某地铁车站热烟实验研究

４ ２ 站 台层 热 烟 实 验 ． 实 验 开 始 后 ， 气 被 火 源 加 热 ， 速 随 热 羽 流 上 升 并 烟 迅
刚问 ／ ｎ ｍｉ
删 间， ｍｍ
图 １ 站 厅 层 火 灾 时火 源 上 方 温 度 变 化 ０ 消 防科 学 与技 术 ２ １ 年 ｌ ０１ Ｏ月第 ３ Ｏ卷第 １ Ｏ期
图 ｌ 站 厅 层 火 灾 时 地 面 ２０ｍ 高 度温 度 变化 １ ．
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在２ ０ｍ 高 度 位 置 ， ． 由于 排 烟 系 统 有 效 排 烟 ， 温 升 也 不 其 明 显 。结 果 表 明 ， 厅 内 的温 度 分 层 现 象 明显 ， 烟 层 主 站 热 要 分 布 在 地 面 ２ｍ 高 度 以 上 ， 灾 烟 气 可 以通 过 排 烟 系 火 统 排 出 ， 员 通 行 高 度 以 内基 本 不 受 烟气 影 响 。 人
图 １ 烟气 产 生装 置 示 意 图
２ 实验 地 铁 车 站 概 况
该地铁车站为双层岛式车站 ， 下一层为站厅 层 ， 地 站
厅 共 设 有 ４个 直 通 地 面 的出 入 口 ； 下 二 层 为 站 台 层 ， 地 站
研究建 筑内烟气流动特性 的方法 主要 有计算和实 验
两种 方法 。计 算 方 法 是 利 用 经 验 公 式 或 数 学 模 型 模 拟 烟 气 的 流 动 ， 种 方 法 易 于计 算 ， 本 低 。然 而 ， 于 计 算 这 成 由 假 设 的理 想 化 、 单化 、 界条 件 的简 化 以 及计 算 模 型 的 简 边 选择 等 ， 算 结 果 通 常会 有一 定 的误 差 ， 在 一 定 的不 确 计 存 定 性 。而 实 验 方 法 是 研 究 火 灾 烟 气 流 动 最 直 接 、 观 的 直 方法 ， 开 展 实体 火灾 实 验有 一 定 的局 限 性 ， 要 是 实 验 但 主
用 受控 的 火 源 和 烟 源 ， 用热 烟 实验 方 法 可模 拟 真 实 火 灾 场 景 并 测 试排 烟 系统性 能 ， 可 以作 为 验 证 和 评 估 大 型 复 杂 建 筑 内 防 也 排 烟设 计 的 手段 。 关 键 词 ： 烟 实验 ；地铁 火 灾 ；烟 气流 动 ； 烟 系统 热 排
点 高度 为 ２ ０ｍ， ． 由上 至 下 依 次 为 １ ６号 。测 量 火 灾 工 ～
集沉 降 ， ｍ ｎ时 ， ５ ｉ 烟气下降到扶梯人员通行高度 ， 台人 站
员 不 能 由 扶梯 疏 散 至 站 厅层 ， 图 ７所 示 ； ｎ时 ， 气 见 ８ｍｉ 烟
在楼扶梯 口大量 聚集 ， 能见 度下 降 明显 ， 图 ８ 示 ；３ 见 所 １
中 图分 类 号 ： ９ ３ ４ Ｕ２ １ ９ ， Ｋ１ １ 文 献标 志码 ： Ｘ １． 。 ３．６ Ｔ ２ Ａ
文 章 编 号 ：０ ９ ０ ２ （ Ｏ １ １ —０ ７ —０ １ ０ — ０ ９ ２ １ ）０ ８ ８ ４
地 铁 火 灾 中 ， 气 是 导 致 人 员 伤 亡 的 主 要 因 素 。 为 烟 了能 够 采 取 适 当 的措 施 控 制 烟 气 蔓 延 ， 少 烟 气 危 害 ， 减 研
得燃 烧的热释放速 率不稳定 ， 因此 需要 水浴冷 却燃料 和
燃 烧 盘 ， 保 持 热 释 放 速 率 稳 定 。 火 源 则ห้องสมุดไป่ตู้选 用 ９ 的 工 以 ５
６ ９Ｉ 。 站 台层 公 共 区 划 分 为 ２个 防 烟 分 区 ， 积 分 别 ３ Ｉ Ｔ 。 面
为 ６ ４ ７ ５ｍ。 ３ 、 １ 。站 厅 、 台 排 烟 量按 １ｍ （ｎ 站 ／ ｒ。・ｍｉ） ｎ 设
霞 Ｊ 牧 的防水 骨 （ 赞时川 Ｊ 衙
究 地 铁 内 的 烟气 流 动 非 常 有 意 义 。笔 者 对 某 地 铁 车 站 站
