北京工业大学体育馆防排烟的性能化设计

本文利用性能化设计方法,从数值模拟角度对北京工业大学体育馆比赛大厅内的烟气运动进行了论证分析,以确定防排烟系统的设计,使其达到有效性和经济性的统一.文中分析了可能的火灾场景并利用经验公式初步估算比赛大厅所需的排烟量为47.7889万m3/hr,然后通过CFD模拟的方法对排烟量为40万m3/hr、35万m3/hr、25万m3/hr和20万m3/hr,补风量为排烟量的50%(补风通过空调送风系统反转实现)时的烟气运动进行模拟.结果表明,在烟气控制系统的作用下火灾产生的烟气能够形成明显的分层现象且上部烟气的温度比较低,不超过60℃,在排烟量不小于25万m3/hr的时候,比赛大厅内的烟气能够被控制在能够对人员产生危害的高度以上.因此,本文最终的烟气控制系统的排烟量选择为25万m3/hr,补风量选择为12.5万m3/hr,能够达到最优化设计的目标.     

扁平大空间建筑烟气蔓延影响因素研究

为研究扁平大空间内烟气蔓延影响因素,通过FDS火灾模拟软件对上海某商业综合体的商场进行模型建立,利用计算机模拟,逐一研究了水喷淋,挡烟垂壁高度,排烟口大小、数量,补风方式、补风量对烟气蔓延的影响,通过对比得出结论:增加挡烟垂壁高度对烟气蔓延影响有限,而去除水喷淋对烟气蔓延速度及质量浓度影响最大,烟气蔓延至各测点时间最多加快超过100 s,各测点烟气单位长度消光率最多上升69.51%/m;减小补风量至50%与去除水喷淋对烟气分布影响效果相当,在进行防排烟设计优化时,应优先考虑水喷淋与补风量;此外排烟量保持不变,改变排烟口数量及大小对烟气影响主要体现为蔓延速度变化。     

地下换乘大厅火灾烟气温度分布研究

为合理设置城市综合交通枢纽地下换乘大厅排烟口高度,基于Froude准则,搭建比例为1∶10的地下换乘大厅机械排烟-补风试验平台。利用平台和数值模拟方法,试验研究地下换乘大厅火灾烟气在3种不同热释放速率(HRR)及4种不同排烟量条件下的温度分布,并探究排烟口高度的5个数值所对应的排烟效率。结果表明:HRR是影响地下换乘大厅烟气温度的主要因素,HRR越高,顶棚烟气温度越高;排烟口高度对大空间排烟效率影响较小;烟气竖向温度分布在6 m高度处出现明显分层现象,就净空高度为10 m的换乘大厅而言,排烟口宜设置于顶棚以下2~3 m处,此工况下排烟效率较高。     

排烟风量变化对隧道集中排烟效率的影响

隧道集中排烟系统的排烟风量是影响火灾烟气抽排效果的关键参数.量化评价烟气抽排效果有利于排烟风机的优化选型.基于FDS的火灾燃烧过程的化学反应式得到隧道火灾烟气的质量生产速率,提出了排烟效率和排烟效能两个表征集中排烟系统烟控能力的计算公式.用基于大涡模拟的FDS软件对隧道火灾烟气进行数值模拟计算.对比研究表明,随着排烟风量的增大,机械排烟效率增大,机械排烟效能反而降低.风机排烟风量增大使多个排烟阀处发生吸穿现象,但风流短路并未降低整个排烟系统的排烟效率.根据研究结果给出了合理的风机排烟风量设计区间,确定三阳路道路隧道集中排烟系统的最佳排烟风量为170 m3/s,对应的排烟效率为96.3％.     

侧部集中排烟隧道排烟量优化研究

从火灾烟气蔓延及其控制效果出发,采用FDS6. 2构建东湖隧道侧向集中排烟模型,通过对不同排烟量下隧道内烟气蔓延范围、排烟效率、温度场、人员疏散微环境排烟效果指标进行定量分析,得到东湖隧道侧部集中排烟系统在20 MW火灾时合理排烟量为300 m3/s。研究表明,侧部集中排烟模式下,当风机排烟量大于有效控烟所需风量时,配以2. 69 m/s隧道断面风,风机排烟量越大对隧道内火灾烟气蔓延的控制效果越明显。     

地铁停车线区域通风排烟模式研究

为明确复杂结构、多排烟系统联动作用下,地铁停车线区域火灾烟气扩散特性,优化停车线通风排烟策略,针对广州某停车线区域开展了火灾现场实验和数值模拟研究。首先,基于全尺寸火灾试验结果,获取停车线区域典型火灾场景下的烟气扩散和沉降特性,并测量停车线区域不同通风模式下的气流流速;随后,运用数值模拟方法对比多种排烟模式下的烟气控制效果,并分析隧道风机和射流风机排烟风量对烟气扩散特征的影响形式。研究结果表明：自然通风场景下,火灾烟气起火后180 s内即可进入区间隧道及配线隧道,而启动隧道风机排烟可以减缓烟气扩散速率和沉降速率,但隧道风速未达到临界风速时,无法控制烟气向外扩散;隧道风机排烟组合区间射流风机向停车线送风的工作模式是停车线区域最佳排烟模式,建议隧道风机采用2台60 m³/s风量风机,射流风机采用2台30 m³/s风量风机,可同时降低停车线区域、区间隧道及配线隧道区域的烟气扩散和沉降速率,延长各区域可用疏散时间。研究结果可用于指导停车线风机选型及排烟模式设计,提升停车线区域火灾烟气控制能力。     

