室外风作用下机械排烟速率对烟气层特性的影响研究

室外风和机械排烟是建筑补气和排烟常用的方式,为研究二者综合作用时对火灾烟气分层特性造成的影响,本文通过小尺寸实验,设置室外风速为无风、一级风时,分别改变机械排烟速度,在十二种工况下,测量了走廊中纵向温升分布及各测点烟气速度分布。发现随着机械排烟量的增加,室外风对烟气分层的削弱作用呈现先小后大的趋势;随着机械排烟速度的增加,烟气的热分层逐渐遭到破坏,且走廊前部的烟气层失稳早于走廊后部。     

室外风对走廊温度分层和房间自然排烟的影响

为研究室外风对走廊中火灾烟气分层特性和自然排烟的影响,在相似原理的基础上开展了1/3 缩尺寸实验。通过改变火源功率、室外风速和外窗尺寸,结合对走廊火灾烟气分层特性和自然排烟效果的判断,找出使分层失效的临界室外风速以及使自然排烟失效的临界室外风速,运用量纲分析和数据拟合的方法分析无量纲火源功率和无量纲临界失效风速之间的关系。研究发现,温度分层无量纲临界失效风速与无量纲火源功率呈现良好的线性关系,温度分层临界失效风速随窗口尺寸减小而增大;自然排烟无量纲临界失效风速与无量纲火源功率呈现显著的对数函数关系,窗口尺寸相同时,火源功率越大,自然排烟临界失效风速越大。     

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。     

建筑物走廊机械排烟量性能化研究

采用网络模型软件模拟预测建筑火灾烟气流运动特性,以火灾建筑内的人员作为被保护对象,提出网络模型条件下火灾烟气危险状态判据,从而确定人员可用安全疏散时间ASET。人员所需安全疏散时间RSET采用经验数据计算。比较ASET和RSET,从而确定走廊排烟量。利用实例进行了验证,计算结果表明,其他条件相同时,不同火源条件下的排烟量是不同的,在火源强度较大(250kW/m2)时,72m3/(m2.h)的排烟量为该条件下的最佳排烟量。     

高层建筑走廊机械排烟的数值模拟研究

采用场一区复合模型模拟起火层内的烟气运动过程，分析了走廊通道内三种机械排烟方案的烟气控制效果。模拟结果表明，与排烟量相比，排烟口的位置和数量对排烟效果的影响更大；排烟口应尽量远离疏散出口。     

外界风下竖井—走廊空间烟气蔓延特征研究

本文采用FDS火灾模拟软件针对外界风作用下竖井走廊空间的火灾烟气蔓延扩散特征进行研究,发现外界风、火源位置以及竖井窗口开启高度等对走廊内烟气能否进入竖井形成烟囱效应具有重要影响.外界风对走廊烟气进入竖井形成烟囱效应具有抑制作用,火源位于走廊中间时,利于积聚更多烟气,流入竖井形成烟囱效应.随着竖井窗口开启高度升高,烟囱效...     

活塞风作用下超长公路隧道火灾烟气蔓延特性研究

汽车在隧道中行驶时会产生活塞风,有效利用活塞风可降低机械排烟系统的成本和能耗。本文首先进行了理论分析,然后通过计算流体动力学软件对活塞风作用下公路隧道的火灾烟气蔓延特性进行研究。数值模拟探究了不同活塞风速对于隧道中不同火源功率（10、30、50 MW）情况下烟气层运动、温度场和流速场分布的影响。研究结果表明,近期、远期的活塞风速衰减模型在不同火源功率时,烟气层运动、温度场和流速场变化规律基本相同,随着火源功率增大,烟气回流到隧道入口的时间更短,隧道内流速场发生变化的时间越晚。     

室外风对火灾烟气影响的试验研究

为研究室外风对火灾烟气的影响,设计并搭建了多功能火灾烟气流动与控制试验台,通过模拟产生不同风速的室外风,开展室外风对烟气层温度、烟气生成量和烟气沉降情况影响的试验研究。研究结果表明：当室外风速小于0.75 m/s时,烟气层温度随风速的增加下降很快,但室外风速继续增大,烟气层温度下降速度变慢;顶棚烟气最高温度出现在下风向0.10～0.17个无量纲距离内,火源下风向的温度总体比上风向温度高;室外风会使烟气生成量明显增加,但随着室外风速的增加烟气生成量增加的速率越来越小;随着室外风速的增大,烟气层分界面的最大温度梯度逐渐减小,烟气层分界面越来越不清晰,烟气将充满整个空间。     

