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。

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。他從事火災科學研究超過40年，長期致力于建筑火災動力學、建筑材料燃燒反應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研究的學術重鎮(zhèn)。

周允基初步認為，從火災動力學的角度來看，宏福苑大火之所以進展如此迅猛，是由室內的“轟燃”與室外火乘風勢的“風火效應”共同作用的結果。這兩方面也是進行火災調查中的兩個層次。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，除火災科學外，更牽涉到火災安全管理、救火、疏散等問題。

周允基同時提醒，現行的防火阻燃標準很難應對充電寶、平板電腦、新能源車等相關火災的新挑戰(zhàn)，應在阻燃劑的要求、測試、方法和應用上進行相應調整。

以下是《知識分子》與周允基的對話，文字經過編輯和刪節(jié)：

01 室內“轟燃”，室外“風火效應”

《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了“轟燃”的現象。怎么看待“轟燃”在這次火災過程中扮演的角色？

周允基：了解“轟燃”，需要先了解火災的三個階段。第一個階段就是在一個有可燃物體的房間內，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，燃燒產生的所有熱量和放出來的物質大部分都跑掉了。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。室內火災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”的概念，即火大了，樓里溫度高，就會產生壓力差，“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，幫助了火勢的擴大？如何證實？

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

“風火效應”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”的結果。因為我沒有一手資料，這個需要證明，例如用火災風洞的實驗去證明。國內有很多大學，如中科大就有火災風洞。所以首先要提出一些假設，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。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。短時間內，室內室外大面積同時起火，最終釀成這次災難。怎么從火災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，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，火勢都會向上產生效應。有所不同的是有了發(fā)泡膠板后，火災的發(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，因為首先要把室內的東西變成“轟燃”，然后再出現第三、第四個“轟燃”。

火災調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”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安全管理、救火、疏散的問題。

02 電池時代帶來挑戰(zhàn)，現行防火阻燃標準需調整

《知識分子》：香港保安局負責人表示，確信火災成因為當日安全網未達阻燃標準。廉政專員也表示，事故屋苑多處棚架、圍網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，香港應用的防火標準應該是BS476。那只是針對小火、火柴火的防火。不知道現在屋宇署有沒有改，但應該改動不會太大。

但是現在我們要面對充電寶、平板電腦、新能源車等相關的火災，我認為相關標準要調整一下。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，我現在做的航空安全研究就是針對這些新能源、新設計帶來的新挑戰(zhàn)。因此，阻燃劑的話是不是也要有一些新的要求、測試、方法和應用。

《知識分子》：您曾經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。想請問您從設計或材料的層面，怎么樣最大限度降低外墻火災的風險呢？

周允基：建筑物的外墻所用的物料，比如現在我們所看見的混凝土、磚頭是可以在火災時支持一段時間的。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”的火災安全管理或更現實

《知識分子》：香港現行的法例要求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)和消防系統的可用性？

周允基：不是老房子和新房子的問題，應該是每一個房子都需要有火災安全管理的制度。無論是業(yè)主、租客，管理處，還是承建商、維修人員，都要認真注意火災安全管理。因為這些建筑物已經很多年了，所有的被動設計，例如抗火能力、消防通道以及主動設計、主動系統，例如消防栓、水管和噴淋系統，這些全都是硬件。如果說硬件是一支槍，管理就是關于使用方法的軟件。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調查，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：我已經也談過很多次，我覺得最需要反思就是注重火災安全管理。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，內地也曾經大規(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，降低火災風險？寄希望于保溫材料合格的耐火性是否現實？

周允基：在火災的角度看，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，有沒有一些系統可以針對這種危險性？

我曾經看過一個項目，是一棟建筑的雙層玻璃外墻，人們知道玻璃在火災里的表現不太好，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、噴淋系統等。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，火災調查報告需謹慎

《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是否有意愿或計劃牽頭對這次火災進行復盤研究？

周允基：政府的情況我不知道。但是在國外，像日本、美國的火災專家都有問我關于火災的問題，因為他們覺得這里面有一些學術問題，有一些已經開始研究了。所以做這個火災調查報告要很小心，有很多人會看這個報告是怎么寫的。現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據的復盤？

周允基：我覺得這不是學術上的問題，學術上的話當然是好的。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上要做的那些東西，可能還會面臨很多現實的挑戰(zhàn)。

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

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，來證實可能的火災場景。這些方法包括物理、化學中的科學理論、火災模型，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”。

光靠火災模型是不夠的。很多人去推動火災模型,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，也不是調查組的委員，沒有權限去做這個東西，單純是學術和科學的角度去看問題。

對于信息更新，因為我不是火災調查組的委員，沒有第一手的資料。但即便是調查委員會的委員，調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。經過這八天的時間，不停地和這些火災科學領域的朋友還有媒體交流，以及在新聞里得到更多的資料，心里大概知道火災調查的科學化應該怎么去做。我們只是看火災科學以及部分的消防工程領域，火災科學是科學，消防工程是應用，兩者是不一樣的。