廊）和垂直通道（楼梯间、电梯井、管道井）。防火门位置的关键在于切断这些主要的、低阻力的蔓延通道。
- 规范体现：
- 楼梯间入口： 在每层通向楼梯间的入口处必须设置防火门。这是阻止烟气垂直方向通过核心疏散通道蔓延的最关键位置。
- 电梯厅入口： 在通向消防电梯前室或电梯厅的入口处设置防火门，防止烟气通过电梯井向上蔓延并污染疏散通道。
- 管道井检修门： 在电缆井、管道井的每层检修口处设置防火门，阻止烟气通过这些服务竖井向上蔓延。
- 防火分区边界： 在防火分区之间的走道、门厅等连接处设置防火门（或防火卷帘），阻止烟气在水平方向上跨越分区蔓延。
延缓烟气填充速率 (Delaying Smoke Filling):
- 原理： 防火门将大空间分割成若干小空间。在起火房间或分区内，烟气填充到危险浓度需要时间。防火门的存在增加了烟气扩散到相邻空间（特别是疏散通道）的障碍，延缓了整个建筑内危险烟气环境的形成时间。
- 规范体现： 规范对防火分区面积、疏散走道长度、房间门到楼梯间/前室门的距离等限制，其核心目标之一就是确保人员在烟气填充到危险浓度之前，有足够时间通过受防火门保护的疏散路径（如走廊、前室、楼梯间）安全撤离。例如，“袋形走道”长度限制就是为了避免人员被困在烟气迅速积聚的死胡同。
控制烟囱效应 (Stack Effect Mitigation):
- 原理： 高层建筑中，由于内外温差和高度差，会形成强烈的烟囱效应（冬季尤为明显）。火灾时，高温烟气会加剧这种效应，使竖井成为高速排烟通道。
- 规范体现： 在楼梯间、电梯井、管道井的每层开口处设置常闭防火门。这些门关闭后，将竖井在垂直方向上分隔成多个独立的区段，极大削弱了贯穿整个建筑高度的烟囱效应，阻止烟气在竖井内不受控制地高速向上蔓延。
总结关键设置位置及其原理对应
防火门设置位置
核心流体力学/烟雾控制原理
楼梯间入口（每层）
切断垂直蔓延主通道（烟囱效应）、维持楼梯间正压、形成疏散安全区物理屏障
前室/合用前室入口
维持前室正压（空气幕阻挡烟气）、形成疏散缓冲区的物理屏障、控制水平烟气进入楼梯间
消防电梯前室入口
维持前室正压、保护消防电梯运行环境、防止烟气进入电梯井
防火分区边界（走道/门厅）
限制水平蔓延、将火灾烟气控制在起火分区内、延缓相邻分区烟气填充
管道井/电缆井检修门（每层）
切断垂直服务竖井蔓延通道（烟囱效应）、阻止烟气通过服务设施扩散
重要设备用房入口
保护关键设施（配电房、消防泵房等）免受火灾烟气威胁，保障其功能持续
疏散走道上的关键节点
控制水平疏散路径上的烟气流动方向、确保疏散路径相对安全、配合距离限制延缓烟气到达
总之，建筑规范中防火门位置的设定，是综合运用流体力学（压差控制、气流管理）和火灾烟气扩散特性（物理屏障、路径控制、延缓填充、削弱烟囱效应）的科学结果。其核心目标是在火灾发生时，利用防火门构建起物理和气压屏障，有效分割火场，引导气流方向（形成空气幕），最大限度地阻断或延缓火势和致命烟气的蔓延，特别是保护关键的垂直疏散通道（楼梯间）和水平疏散路径（走廊），为人员安全疏散和消防员内攻灭火创造有利条件。 这些规定是保障建筑消防安全的关键技术措施。