不同排烟速率下走廊排烟效果数值模拟

为研究不同排烟速率对建筑走廊排烟效果的影响,以某高层办公楼标准层为研究对象,采用FDS建立火灾模型,模拟分析排烟速率0、1.5、2.0 m/s下火灾烟气CO浓度、温度、能见度的变化。模拟结果表明:火灾发生后,着火房间内CO浓度在250 s时达到危险值,其余各测点处均未达到危险值;在火灾发生50 s内,除着火房间外,其余部位能见度均未达到危险值;火灾发生100 s时,着火房间温度达到60℃,此后温度继续升高,在150℃上下波动,走廊内温度均低于危险临界值;机械排烟在一定排烟速率下可有效延缓烟气扩散速度,同时可降低烟气中CO浓度、温度,但不能有效提高能见度。     

纵向通风与竖井自然排烟下隧道火灾烟气特性实验研究

中国逐渐发展成为世界上隧道和地下工程最多的国 家,其长隧道数量和长度跻身世界前列。据统计,火灾中85%的 人员死亡是由热烟气造成的,目前隧道中采用较为广泛的排烟系 统有纵向排烟系统、集中排烟系统和横向排烟系统,而针对长隧道 来说,我国广泛采用的是竖井式纵向通风,因此,研究纵向通风与 竖井排烟综合效应下隧道火灾烟气流动特性及温度分布规律具有 重要意义。本文建立了1：10 缩尺寸竖井隧道模型,主隧道长度 16.5 m,宽度1.3 m,高度0.65 m;竖井通过排烟横通道与主隧道 连接,排烟横通道设置在主隧道侧面中部,尺寸为1.2 m 长、0.6 m 宽、0.4 m 高;竖井横截面为半径0.6 m 的1/4 圆,高4.6 m。在 竖井隧道模型中开展了一系列油池火实验,选取2 种方形燃烧池 （20 cm×20 cm、23 cm×23 cm）作为火源,设置2 个纵向火源位置 （位置A：火源中心线与排烟横通道中心线距离0.375 m;位置B： 火源中心线与排烟横通道中心线距离1.375 m）,7 种纵向通风风 速（0,0.18,0.27,0.35,0.44,0.52,0.69 m/s）,定量分析不同工 况下温度分布及烟气逆流长度。研究结果表明：当无纵向通风时, 火焰与隧道地板垂直,且呈轴对称形态;当有纵向通风时,火焰向 下游偏移,且纵向通风风速越大,火焰向下游偏移越明显;当纵向 通风风速为0 m/s 时,由于竖井的存在,火源上、下游两侧烟气温 度分布并非对称,火源下游（竖井侧）烟气温度下降速度较快,与单 洞隧道烟气温度分布明显不同;随纵向通风风速增加,烟气逆流长 度和烟气温度减小,而最大温度偏移距离整体呈增加趋势;当无量 纲纵向通风风速v′＜0.19 时,主隧道最大温升△Tmax 与Q2/3/ Hef 5/3 呈正比,而当无量纲纵向通风风速v′＞0.19 时,主隧道最大 温升△Tmax 与Q? /(vb1/3Hef 5/3)呈正比,但常数系数均小于Li 等预 测模型中的常数系数;竖井隧道内无量纲纵向烟气温度分布符合 Fan 和Ji 等建立的纵向温度衰减模型,衰减系数k′在1.36~1.63 范围内变化,但其值明显大于单洞隧道纵向温度衰减系数k′;另 外,当火源位于位置A 时,最大烟气温度低于火源位于位置B 时 的最大烟气温度,无量纲纵向烟气温度衰减速度慢于火源位于位 置B 时衰减速度。     

中庭烟气分层及其与排烟设计相关性问题探讨

追溯了烟气分层的定义及相关问题的由来,讨论了建筑中庭发生烟气分层的条件和表现形式及其预估方式,分析了分层对排烟系统设计的影响.认为GB 51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》中有关中庭烟气分层的条文及其说明有不恰当之处.     

建筑室外风环境综合评价方法研究

在建筑设计与城市规划阶段,考虑室外风环境有助于改善环境舒适性、安全性、健康性.然而当前风环境的模拟与评价多侧重于一个或少量几个评价指标,尚缺乏一个有效性的综合评价方法.文章基于大量国内外建筑室外风环境评价方面的研究,总结并提出了基于"点""面""体""时间"的多维度综合性评价指标、计算公式、评价路线图.该研究加强了设计...     

