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的壓力差。規范要求的位置旨在創造并維持有利于阻擋煙氣流動的壓力環境。
壓差控制 (Pressure Differential Control):
- 原理： 煙氣總是從高壓區流向低壓區。防火門要有效阻擋煙氣，其面向疏散方向的一側（安全區）必須維持比火源側（危險區）更高的靜壓（正壓）。
- 規范體現：
- 樓梯間和前室加壓： 這是最核心的應用。規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。送風系統持續向這些安全區域送入新鮮空氣，使其內部壓力高于相鄰的走道或房間（火災可能發生的區域）。
- 防火門位置： 防火門設置在這些加壓區域（樓梯間、前室）與潛在著火區域（走道、房間）的交界處。當門關閉時，由于門內（安全區）壓力高于門外（危險區），即使門縫存在，空氣也會從安全區向危險區流動（正壓送風），形成一道“空氣幕”，主動阻止危險區的熱煙氣和火焰通過門縫滲入安全區。
- 門洞風速要求： 規范對加壓送風系統的風量有嚴格要求，確保在門開啟狀態下，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。規范通過防火門的位置控制氣流的主要路徑。
- 規范體現：
- 分隔水平防火分區： 防火門設置在防火分區（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內，防止其通過水平通道（走道）無限制蔓延到其他分區。
- 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）構成一道物理屏障，阻擋高溫煙氣和火焰的直接穿透。
- 規范體現： 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。
- 規范體現：
- 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。
- 防火分區邊界： 在防火分區之間的走道、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。在起火房間或分區內，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，延緩了整個建筑內危險煙氣環境的形成時間。
- 規范體現： 規范對防火分區面積、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。
- 規范體現： 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，阻止煙氣在豎井內不受控制地高速向上蔓延。
總結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境、防止煙氣進入電梯井
防火分區邊界（走道/門廳）
限制水平蔓延、將火災煙氣控制在起火分區內、延緩相鄰分區煙氣填充
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
疏散走道上的關鍵節點
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）的科學結果。其核心目標是在火災發生時，利用防火門構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攻滅火創造有利條件。 這些規定是保障建筑消防安全的關鍵技術措施。
