建筑消防设备工程第6章建筑火灾烟气流动
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表示。 • 2) 连续方程式 :流体流动时，沿流向质量守恒，流动是连续的。
• 6.2.2 压力差和中性面 • 6.2.3 开口处的烟气流动
• 在开口处的两侧有压力差时, • 会发生气流流动。 • 与开口壁的厚度相比, • 开口面积很大的空洞的气体流动, • 叫做孔口流动。
• 6.2.4 门口处的烟气流动
• ①加强竖井的气密性，防止烟气流人的任何间隙，采用防火门等 气密性分隔构件。
6.3 烟囱效应
6.3.1 竖井内烟囱效应的机理
• 冬季取暖或发生火灾而产生的烟气充满建筑物，室内温度高于 室外温度时，就会引起烟囱效应。这时，建筑物的下部室内压 力较低，外部的冷空气流人，与此相应，上部压力较高，高温 烟气流向外部。这种烟囱效应，对于电梯竖井或楼梯竖井等竖 向高度很大的空间，尤其突出。
• 火灾时产生的烟气的浓度，一般取决于火灾房间的燃烧状况。为 了研究各种材料在火灾时的发烟特性，有人在恒温的电炉中燃烧 试块，把燃烧所产生的烟集蓄在一定容积的集烟箱里，同时测定 试块在燃烧时的质量损失和集烟箱内烟气的浓度，将测量得到的 结果列于表6-1中。
• 2)建筑材料的发烟量与发烟速度
• 各种建筑材料在不同温度下燃烧时，其单位质量所产生的烟气量 是不同的：木材类在温度升高时，由于分解出的碳质微粒在高温 下又重新燃烧，且温度升高后减少了碳质微粒的分解发烟量有所 减少；高分子有机材料能产生大量的烟气。
• (1)侧墙有开口的排烟效果 火灾房间如果设有面积较大，位置偏 高的窗洞口等通过高位开口排出室外，烟层就不会降到疏散安全 界限以下。
• 稳态预测的基本方法是利用质量守恒和能量守恒原理。自然通风 的烟气流动会因为温度的不同而变化的，即使对于简化模型，也 不能假定烟层的温度不变，必须根据烟层的热平衡，测算烟气的 温度。
6.3.2 竖井的开口条件与中性面的位置
• 6.3.3 烟气在竖井内的流动
• 竖井对火灾传播产生巨大影响：在取暖季节，竖 井内部都会产生上升气流；在建筑物的低层部分， 火灾初期产生的烟气也会乘着上升的气流向顶部 升腾。
• 在进行高层建筑的防烟设计时，必须先很好地体 会烟囱效应及由此而产生的压力分布，才有可能 做好防烟设计，确保人员的生命安全。
• 火灾中影响生命安全的另一重要因素就是发烟速度，即 单位时间内单位质量
• 可燃物燃烧时的发烟量。木材类在加热温度超过350℃时，发烟 速度一般随温度的升高而降低，而高分子有机材料则恰好相反。 另外，高分子材料的发烟速度比木材要大得多，这是因为高分子 材料的发烟系数大，且燃烧速度快。
• 3)能见距离
• 2)竖井的机械送风排烟
• 在高层建筑中，采暖期间，在烟囱效应作用下，下层部分为负压 区。下层部分发生火灾时，烟气容易流入竖井内；对于使非采暖 季节，竖井亦具有烟囱效应，并导致火灾房间的烟气急剧地流人 疏散通道。因此，建筑物中不能没有竖井，必须采取防止烟气通 过竖井向上层房间蔓延的措施。具体的防烟措施有：
第六章 建筑火灾烟气流动
• 6.1 建筑火灾烟流基本性状 • 6.1.1 火源的火烟流
• 1)火源上的火焰气流特征 • ①连续火焰区，火焰持续存在的区段。 • ②间歇火焰区，火焰间歇性存在的区段。 • ③紊流区，没有火焰，燃烧气体席卷周围空气而上升的
区段。 • 在火源上方形成的上升气流，一般可以分为以下几个区，
•
6.4 烟气控制的预测
• 6.4.1 火灾房间的烟层下降的预测模型 • 1)烟层非稳定下降的简化预测(无排烟时的等温
烟层下降)
• 2)排烟效果预测的简化计算
• 为了使烟气降到不超过某一安全的界限，必须做 好防烟设计。
• 一般情况下，火灾发生后总要经过一定时间的，建立该时间段内 烟气稳态预测模型，要比非稳态预测模型简便得多。下面介绍简 化的稳态模型的预测方法。
• 5)烟气的密度与压力
• 在建筑物的防烟设计中，烟气流动的动力，是建 筑物内的气压差，与大气压相比，气压差是很微 小的。
• 6.2 烟气流动的基本规律
• 6.2.1 流体运动方程式与连续方程式