建筑火灾烟气迁移特性研究及排烟设计

在火灾烟气迁移和机械加压补风的理论研究基础上,基于FDS火灾模拟软件的大涡模拟（LES）及Smagorinsky亚格子尺度模型对某大学宿舍楼进行实体建模。危害性气体CO在水平方向上的体积分数演变非常相近,火源处产生的危害性气体成分能够沿着水平方向传播到远距离处而自身体积分数的变化很小,CO的体积分数峰值随高度呈现明显的阶梯变化。数值模拟结果证明,火灾中大量的人员都死于远距离处的主要原因可能是吸入了大量迎面而来的（而不是身后面赶上的）烟气中危害性气体CO,由此对建筑防火结构设计中针对高层建筑火灾烟气迁移问题提出了改进意见。     

基于烟气特性的商业综合体防排烟研究

理论分析中庭类商业综合体建筑的火灾烟气特性,计算中庭类商业综合体自然排烟系统排烟口的有效面积,并提出大型商业综合体自然排烟排烟口有效面积的设计理念。以某大型商业综合体为例,采用FDS对基于4MW火灾烟气特性的自然排烟系统的排烟效果进行数值模拟。结果表明:当火源最大热释放速率为4MW时,在该建筑自然排烟系统排烟窗有效面积占中庭地面面积的37.8%时,火灾产生的大部分烟气能够通过顶面自然排烟窗排至室外;各层安全出口附近距离地面2m高度处的烟气在1 800s内均能满足安全疏散的条件;数值模拟与理论预测的排烟效果一致。     

环形走廊机械排烟口水平布置对机械排烟效果的影响

以1幢高层建筑环形走廊为例,利用火灾动力学模拟软件FDS研究了环形走廊不同的排烟口水平布置方式对走廊机械排烟效果的影响。定义了排烟效率和排热效率2个定量评价机械排烟效果的指标,计算了各种工况的排烟效率和排热效率,通过与走廊上温度等参数的对比分析证明了这种方法的可行性。研究表明:对于环形走廊,排烟口的开启数量和设置位置对排烟效果具有很大影响,在排烟量一定的情况下,并非开启排烟口数量越多越好。针对本文火灾场景,排烟口设置在走廊的转角处比设置在走廊中间位置排烟效果更好;当排烟口设置在4条走廊的转角处时,火灾时开启适当位置的2个排烟口排烟效果远好于4个全开。     

相向射流与竖井作用下的隧道烟气分层稳定性研究

开展相似试验,研究相向射流与竖井协同作用下,公路隧道火灾烟气分层稳定性与火源功率、相向射流风速及测点位置之间的关联关系。试验设计了3组共50个工况,分析了不同工况下不同位置处的火灾烟气分层稳定性。试验结果表明：上下游风速差值越小,火灾烟气分层越稳定,上下游风速差值越大,火灾烟气层越紊乱。相向射流风速相同,火源功率对火灾烟气分层稳定性并无明显影响。由于热浮力、射流及竖井抽吸作用力之间的相互作用,不同位置处火灾烟气分层稳定性呈现出差异性。     

机械排烟对地下商场火灾烟气控制效果的模拟研究

本文采用 FDS 模拟在特定热释放率下,不同排烟量对火灾烟气的影响。对比不同排烟量火源中心面温度、CO 浓度随时间增长特性,得出排烟量对排烟效果的影响规律。在5MW火灾功率负载下,60 m3/（h＆#183;m2）排烟量可达到较好的烟气控制效果。     

风作用下高层住宅火灾正压送风排烟数值模拟

风作用下的高层住宅火灾会显著增加消防员灭火行动的危险性,而正压送风排烟能为消防员提供安全的作业环境。利用FDS,以风作用下高层住宅建筑扑救伤亡案例构建物理模型,并根据现有高层建筑灭火战术中进攻位置的不同,对比4种排烟机位置的控烟控热效果,继而提出能够提高消防员行动安全的正压送风排烟策略。研究表明,将排烟机设置在着火层疏散楼梯间对公共走道和电梯前室加压是最优的选择。     

不同排烟方式下隧道烟气控制效果研究

结合某大型隧道防排烟工程实际,采用FDS构建集中排烟隧道模型,通过对不同火灾工况下隧道内顶隔板处和2m高处温度、烟气蔓延、排烟道及排烟阀处烟气流速等的定量分析,获得了单向和双向集中排烟模式对排烟效果的影响规律。结果表明:30 MW和50 MW火源功率时,双向排烟顶隔板下方最高温度比单向排烟分别高出200℃和450℃,两种情况下行车道2m高处温度分布相差不大;双向排烟模式下的烟气蔓延范围比单向排烟大;单向排烟下排烟阀处烟气流速按照离排烟风机由近至远递减,且靠近风机的排烟阀流速大于10m/s。     

火场排烟与烟气预防措施分析

排烟消防车（排烟装备）的主要功能是排除火灾现场的烟气,降低有毒有害气体的浓度,提高火灾现场的能见度,使得救援人员能更好地进行灭火和救援工作。在实践中,排烟消防车的应用策略包括确定最佳排烟位置、选择合适的排烟方式和与其他消防设备协同作战等。基于此,探讨了建筑中烟气的危害,分析了排烟消防车的结构和原理以及实战中的应用策略,希望在排烟消防车的合理利用方面带给相关工作人员一定的参考和启发。