水幕排烟系统对烟气控制及排烟效率的影响研究

为探明水幕排烟系统对隧道内烟气控制和排烟效率的影响,通过火灾动力学求解器(FDS)研究不同排烟风量下隧道内烟气、温度和速度分布.结果 表明:排烟量小于100 ma/s时,水幕无法有效地阻隔有毒烟气的蔓延;当火源热释放速率(HRR)为10、20及30 MW时,排烟量分别为100、160和180 m3/s,能将烟气限制在水...     

多层建筑火灾烟气运动和回燃的数值模拟研究

为了解多层建筑火灾的蔓延发展和烟气运动,应用大涡模拟(LES)方法对多层建筑火灾发生过程进行数值模拟分析,模拟不同工况下走廊和各楼层中火灾烟气运动和温度的变化情况.尤其针对内部含有竖井的多层建筑,考虑到烟囱效应对火灾发展和烟气蔓延的影响,分别设置自然排烟和机械排烟的实验工况,分析电梯间通风口在自然排烟和机械排烟状况下火灾的发展和烟气运动.通过分析温度和能见度数据,发现合理安排机械排烟能够争取更多人员逃生时间.对于多层建筑火灾中发生的回燃现象进行了原因分析.     

某国际机场航站楼离港层大空间的复合排烟方案

某国际机场航站楼的离港层大厅防火分区包括离港大厅和安检边检区,建筑面积近2万平米,最高处净高22米,最低处净高4米,属于复杂的大空间建筑,难以采用全区的机械排烟或自然排烟方案.采用了一种复合排烟方案以保证人员安全疏散和灭火救援,即在离港大厅内自然排烟,在安检边检区机械排烟,在离港大厅和安检边检区之间的大开口处设置挡烟垂壁,防止烟气相互蔓延.两个区域的排烟系统各自独立控制,但可以在排烟时通过大开口为相邻区域提供自然补风.此外还在安检边检区设置快速响应喷头来控制火灾热释放速率.该排烟方案充分利用了空问特点,有利于烟气控制和人员安全疏散.最后通过计算机数值模拟验证了该方案的合理性和有效性.     

侧室－走廊初起火灾下烟气运动的模拟研究

本文用盐水模拟的方法，对典型的侧室－走廊结构建筑内初起火灾时烟气运动规律进行了探讨。所得结果不仅有利于探索烟气运动的盐水模拟准则，还对建筑火灾烟气控制和通风排烟设计有参考作用。     

地下商业街火灾烟气流动实验研究

烟气是火魔的杀手锏。在不同火源功率的长通道实体火灾实验基础上,研究地下商业街吊顶装修前后,以及不同的补风与排烟条件下烟气的特点,考察防排烟措施启动时机、启动位置以及排烟量的大小。实验结果表明:安装天花板有利于提高排烟速率,但烟气蔓延速度加快,因此宜采用镂空式天花板以利用顶部蓄烟;地下商业街宜采用远火源端补风、近端机械排烟方式,设计中需依据风量和速率选取风机,还应考虑风机对流场的扰动以及进风口设置位置。     

不同补风形式对某火车站中庭火灾安全的影响

通过数值模拟计算,对某火车站中庭火灾补风采用下送风和侧送风时的排烟效果进行了分析研究。研究结果表明,相同火源热释放速率的情况下,无论采用何种补风形式,均有"补风量越大,模拟区域能见度越高、平均温度越低"的规律。当补风量较小时,侧送风条件下模拟区域内的平均温度低于下送风条件下模拟区域内的平均温度;而补风量越大,侧送风和下送风条件下的平均温度趋于一致。另外,侧送风条件下的能见度高于下送风条件下的能见度。对于所选用的火车站模型,最佳补风量应为排烟量的90%。在进行建筑工程设计时,应合理采用火灾性能化设计确定合理的补风方式以及补风量。     

中庭类高层建筑防排烟技术优化设计

理论分析了火源热释放速率对火灾产烟量的影响,对中庭类建筑的排烟方式进行了优化设计.提出火灾初期采用机械排烟、中后期采用自然排烟的优化排烟方案.以徐州某医院内科医技楼为例,通过建立火灾发展模型、设定火灾场景和采用火灾模拟软件FDS对其中庭火灾烟气温度和烟气的蔓延规律进行了数值模拟研究.分析比较了3种火灾烟气控制方案.数值模拟的结果表明,当火源最大热释放速率为4 MW时,火灾初期采用机械排烟、中后期采用自然排烟的排烟方式较只采用机械排烟、或只选取自然排烟排烟方式的效果好,与基于5种羽流模型理论推断的结果相吻合.     

