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。     

高层建筑火灾时走廊-前室缓冲区效果数值模拟研究

高层建筑火灾时,正压防烟带入的大量新鲜空气被送入着火层并稀释了烟气,降低了机械排烟效率.提出设置高层建筑条形走廊-前室缓冲区的设想,采用双方程κ-ε模型,对设置缓冲区后排烟效果的影响进行了模拟和分析.结果表明:建有前室缓冲区后,前室内烟气的平均质量分数远小于4.6％,前室在较长时间内处于安全状态.从走廊扩散至竖井的烟气分别经过走廊、前室两次降温,温度下降明显,在竖井中容易形成滞止状态,使其向上方其他楼层扩散的趋势降低,对整栋楼内人员疏散而言更为有利.     

高层建筑火灾中烟气组合控制设置参数的研究

利用FDS模拟研究走廊中排烟口数量、位置以及挡烟垂壁与缓冲区的结合对高层建筑烟气控制效果的影响,寻找最佳组合烟气控制模式。结果表明,在走廊中部设置1个以排除火灾产生烟气为主的排烟口,在空气幕前方2m处设置1个以排除新鲜空气为主的排气口,并且在排气口后方0.5m处设置1个挡烟垂壁的组合烟气控制模式具有最佳的烟气控制效果。挡烟垂壁离机械排烟口0.5m时,可以有效降低缓冲区及前室的温度和烟气浓度,前室内CO2体积分数下降21.4%,温度下降9℃。当挡烟垂壁离空气幕较近时,走廊内的温度和烟气浓度反而上升。     

长廊型建筑前室缓冲区对排烟效果的影响

高层建筑发生火灾时,采用加压防烟将会有大量的新鲜空气被送入着火层。这些新鲜空气稀释了烟气,从而降低了机械排烟效率。提出了高层建筑条形走廊前室缓冲区的设想,并通过高层建筑内烟气流动的数学模型,采用双方程三维紊流模型,对相同排烟量情况下前室缓冲区对排烟效果的影响进行了模拟计算和对比分析。结果表明：对条形走廊,前室缓冲区能够提高机械排烟效率近3.6%,同时在前室门附近走廊内形成一段相对安全的区域,有利于人员逃离着火层。     

长走廊内烟气组合控制的数值模拟与试验研究

为研究适用于高层建筑火灾中烟气控制的组合控制模型,提出通过设置防烟缓冲区来改善传统前室正压送风系统,并且与其他烟气控制方式相结合建立组合模型。设计并实施狭长走廊建筑的火灾烟气全尺寸风洞试验;在试验基础上,采用Fire Dynamic Simulation(FDS)软件模拟该风洞在相同试验条件下的火灾现象,对模拟结果和全尺寸试验的数据进行比较分析,发现2者规律吻合,且平均温度误差率为4.08%,验证所建模型的合理性。研究结果还表明在与防烟缓冲区组合中,30 m内走廊段只需设置一个排烟口,且排烟口位置以靠近火源为宜,其排烟效率为72.1%;此外还需要在排烟口后增设挡烟垂壁,来加强排烟效果,从而达到组合模型的最佳烟气控制效果。     

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%。     

长廊型高层建筑烟气组合控制模式的比较分析

为研究长廊型高层建筑中常用烟气组合控制模式的效果,以一幢17层的长廊型高层建筑为研究对象,设计了8种烟气组合控制模式,包括设置挡烟垂壁、机械排烟口、加压送风口及防烟空气幕,并采用计算机模拟软件FDS进行模拟分析,以得到最佳防排烟设计方案。同时,进行相关实体试验来验证模拟的正确性。结果表明,有防烟空气幕的控制模式可以很好地阻挡烟气并控制烟气的扩散,且最佳烟气控制模式是在走廊段中部设置1个排烟口及挡烟垂壁,前室门前设置防烟空气幕并在前室内设置正压送风口。研究表明,这种模式不仅可以及时排除烟气,还可以形成一个较大的缓冲区域,阻止烟气进入疏散通道,保证人员安全疏散。     