• 火灾中的烟气与空气流动，可以用通风计算的方法进行计算。 • 1) 流体运动方程式 • 在分析建筑物内的气体流动时，流体能量守恒，可用伯努力方程
• 各国普遍认为，当能见距离降到3 m以内时，逃离火场就十分困 难了。
• 能见距离与烟气浓度的关系如图
• 4)烟气的允许极限浓度
• 为了使火灾中人们能够看清疏散楼梯间的门和疏 散标志，保障疏散女全，要确定疏散时人们的能 见距离不得小于某一最小值。这个最小的允许能 见距离就称为疏散极限视距。
• 为了保障疏散安全，无论是熟悉建筑物的人，还 是不熟悉建筑物的人，烟气在走廊里的浓度只允 许为起火房间内烟浓度的1/300—1/100或 0.1/300~0.3/30。
如图
• 2)火灾紊流 • 3)假设点热源
6.1.2 火灾烟气的性质 1)烟气的浓度 • 烟气是指空气中浮游的固态或液态烟粒子，其粒径在
0.01~10μm。发生火灾时产生的烟气，除了烟粒子外， 还包括其他气体燃烧产物(如C02，H20，CH4，CnHm， H2等)，以及未参加燃烧反应的气体(如N2，C02)和未反 应的气体(如O2等)。 • 火灾中烟气的浓度，一般用质量浓度、计数浓度和光学 浓度3种方式来表示。 • (1)烟气的质量浓度 单位容积的烟气中所含烟粒子的质 量，称为烟气的质量浓度。 • (2)烟气的计数浓度 单位容积的烟气中所含烟粒子的数 目，称为烟气的计数浓度。 • (3)烟气的光学浓度当可见光通过烟层时，烟粒子使光线 的强度减弱。光线减弱的程度与烟气的浓度成函数关系， 光学浓度就是由光线通过烟层后的能见距离求出减光系 数，来表示的。
• ①开口处的流量②热平衡③质量守恒
• (2)上部有自然排烟口的情况
• (3)设有机械排烟设备的情况
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• 6.4.2 烟流的控制
• 在火灾房间，防止烟层下降是烟气控制的手段之一，控制烟气不 流出火灾房间或侵入避难通道的相关空间。这是典型的烟气控制 手段。
• 1)压差与阻烟条件及阻烟方法
• 防止从火灾房间流出的烟侵入安全分区，用空气力学的阻烟方法 最为有效。
• 6.2.2 压力差和中性面 • 6.2.3 开口处的烟气流动
• 在开口处的两侧有压力差时, • 会发生气流流动。 • 与开口壁的厚度相比, • 开口面积很大的空洞的气体流动, • 叫做孔口流动。
• 6.2.4 门口处的烟气流动
• ①加强竖井的气密性，防止烟气流人的任何间隙，采用防火门等 气密性分隔构件。
6.3 烟囱效应
6.3.1 竖井内烟囱效应的机理
• 冬季取暖或发生火灾而产生的烟气充满建筑物，室内温度高于 室外温度时，就会引起烟囱效应。这时，建筑物的下部室内压 力较低，外部的冷空气流人，与此相应，上部压力较高，高温 烟气流向外部。这种烟囱效应，对于电梯竖井或楼梯竖井等竖 向高度很大的空间，尤其突出。
• 火灾时产生的烟气的浓度，一般取决于火灾房间的燃烧状况。为 了研究各种材料在火灾时的发烟特性，有人在恒温的电炉中燃烧 试块，把燃烧所产生的烟集蓄在一定容积的集烟箱里，同时测定 试块在燃烧时的质量损失和集烟箱内烟气的浓度，将测量得到的 结果列于表6-1中。
• 2)建筑材料的发烟量与发烟速度
• 各种建筑材料在不同温度下燃烧时，其单位质量所产生的烟气量 是不同的：木材类在温度升高时，由于分解出的碳质微粒在高温 下又重新燃烧，且温度升高后减少了碳质微粒的分解发烟量有所 减少；高分子有机材料能产生大量的烟气。
• (1)侧墙有开口的排烟效果 火灾房间如果设有面积较大，位置偏 高的窗洞口等通过高位开口排出室外，烟层就不会降到疏散安全 界限以下。
• 稳态预测的基本方法是利用质量守恒和能量守恒原理。自然通风 的烟气流动会因为温度的不同而变化的，即使对于简化模型，也 不能假定烟层的温度不变，必须根据烟层的热平衡，测算烟气的 温度。
6.3.2 竖井的开口条件与中性面的位置
• 6.3.3 烟气在竖井内的流动
• 竖井对火灾传播产生巨大影响：在取暖季节，竖 井内部都会产生上升气流；在建筑物的低层部分， 火灾初期产生的烟气也会乘着上升的气流向顶部 升腾。