自然通风下高层建筑条形走廊烟气控制的研究

运用长廊型风洞为实验模型,通过实验与模拟对比的方法,应用FDS软件,模拟研究自然通风下走廊中常见几种烟气控制模式的效果。分析比较各个模式下温度、烟气浓度等的模拟结果得出,在有自然通风下,挡烟垂壁在火灾初期对延缓烟气扩散效果明显,随着火灾的发展,挡烟垂壁几乎没有效果。采用机械排烟后,走廊内温度与烟气浓度均有明显下降,火灾初期走廊内平均温度明显降低,在火灾后期走廊内烟气浓度降低明显。在排烟量不变情况下,采用两个排烟口比单个排烟口排烟效果更好,240s时走廊内CO2浓度相比下降21%。在前室门口设置防烟空气幕可以防止烟气进入前室,利于人员疏散并大幅降低走廊内烟气浓度和温度。开启两个排烟口和挡烟垂壁,结合前室门前设置防烟空气幕,可以达到最好的烟气控制效果,240s时走廊内CO2浓度下降59%,CO浓度下降58%。     

建筑物条形走廊烟气运动特性研究

建筑物走廊是火灾时人员疏散的必经之路,了解走廊烟气的运动规律,对人员疏散与救援具有重大意义。本文对走廊内的火灾烟气进行了数值模拟,得出了不同排烟场景下走廊烟气质量分数及烟气温度的分布情况。研究表明:挡烟垂壁在火灾初期能有效地阻止烟气蔓延;由于其蓄烟作用,应该将其设置在走廊中部。但随着火势的不断扩大,挡烟垂壁效果逐渐减弱,此时必须增设机械排烟机才能及时排出烟气。对比不同机械排烟场景可知,为达到更好的排烟效果,机械排烟口应该设置在挡烟垂壁上游。最后将模拟结果与实验结果对比,验证了本文结论的正确性。     

不同防排烟方式下车厢火灾烟气运动的数值模拟研究

为了揭示车厢内部火灾烟气在不同防排烟方式下的迁移特征,优化选择最优防排烟方式,运用火灾动力学软件FDS对CRH2A动车组的一节车厢进行模拟计算。分别采用机械排烟系统、空气幕系统及二者复合系统对车厢内烟气进行控制,对比分析不同排烟系统下车厢内烟气温度、烟气层高度和烟气浓度的变化规律。结果表明:随着排烟量的增加排烟效果显著增大,但排烟量不宜过大,当固定功率为0.2 MW时,V2=0.87 m3/s排烟效果最佳;空气幕在一定程度上可以阻挡烟气蔓延至相邻车厢,机械排烟在降低烟气温度与浓度方面的效果比空气幕系统明显;每个独立系统的控烟效果远不及二者复合系统效果明显。综合考虑防排烟的有效性和经济性,在本文设定工况下,V1=1.12 m3/s、V2=1.62 m3/s为最优防排烟组合方式。     

某机场航站楼自然排烟系统有效性的热烟试验研究

在许多高大空间建筑中安装有自然排烟系统,而随着空间高度增加,火灾烟气温度降低,浮力减小。在某机场航站楼二楼办票大厅进行了全尺寸火灾试验,对大厅顶部的电动自然排烟窗的排烟有效性进行检验。试验中火源为甲醇池火,添加发烟剂作为示踪粒子。共进行了6组不同排烟口面积和火源功率的试验,通过测量火源附近大厅上部烟气温度分布和排烟口速度验证自然排烟的有效性。结果表明,自然排烟窗能有效排出烟气,控制烟气沉降,降低火灾危险性。     

环境风对双层玻璃幕墙空腔内烟气流动特性的影响研究

采用大涡模拟的方法,研究了不同火源大小时,环境风速对双层玻璃幕墙空腔内烟气流动以及温度和速度分布的影响。研究结果表明,环境风会导致空腔下部开口进风量的增大,从而扰乱空腔内的烟气流动,同时也会对空腔内烟气起到冷却作用;另一方面环境风会导致上部排烟口排烟量的减小,导致烟气在空腔内聚集。同时发现,对于不同热释放速率的火灾,环境风对空腔内烟气温度分布造成的影响效果不同。     

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.     

多匝道城市公路隧道火灾应急救援方案研究

为研究多匝道城市公路隧道内火灾场景下的应急疏散、救援准则以及具体方案,以长沙某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾产生机理、特性等主要因素进行研究,确定通道内不同事故类型下的火灾规模;再通过专业的CFD数值计算模型研究不同火灾规模下隧道内的烟雾分布特性及规律;其次依据研究成果制定隧道内各类火灾事故下的通风控制方案;最后制定出隧道内合理烟气控制方案下隧道各个区段人员、社会车辆及救援车辆的疏散救援方案。研究得出多匝道城市公路隧道内小型火灾场景下,烟气能够控制在火灾与火灾下游排烟井范围内;大型火灾场景下利用双排烟井进行排烟时,烟气能够控制在两个排烟井范围内;未受烟气影响的区域内可以正常交通。