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。     

双层盾构公路隧道侧向重点排烟效果研究

摘 要：利用FDS对某双层盾构公路隧道的侧向重点排烟系统进行了模拟研究,探讨了排烟口面积、间距、排烟口开启方案以及纵向通风对排烟效果的影响。结果表明：在无纵向风的条件下,火灾稳定后排烟口的面积为3~5 m2、排烟口间距为60~100 m时,排烟口的面积和间距对排烟效果的影响很小。随着纵向通风风速的增大和上游排烟口开启数量的增加,隧道侧向排烟系统的排烟效率明显减小。双层隧道上下层排烟口的排烟效率分布规律基本相同,下层隧道的总排烟效率略高一些。本文所研究的双层隧道发生20 MW火灾时,在纵向通风风速2 m/s下,排烟口间距为60 m,排烟口面积为4 m2,上游开启2个排烟口、下游开启4个排烟口时排烟效果更好。     

高大空间火灾自然排烟与机械防排烟匹配性研究

针对具有顶部自然排烟口的高大空间建筑火灾,在1/10的缩尺模型试验数据与全尺寸FDS模拟计算结果相吻合的基础上,提出用送风气幕代替多风口送风,研究顶部自然排烟口开口率、风机风速以及火源功率对自然排烟、机械排烟和机械送风三种防排烟模式的影响。对比这三种模式下测点的最高温度,并采用排烟质流量率对排烟口排烟效率进行评价。研究结果表明:各模式下达到最佳排烟效果时各参数设置明显不同。在机械排烟模式下,火源功率为4.5 MW、开口率为0.3%、风速为-3 m/s时排烟效果最佳;在机械送风模式下,火源功率为4.5 MW、开口率为0.3%、风速为6m/s时排烟效果最佳。     

回廊式超高中庭三级排烟效果模拟研究

针对高度大于100 m的回廊式超高中庭,建立物理模型,利用FDS模拟三级排烟策略下超高中庭的烟气填充规律。通过对温度、烟密度、能见度等参数综合分析,得到三级排烟设置方式对回廊区域的烟气控制效果。结果发现,超高中庭的火灾烟气填充具有类竖井特征。机械排烟系统会加剧中庭烟气扰动,促进中庭内各部分烟气均匀。中庭区域采用自然排烟有利于回廊的烟气控制,当中庭采用机械排烟时,排烟量一定程度增大并不会强化回廊的烟气控制,此时回廊区域排烟量对局部烟气控制起到重要作用。     

瘦高中庭羽流上升及排烟口布置的研究

为研究瘦高中庭建筑火灾独特的烟气流动特点及机械排烟对烟气的影响,采用全尺寸热烟实验及FDS数值模拟的方法,采集并整理了在无排烟系统影响下羽流的上升高度、羽流中心线温度数据,并与经典羽流模型及相关公式进行对比分析,研究了瘦高中庭内火灾烟气羽流的上升特点及排烟口布置方式对瘦高中庭机械排烟效果的影响。结果表明,Mc Caffrey模型适用于描述瘦高中庭羽流中心线温度,修正后的Zukoski模型适用于描述羽流上升时间与高度的关系;当排烟口总面积相等时,分设4个排烟口的排烟方式优于1~2个排烟口。     

地铁车站敞开楼梯口空气幕挡烟效果测试

通过在某真实的地铁站台开展的全尺寸空气幕挡烟效果实验,研究了不同火源距离下,空气幕出口射流速度和角度对挡烟效果的影响.实验发现,当火源距离楼扶梯口较远时,较小的射流速度和竖直向下的射流角度能起到很好的挡烟效果;当火源距离楼扶梯口较近时,适当增加角度可以有效延长挡烟时间;空气幕出口射流风速取5～7 m/s、倾角取15°～30°时挡烟效果较好;排烟系统开启对烟气蔓延的控制作用优于空气幕,但空气幕并不妨碍排烟系统的排烟效果.     

