高层建筑火灾防烟空气幕的实验研究
关于大空间建筑的通风与防排烟设计的分析
关于大空间建筑的通风与防排烟设计的分析发布时间：2023-05-16T06:19:48.358Z 来源：《新型城镇化》2023年9期作者：程樵[导读] 相比于传统建筑物，大空间建筑物的烟雾流动具有更加复杂的规律和特征。
中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司重庆 400042摘要：相比于传统建筑物，大空间建筑物的烟雾流动具有更加复杂的规律和特征。
当烟雾从地面向上飘扬时，它们穿过墙壁、缝隙、导热构件等，可以更有效地散热，使得空气温度逐渐降低，同时也减少了上浮力。
关键词：大空间建筑、排烟设计、安全性引言：近年来，大空间建筑的数量急剧增长，他们的设计趋于概念化，旨在满足各种功能需求。
这类建筑拥有一个宽敞的内部空间，既可以将多个楼层相互联系，又可以将其他楼层的连接起来，从而实现跨越式的空间利用。
虽然这种建筑外表看起来很漂亮，但它的结构非常复杂，功能也非常丰富，而且人流量很大，空气流动也很差。
如果发生了火灾，烟雾就会快速扩散。
当火势加剧时，烟雾的水平扩散速度可达0.5~0.8m/s，而垂直扩散的速度则可达3~4m/s，这就意味着有毒的烟雾能够迅速地蔓延到共享大厅和它们相邻的楼层，从而阻碍了人们的视线，引发了恐慌，严重威胁着公众的生命安全和建筑物的安全。
1.大空间公共建筑防排烟系统存在的主要问题1.1 大空间公共建筑缺少必要的防火防烟分隔按照规定，高层民用建筑的防火分区应当小于或等于500m2，但是，由于大空间建筑的防火分区面积明显超出这一标准，因此，这一规定无法起到有效的约束作用。
1.2 建筑空间高大，机械排烟难以达到要求根据最新的研究结果，在高楼大厦中消除烟雾的困难程度要大大超出了低楼大厦。
虽然采取屋顶的天窗进行自然消毒可以达到一定的效果，但是由于楼宇的高度限制，这种方式的机械消毒效果可能会受到影响。
随着大空间建筑物的不断增加，上部的空气温度比下部的要高，这一现象在内部的烟雾层中表现得尤为突出，因此，当它们接触到屋顶的时候，由于缺乏足够的浮力，便无法继续往前移动，最终只能朝着下方沉落。
高层建筑火灾中的烟雾扩散建模与仿真(优秀论文)
高层建筑火灾中的烟雾扩散建模与仿真摘要本文研究了封闭竖直井内火焰蔓延规律与高层建筑物中烟雾浓度扩散规律问题，建立了有限差分法模型与浓度扩散的高斯模型、连续点源高斯扩散模型。
问题一：针对封闭竖直井火势蔓延的规律问题，利用有限元研究方法，建立其传热的有限差分方程模型。
通过导热的数值方法计算井曹内各区域的温度分布规律，根据各区域的温度值，可以得到井曹内温度场的变化，建立起火势蔓延的规律。
此模型通过有限元分析软件ANSYS的热分析模块对其温度场的变化进行模拟，完成了对火势蔓延运动的仿真，最后通过Matlab对模型进行分析与检验，描绘出了温度变化曲线。
问题二：针对烟雾浓度的扩散问题，考虑到扩散点源是连续的、均匀的、稳定的性质，运用散度、梯度、流量等知识，引入“扩散点源烟雾物质的质量守恒”、高斯公式和积分中值定律得到无界区域的抛物线型的偏微分方程，通过点源函数解出空间任一点的烟雾颗粒的浓度的表达式。
鉴于主教楼的建筑结构，烟雾的扩散会受到诸多因素的影响，例如墙体和地面的反射等因素，利用像源法处理反射因素对浓度的影响，对之前的模型进行完善与修正后，得到烟雾的扩散模型，即烟雾浓度的高斯模型。
最后使用有限元分析软件ANSYS对各楼梯口的浓度进行模拟和分析，并用Matlab对主教楼各楼梯口的浓度进行计算与检验。
问题三：根据问题二得到不同着火点及各楼道口烟雾浓度的分布，制定了一个全校师生紧急逃生的路线方案，结合实际情况撰写一份倡议书，呼吁全校师生理性的面对火灾。
关键词：有限差分法，ANSYS热分析模拟、烟雾模拟，高斯模型一·问题背景及重述1.1 问题背景火灾自古与人类同在，森林火灾、楼房火灾、汽车火灾等等，无不牵动着人们的心声。
城市扩建、高楼林立的今天，楼房火灾已然成为城市灾难的主要来源。
仅去年，有1月6日的上海农产品市场大火造成6人死亡、12人受伤；1月7日，哈尔滨国润家饰城大火；6月3日吉林宝源丰禽业公司大火，造成121人死亡，76人受伤，直接损失1.8亿元；12月15日，广州建业大厦火灾，造成3300万元损失等十余起重大火灾事故。
高层建筑火灾时烟气的垂向组合控制研究
验对象为 １ 层高层建筑 ， 中疏散通道长 、 高分 ７ 其 宽、 别为 ３ 、 ． 、 ． （ ０ ｎ１５ｍ ２５ｍ 扣除 吊顶 高度 ）单室进深 ｒ ， 为 ３６ｍ。假设 着火 楼层 为 ３ ， 验 在长 廊型 风洞 ． 楼 实 实 验装 置 中进 行 ＿ 。在 风 洞 左 侧 设 置 着 火 小 室 ， ６ ］ 其
Ｚ ＨＯＵ ＺＨＡＮＧ ｅ２ Ｒｕ Ｗ ｉ
（ ． ｏ ｏ ｒａ ｏｓ ｕｔｎａｄＳ ｅ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｎ ｎｎ ｎ ｅ ｉ ｅ ｎｌ ｙ Ｎ ｎ ｎ １０ ９ １＆ｈｄ ｂｎＣ ｎｔ ｃｏ ｎ Ｃｔ Ｅｇｎ ｒ ｇ ａｆ ｇＵ ｉｒｔ ｏ ｃ ｏ ｇ ａｊ ｇ２００ ） ｆＵ ｒ ｉ ｙ ｅｉ ｉ ｖ ｓｙ ｆＴ ｈ ｏ ｉ
大的安全隐患。高层建筑火灾中烟气 中毒和窒息是
造成 人员 伤亡 的主 要原 因 ， 相 关资 料 统计 ，０ 据 ８ ％的
压和排烟 口组成 。本研究 中采用实验和数值模拟相 结合的方法研究走廊内采用垂向组合防排烟模式下 烟气运 动规 律 ， 以寻 求最 佳垂 向组合控 制模 式 ｝ 。 ５ 】
工况 ３ 置为 空气 幕加 正压 并 且走 廊 排烟 。本 次 实 设
为 ２ ２ｓ取 ３０ｓ ４ ， ０ 为判 定依 据 Ｌ 。 ９ Ｊ ３１ 工 况 １ ． 分析
如图 ３ 所示 ， 拟 中 ３０Ｓ 整个竖 井 内都 已经 模 ０ 时 充 满烟气 并 开始水 平 扩散 至 中性层 以上 楼层 了。实 验结 果可 知 ，０ 时整个 走 廊 内烟气 较 浓 。 由此 可 ３０ｓ 知 ， 置 空气 幕 未 能 长 时 间有 效 阻挡 烟气 进 人 前 仅设 室 ， 增加 排 烟措 施 。 此 时走 廊 内温 度 随着 离 火 源 应 距离 的增 加而 降低 ， 在 ３０ｓ ， 廊 内 １６ｍ处 且 ０ 时 走 ． 除靠 近空气 幕 至前 室段 温度 都 已达到 ３０Ｋ， ２ 容易对 人员造 成灼 伤 。实验 和数 值 模 拟 对 比如 图 ４所示 ， 在温度 沿走廊 的总 体 衰 减 趋 势 上 ， 拟 预测 结 果 与 模
空气幕在高层建筑楼梯间防烟中的应用
消防设备研究 空气幕在高层建筑楼梯间防烟中的应用杜 峰,张村峰(南京工业大学城市建设与安全工程学院,江苏南京210009) 摘 要:为有效阻挡烟气,空气幕倾角角度必须大于零度。
以公式说明了空气幕可以阻挡烟气的条件。
某大厦50m以上(13～22F)疏散楼梯前室及合用前室入口处设置两台气幕机。
通过CFD模型模拟计算空气幕保护下疏散楼梯前室及其附近的火灾烟气扩散-流动过程,火源最大功率为1.15MW,火灾增长系数为0.08k W s2。
机械排烟排风量取6500m3 h,空气幕出口风速为11m s,最大流量为2350m3 h。
模拟结果120s后烟气开始进入前室。
将排烟量增加到12500m3 h,则烟气不会进入防烟前室。
关键词:空气幕;排烟;楼梯间;模拟计算中图分类号:X924.4,TU972 文献标志码:A文章编号:1009-0029(2009)08-0596-04火灾是最常见的灾害性事故之一,烟气是火灾中对人构成威胁的最大因素。
统计表明,火灾中人员的死亡有80%以上是由于烟气引起的,其中大部分是由于吸入烟尘和有毒气体昏迷致死的。
烟气也给消防人员的火灾扑救造成极大困难,给环境造成极大污染。
为保障火灾时人员有相对安全的疏散通道,给消防救援人员提供相对安全的救援区域,我国于1995年颁布了GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”),并于2001年和2005年进行了修订。
