基于正交分析的防烟缓冲区参数设置研究

为了研究典型长廊型高层建筑中走廊-前室缓冲区不同参数设置对烟气控制的影响,利用FDS软件建立长廊型高建筑火灾烟气运动模型。利用空气幕配合正压送风在前室门前形成防烟缓冲区,运用正交设计的方法分析流量比、空气幕射流速度以及空气幕射流角度对缓冲区防烟能力的影响,得出防烟缓冲区最佳模式为空气幕送风量与前室加压送风量之比为2∶1,空气幕射流速度为8 m/s,空气幕射流角度为30°。与传统正压送风防烟模式相比,防烟缓冲区最佳模式下,前室的平均CO浓度降低了99.99%,平均温度降低了98.47%,防烟缓冲最佳模式使前室加压送风量减少了1/3,楼梯间加压风量减少22.56%,节约了送竖井的地面积,减少了进入走廊和火场区的送风量,使排烟效率提高了8.76%。     

高层建筑安全核区域防排烟技术探讨

本文在某高层安全核区域设计了一系列现场实验,通过送风系统和机械排烟的不同开启、关闭组合方式,定性判断送风与排烟的相互作用。结果显示：在送风量略大于排烟量的前提下,烟气层能够稳定在一定的高度,对人员的安全疏散是最有利的。因此,本文提出在满足楼梯间及其前室足够正压值的前提下,改造现有的送风系统,利用多余的正压值进行补气,以优化高层建筑内的防排烟效果。     

盾构隧道安全疏散通道加压送风计算分析

为防止盾构隧道行车道发生火灾时烟气侵入人员疏散通道,可通过在盾构隧道疏散通道内设置独立机械加压送风系统保证疏散通道内正压状态进行防烟,提高人员疏散安全性。分别利用风速法和压差法对某隧道工程疏散通道加压送风系统送风量进行试算,并采用FDS(Fire Dynamics Simulator)软件对疏散前室送风、疏散通道单侧送风及疏散通道双侧送风3种加压送风方式进行模拟分析,对比不同加压送风方式下各疏散口风速、温度、能见度的情况。结果表明,通过风速法计算得到的加压送风量要大于压差法。采用前室加压送风会造成较强的气流扰动,导致疏散口附近风速及温度剧烈波动,部分烟气进入前室,不利于人员疏散。采用疏散通道加压送风时,疏散口处风速稳定。但采用单侧加压送风时,火源下游疏散口处会有部分烟气积聚,影响人员疏散。采用双侧加压送风时烟气积聚少,疏散口附近温度、能见度等安全指标均在临界范围内,防烟效果良好,可以保证人员疏散安全。因此,建议采用纵向疏散通道加压送风,送风量建议采用风速法计算,当采用纵向疏散通道双侧加压送风时,建议在风速法得出的送风量基础上增加10%作为安全值。     

走廊-前室缓冲区在建筑火灾中的可行性分析

高层建筑火灾中,随着机械加压送风研究的深入,发现其存在着一些缺陷。于是提出在走廊段设置“走廊一前室缓冲区”的方式来改善传统正压送风模式。其完整设想是在前室前设置一段无烟区,通过防烟空气幕作为柔性隔断划分缓冲段和走廊段,并且在空气幕前设置排烟口,排出多余的新鲜空气,从而避免影响火场的机械排烟效率。采用FireDynamicSimulation（FDS）场模拟软件模拟高层建筑不同走廊模型。针对条形走廊、L形走廊、环形走廊建筑是否设置缓冲区进行模拟,比较其温度场,浓度场,以及各自排烟效果。结果显示,“走廊一前室缓冲区”的设置能较好的适用于不同的走廊模型,改善传统正压送风模式,便于火灾时人员疏散,而且其机械效率都有显著提高,保证走廊内烟气的及时排出。     

高层建筑楼梯间正压送风方式的浅析

本文对建筑防火设计中正压我系统的系统设计和送风方式进行了详尽的阐述。文章中列举了封闭楼梯间和防烟楼梯间的送风量计算方法，并针对目前两种主要送风方式，即点送风与竖井送风方式的特点，从理论上分析点风方式的应用前景。作者们还对北京西苑饭店主楼和北京新世纪饭店主楼等高层和超高层的大型建筑进行两种不同方式的楼梯间正压送风试验，进行了点式送风方式和竖井送风方式的对比试验，精确地测量了点式送风方式下的楼梯间正奔     

超长距离盾构隧道疏散通道加压送风系统研究

为确保隧道火灾时人行疏散通道安全性,通过在人行疏散通道两端设置独立机械加压送风系统,使疏散通道保持正压状态,防止烟气侵入。利用风速法计算疏散通道加压送风量,利用FDS软件模拟计算单侧及双侧2种送风方式下隧道内烟气蔓延范围、疏散口及疏散通道气流速率分布情况。结果表明:对疏散通道加压送风时,应重点分析火源附近150 m范围内疏散口气流速率是否符合规范要求;当开启疏散口数量≤10时,采用单侧或双侧送风方式对疏散通道加压送风,疏散口稳定时气流速率均符合规范要求;采用双侧送风方式疏散口气流速率分布规律较优,确保加压送风系统适用性。     

