大空间建筑火灾烟气控制技术

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大空间建筑火灾烟气控制技术
传热控制要求
温度/湿度
忍耐极限
<60℃ /相对湿度100％
>30 min
60℃ /1％H2O
12 min
180℃/1％H2O
1 min
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大空间建筑火灾烟气控制技术
温度控制要求
温度/℃ 忍受时间
65 一段时间
120
15分钟
主要症状 视衣着、身体状况而定忍受时间
0.4 数分钟内
丧失知觉、呼吸停止、死亡
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大空间建筑火灾烟气控制技术
浓度/% 1 3 5 6
7～9 10～11
二氧化碳控制要求
主要症状 呼吸加深，对工作效率无明显影响 呼吸急促，心跳加快，头痛，人员很快疲劳 呼吸困难，头痛，耳鸣，呕吐，恶心
严重喘息，虚弱无力 动作不协调，大约10分钟发生后发生昏迷
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大空间建筑火灾烟气控制技术
阳台溢流烟羽流的质量流量
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大空间建筑火灾烟气控制技术
从着火房间涌出的烟气通过回 廊流入中庭的烟羽质量流量
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大空间建筑火灾烟气控制技术
窗烟羽流的质量流量方程
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大空间建筑火灾烟气控制技术
从着火房间涌入回廊的烟羽质量流量
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大空间建筑火灾烟气控制技术
烟气层温升
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大空间建筑火灾烟气控制技术
排烟量
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t2型火灾类型
• 火灾从稳定燃 烧开始达到 1055kw所需 时间称为增长 时间tg。根据 火灾发展的快 慢情况， t2型 火被分成4种 发展类型：极 快、快速、中 速和慢速
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大空间建筑火灾烟气控制技术
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大空间建筑火灾烟气控制技术
火灾中需控制的参数
• 烟层高度 • 辐射热 • 传导热 • 温度 • 一氧化碳浓度 • 二氧化碳浓度 • 能见度
大空间建筑火灾烟气控 制技术
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2020/11/15
大空间建筑火灾烟气控制技术
主要内容
• 一、火灾一般知识 • 二、火灾中需控制的参数 • 三、烟气的生成量 • 四、烟气的流动特征 • 五、烟气控制措施 • 六、中庭建筑火灾烟气控制特点 • 七、国内外规范对比
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大空间建筑火灾烟气控制技术
火灾发生过程
• 火灾初期 • 轰燃：转变为全面燃烧的瞬间 • 旺盛期 • 衰减期
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大空间建筑火灾烟气控制技术
烟的定义
• 美国试验与材料学会(ASTM)给烟下的定义：
•
某种物质在燃烧或分解时散发出的固态或液态悬
浮微粒和高温气体。
• NFPA92B对烟气的定义：
•
是在上述定义之外，加上“以及混合进去的任何
空气”，这种定义可能对烟气控制更有用。
• 概括起来，烟气由三类物质组成：燃烧物质释放出的 高温蒸气和有毒气体；被分解和凝聚的未燃物质；被 火焰加热而带入上升气流中的大量空气。
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大空间建筑火灾烟气控制技术
烟羽流
• 火灾发生在中庭地面上且远离大空间的边界面，火灾 产生的高温气体上升到火焰上方形成烟羽流。
• 烟气通过墙上开口门或窗向中庭空间扩散，这样形成 的烟羽流称为窗烟羽流(Window plume)。
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大空间建筑火灾烟气控制技术
轴对称烟羽流
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大空间建筑火灾烟气控制技术
阳台烟羽流
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大空间建筑火灾烟气控制技术
窗烟羽流
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大空间建筑火灾烟气控制技术
超过15分钟人就休克
165
5分钟
超过5分钟人就失去活力
175
1分钟
超过1分钟皮肤就会受到严重伤害
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大空间建筑火灾烟气控制技术
一氧化碳控制要求
浓度/% 中毒时间
主要症状
0.016 数小时
无症状或轻微症状
0.048 0.012
1小时内 30分钟内
耳鸣、头昏、心跳加快、头痛、呼吸 困难、呕吐、四肢无力等
火灾模型
• 稳态火灾 • 非稳态火灾
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大空间建筑火灾烟气控制技术
稳态火灾放热量
• 放热量为常数的火灾定义为稳态火灾。火灾本质上是非稳态的过程， 但稳态火灾是非常有用的理想模型。在很多应用中，采用稳态火灾 将使设计方法更简单，结果更安全。
• 美国消防协会(NFPA)92B中，给出了商业、住宅、办公建筑单位面 积的放热量Q。国外文献报道：对限制可燃物的中庭，Q＝225kw ／m2；未限制可燃物的中庭，单位面积Q＝500kW／m2。一般假定 着火面积取9.3m2，这样限制可燃物的中庭其稳态设计火灾强度为 2100kW；未限制可燃物的中庭其稳态设计火灾强度为4600kw。在 设计火灾大小时，不应忽视过渡燃料，为此着火面积可能会更大， 这与火焰的扩展有关。取着火面积为50m2，中庭的设计火灾强度可 达25000kW。
• 烟羽流在上升过程中不断卷入四周空气，且烟羽流在 上升过程中不触及边界面，由此形成的烟羽流称为轴 对称烟羽流（Axisymmetric plume）。
• 火灾发生在与中庭相通的邻近空间，火灾生成的烟气 通过开口处的阳台等水平凸出物，经过阳台边缘向大 空间扩散，这样形成的烟羽流称为阳台溢流烟羽流 (Balcony spill plume)。
• 三种典型的中庭稳态设计火灾强度推荐如下：限制可燃物的中庭最 小火灾，2000kw；未限制可燃物的中庭最小火灾，5000kw；未限 制可燃物的中厅最大火灾，25000kw。
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大空间建筑火灾烟气控制技术
非稳态火灾放热量
• 放热量随时间变化的火灾
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大空间建筑火灾烟气控制技术
5分钟后发生窒息死亡
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大空间建筑火灾烟气控制技术
能见度要求
• 小房间 最小可视度5m • 其余房间 最小可视度10m
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大空间建筑火灾烟气控制技术
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大空间建筑火灾烟气控制技术
轴对称烟羽流的质量流量计算公式
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大空间建筑火灾烟气控制技术
烟羽流中心温度
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大空间建筑火灾烟气控制技术
烟层高度要求
• 美国国家建筑规范 (BOCA)规定：烟气控 制系统保持烟层界面高度在1.8m以上的 时间不少于20min
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大空间建筑火灾烟气控制技术
辐射热控制要求
辐射强度
忍耐极限
<2.5kw/m2
>5min
2.5kw/m2
30sec
10kw/m2