“高direct sequence sp read spectrum techno logy and the use of low er info r m ati on trans m issi on rate and the h igher rate of p seudo2code w ill i m p rove the electrom agnetic compatibility and the anti2jamm ing capability of the system,w h ich w ill ensure the reliability of the signal trans m issi on and p rovide a theo retical basis fo r app lying the system in mo re comp lex engineering environm ent.Key words:w ireless fire alar m system;electrom agnetic compatibility;direct sequence spectrum;p rocessing gain作者简介:汪萍萍(1979一),女,公安部上海消防研究所研究实习员,主要从事消防无线火灾报警系统、无线图像通信技术等方面的研究工作,上海市民京路918号,200438。
关于防烟空气幕的设想
斟技高蘧路 ＦＩ Ｅ Ｅ卫墨 Ｒ
关于防烟空气幕的设想
文 ／陈忠 信 孙 卫 东
高 层 建 筑 消 防要 求 有 较 长 的 疏 散 时 间 ， 界 各 国 为 了保 证 疏 散 通 道 的 畅 世 散通道 ， 脱离 不 了危 险 区 等 。 防烟 设 计 的 目的 就 是 为 了防 止 这 样 的烟 害 而 对
一
是 当室外温度低 于室 内时 ， 在建筑物的 竖井 中（ 如楼梯井 、 电梯井 ） 在一股上 存 升气流 ， 这种现象称为热压作用 ， 它是 由于温度 差所形成 的热压差造成 一股 由建筑 物底 部到顶部的强大抽风作用
、
烟气 的藏动特性
由于火 灾发 生时烟 气 在建筑 物 内 扩散 ， 必然会侵入疏散通道 ， 造成居住 人员因烟气窒息而死亡 ， 或是找 不到疏
上， 从烟气中分离 出来后 ， 烟气容重接 近于空气 的容重 。 当燃烧达到爆炸点时． 温度一般在 ８ ｏｃ左 右， 气体积 增加 了约 ３倍， ｏ￣ 烟
所 以在 火灾 房 间 附近 ， 气 流 动 的主 要 烟
通， 太多在楼梯间前 室组成防烟系统阻
止 烟气 进 入 竖井 通 道 。目前 通 常 采 用 的
几乎没有 区别 ， 只是所含氧量及 二氧化 碳量有所不同 ， 但这样的 区别对气体 的 物理特性并不造成重大影响 。 虽然 烟粒 的特性 与气体特性显著不 同， 即使烟 但 气 浓度达 到使能见 度降到几乎 为零 的 程度， 也不足 改变流动 的总方式 ＝一 般来说 ．引起烟气流动 的因素主要是 ： 温度引起 的气体膨胀 ， 囱效应 ，室外 烟 风力的影响和建筑物内通风 、 空调系统 的影响＝ 下面分 别说 明这 四个因素对烟
的
高层建筑火灾中防烟空气幕实验_英文_
EXPER I M ENT OF S MOKE -PREVENTING A IR Rece ived date :2007-06-27;rev ision rece ived date :2008-01-07 E -ma il :m axm use .zhou @CURTA INS IN H IGH -R ISE BU I LD ING F IRESZ hou R u 1, H e J iap eng 1, J iang J uncheng 1, J iang Z heng liang2(1.Co llege of U rban Constructi on and Safety &Environm ental Engineering ,N anjing U niversity of T echno logy ,N anjing ,210009,P .R .Ch ina ;2.Co llege of A ero space Engineering ,NUAA ,29Yudao Street ,N anjing ,210016,P .R .Ch ina )Abstract :In h igh 2rise building fires ,the mo st i m m ediate th reat to passenger life and safety evacuati on is the s moke inhalati on .Som e traditi onal models fo r s moke p reventi on and exhaust are analyzed and compared w ith the s moke 2p reventing air curtain .T he rati onality and the feasibility of the air curtain are theo retically expounded .T he air vo lum e ,tuyere w idth and jet velocity in the air curtain experi m ent are designed acco rding to the theo reti 2cal calculati on model .Experi m ental results indicate that the effect of air curtain to p revent s moke diffusi on is re 2m arkable as the vo lum e rati o of air 2s moke is about 016,the jet angle is betw een 25°and 35°,and the jet th ickness is betw een 25mm and 45mm .T he efficiency of air curtain can reach 98%on the entraining effect .M eanw h ile ,experi m ents verify the theo rectical calculati on .Key words :tall buildings ;fires ;air curtains ;s moke 2p reventingCLC nu m ber :TU 972+.4 D ocu m en t code :A Article I D :100521120(2008)0320224206INTROD UCT I ONIn h igh 2rise bu ilding fires ,the m o st i m m edi 2ate th reat to p assenger life is no t the direct expo 2su re to fire ,bu t the s m oke inhalati on becau se it con tain s ho t air and tox ic gases .A nd fo r its espe 2cial bu ilding structu re ,enough ti m e shou ld be allow ed fo r evacuati on .In o rder to en su re the un 2b lock ing ofthe evacuati on p assagew ay ,thes m oke 2p reven ting system is done in the atria to p reven t the s m oke diffu sing in to the stair room in m any coun tries .How ever ,there are som e defi 2ciencies in the cu rren t s m oke 2p reven ting system .(1)M echan ical exhau st s m oke and natu ral ven tilati on in the atriaT he negative p ressu re difference is p roduced w hen the s m oke is pu lled ou t by m echan ical ex 2hau st fan in the atria ,the air m ix ing w ith the s m oke con tinuou sly flow ed in to the stair easily from the co rrido r and ou tside .T herefo re ,theatria canno t b lock s m oke and has an effect onevacuati on and rescue .