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。     

基于空气幕与排烟系统的隧道火灾烟气控制研究*

为研究隧道火灾时空气幕与排烟系统复合模式下的烟气蔓延规律,优化选择防排烟方式,以某越江隧道为研究对象,运用FDS数值模拟方法探究射流速度、排烟量和空气幕与排烟口间距对防排烟效果的影响。结果表明:空气幕与排烟口间距对射流特性与烟气蔓延有较强影响,间距为30 m的控烟效果最佳;空气幕与机械排烟复合作用的控烟效果远优于每个独立系统,可实现可靠挡烟和有效排烟;当火源功率20 MW时,随空气幕射流速度的增加挡烟效果有所增加,但射流速度不宜过大,取20~30 m/s;机械排烟对温度与可见度影响比空气幕作用效果显著,一定程度上增加排烟量可降低所需气幕射流速度;综合考虑防排烟的有效性和经济性,取射流速度为20 m/s、排烟量为100 m3/s为最优防排烟组合方式。     

隧道火灾的全尺寸试验研究

在3条公路隧道上进行了10次全尺寸试验,研究不通火灾条件和风速下烟气的运动情况。主要测量了各隧道1000m范围内的拱顶下方烟气温度、烟气层高度分布以及烟气前锋的运动情况等,并分析了纵向风速对火灾羽流形态、烟气前锋运动速度、隧道内线型缆式感温探测系统响应等的影响。此处所列的所有全尺寸试验数据可以进行进一步的分析,以便研究各种已知火灾模型在计算长隧道火灾时所得的结果是否有效。     

建筑网络火灾烟气流动稳定性及其控制分析

将建筑作为一个网络整体考虑,研究分析了火灾烟气流动机理,讨论了火灾烟气的热膨胀效应、烟囱效应及室外风力对建筑网络空气和烟气流动的影响.从质量守恒定律讨论了多层建筑中和面的位置及其影响因素,指出控制多层建筑中和面的方法和途径.通过建筑网络回路能量守恒方程,讨论了烟囱效应对建筑网络风流的影响,建筑网络火灾烟气流动的稳定性及合理的烟气控制措施.     

地铁站火灾时空气幕防烟的数值模拟与分析

随着国内地铁的迅速发展,地铁火灾的防范及应急处理成为重要的研究课题。笔者根据地铁站建筑结构特点及火灾烟气的扩散规律,首次提出将空气幕用于地铁站楼梯口防烟,以保障火灾时人员的安全疏散。并用CFD方法模拟分析一列地铁列车着火时,防烟空气幕对烟气扩散的控制。结果表明,在楼梯口设置防烟空气幕不仅可以保证人员在6分钟以上的安全疏散时间,而且减少了比传统方式所需的新鲜空气量,有效阻止火灾的进一步扩大和控制烟气扩散。     

地暖采暖单层大空间中火灾烟气下降规律及控制研究

模拟实际地暖采暖空间建立小规模试验装置,研究了该环境中的烟气下降规律及其危险性.结果表明,地暖采暖环境加速了烟气的发展速度,使危险提前到来.在试验研究的基础上,讨论运用FDS模拟地暖采暖空间烟气运动的可靠性.并利用FDS软件,对真实采暖单层大空间的火灾烟气下降规律进行了数值模拟,提出了该环境中影响烟气运动的主要因素及其控制措施.     

走廊-教室建筑结构人员疏散时间控制浅析

建筑物发生火灾后,人员能否从建筑物内安全地撤离,取决于疏散时间的长短。从疏散场所、疏散人员及疏散环境3个角度分析了影响人员疏散时间的因素。运用层次分析法分析疏散时间的影响因素,确定各因素对疏散时间的影响程度。然后,用人员疏散模拟软件并借助正交试验法对影响走廊-教室建筑结构下人员疏散时间的主要因素进行分析,最后提出人为可控度的概念。结果表明,人员密度和出口宽度对疏散时间影响显著,但出口宽度的人为可控程度最高,人员密度的人为可控度最低。     

城市公路隧道火灾分段烟控方案研究

为研究多排烟井隧道内火灾场景下的烟控关键技术参数,以长沙市某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾致灾原因及灾害特点等因素进行分析,确定该隧道内的车辆事故下的火灾热释放速率;其次利用基于火灾动力学理论的计算模型分析该隧道内车辆火灾事故,研究火灾事故下隧道内的烟雾分布规律及特性;最终基于各类通风方案下烟雾控制情况制定合理的烟雾控制方案。结果表明,城市隧道内30 MW的火灾场景下仅利用1个排烟井无法将烟气完全抑制在火灾至火灾下游1个排烟井范围内;利用火灾下游两个排烟井排烟时,烟雾能够得到较好地控制,第二个排烟井下游不受烟气的影响。     

