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。     

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。     

高层建筑防烟楼梯间正压值与门洞风速试验及分析

对一座 32层综合性高层建筑的楼梯间与前室的机械加压送风系统进行现场试验 ,测定了几种不同工况下楼梯间、前室的正压值、门洞风速、送风机风量、加压送风口风速、系统的阻力损失等参数。笔者着重分析了正压值和门洞风速的试验结果 ,试验暴露了加压送风系统设计、验收、防排烟产品质量等存在许多问题 ,亟待解决。同时也发现了《高规》条文中存在某些不完善之处。试验表明 ,高层建筑防烟楼梯间及前室的加压送风系统如果设计不当 ,火灾时 ,不仅不能起到保证人员安全逃生的作用 ,甚至可能成为严重的安全隐患     

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%。     

高层建筑火灾初期利用电梯进行人员疏散的可行性探讨

概述高层建筑火灾情况下人员疏散的复杂性,指明了高层建筑传统的疏散方式及其存在的主要问题。结合火灾发展的规律、火灾初期电梯疏散的原理,建立了高层建筑在火灾初期利用电梯进行人员疏散的模型。针对火灾时使用电梯的主要危害,提出从电梯及电梯井本身的安全、送风、电梯分区及供电保障4方面的改进措施,并对火灾初期利用电梯进行人员疏散的安全合理性进行分析,结果表明在火灾初期利用电梯进行人员疏散具有一定的可行性。     

高层建筑火灾初期用电梯疏散人员可行

日前，天津理工大学、上海交通大学等大学教授通过对高层建筑发生火灾情况下人员疏散的复杂性进行了研究，发现高层建筑传统的疏散方式存在的问题。几位教授结合火灾发展的规律、火灾初期电梯疏散的原理，建立了高层建筑在火灾初期利用电梯进行人员疏散的模型。针对火灾时使用电梯的主要危害，提出从电梯及电梯井本身的安全、送风、电梯分区及提供电保障4方面的改进措施，并对火灾初期利用电梯进行人员疏散的安全合理性进行分析，结果表明，在火灾初期利用电梯进行人员疏散具有一定可行性。     

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。     

谈机械加压送风防烟系统送风量的计算方法

本文归纳并阐述了当前机械加压送风防烟系统送风量的主要计算方法,对防烟系统设计中系统送风量的计算提出了建议.     

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。     

环境风-烟囱效应对高层建筑竖向通道火灾烟气行为耦合影响

为探究高层建筑竖向通道火灾烟气在环境风与烟囱效应耦合下的输运行为，以赣州市某高层建筑的竖向通道为研究对象，采用Pyrosim建立4种火灾场景的物理仿真模型，并运用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)模拟分析环境风与烟囱效应耦合作用下竖向通道火灾烟气蔓延行为。结果显示：在环境风或烟囱效应单因素作用下，竖向通道中的烟气蔓延速度与CO体积分数均上升；环境风速越大，对竖向通道内火灾烟气温升的抑制效果越强。在环境风与烟囱效应双因素耦合作用下，竖向通道中火灾烟气的相关行为特征更加显著，烟气到达竖向通道顶部时长最大缩减了44.5 s,同高度CO体积分数最大涨幅达到0.13百分点，竖向通道内温升则出现明显削弱现象。研究结果可为高层建筑竖向通道防火及排烟设计提供理论依据。     

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.     

火源功率对竖井负压控烟效果影响的实验研究

基于竖井的烟囱效应原理,利用小尺寸实验台开展了一系列实验,通过改变油盘的尺寸,对竖井内的烟气温度、压力、速度以及通风口处的压力、气流速度进行测量,研究了火源功率对房间利用竖井进行负压控烟效果的影响。实验结果表明:一方面随着火源功率的增大,室内温度升高,热烟气形成的热压增大,使烟气向外膨胀;另一方面,竖井底部的烟气温度升高,竖井底部的负压值增大,烟囱效应增强,排烟速度增大,新鲜空气补入的速度增大,逐渐抑制住烟气从通风口向外溢出,达到了负压控烟的效果。     