(2)P ressu rizati on in the atria and exhau sting s m oke in co rrido rT he characteristic of th is m odel is p ressu riza 2ti on in the atria ,w h ich p rovides a strong s m oke 2p reven ting capacity .N ow it is w idely u sed in the s m oke 2p reven ting system of h igh 2rise bu ilding .B u t the doo r of the atria m ay be difficu lt to open becau se of the po sitive p ressu re difference w hen peop le is evacuating .A nd m o re exp en sive equ i p 2m en t ,sp ace and w o rk shou ld be p rovided to keep the p ressu re difference w hen the doo r is open .Fu rther m o re ,a large am oun t of fresh air is con 2tinuou sly flow ing in to the bu rn ing area by the p ressu rizati on system .T he fire sp reads fu rtherthu s m ak ing m o re additi onal lo st .O n the o ther hand ,there is po sitive p ressu re difference be 2tw een the sides of the stair w ell doo r .A lthough it is low ,the doo r area is large that it requ ires b ig fo rce to open the doo r .It is difficu lt fo r the o ldw eak p eop le and the ch ildren to open the doo r .In h igh 2rise bu ilding fires ,it is very comm on that the o ld w eak peop le and the ch ildren died ou tsideof the atria doo r.It is con trary to the traditi onal virtue.(3)M echan ical p ressu rizati on and exhau st2 ing system in the atriaA n indep enden t m echan ical p ressu rizati on system and a s m oke2exhau sting system are set sep arately.M o re sp ace is occup ied and the co st increases becau se of the independen t system s.O n the o ther hand,the supp lied fresh air vo lum e shou ld be larger than the exhau sted one acco rding to the design specificati on,and the redundan t air con tinuou sly flow s in to the bu rn ing area.T h is cau ses the fire sp reading fu rther.It is w ell know n that an effective s m oke2p re2 ven ting in stallati on shou ld be ab so lu tely iso lating s m oke,freely en tering the atria,no effects on eyesho t and so on.B u t the fo r m er th ree m en2 ti oned m ethods canno t w o rk as w ell as expecta2 ti on s.Sm oke2p reven ting air cu rtain is pu t fo r2 w ard to p reven t s m oke from diffu sing in to the a2 tria to overcom e the disadvan tages of the th ree m ethods.Jap anese F ire Con tro l In stitu te keep s a2 head in the research of the s m oke2p reven ting air cu rtain in the w o rld.T hey began the experi m en2 tal research at the beginn ing of the1980s and have go t satisfied ach ievem en ts.A nd it had been p ractically app lied in h igh2rise bu ildings since the m iddle of the1990s.In U SA,the research w as carried ou t since the early of the1990s and go t som e ach ievem en ts,bu t the theo retical research w as still in the in itial step.In Eu rope,it is also in the in itial step[125].T he experi m en tal research of the s m oke2p re2 ven ting air cu rtain includes:(1)verify the co r2 rectness of the theo retical calcu lati on of the s m oke2p reven ting air cu rtain,(2)verify the fea2 sib ility if it is u sed in p ractice.1 THEORET I CAL ANALY SIS OF S MOKE-PREVENT ING A IRCURTA IN111 S m oke f lowi ng factorsIn h igh2rise bu ilding fires,the s m oke diffu s2 es and invades in to o ther room s and passagew ay,w h ich cau se the residen ts death of choke o r m ake them unab le to find ou t the em ergency ex it to es2 cap e.T he s m oke2p reven ting design is to con tro l the diffu si on of s m oke and avo id the har m of s m oke.In o rder to ob tain a p referab le effect,it is necessary to know the flow ing characteristics of the s m oke.T here is no difference betw een the s m oke and the air in the flow ing m anner excep t the con ten t of oxygen and carbon di ox ide,w h ich has little i m2 pact on the p hysical characteristic.A lthough the s m oke particle is rem arkab le differen t from the air and the s m oke concen trati on,the flow ing p attern w ill be unchange even if the s m oke concen trati on getting to som e h igh level that leads to no visib ili2 ty.Generally speak ing,the m ajo r facto rs that cau se s m oke flow ing are as fo llow s:the ch i m ney effect,the gas expan si on cau sed by the tem pera2 tu re,the ou tside w ind,the in side ven tilati on, and air2conditi on ing system.A cco rding to R ef.