某博物馆中庭机械排烟有效性分析

采用火灾动力学软件FDS,模拟分析不同火灾场景下中庭防排烟的有效性。结果表明,在基于两个功能区顶棚机械排烟的条件下,将入口大厅与礼仪大厅处挡烟垂壁的下垂高度由1.5 m增加至5 m,可保证中庭区域人员的安全疏散,确保可用疏散时间不小于所需安全疏散时间。     

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。     

大型商业综合体防排烟设计实例分析

某购物中心属大型商业综合体。依据规范规定,有两个中庭的排烟量可按4次/h计算。设置20 MW的火灾场景模拟各楼层的烟气运动、温度、能见度、CO及CO2的体积分数,得到各个因素达到危险状态的时间,分析排烟系统的有效性。模拟时间为1 800s。结果表明:所有中庭的排烟量均应按6次/h设计。     

侧向集中排烟隧道火灾烟气控制优化

针对某特长沉管公路隧道采用侧向集中排烟系统的实际,采用FDS对隧道内温度场分布、2 m高处能见度分布、烟气蔓延范围、排烟效率等指标进行定量分析,获得合理的烟气控制方案.结果表明:火源位于-3％坡度段内,火源功率50MW的合理纵向诱导风速为2.5 m/s,合理排烟口开启方案为上游开启1组/下游开启4组排烟口;0坡度段合理的烟控方案为两端排烟,上游开启2组/下游开启3组排烟口,并配合1.5m/s的纵向诱导风速;3％坡度段合理的烟控方案为下游端排烟,上游开启2组/下游开启3组排烟口,并配合1 m/s的纵向诱导风速.     

空气幕-顶部排烟系统控烟排烟有效性的研究

在火源两侧设置两道空气幕能有效阻隔火灾蔓延和烟气扩散。为了探明低射流风速下空气幕在点式集中排烟隧道内对火灾特征参数的影响,通过FDS研究了不同排烟量、射流速度和射流角度下隧道内烟气蔓延、温度分布和排烟效率的变化。结果表明:当HRR为30 MW时,射流速度至少应不小于2.5 m/s才能保证空气幕的隔烟作用;当射流速度在2.5 m/s以下时,射流角度越大空气幕的隔烟效果越差,这明显不同于射流速度较大的情形;空气幕能很容易地将空气幕外的温度控制在40 ℃以下,射流角度对逃生区域的温度分布影响不大,主要影响火羽流的分布;相同射流角度下排烟量越大排烟效率先升高后减小,而相同排烟量下随着射流角度的增大排烟效率逐渐减小;对于30 MW的火灾规模,推荐的控烟方案为:射流速度为2.5 m/s,排烟量为120 m³/s。     

地铁长隧道排烟道代替部分中间风井方案烟气特性研究

长区间隧道的防排烟系统设计通常是设置中间风井,但中间风井的设置容易受到多方面因素制约,可采用拱顶排烟道代替部分中间风井。为验证并拓展拱顶排烟道代替方案可行性,通过理论分析了3种排烟道设置方案对应的烟气控制方式。基于广州某区间地铁,通过数值模拟对排烟道设置方式进行验证,得到不同条件下3种排烟道设置方式控制烟气效果对比,结果表明：单侧送风1.6 m/s且排烟量为140 m3/s时基本可以控制火灾位于中间通风区段时烟气的排出。当火灾位于靠近风井或排烟口下方时,送风风速1.4~1.6 m/s、排烟量140~150 m3/s可有效控制烟气。证明了排烟道代替部分中间风井的可靠性,拓展了该方案的适用性。     

户外多火源燃烧危险性试验研究

摘 要：开展了不同火源间距（1.5D、1.75D、2D）和不同油盘直径（1.0,1.4,1.7 m）下户外多火源燃烧和单火源燃烧对比试验,试验中利用摄像机、电子天平、热电偶阵列分别监测了火焰高度、火源燃烧速率和几何中心温度。结果发现,四火源燃烧时各个火源的燃烧速率高于相同直径下单火源的燃烧速率,而且均在火源间距1.5D时发生了火焰融合现象,火焰融合高度高于相同直径下单火源的火焰高度,表明多火源燃烧危险性更大。四火源融合后,在连续火焰区、间歇火焰区、羽流区几何中轴线火焰温度随高度的指数变化分别为0.13、-1.02、-1.46,与普通浮力池火公认的中轴线温度变化基本保持一致,表明多火焰融合后形成了一个普通的浮力池火。     

空气幕对列车车厢火灾烟气的影响规律研究

为研究防烟空气幕对列车车厢火灾烟气的影响规律,建立了CRH2A动车组一节车厢的内部模型,利用FDS模拟软件对列车车厢火灾时期的烟气流动规律进行数值模拟.依据给定火灾场景下烟气水平运动速度设置空气幕水平切向速度,通过改变空气幕安装角度,研究车厢内部火灾时,在空气幕作用下车厢空间各区域烟气层高度的变化,温度及CO浓度的分布...     

