回廊式中庭机械排烟量理论计算及模拟分析

分析中庭的空间特点及功能特性,针对典型回廊式中庭工程案例,采用预先危险性分析方法确定中庭火灾类型及其规模,并提出新型的烟气控制模式。基于不同的火灾位置,给出适用于回廊式中庭的轴对称羽流和阳台羽流模型,并计算得出相应的机械排烟量。烟气流动和人员疏散模拟分析结果表明,设计的排烟量能保证烟气及时有效排出,可以为人员的安全疏散提供有利条件。     

某办公楼中庭排烟量计算研究

针对某办公楼中庭特点,分别采用换气次数法及羽流法对该办公楼中庭部分需要的排烟量进行确定,考虑安全系数1.5,采用换气次数法计算出中庭排烟量为250000m3/h,采用羽流法计算出中庭排烟量为150000m3/h。通过对发生在一层地面的火灾进行数值模拟,分析了两种不同排烟量工况下的烟气控制效果。结果显示,排烟量为250000m3/h时烟气层最终稳定维持在6m,排烟量为150000m3/h时烟气层最终稳定维持在3m,换气次数法计算出的250000m3/h排烟量工况的排烟效果较好。因此,实际中庭建筑工程排烟量的确定应该结合中庭实际情况进行综合分析,并通过模拟实际建筑物场景加以定性研究,以得出最佳设计方案。     

关于北京中青旅大厦中庭烟气控制的调研报告

本文重点调研了北京中青旅大厦中庭的烟气控制措施性能化设计.通过FDS数值模拟研究方法,模拟超高中庭内部,对比不同火灾场景下,不同火灾烟气蔓延时间的温度和能见度,排烟口的速度矢量.最终,确定是否可以有效的排烟措施,达到良好的排烟效果,是否能保证人员疏散.     

室外风和机械排烟对机械排烟效果的影响

为研究室外风和机械排烟综合驱动对高层建筑疏散走道机械排烟效果的影响,在相似原理基础上,开展了1/3缩尺寸试验。通过改变室外风和机械排烟量,分析前室门处、疏散走道的烟气温度和烟气蔓延速度等参数,定量分析室外风对疏散走道机械排烟效果的影响。试验结果表明:室外风风速为1.0 m/s时,烟气层稳定,临界单位排烟量为105.8 m~3/(h·m~2),较无室外风时的临界单位排烟量(63.5 m~3/(h·m~2))有所提高;室外风风速为2.5 m/s时,烟气层紊乱,单位排烟量211.6 m~3/(h·m~2)仅能减缓烟气蔓延进入前室的速度,不能将烟气控制在疏散走道内;室外风风速为4.0 m/s时,疏散走道内烟气完全紊乱,机械排烟失去控烟效果。     

某球幕电影院的消防性能化设计应用分析

针对某球幕电影院排烟量设计的问题,采用性能化设计的方法,在不同排烟量条件下,通过软件对烟气蔓延和人员疏散的模拟,对观众厅的人员疏散的安全性进行了验证。得出结论认为,增大排烟量能够有效排走烟气,降低烟气的温度和浓度。     

侧部重点排烟与水喷淋协同作用下隧道烟气运动研究

合理的水喷淋设计参数及排烟策略，可保证隧道有效排烟和烟气层的稳定性，为人员安全疏散提供有利环境。为研究侧部排烟模式下烟气失稳临界状态时最佳喷水流量和排烟口设计参数，采用FDS 对15 MW 火灾规模下，不同喷水流量、排烟量、排烟口间距及排烟口高度下19 组工况进行模拟计算。结果表明：喷淋流量越大，烟气层高度越高，隧道整体温度降低，改变喷水流量对控制烟气层的稳定性效益不大，隧道空间内有烟气滞留；排烟量为70 m3/s、排烟口间距为50 m、排烟口高度为3.2 m 或4.0 m 为烟气层稳定临界状态时的排烟口最佳参数，此时侧部抽吸力向上的分力与烟气的热浮力大于水喷淋拽曳力，烟气层较稳定，隧道空间内无旋涡烟气滞留，有利于排烟和人员疏散。     

高宽比对中庭自然排烟效果影响的模拟研究

采用FDS软件模拟了不同高宽比情况下中庭自然排烟时烟气蔓延和填充过程,并将模拟结果从能见度、温度、烟气层高度等方面进行了定量分析.研究表明,随着中庭高宽比的增加,虽然中庭内烟气温度逐渐降低,但自然排烟效果也随之降低,为保证中庭内的人员安全,应该适当增大自然排烟量,或者使用机械排烟系统.     