[6],the ch i m ney effect is regarded as the m o sti m po rtan t facto r leading s m oke to diffu se in the bu ilding,and the w ind effect canno t be neglect2 ed,too.T he gas expan si on cau sed by the tem per2 atu re and the effect of ven tilati on and air2condi2 ti on ing system are secondary facto rs,w h ich can be igno red.112 Ca lcula tion m odel of s m oke-preven ti ng a ir curta i nB ased on the calcu lative m odel m en ti oned in R ef.[7],the tuyere w idth and the jet velocity of the s m oke2p reven ting air cu rtain are show n asb0=0136e2Hv0=53L pB e2H(1) 2 EXPER I M ENTAL INSTALLA-T I ONIn o rder to ob tain a satisfying experi m en t re2 su lt,acco rding to the p rocedu re of p ro to type and experi m en t ob jective,the glyco l is selected as an experi m en tal m edium.A32D m odel based on the real size is u sed to research the air cu rren t charac2 teristics.T he experi m en tal in stallati on system is show n in F ig.1.F ig .1 Operati on p rocess of air curtain211 3-D m odel of exper i m en ta l i n sta lla tionT he exp eri m en tal in stallati on is com po sed of the fog generato r ,the frequency con tro l fan FJ 1giving the s m oke velocity ,the si m u lated hall w ay (the s m oke area ),the draw er rectifier m ak ing the gas flow stab ly and un ifo r m ly ,the tuyere ofs m oke 2p reven ting air cu rtain ,the ho le of doo r ,the si m u lated atria fo r escap ing ,and the doo r fo r in specti on easily in and ou t the si m u lative room ,as show n in F ig .2.F ig .2 Experi m ental installati on1.SJG diagonal 2flow fan N o 7#FJ 12.Secti on of rectifier 220031400(draw er style grid of six layers and 535fo r each grid )3.M anom eter secti on4.Static p ressure box5.M anom eter secti on6.Sp lit regulating valve7.A xial flow fan FJ 38.Sp lit regulating valve9.Sp lit regulating valve 10.Centrifugal fan11.R emovable doo r fo r inspecti on w ith louver w ind gap contro lled by boards12.E scape space (si m ulated the atria )13.Inlet scoop of air curtain 14.Ho le of doo r15.B low ing 2in gap of air curtain 16.Exhaust po rt 17.Fum e space (si m ulated hall w ay )18.Smoke generato r2.2 Ven tila tion syste m of i n sta lla tionT he ven tilati on system is com po sed of the air supp ly system ,the s m oke exhau st system and thesucti on system (the in let is sealed by a rem ovab le cover board .).Fan s (FJ 2,FJ 3,FJ 4),ven t lines ,airtigh t sp lit m u ltib lade b low er valves (F 1,F 2,F 3,F 4,F 5)and static p ressu re boxes are includ 2ed .T he cen trifugal fan FJ 2,the regu lato r valve F 3,the static p ressu re box of air supp ly ,and the tuyere of air cu rtain are connected w ith the ven t line .T he s m oke exhau st system is a natu ral ex 2hau st system ,w h ich is com po sed of the s m oke 2exhau sting w ind gap ,the s m oke 2exhau sting static p ressu re box and the regu lato r valve F 1connected w ith the ven t p i p e .T he m echan ical s m oke ex 2hau st system is com po sed of the s m oke 2exhau st 2ing w ind gap ,the s m oke 2exhau sting static p res 2su re box ,the regu lato r valve F 2and the ax ial 2flow fan FJ 3connected w ith the ven t 2p i pe .T hesucti on system is com po sed of the in let ,the static p ressu re box ,the regu lato r valve F 4,the ax ial 2flow fan FJ 3connected w ith the ven