超高层建筑玻璃幕墙破裂对室内排烟影响研究

采用FDS对某超高层建筑标准办公层在不同排烟模式、环境风下玻璃幕墙破裂时的火灾参数进行分析.结果表明:机械排烟关闭时,室内排烟效果由高到低分别为无风下玻璃幕墙破裂、玻璃幕墙不破裂、有风下玻璃幕墙破裂.机械排烟开启时,室内排烟效果由高到低分别为玻璃幕墙不破裂、无风下玻璃幕墙破裂、有风下玻璃幕墙破裂.机械排烟关闭时人员的可...     

隧道内顶棚和侧向机械排烟效果对比

为了比较顶棚机械排烟和侧向机械排烟在隧道火灾中的排烟效果,采用数值模拟的方法对隧道火灾中两种排烟方式的温度分布、流场分布、排烟量、排热量以及排烟效率进行对比.结果表明,两种排烟方式的流场分布与烟气吸入方式差别较大;侧向机械排烟更容易发生吸穿;顶棚机械排烟的排烟量和排热量更高,排烟效果更好;侧向机械排烟由于更容易发生吸穿...     

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.     

Numerical simulation of the spread of smoke in an atrium under fire scenario

The Fire Dynamics Simulator code is used to investigate the smoke movement in an atrium under fire scenario. At first, by comparing with experimental data of the atrium fire under low and high heat release rates, reasonable model constants of C_s and Pr_t and appropriate grid system are determined for simulating smoke movement in the atrium, the simulation results are in good agreement with those experimental data. Then, the performance of different smoke exhaust methods in the atrium is studied. Smoke filling processes are investigated under different natural and enhanced smoke exhaust methods. Simulated results show that natural smoke exhaust method is preferred when the smoke exhaust vents are located at the ceiling of the atrium. On the other hand, when the smoke exhaust vents are located on the walls of the atrium, the higher positions of the smoke exhaust vents are preferred. In addition, the influence of the fire source locations on the smoke spreading process is presented in this paper, three kinds of fire source locations are studied, they are central fire, side wall fire and corner fire. Results indicate that the descending process of the smoke layer is the slowest when the fire source is at the corner of the atrium.     

地铁轨顶排热系统协同站台火灾排烟方案研究

以武汉某地铁车站为例,通过数值模拟和实验测试,对地铁车站站台发生火灾时轨顶排热系统协同站台火灾排烟方案和站台端部专用排烟风管方案进行研究。研究表明,轨顶排热系统协同站台火灾排烟方案可行,各楼梯、扶梯口处均能形成向下不小于1.5 m/s 阻止烟气向上蔓延的气流;当轨顶侧排烟口均匀布置时,站台火灾联动设备最少,协同排烟效果最好。站台端部专用排烟风管协同站台火灾排烟方案,在车站楼梯、扶梯口数量较多时,楼梯、扶梯口部阻挡气流风速存在低于1.5 m/s 的风险,应慎重选用。     

地下车库连通道非平直上坡段防排烟设计

某地下车库主通道为单向2车道,采用横向通风系统,换气次数按10次/h设计,补风量为排烟量的85%。排烟口尺寸0.8m×0.5m,距离地面3.5m,每25m设置一个。设置5MW的火灾,分两种排烟方案,使用CFX与FDS对烟气流动模拟计算。起火272s后主通道内人员疏散完毕,比较此时两种排烟方案下各防烟分区的温度分布、CO2浓度、风速矢量可知,方案二排烟效果优于方案一。在较大火灾情况下两种排烟方案控烟效果均不理想,建议限制通道内火灾荷载。