建筑火灾中“走廊-前室缓冲区”影响因素的试验研究

通过在走廊与前室之间设置“走廊-前室缓冲区”来改善高层建筑传统前室正压送风系统.其完整设想是在前室前设置一段无烟区,通过防烟空气幕作为柔性隔断划分缓冲段和走廊段,并且在气幕前设置排烟口,排出多余的新鲜空气,从而避免影响火场机械排烟效率.利用全尺寸风洞试验台模拟高层建筑内的长廊型空间,重点考察缓冲区内空气幕倾角、射流速度及排气口排气量对缓冲区效果的影响.结果表明:0～60°范围内,空气幕倾角越大越好;在风量不超过总送风量规定下,空气幕射流速度越大越利于防烟,射流速度约为16m/s时,机械排烟效率较高;缓冲区排气口排烟量介于1708-2563m3/h时,缓冲区的设置的效果最佳.当缓冲区内各因素的值满足以上设置时,能够提供较高的排烟效率,达到72.8％.既能保证走廊内烟气的及时排出,更有利于火灾时人员的安全疏散.     

高层建筑电梯活塞效应及烟气控制分析

在电梯运行活塞效应及其对火灾烟气影响理论分析基础上,分析电梯井和前室加压及压力波动情况;结合高层建筑烟控系统的原理,通过合理的压差设计,可保证电梯系统在最大容许压差和最小容许压差之间正常工作。通过对活塞效应及其对电梯与建筑空间之间压差影响的分析发现,极限状态下烟气可能卷入电梯井和前室,对人员的疏散造成威胁,提出了控制活塞效应影响的上限临界压差。研究表明,合理的排气泄压系统、气压式挡烟系统、可变送风系统及火灾层带通风排烟设施的系统等均能对火灾烟气进行有效控制,提高电梯疏散的安全性。研究所得的结论为火灾中利用电梯进行疏散提供了理论指导及一种烟气控制的方法。     

出口风速对防烟空气幕防烟效果影响的数值模拟

本文利用火灾模拟软件FDS，以四川消防研究所高层实验塔二层为原型，建立模型研究了防烟空气幕防烟空气幕出口风速对高层建筑前室烟气运动的影响，试验中在前室内设置18个测点，测定前室内的温度、CO浓度及能见度变化情况，试验结果表明：当风速〈1m／s时，前室内各测点处各参数变化情况与无风幕时基本相同，防烟效果不明显，风速〉2．5m／s时，随着出口风速的增加，前室内各测点处温度、CO浓度降低，能见度增加，烟气蔓延途径由前室上部逐渐变为前室下部，且前室门处0．2m、1．25m高度处测点处各参数值瞬间波动很大，综合考虑防烟的有效性及经济性，认为防烟空气幕的最佳运行风速应为2．5m／s～3．5m／s。     

电梯上行对加压前室的防烟效果影响

为了确定火灾中电梯运行时的活塞效应对加压前室的影响,利用数值模拟方法,以一座10层的高层建筑电梯井及前室为例,模拟火灾中低速电梯运行对前室不同加压送风量产生的压力波动。加压送风量采用常用工程计算公式得出。模拟研究结果表明,电梯井处压力受加压送风量影响较明显,且在电梯上行运动时,轿厢周围及尾端的漩涡会对电梯经过层的前室压力带来一定的波动影响;对于研究的低速电梯,其运行时对前室的压力波动较小,在一定程度上不会对前室的加压防烟效果造成明显的影响。     

某复合型地铁车站站台防排烟方案研究

在地铁站台火灾中,机械排烟和补风对于有效排出站台烟气至关重要,地铁设计规范要求采用正压送风方式来防止烟气经扶梯和楼梯流入站厅层。对于复合型地铁站台而言,站厅层可能与其它建筑共用,建筑面积较大,难以提供足够的风压进行正压送风。本文利用性能化防火设计方法对多种站台防排烟方案进行研究,并提出了分析流程。本文还针对某实际工程案例验证了这一流程的可行性,并据此选择了一种将机械排烟和补风有机结合的防排烟方案。本文的研究工作对其它类型地铁站台防排烟方案具有参考价值。     

单跑楼梯井内火灾过程的数值模拟

针对单跑楼梯井内的火灾过程，采用大涡模拟方法，通过改变单跑楼梯井顶层门的面积，探讨了门面积的改变对楼梯井内火灾过程中空气卷吸量、排烟量、楼梯井内平均氧气浓度以及楼梯井内外压差的影响，分析了火灾烟气流动的动力学特征。研究结果表明，随着单跑楼梯井门开口面积的增加，空气卷吸量和排烟量均增加，井内平均氧气浓度增加而井内外压差逐渐降低。计算结果显示，在火灾场景中，当单跑楼梯井顶层门面积较小时，以上物理量对门高度的变化更为敏感。     