tilati on line .T he p ressu rizati on system is com po sed of the ax i 2al 2flow fan FJ 4,the regu lato r valve F 5,the static p ressu re box ,and these app aratu ses are connect 2ed w ith ven tilati on p i pe .If the ax ial 2flow fan FJ 4is clo sed and the con tro l valve F 5is open ,the natu ral ven tilati on is fo r m ed to en su re the si m u 2lated atria connecting w ith ou tside .3 EXPER I M ENT OF S MOKEPR -EVENT ING A IR CURTA IN3.1 Exper i m en ta l i n stru m en ts(1)QD F 23ho t 2bu lb anem om eter ,0105-30m s ,low 2sp eed ho t 2w ire anem om eter ,011-112m s ;(2)T KS standard P ito t tube ,4-5m s ,ba 2sic grid,(01998±01002)mm;(3)YYT22000diagonal m icrom anom eter, 0-2000Pa,accu racy grade,1;(4)M ercu ry ther m om eter,0-50°C,divisi on value,011°C;(5)W et and dry bu lb ther m om eter;(6)D y M3anero id barom eter,800-1064 kPa,m in i m um divisi on value,1kPa;(7)Stopw atch;(8)R u ler,divisi on value,1mm.312 Exper i m en ta l param eters and process31211 Experi m en tal param eters(1)T he s m oke velocity is m easu red from 012m s to112m s th rough the ho t2bu lb anem om eter.he step is011m s.(2)T he th ickness of the air cu rtain jet is5-80mm and the step is5mm.(3)T he angle of the air cu rtain jet is5-45°and the step is5°.(4)T he flux of the air cu rtain is con tro lled bya bu tterfly bam p er.T he deflecti on angle is0-90°and the step is30°.(5)T he vo lum e of s m oke exhau sting is con2 tro lled by airtigh t sp lit m u ltib lade b low er valve.T he deflecti on angle is0-90°and the step is 2215°.31212 Experi m en tal p rocess(1)R un the diagonal2flow fan and define the s m oke flow velocity by regu lating the fan ro ta2 ti onal velocity.T he ho t2bu lb anem o scop e is u sed to m easu re the ho rizon tal velocity of s m oke flow, and then the s m oke vo lum e is calcu lated.(2)R un the fan of air cu rtain and define the jet flow velocity by regu lating the bu tterfly bam2 p er.T he standard P ito t tube and the diagonal2m i2 cro tasi m eter are u sed to m easu re the dynam ic p ressu re value of the air flow in the tuyere p i p e, and then the flow vo lum e is calcu lated acco rding to the cro ss di m en si on s,o r the ho t2bu lb anem o2 scope is u sed to m easu re the air flow velocity of the tuyere,and then the flow vo lum e is calcu lated acco rding to the tuyere area.(3)M ake the glyco l flow from the en trance to the diagonal2flow fan by the gas generato r,ob2serve the p rocesses and no te the s m oke2p reven t2 ing ti m e.(4)R un the exhau st fan and ob serve the p ro-cesses.313 Da ta ana lysisT he exp eri m en tal resu lts are analyzed as fo l2 low s:(1)T he jet flow th ickness of the s m oke2p re2 ven ting air cu rtain shou ld range from25mm to45 mm.T he s m oke b reak s th rough the upper and the m iddle of the air cu rtain as the jet flow th ick2 ness is less than25mm and m o re fresh air flow s in to the fire field as the jet flow th ickness is m o re than45mm.(2)T he jet angle of the s m oke2p reven ting air cu rtain shou ld be betw een25°and35°.T he effect of s m oke2p reven ting is w o rse at the edge of the air cu rtain as the jet angle is less than25°o r m o re than35°,a s m all am oun t of s m oke is en trained by the air cu rtain and then passed th rough the doo r.(3)T he effect of the h igher jet velocity is better than the low er at the sam e flux.(4)T he specific flux betw een the air cu rtain and the s m oke is abou t016.