厅 和 站 台开 展 热 烟 实 验 ， 对 车 站 内烟 气 流 动 进 行 研 究 ， 并 以评 估 地铁 防 排 烟 系 统 的 有 效性 。 １ 热 烟 实 验 方 法
气流 动 情 况 ， 量 火 灾 时 羽 流及 距 离地 面 ２ｍ 高 度 处 顶 棚 温 度 测 变化 情 况 ， 此基 础 上 评 价 其 排 烟 系统 性 能 。 结 果 表 明 ， 车 在 该
站 内烟 控 系统 能达 到 排 烟 目标 ； 用 人 员疏 散 出入 口作 为 自然 采
灾衰减期 。发 烟装 置 用来产 生示踪 烟气 ， 验时 掺混到 实 甲醇燃烧产 生的羽流 中， 以带 动示 踪烟气 上升 形成可 观
基 金 项 目 ： 安部 消 防局 科 研 计 划 项 目 （ｏ ８ ｃ ２ ） 公 ２ ｏ ｘＦ ｘＯ ５
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时 开启 隧 道 内轨 顶 通 风 系统 辅 助 排 烟 。 当站 厅 层 发 生 火
所 需 时 间 较 长 、 用 较 高 ， 以 对 多 种 火 灾 场 景 进 行 模 费 难
台 与站 厅 之 间设 有 １部 楼 梯 和 ４部 自动 扶 梯 ， 图 ２ 图 如 、
３所 示 。
图 ２ 地 下 一 层 站 厅 层 平面 布 置 图
拟 ， 可能 对 建 筑 造 成 严 重 污染 或损 坏 建 筑 结 构 ， 难 在 且 很
实 验 结 果 表 明 ， 站 厅 层 靠 近 出 人 口一 侧 烟 气 控 制 在 效 果 较 好 ， 些 出 入 口基 本 没 有 受 到 烟 气 侵 袭 ， 员 疏 散 这 人 时迎 风 疏 散 ， 散 安 全 可 以 得 到 保 证 。但 在 站 厅 无 出 人 疏 口一 侧 ， 烟效 果 较 差 ， 在 烟 气 聚 集 无 法 排 出 的 现 象 ， 排 存
图 ４ 站 厅 火 源 及 发 烟 装 置
图 ５ 实 验 初 期 烟 气 蔓 延
图 ６ 出入 口’ 气 蔓 延 ４烟
图 ７ ５ｍｉ ｎ时扶 梯 ３ ４烟 气 蔓 延 ，
图 ８ ８ｒｉ 扶 梯 ３ ４烟 气 蔓 延 ｎ时 ａ ，
图 ９ １ ｉ 烟 气 下 降 到 站 台 ３ｒ ｎ时 ａ
ｍｉ ， ｎ时 由于 火 灾 规模 衰 减 ， 踪 烟 气 热 驱 动力 不 足 ， 气 示 烟
受 冷 却 发 生 沉 降 ， 过 扶 梯 口进 入 站 台层 ， 图 ９所 示 。 通 见
况下不 同位置 、 同高度的温度变化 ， 察站厅层 和站 台 不 考
层 顶 棚 热 烟 层 温 度 变 化 ， 中 Ｔ１和 Ｔ７两 个 热 电偶 树 测 其
消 疆论研究 ． 防
某 地 铁 车站 热 烟 实验 研 究
李 乐 ， 元一 ，胡忠 日 谢 （ 公安 部 四川 消防研 究所 ， 川 都 江堰 ６ １ ３ ） 四 １ ８ ０
摘 要 ： 某 地铁 车 站 站 厅 和 站 台 开展 热 烟 实 验 ， 究 烟 在 研
测 到 的 烟气 羽 流 。测 温 系统 包 括 火 源 正 上 方 顶 棚 的热 电
图１ ０是 站 厅 火 灾 时 羽 流 温 度 变 化 图 ， １ 图 ｌ是 站 厅 火 灾 时站 厅 层 距 地 面 ２ ０ｍ 高 度 顶棚 温 度 变 化 图 。从 图 ． 中可 以看 出 ， 流处 温 度 随 高 度 变 化 而 变 化 ， 站 厅 顶 棚 羽 而
水 平 蔓 延 状 态 。以 下 为 实 验 现 象 描 述 及 分 析 ： 验 初 期 ， 实 烟 气 进 入 格 栅 吊 顶 内 ， 附 在 站 厅 顶 部 ， 有 发 生 明 显 的 贴 没
温 系 统 和保 护措 施 ， 图 １ 示 。 如 所
实验中 ， 由于 燃 料 燃 烧 ， 料 和 燃 烧 盘 不 断 吸 热 ， 燃 使
站 厅 层 公 共 区 划 分 为 ４个 防 烟 分 区 ， 端 防 烟 分 区 北