城市地下道路合流分岔路段烟气控制策略的优化研究

采用数值模拟的方法,对火源位于合流分岔路段上游时不同的纵向通风烟气控制策略进行了模拟分析,得到最佳的通风控制策略及送风参数。研究结果表明:火灾发生时,若只有主隧道送风,当送风风速为临界风速时,尽管火源上游烟气得到了很好的控制,但下游仍会有部分烟气会流入匝道,影响匝道内的行车安全;若加大主隧道送风风速以消除匝道内的烟气,则所需风速过大,既不经济也不安全;如果采用主隧道和匝道联合送风的送风策略,主隧道以临界风速送风,则匝道以较小的送风风速即可得到较好的烟气控制效果。该通风策略应为最优的烟气控制策略。     

不同季节对中庭火灾烟气沉降的影响研究

模拟了典型中庭建筑火灾烟气的充填过程。对比了不同季节条件下（不同的顶棚温度和不同的室内温度）的烟气沉降过程。数值模拟结果表明，在顶棚温度不同的情况下，低温顶棚会加速烟气的沉降，烟气层的平均温度和碳黑浓度都降低，而高温顶棚则会减慢烟气的沉降，烟气层的平均温度和碳黑浓度则会升高。在不同的室内温度情况下，温度的变化对烟气的沉降速度没有明显的影响，但对烟气层的平均温度影响较大，低室温条件降低了烟气层的平均温度，在一定程度上降低了火灾的危险性。     

Experimental studies on the ignition behavior of pure silane released into air

Silane is a well known pyrophoric gas which normally ignites upon contact with air. However, a silane release from a pressure source may not always lead to prompt ignition and frequently the ignition occurs when the release is shutoff. In a confined space, significant quantities of silane can accumulate prior to autoignition leading to an explosion, causing significant damage. To date, the mechanism and condition of pure silane ignition upon release into air has not been completely explained. Thus there is a need for additional experimental investigations covering a wide range of release conditions to enable a full understanding of silane ignition and explosion characteristics.This work presents a series of tests that aims to uncover the precise condition for pure silane ignition upon release into air. Tests were performed for releases at controlled and steady velocities. Steady flow of silane to a burn box and nitrogen to the desired vent stub are first established through mass flow controllers. An electrically controlled four-way switching valve is used to switch the silane and nitrogen flow such that steady silane flow without acceleration to the vent stub can be established. With careful control of vent conditions, we are able to find a reproducible critical exit velocity for prompt ignition of steady silane releases for different vent diameters. If the releases are reduced to below the critical exit velocity, prompt ignition of silane release is ensured. Above this critical exit velocity, silane can be released indefinitely into air without any ignition. The critical exit velocity is found to vary with the vent diameter. This relationship between the critical exit velocity and the vent diameter suggests that the silane release without prompt ignition was most likely caused by quench of the reactive kernel from the scalar dissipation between the release gas and the ambient air. Analysis of locations where prompt ignition occurred from the clips from high speed video camera found that the most reactive ignition kernel occurs in the range when the ratio of volumetric flow rate of entrained air to the silane flow reaches 0.322 ± 0.076, which is equivalent to the most reactive silane concentration of 75.6% in air. The implications from these results are discussed with emphasis on the safety of silane supply systems and operation practices.     

坡度对跨座式单轨隧道临界风速的影响

为研究不同坡度隧道在大功率火源情况下的烟气运动,采用1∶20的缩尺隧道模型,通过试验对不同坡度情况下(-6%,-3%,0%,3%,6%)的大火源功率火灾(20,50 MW)时的隧道纵向通风临界风速进行研究。结果表明:0%坡度时,20 MW和50 MW的临界风速相差不大;有坡度时,逆坡送风的临界风速大于顺坡送风的临界风速。根据试验结果拟合得出大火源功率(20,50 MW)条件下坡度为-6%至6%时的临界风速与坡度的关系,并对前人提出的坡度与临界风速的关系式进行修正。     

楼梯井内烟囱效应对着火房间燃烧和溢出烟气的影响研究

实验研究了楼梯井内的烟囱效应对着火房间燃烧速率、补风速度、羽流温度等的影响.实验在一个模拟尺寸的十二层的楼梯井实验台内进行,实验时开启楼梯井顶层直通室外门.火灾时楼梯井内的烟囱效应加速了空气在楼梯井内的对流,使火源区从外界单侧卷吸空气,形成着火房间单侧强补风下的燃烧,燃烧速率比开放空间下的燃烧快,同时使得火焰向前室一侧倾斜,出现火焰"分岔"现象.与火源位于一层的工况相比,当火源位于六层,且首层门开启时,楼梯井内下部空气向上部烟气的掺混较大,着火房间门口进风速度减小,羽流的倾斜角度变小,温度较高,而当首层门关闭时,则减小了楼梯井下部空气与上部烟气的掺混,使得楼梯井内的上部烟气温度较高.