(5)T he effect of air cu rtain flux on s m oke2 p reven ting is the m o st i m po rtan t and that of the jet flow angle is the second one.W h ile the jet flow velocity has the greatest influence.314 D iscussionT h ree po in ts w ith better effect on s m oke2 p reven ting are selected.T he vo lum e of air cu r2 tain,the jet velocity and the tuyere th ickness of jet of these th ree po in ts are calcu lated to com pare w ith the theo retic calcu lati on.It is show n in T ab le1.315 Error ana lysesT he distribu ti on of flow field is no t hom oge2 nou s,becau se the experi m en tal in stallati on is re2 stricted by the experi m en tal sp ace.A nd the ve2 racity is influenced and b ig erro rs are p roduced as u sing the P ito t tube to m easu re the dynam ic p res2 su re value of the air flow at the beginn ing of ex2 peri m en t.U nder th is conditi on,the ho t2bu lb anem o scop e is u sed to m easu re the air flow veloci2ty on the tuyere.A lso,the veracity of the experi2 m en tal findings is influenced by the accu racy of exp eri m en t m eter.T he experi m en tal resu lts and theo retic resu lts are show n in T ab le1.It indi2cates that there are som e erro rs betw een the ex2 peri m en tal resu lts and the theo retic resu lts,bu t the relative erro r is s m aller and the average erro r rati o is less than415%.Table1 Exper i m en t al results co m pared with theoretical calculationPo int Item Experi m ental value T heo retical value R elative erro r(%) V o lum e of air curtain (m3・h-1)20361902030130013251Jet velocity (m・s-1)111161114021100 T uyere th ickness of jet mm391003910001000 V o lum e of air curtain (m3・h-1)23461002349100011282Jet velocity (m・s-1)101901011571390 T uyere th ickness of jet mm461004910061120 V o lum e of air curtain (m3・h-1)20751002070100012423Jet velocity (m・s-1)171701818601900 T uyere th ickness of jet mm2510024180018004 CONCL USI ONT he exp eri m en tal resu lts indicate that air cu rtain is feasib le fo r evacuati on in h igh2rise bu ilding fires.It is help fu l fo r the disadvan taged group to evacuate as there is no p ressu re differ2 ence on the doo r betw een the p assage and the a2 tria and easy to op en.A nd it also acco rds w ith the theo retical calcu lati on m odel[5].T he effect of air cu rtain to p reven t s m oke diffu si on is rem ark2 ab le as the vo lum e rati o of air2s m oke is abou t 016,the jet angle is betw een25°and35°,and the jet th ickness is betw een25mm and45mm.T he tu rbu len t coefficien t range of jet flow varying w ith the velocity is from0104to011.A nd the ef2 ficiency of air cu rtain can reach98%on the en2 train ing effect.References:[1] H ar m athy T Z.F ire safety design[M].L ondon:L ongm an Scientific&T echnical L ongm an GroupU K L i m ited,1993:2782293.[2] M o rgan H P,Gho st B K.D esign m ethodo logies fo rs moke and heat exhaust ventilati on[M].Garston:Building R esearch E stablishm ent CRC,1999:1572179.[3] W ilson B.Smoke curtains2benefits beyond personnelsafety[J].F ire Safety Engeering,1999,6(6):27228.[4] Bounagui A,Bénichou N,Bw alya parison ofheat release rate from experi m ents against num ericalp redicti ons and evaluati on of life safety in residentialhouses[C] Com busti on Conference22005Sp ringT echnical M eeting(N RCC247714).H alifax:[s.n.].2005:3652372.[5] Q in Hong.Si m p lified calculati on and erro r analysisfo r air curtain of air2conditi oned buildings[J].Journal of H v&A c,2005,35(5):1262128.[6] H e J iapeng,W ang Dongfang.T he analysis of flowfields fo r s moke2p reventing air curtain in the h igh2rise building[M].Shanghai:Internati onal Sympo2sium A ir Conditi oning in H igh2R ise Buildings,2000:5462549.[7] H e J iapeng,W ang Dongfang.M athem aticalmodel ofdesign param eter fo r the s moke2p reventing air cur2tain in the h igh2rise building[J].Journal of A pp liedSciences,1999(3):3712376.高层建筑火灾中防烟空气幕实验周 汝1 何嘉鹏1 蒋军成1 姜正良2(1.南京工业大学城市建设与安全环境学院,南京,210009,中国;2.南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016,中国)摘要:高层建筑火灾中,烟气是影响人员疏散及造成人员伤亡的主要原因。