建筑物走廊型通道中火灾烟气流动特性的研究

应用网络模型方法,将建筑物走廊型通道合理地划分为多个节点,在火源为10kg木材的情况下,利用已开发成功的烟流性状预测软件对四川消防科研所的一座实体建筑物进行了模拟计算,获得了各节点烟流性状的发展变化规律。经比较,模型计算结果与实验数据十分符合。证明走廊型通道的多节点划分方法正确、预测软件实用可靠。根据烟气侵入走道中两节点的时间差及两节点间距,提出了烟气弥漫速度的计算方法。该算法与实测结果间的相对误差小于3%,实例应用及研究的成果,为建筑物火灾时安全疏散动态模拟研究提供了理论依据。     

典型锂离子电池火灾灭火试验研究

为研究不同灭火剂扑救锂离子电池火灾的有效性,以18650型钴酸锂锂离子电池为研究对象,开展了干粉、二氧化碳、水成膜泡沫灭火剂等不同灭火剂及细水雾扑救锂离子电池火灾的实体灭火试验.结果表明:二氧化碳、ABC干粉、3％的水成膜泡沫灭火剂均能有效扑灭18650型钴酸锂锂离子电池火灾的明火,但灭火后均出现复燃现象,出现复燃的时间与灭火剂的冷却能力成正比;而细水雾在灭火系统喷雾强度为2.0 L/(min·m2)、喷头安装高度为2.4m的条件下,无法有效抑制或扑灭18650型钴酸锂锂离子电池火灾.     

楼房井道火灾的烟气运移-弥散中毒过程研究

为研究老式学生宿舍垃圾井底部起火产生的高温有毒气体的运移扩散过程,采用火灾动态仿真模拟软件FDS对其进行了仿真模拟,并提供应急预案参考.运用控制变量法并选择不同火灾工况对火灾危险形成规律进行分析,依据最不利原则和数值仿真模拟,探讨人体在有毒烟气热环境中的耐受时间及最佳安全疏散时间.结果表明:垃圾井起火时,走廊门与窗户均开启状态下人员逃生最困难;火灾发生后有毒气体CO蔓延使人丧失行为能力的时间为3.95 min,是主要危险因素;18 m垃圾井起火后产生烟囱效应,六楼(顶楼)受灾最严重,可用疏散时间仅为10 s;改造竖向垃圾井顶部为开口状态可降低疏散通道CO质量分数为原来的1/45～1/30,延长疏散时间到8 h,为人员安全疏散提供了保证.     

坡度对地铁区间隧道火灾中人员疏散影响研究

为探究地铁区间隧道发生火灾时坡度对人员疏散的影响,运用Pyrosim和Pathfinder软件对区间隧道发生火灾时人员的疏散情况进行数值模拟,分析火灾烟气影响下的人员疏散速度系数,重点研究不同坡度以及不同疏散策略下的人员疏散过程。结果表明：在列车中部发生7.5 MW火灾并紧急停靠在区间隧道中部的情况下,随着坡度的增大,火灾烟气对上坡方向疏散人员的影响逐渐增大,造成人员的疏散速度逐渐减小;当隧道坡度大于1.3%时,与火灾烟气的威胁相比,人员密度对下坡方向人员疏散速度的影响占据主导作用,建议尽量采用往下坡方向疏散的策略;对于坡度小于1.3%的隧道,可同时选择上下坡2个出口疏散。     

空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离的挡烟效果研究

火灾发生时,空气幕可以在不影响人员通行情况下阻挡烟气的蔓延,适用于逃生楼梯口处.运用Pyrosim软件,对一简单建筑模型进行火灾模拟,研究空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离时的挡烟效果差异,通过烟气蔓延情况,对空气幕处的速度矢量、空气幕后方测点处温度、CO浓度等数据进行比较分析,得出空气幕距挡烟垂壁的最优设置距离为0.5～1m;火源位置对空气幕挡烟性能的影响不大.