面 积 分别 为 ３ ９ ５ １ｍ。南 端 防烟 分 区 面 积 分 别 为 ６ ５ ８ 、１ ； ５、
温 度 随距 离 起 火 位 置 的 远 近 变 化 ， 别 是 出 人 口 ４处 设 特 置 的 Ｔ 热 电偶 树 ， 于 该 区域 一 直 有 自然 补 风 流 入 ， ６ 由 其 温 度 在 整 个 实 验 过 程 中 均未 上 升 ，而其 他 几 个 热 电 偶 树
下沉 ， 图 ５ 见 所示 ；５Ｓ ９ 时报警 系统报警 ， 烟系统启 动 ； 排
需 要 优 化 排 烟 口布 置 位 置 ， 消 除 排 烟 死 角 。另 外 ， 厅 以 站
量 羽流 的 温 度 。
行 李 是 地铁 站 厅 、 台 的 常 见 火 灾 来 源 。 根 据 相 关 站
研 究 报 道 ， 通 行 李 火 灾 规 模 约 为 ７０ ｋ 。 因 此 ， 定 普 ０ ｗ 设 火 源 为 ２个 ０ ８ ．４ｍ×０ ６ ． ０ｒ ｎ的燃 料 盘 ， 释 放 速 率 约 为 热 ７ ０ｋ ； 踪 烟气 通 过 发 烟 炉 中的 燃 烧 烟 饼 产 生 。 ０ Ｗ 示
业 甲醇作为燃料 ， 料用量 要求保 证其 燃烧 时 间至 少有 燃
３ｍｉ ｎ的火 灾 增 长 期 、０ｍｉ １ ｎ的稳 定 燃 烧 期 和 ３ｍｉ ｎ的火
计 ， 站 隧 道 轨 顶 排 烟 量 按 ４ ／ 设 计 。排 烟 控 制 模 车 ５ｍ。ｓ
式 为 当站 台层 发 生 火 灾 时 ， 启 站 台 层 排 烟 系 统 排 烟 ， 开 同
建筑 内开展 实体火 灾实验 。热烟实验则 通过在建筑 内设
计受 控火 源 和 烟 源模 拟火 灾 发 生 ， 究 烟 气 流 动 状 况 ， 研 且 不会 对建 筑 造 成损 坏 。
热烟实验系统主要 包括 水浴 、 料盘 、 烟 装置 、 燃 发 测
图 ３ 地 下 二 层 站 台 层 平 面 布置 图
实 验 目的 是 考 察 站 厅 层 和 站 台 层 在 火 灾 工 况 下 ， 烟 气 是 否 能 通 过 站 内 排 烟 系 统 有 效 排 出 。 因 此 ， 别 在 站 分 厅 层 和站 台 层 设 置 起 火 位 置 （ 图 ２ 图 ３ ， 点 观 测 站 见 、 ）重 厅 层 、 台 层 内的 烟 气 蔓 延 特 性 和 扶 梯 下 行 风 速 等 指 标 。 站 分 别 在 站 厅 层 和 站 台 层 设 置 ６个 热 电 偶 树 ， 个 热 电 偶 每 树 上 设 置 ６ 热 电 偶 ， 个 热 电 偶 的 间 距 为 ０ ２ｍ， 低 个 每 ． 最
偶 测点 或根 据 实 验 要 求 在 其 他 位 置 布 置 的 测 温 点 ， 来 用 护 地 面 的 防 护 垫 和保 护火 源 顶 棚 的保 护 罩 等 。
烟 ｌ Ｉ
测 量火 灾工 况 下建 筑 内 的温 度 场 分 布 。保 护 措 施 包 括 保
补风 口， 可避 免 烟 气 对 疏散 出入 口 的侵 袭 ； 已建 成 建 筑 内采 在
４ 车 站热 烟 实 验 ４ １ 站 厅 热 烟 实 验 ． 图 ４为 站厅 火 源 及 发 烟 装 置 。实 验 开 始 后 ， 气 被 烟 火 源 加 热 ， 速 随 热 羽 流 上 升 并 冲 击 站 厅 顶 部 ， 后 转 入 迅 然
层 应 尽 量 采 用 人 员 疏 散 口补 风 ， 仅 可 以控 制 烟 气 通 过 不 出入 口向 上蔓 延 ， 可 以 保 证 人 员 能 迎 风 疏 散 ， 散 安 全 也 疏 水平较高 。
灾时 ， 开启 站厅 层 排 烟 系统 排 烟 。
３ 实验 方 案
在 站厅 机 械 排 烟 开 启 时 ， 出入 口 ４一 直 有 自然 补 风 进 人 ， 该 出 入 口没 有 受 到 烟 气 侵 袭 ， 员 迎 风 疏 散 ， 保 证 人 员 人 可 疏 散 安全 ， 图 ６ 示 ； 实 验 进 行 ， 气 在 扶 梯 附 近 聚 见 所 随 烟