防烟空气幕性能测试研究
消防理论研究 防烟空气幕性能测试研究李兆文1,何嘉鹏1,陈忠信2,童 艳1(1.南京工业大学城建与安全环境学院,江苏南京210009;2.江苏省消防总队,江苏南京210013) 摘 要:在理论与实验研究的基础上完成了防烟空气幕性能测试研究,得到了外加动力防烟空气幕与自带动力防烟空气幕风量、风速与功率之间的关系曲线。
关键词:防烟;空气幕;阻力;功率;风量中图分类号:TU83,TU89 文献标识码:A文章编号:1009-0029(2005)04-0428-031 引 言众所周知,高效防烟的装置应具有绝对隔烟、自由出入隔烟场所、不影响视野等功能。
日本从20世纪80年代初开始进行防烟空气幕的实验研究,并取得了较为满意的效果,从90年代中期开始将其安置于高层建筑内实际应用。
美国则由于高层建筑多,火灾人员伤亡重,于20世纪90年代初开始研究防烟空气幕,并在高层建筑防烟实验中取得了一定成果,但理论研究目前尚处于起步阶段。
欧洲在这方面的研究也处于刚起步状态[1-3]。
笔者通过理论分析和实验研究表明,空气幕所需风量只有高层建筑消防规范所规定的正压送风的风量的1 3,应用空气幕对火灾时的防烟是一项切实可行的技术[1-4]。
2 防烟空气幕理论模型根据文献[5]提出的防烟空气幕计算模型,将烟气流场71与空气幕流场72进行叠加,产生综合流场7,空气幕未运行时,在压差作用下通过前室门的烟气流量见式(1)。
L p=B2Θn2ΚLD+Φ-12∫H0[k1g(Θw-Θn)・(h0-h i+x)+C(h i-x)m]12d x(1)式中:B为前室门宽度,m;Θn为烟气密度,kg m3;Κ为沿程损失系数,Κ=0.3164 R e0.25;L为空气幕运行时进入前室的空气渗透量,m3;D为前室走廊当量直径,m;Φ为动静压转换系数;H为前室门高度,m;k1为烟气热膨胀对热压的影响系数,取k1=1.05;Θw为室外空气密度,kg m3;h为距地面计算高度,m;h0为从地面起到中和面高度,m。
高楼起火实验报告总结
高楼起火实验报告总结1. 实验目的本次实验旨在通过模拟高楼起火的场景，研究火灾对高楼安全的影响，并探讨相应的灭火策略。
通过实验数据的分析，旨在提高高楼火灾应对和灭火救援的效率。
2. 实验设计本次实验采用了模拟高楼起火的实验，在实验室内设置了一个类似高楼结构的实验装置。
通过研究火灾对高楼结构、疏散通道、灭火设备等的影响，我们可以更好地了解高楼火灾的危害性以及相应的防范和应急措施。
3. 实验过程在实验中，我们使用了可燃物质和火源进行火灾模拟。
在模拟过程中，我们记录了高楼结构的温度分布、烟雾浓度和火势发展情况。
同时，我们还设置了不同的灭火设备，并测试了它们的灭火效果和使用方法。
实验过程中，我们注重安全操作，并遵守了相关的实验操作规范。
在火灾模拟过程中，我们确保了实验设备和器材的正常运作，并预先做好了应急处理的准备。
4. 实验结果根据实验数据分析，我们得出了以下几个重要结果：4.1 火灾对高楼结构的影响实验结果显示，火灾造成了高楼结构的温度升高和烟雾浓度增大。
高温和浓烟导致了疏散通道的堵塞，给人员疏散带来了困难，并对高楼结构的安全性造成了威胁。
4.2 灭火策略的有效性实验中，我们尝试了不同的灭火策略，包括使用灭火器、喷淋系统和消防栓等。
通过对比实验数据，我们发现灭火设备的选择、使用方法和灭火时间等因素对灭火效果起到了关键的影响。
4.3 疏散通道的重要性实验结果显示，高楼起火后，疏散通道的状况对人员疏散的速度和安全性具有重要影响。
合理设置和维护疏散通道，可以提高高楼起火时人员的逃生效率，减少人员伤亡。
5. 实验结论通过本次实验，我们得到了以下几个结论：- 火灾对高楼结构安全性具有显著影响，高温和烟雾可能导致高楼结构的熔化和倒塌。
- 灭火设备的选择、使用方法和灭火时间等因素对灭火效果起到了重要作用。
- 疏散通道的设置和维护对人员疏散具有重要意义，合理疏散通道的设计可提高人员疏散效率。
6. 实验改进与展望根据实验结果，我们可以进一步改进实验装置和方法，提高火灾模拟的真实性和准确性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
$ " # 空气幕防烟的工作方式
图# 前室门流场分析图
) ! % ! ｛ （ ! * " ’# + # , (! %） ! " #$ $ $ & % # 1 $ （（（ ） 2 / # ’0 %(. ’/） . (/） ｝
空气幕防烟的工作方式如图$所示：
｛［ （
） ］! ｝
# ($
$ " ! 实验装置
宽度和吹风口的射流速度的计算模型。通过实验研究， 验证了理论计算的正确性。
【关键词】 高层建筑； 防烟； 空气幕； 实验装置
’ ( * + , * . / 0 1 & / 2 3 .& 5 6 *7 + * 8 * . / , . , +; 2 + / 0 , . , .< , => , ? *@ 2 , 1 3 , . ) 45 9: 9 9
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
第! "卷 第 Q 期 "NN" 年 !" 月
中 国 ; = , . 0
— — 前室走廊当量直径， &— &； — — 动静压转换系数； $— — — 前室门高度， )— &； — — — 烟气热膨胀对热压的影响系数， 取 ； * * + % " # # ## — — 室外空气密度， ／ ( &； ) ,— ! — — 距地面计算高度， -— &； — — — 从地面起到中和面高度， &。 %
（ ）
（
# $ #
（ ） *
! " ! 防烟空气幕计算的数学模型
根据文献 ［ ］ 提出的防烟空气幕计算模型， 将烟气 ! " # 与空 气幕流场 ! 并产生综合流场 !， 流场如图#所示。 $ 进行叠加， 在无空气幕运行在压差作用下通过前室门的烟气流量为：
" * 6 $ 式中， — — 角度影响系数， 5— 5# $ 0 1 / % / 2 ’ % 0 1 / % ； 7 6 — — 紊流系数， ； 6— 6 #% + # #& % + # $ 轴夹角。 — — — 射流轴线与 % / ） 即为计算烟气流动防烟空气幕风量的计算模型。 式 （ * ［ ］ 的最佳流量比为 % 则由式 根据实验研究表明， ／ + ,, ， !% ! " ） 可导出防烟空气幕的吹风口宽度和吹风口射流速度为
报
第# $卷
! 防烟空气幕防烟的理论分析
! " # 影响烟气流动的主要因素
火灾发生的烟气在建筑物内扩散， 必然会侵入疏散通 道， 造成居住人员因烟气窒息而死亡， 或是找不到疏散通道， 脱离不了危险区等。防烟设计的目的是为了防止这样的烟 害而对烟气扩散进行控制。为了取得较好的效果， 必须掌握 烟气的流动特性。 就流动方式而言， 烟气与一般空气几乎没有区别， 只是所 含氧量及二氧化碳量有所不同， 这种不同对气体的物理特性 并不造成重大影响。虽然烟粒的特性与气体特性显著不同， 但即使烟气浓度达到使能见度降到几乎为零的程度， 也不足 以改变流动的总方式。一般说引起烟气流动的主要因素有： 温度引起的气体膨胀、 烟囱效应、 室外风力的影响和建筑物内通 风、 空调系统的影响。根据文献 ［ ］ ， 使得烟气在竖井通道内扩 ! 散的主要因素是烟囱效应， 而室外风力的影响也必须考虑。烟 气的热膨胀和通风空调则是很次要的因素， 可忽略不计。
! ! " ! ( ) * + , ) . , . 2 . 7 , . , . + , 2 < + , . 2 . 2 . > ) + 0 1 1 2 3 4 5 6 2 7 4 8 /， /9 / / : /; / = /( /
（ ， ） !A 0 . , . . , 8 * + ? , / DE * F = . 5 1 5 "7 5 1 , F *G D D , F *H , + *7 + 5 / * F / , 5 .@ 2 + * 0 2 B 9C 45 9 4
：E ， 0 ? 1 @ 6 , 3 @ = *. 2 * + , F 0 15 3 * 1 D 5 + / = * D 1 5 I8 5 1 2 * / = *9 0 , 3 / =5 DI , . 30 . 3 / = * ? 2 + / D 1 5 I? * * 35 D / = * ? 5 6 *) + * J )I ) )
安 全 & 0 D * / 4
科 学 & F , * . F *
学 报 % 5 2 + . 0 1
R 5 1M ! "A 5M Q S * FM "NN"
高层建筑火灾防烟空气幕的实验研究
何嘉鹏! 副教授 王东方! 唐晓亮" 陈泽民# 龚红卫!