中庭式拱顶多层地铁车站排烟系统设计及模拟分析

介绍了中庭式拱顶多层地铁车站的内部构造特征.在满足火灾疏散环境控制标准和提高排烟效率的前提下,通过计算分析,对车站排烟系统进行了简化.对简化后的排烟系统的排烟效果进行了模拟分析,结果表明,将中庭连通的上下2层作为1个空间进行排烟设计,能在6 min疏散时间内满足烟气控制要求.     

防排烟系统对拱形地铁站厅烟气蔓延的影响

地铁站厅防排烟系统对人员安全疏散具有致关重要的作用。通过烟气层沉降理论分析,编写了适用于拱形地铁站厅火灾烟气蔓延区域模型程序,研究不同机械排烟量下烟气沉降高度随时间的变化规律。研究表明,随着排烟量的增加,烟气层沉降速度变慢,排烟量为28.4 m³/s时,360 s左右烟气层方才达到溢出口高度,该设计排烟量能满足人员安全疏散要求。通过火灾动力学软件FDS数值模拟的方法,研究不同排烟量和挡烟垂壁高度对地铁站厅能见度、CO浓度的影响。研究表明,烟气从高大站厅空间向狭小的通道空间溢出,容易在通道出口处形成烟气堆积,导致通道出口处能见度最低,CO浓度最高;验证了烟气层沉降理论计算地铁站厅烟气排烟量可以满足人员安全疏散的要求;设置挡烟垂壁可以提高地铁站厅的能见度和降低其CO浓度。     

中庭自然排烟的数值模拟

利用FDS分别对热压单独作用和热压、风压共同作用下的中庭自然排烟进行数值模拟,对比分析按我国《高层民用建筑设计防火规范》的规定确定自然排烟窗开启面积的自然排烟和最小换气次数下的机械排烟的排烟性能,研究各工况下的中庭内烟气层高度、烟气流速、温度及烟气浓度。主导风向及主导风速对自然排烟效果影响显著。主导风速小于2.5m/s时自然排烟效果优于按最小排烟量设计的机械排烟。换气次数不小于6次/h时机械排烟有很好的排烟效果。     

某物流中心中庭风幕取代防火卷帘的数值模拟

利用FDS模拟某物流中心中庭火灾场景中风幕的挡烟效果。中庭高32m,顶部有6个机械排烟口,总排烟量为240000m3/h。火源功率为4MW,快速t2火位于中庭下方。机械排烟系统和风幕系统均在火灾开始后60s时启动。风幕风速分别为0、0.5、1、2、3和4m/s。模拟结果:当风速低于1m/s时,挡烟效果不明显;风速高于3m/s会妨碍排烟系统的排烟效果。2m/s风速既能发挥风幕的挡烟效果,又不使烟气在下层积聚。结论:设置合理风速的风幕在一定程度上可取代防火卷帘。     

大纵坡双向行车公路隧道火灾控制风速研究

城万二级公路白芷山隧道和八台山隧道为双向行车的大纵坡公路隧道,火灾后烟流控制难。采用火灾动力学计算软件FDS对其进行了火灾三维数值模拟,分析了仅火风压作用及0.5 m/s、1 m/s和-0.5 m/s控制风速作用下的烟流扩散和能见度的分布规律。结果表明:在大纵坡隧道中,火灾后仅靠火灾效应能引起火灾烟流的流动,其流动的规律是烟流从火源点流向高洞口方向,火灾烟流能完全从高洞口排出,而烟流向火源点下坡方向的蔓延距离仅在100 m左右;当风速为0.5 m/s时,烟流在火源两侧基本呈对称状蔓延;下坡方向的隧道中的烟流也因风速较小,产生的扰动比较小,这种烟流控制是最为合理,有利于灾害情况下逃生。因此,建议将白芷山隧道和八台山隧道的火灾控制风速取为0.5 m/s左右,且该速度应为自然风速、火风压引起的风速和风机提供风速的合速度。     

A Study of the Effect of Make-Up Air Velocity on the Smoke Layer Height with Symmetric Openings in Atrium Fires

This paper presents full-scale test results and CFD modeling of smoke conditions in atrium fires in the case of symmetric make-up air opening arrangements. The atrium used for the experiments was equipped with a smoke management system capable of exhausting 132 m³/s. Thermocouple trees were installed to measure the temperature along the height of the atrium. The N-percentage method was used to determine the smoke interface height from the measured temperature profiles. Make-up air velocities of 1 m/s, 1.5 m/s and 2 m/s were selected to investigate the effect of make-up air velocity on the smoke interface height in the case of 4-side and 2-opposite side openings. The fire size varied from 1 MW to 5 MW to cover the effect of small, medium and large fires. FDS was also used to simulate the atrium fires in order to compare the predictions with the full-scale test results and evaluate the accuracy of the developed correlations. Results show that the limit of 1 m/s is too restrictive in the case of symmetric opening arrangements. A correlation is proposed based on the full-scale test results that can be used to modify the smoke layer height obtained using plume equations so that the effect of make-up air velocity on the smoke layer height is considered.     