• 在进行高层建筑的防烟设计时，必须先很好地体 会烟囱效应及由此而产生的压力分布，才有可能 做好防烟设计，确保人员的生命安全。
• 火灾中影响生命安全的另一重要因素就是发烟速度，即 单位时间内单位质量
• 可燃物燃烧时的发烟量。木材类在加热温度超过350℃时，发烟 速度一般随温度的升高而降低，而高分子有机材料则恰好相反。 另外，高分子材料的发烟速度比木材要大得多，这是因为高分子 材料的发烟系数大，且燃烧速度快。
• 3)能见距离
• 2)竖井的机械送风排烟
• 在高层建筑中，采暖期间，在烟囱效应作用下，下层部分为负压 区。下层部分发生火灾时，烟气容易流入竖井内；对于使非采暖 季节，竖井亦具有烟囱效应，并导致火灾房间的烟气急剧地流人 疏散通道。因此，建筑物中不能没有竖井，必须采取防止烟气通 过竖井向上层房间蔓延的措施。具体的防烟措施有：
第六章 建筑火灾烟气流动
• 6.1 建筑火灾烟流基本性状 • 6.1.1 火源的火烟流
• 1)火源上的火焰气流特征 • ①连续火焰区，火焰持续存在的区段。 • ②间歇火焰区，火焰间歇性存在的区段。 • ③紊流区，没有火焰，燃烧气体席卷周围空气而上升的
区段。 • 在火源上方形成的上升气流，一般可以分为以下几个区，
•
6.4 烟气控制的预测
• 6.4.1 火灾房间的烟层下降的预测模型 • 1)烟层非稳定下降的简化预测(无排烟时的等温
烟层下降)
• 2)排烟效果预测的简化计算
• 为了使烟气降到不超过某一安全的界限，必须做 好防烟设计。
• 一般情况下，火灾发生后总要经过一定时间的，建立该时间段内 烟气稳态预测模型，要比非稳态预测模型简便得多。下面介绍简 化的稳态模型的预测方法。
• 5)烟气的密度与压力
• 在建筑物的防烟设计中，烟气流动的动力，是建 筑物内的气压差，与大气压相比，气压差是很微 小的。
• 6.2 烟气流动的基本规律
• 6.2.1 流体运动方程式与连续方程式
• 火灾中的烟气与空气流动，可以用通风计算的方法进行计算。 • 1) 流体运动方程式 • 在分析建筑物内的气体流动时，流体能量守恒，可用伯努力方程
• 各国普遍认为，当能见距离降到3 m以内时，逃离火场就十分困 难了。
• 能见距离与烟气浓度的关系如图
• 4)烟气的允许极限浓度
• 为了使火灾中人们能够看清疏散楼梯间的门和疏 散标志，保障疏散女全，要确定疏散时人们的能 见距离不得小于某一最小值。这个最小的允许能 见距离就称为疏散极限视距。
• 为了保障疏散安全，无论是熟悉建筑物的人，还 是不熟悉建筑物的人，烟气在走廊里的浓度只允 许为起火房间内烟浓度的1/300—1/100或 0.1/300~0.3/30。
如图
• 2)火灾紊流 • 3)假设点热源
6.1.2 火灾烟气的性质 1)烟气的浓度 • 烟气是指空气中浮游的固态或液态烟粒子，其粒径在
0.01~10μm。发生火灾时产生的烟气，除了烟粒子外， 还包括其他气体燃烧产物(如C02，H20，CH4，CnHm， H2等)，以及未参加燃烧反应的气体(如N2，C02)和未反 应的气体(如O2等)。 • 火灾中烟气的浓度，一般用质量浓度、计数浓度和光学 浓度3种方式来表示。 • (1)烟气的质量浓度 单位容积的烟气中所含烟粒子的质 量，称为烟气的质量浓度。 • (2)烟气的计数浓度 单位容积的烟气中所含烟粒子的数 目，称为烟气的计数浓度。 • (3)烟气的光学浓度当可见光通过烟层时，烟粒子使光线 的强度减弱。光线减弱的程度与烟气的浓度成函数关系， 光学浓度就是由光线通过烟层后的能见距离求出减光系 数，来表示的。
• ①开口处的流量②热平衡③质量守恒
• (2)上部有自然排烟口的情况
• (3)设有机械排烟设备的情况
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• 6.4.2 烟流的控制
• 在火灾房间，防止烟层下降是烟气控制的手段之一，控制烟气不 流出火灾房间或侵入避难通道的相关空间。这是典型的烟气控制 手段。
• 1)压差与阻烟条件及阻烟方法
• 防止从火灾房间流出的烟侵入安全分区，用空气力学的阻烟方法 最为有效。