（ ! $南京工业大学城建学院； " $江苏省公安厅消防局； # $江苏知民通风设备有限公司）
* + $ + # 实验装置立体模型 实验装置由产生烟气的烟雾发生器、 使烟气产生一定流 模拟走廊 （烟气区） 、 抽屉式整流网 速的变频调速风机 3 4 # （使气流稳定均匀） 、 防烟空气幕送风口、 门洞、 模拟前室 （逃 生区） 、 活动检查门 （便于进出模拟测试室） 组成。
式中， — — 前室门宽度， $— &； *； — — — 烟气密度， ／ ( & ) ’ !
学科分类与代码： ! " # $ % # & # 基金项目： 公安部消防科学技术研究计划项目 （项目号： ） ； " # # & % " ! " & & " 江苏省科技发展计划资助项目 （项目号： ） 。 % & " # # & % ’
【摘 要】 通过分析高层建筑火灾时引起烟气流动的因素， 建立了高层建筑火灾时防烟空气幕流量、 吹风口
% + $ "； — — 沿程损失系数， ／ "— " #% + * # , ! . *； — — 空气幕运行时的进入前室的空气渗透量， !— &
烟雾发生器
烟气
4 5 & 模拟走郎 & 启动风机3 人员
烟气
5关闭 3 6 & 打开3 ’阻 烟
烟气
烟气
& 通过排烟管道
烟气
& 室外
打开阀 3 7
人员
4 6 & 调节空气幕 & 启动风机3
［ ］ ! ! # 在这方面的研究也处于起步状态 。高层建筑火灾防烟空
气幕实验研究的目的和意义在于： （ ）对防烟空气幕理论计算的正确性进行验证； ! （ ）验证防烟空气幕在高层建筑火灾时实际应用的可 " 行性。
・* 8・ 9 : 2 ’ ; < ; = . > 0 2 . ’ 0 . 4 1 @ A ’ ; B $ % % $年 ? < ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (
图! 实验装置系统图 ! " # " # 装置配套的通风系统 通风系统由送风系统、 排烟系统、 吸风系统 （吸风口由一 可移动的活动盖板封闭） 组成。它包括风机 （$ 、 、 ） 、 % # $ % ! $ % & 通风管道、 密闭对开多叶调节阀 （$ 、 、 、 、 、 静压 ’ $ # $ ! $ & $ (） 箱。送风系统由离心风机 $ 、 调节阀 $ 、 送风静压箱、 空气 % # ! 幕送风口通过通风管道连接而成； 排烟系统由排烟风口、 排 烟静压箱、 调节阀 $ ’通过通风管道连接而成自然排烟系统； 由排烟风口、 排烟静压箱、 调节阀 $ 、 轴流风机 $ # % ! 通过通 风管道连接而成机械排烟系统； 吸风系统由吸风口、 静压箱、 调节阀 $ 、 轴流风机 $ 正压送风 & % !通过通风管道连接而成； 系统由轴流风机 $ 、 调节阀 $ 、 静压箱通过通风管道连接 % & ( 而成； 若不启动 $ ， 打开调节阀 $ % & ( 则形成自然通风管道 （保证模拟前室与室外相通） 。 （ ）使用发烟器将乙二醇烟雾从斜流式风机入口处喷 ! 入， 观察阻烟情况， 记录阻烟时间； （ ）启动排烟风机， 并观察阻烟情况。 &
： < A ) 2 6 C 1 , = + , ? *L 2 , 1 3 , . 5 6 *) + * 8 * . / , . , + F 2 + / 0 , . ’ ( * + , * . / 0 0 + 0 / 2 ? 9 9 & 9 : ) ) ) B>
传统美德；
& 引 言
高层建筑消防要求有较长的疏散时间， 各国为了保证疏 散通道的畅通， 大都在楼梯间前室组成防烟系统阻止烟气进 入竖井通道。然而现行的防排烟方法都存在着这样或那样 的不足， 其原因分析如下： （ ）前室机械排烟， 自然进风： 火灾时， 前室采用机械排 ! 烟方法， 使得前室产生负压， 导致走廊及室外的空气不断流入 前室。容易造成烟气随空气一起流入前室， 前室失去了堵截 烟气的作用， 同时对人员疏散和消防人员扑救产生不利影响； （ ）前室加压， 走廊排烟： 此法的特点是在前室形成正 " 压， 有较强的抗烟能力， 故目前在国内外高层建筑防排烟系 统中被广泛采用。但由于人员疏散时， 各楼层前室门很可能 都处于打开状态， 维持前室的正压较困难， 需要较大的送、 排 风系统， 占用较大的建筑空间， 增加了建筑成本。而且， 由风 机输送的大量新鲜空气不断涌入火场， 会助长火势的燃烧， 造成更大的损失。另由于前室存在正压， 则前室门内外存在 一定的压差， 虽然压差较小， 由于门的面积较大， 需要较大的 推力才能将前室门打开。这对年老体弱者及儿童在疏散时 造成一定的障碍， 在国内外高层建筑火灾中常发现年老体弱