酒店中庭自然排烟方式的数值模拟

分析青海某庭院式酒店中庭区域的烟气蔓延,通过模拟得到排烟口高度处烟气层内热流、质量流、体积流随时间变化的情况,分析建筑自然排烟系统的有效性,并对比排烟口布置位置对排烟效果的影响。通过计算得出排烟窗面积为内庭院面积的10%时能够保障建筑的消防安全。在4.0 MW的火源功率下,火源稳定之后150s左右烟气层稳定在30～32m高度处;自然排烟口位于庭院中心处的排烟效果优于排烟口位于四周。     

中庭空间烟气蔓延对火灾探测的影响研究

针对建筑中庭不同顶棚高度下火灾烟气蔓延及感烟探测过程,基于火灾动力学模拟软件(FDS) 开展了数值模拟试验。研究了顶棚处温度及能见度云图的变化情况,并分析了不同高度条件下线型光束感烟探测、消光系数及温度值的参数曲线特征。结果显示,顶棚处减光率到达50%/m 的时间和顶棚高度存在较好的函数关系y=26.58 × 1.06x,对应的R 值为0.996;顶棚高度≥30 m 时,竖直布置线型光束火灾探测器也是一种较好的选择。该研究能够为中庭内消防工程设计及火灾探测报警系统的布置及设计提供技术支撑,提高建筑消防安全水平。     

大中庭地铁车站的防火系统分析

对大中庭地铁车站进行了定义和分类。介绍了上海地铁7号线花木路站防火系统设计,提出了与常规地铁车站不同的新型防排烟系统。采用性能化防火设计分析的方法,对大中庭车站的防火排烟系统、人员疏散设施等防火系统进行了模拟计算与分析。结果表明,通过在站厅顶部设置大中庭专用排烟控烟管道,在发生火灾时,可有效控制烟气扩散,为人员疏散提供"可接受的维生环境"。     

中庭火灾模型数值与实验研究

结合火灾相似模型实验对中庭火灾数值模型进行了比较，其中采用的燃烧子模型充分考虑了火源燃烧及蔓延过程对于烟气流动的影响。利用PHOENICS软件开发的应用程序计算表明，大空间建筑火灾数值模拟采用燃烧子模型和辐射换热模型，可以更好地反映出火源释热率的变化情况。计算结果与实验数据比较，定性合理。     

高海拔双向行车公路隧道火灾控烟风速研究

雀儿山隧道为高海拔双向行车公路隧道,发生火灾后需要兼顾火灾点两侧人员的疏散,烟气控制较单向行车隧道复杂。采用FDS软件对雀儿山隧道进行火灾三维数值模拟,研究了高海拔双向行车公路隧道火灾时的烟气流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:高海拔隧道火灾烟气流动比低海拔隧道速度快;纵坡隧道发生火灾时,若不采取任何控烟措施,烟流在火风压效应的作用下会从高洞口排出,而烟流沿下坡方向的蔓延距离仅在10 m左右,火灾烟气沿火灾点两侧蔓延极不对称;当隧道高洞口控制风速过大或横通道内控制风速过小时,易出现烟气蔓延对称性不佳或烟气窜入横通道,故二者应合理取值;当隧道高洞口施加0.5 m/s的风速、横通道施加1.0 m/s的风速时,烟气在火灾点两侧基本呈对称蔓延,且火灾两侧的能见度也基本对称;建议类似于依托工程的单洞双向行车公路隧道火灾疏散救援阶段,隧道高洞口风速控制在0.5 m/s左右、横通道内风速控制在1.0 m/s左右,以利于人员逃生。     

中庭的形状系数与烟羽方程

分析了我国中庭空间几何形状的实地终统计调查结果，提出了形状系数的概念，并根据形状系数大小对中庭进行了分类。针对国内较普遍的瘦高型中庭(形状系数小于0．4)，按1／8比例建造了中庭火灾相似模型实验台，开展了烟气填充与机械排烟实验研究，得到了适用于这类中庭的稳态火灾烟气填充方程与反映受限烟羽特点的烟羽质量流量方程。     

中庭火灾烟气流动的大涡模拟

采用大涡模拟的方法,对中庭火灾烟气的流动过程进行了模拟,了解了中庭烟气的蔓延过程,得到了烟气的速度场和温度场、顶棚射流的速度和温度的详细结果。模拟结果表明,大涡模拟能比较准确地预测中庭内烟气的流动状态,可用于指导中庭建筑的防火设计。