高层建筑利用竖井排烟的全尺寸实验研究

通过开展全尺寸实验,对不同竖井高度、火源功率下,室内、补风口、竖井的温度变化,以及补风口、竖井内速度变化进行分析研究。结果表明:竖井内温升随距离竖井底部距离增加呈指数规律衰减,竖井内排烟速度随距离竖井底部距离增加逐渐减小。火源功率一定时,竖井高度增加,烟囱效应增强,控烟效果变好,当竖井高度由2.8 m增加至5.6 m时烟囱效应增加最显著;火源功率增大,烟囱效应也增强,但室内热压力的增大不利于补风口控烟,需适当提高排烟竖井高度或减小补风口面积。     

高层建筑管道井内烟气运动大涡模拟

采用火灾过程的场模拟理论,以大涡模拟为基础,分析了火灾烟气流动过程的动力学特征;为了验证大涡模拟数值方法的准确性,针对Mercier和Jaluria竖井内的实验工况进行了模拟研究,其模拟结果与试验结果吻合较好,表明大涡模拟可以较好地预测竖井内烟气流动情况;通过设定不同的火灾场景,对不同火源功率和不同几何尺寸条件下管道井内烟气的流动过程进行了数值模拟,其结果给出了不同的几何尺寸和火源功率对管道井内所形成“烟囱效应”的影响情况。笔者的模拟和研究表明:大涡模拟可较准确地预测高层建筑管道井内烟气的流动状态,对高层建筑的防火设计具有指导性作用。     

多驱动力作用下高层建筑火灾烟气输运规律研究现状

高层建筑发生火灾后,火灾烟气会在多种驱动力的作用下从着火房间迅速蔓延扩散至整栋建筑,严重威胁建筑内人员的生命安全。因此,控制建筑内烟气蔓延是建筑消防安全的一项重要内容。该文对热浮力、烟囱效应和室外风作用下建筑内火灾烟气输运规律进行分析,较系统地总结了这三种驱动力作用下火灾烟气输运的国内外研究成果,指出了以往研究的一些不足之处。根据国内外相关工作的研究进展及当前需要,对今后高层建筑火灾烟气输运规律的主要研究内容提出了几点展望。     

深埋地铁防排烟设计研究

地铁深埋敷设减少了对路面交通、高层建筑的影响，减少了房屋拆迁量，改善区间施工条件，但同时也对地铁站点的通风、排烟设计的安全性提出了更高的要求。文章结合广州市地铁6号线线路深埋敷设条件，对多层结构深埋车站的通风排烟系统设计进行了探讨，同时采用火灾动力学模型分别对深埋车站站台火灾、列车火灾进行了数值模拟，进而验证了防排烟设计的有效性。研究表明，深埋车站排烟系统的设计方案可以在扶梯开口处形成至少1．5m／s的向下流速；发生站台行李火灾和车站列车火灾时，排烟系统可以有效地控制烟气不向站厅蔓延，确保火灾时的站台层以上区域为无烟区和安全区；疏散楼梯间可保持微正压和无烟气进入；深埋车站排烟系统可以保证火灾时的人员可用安全疏散时间ASET大于6分钟。文章结论可为国内外类似深埋车站排烟系统提供参考。     

竖井中羽流前锋上升时间的实验研究

利用PolyU/USTC大空间实验厅内的小尺度竖井实验台,测量了开放和封闭竖井中羽流前锋上升时间,结合理论分析的结果,得到了羽流前锋上升无量纲时间和竖井无量纲高度之间的定量关系式.结果表明,在相同火源、相同竖井尺寸条件下,开放竖井和封闭竖井中的羽流前锋上升无量纲时间分别和无量纲高度的1.03次方、1.50次方成正比,与火源热释放速率的1/3次方成反比.由于烟囱效应的作用,开放竖井中的羽流前锋上升速度最快;非受限空间次之;封闭竖井内最慢.各种决定性因素对羽流前锋上升的影响程度由大到小顺序为:内外压差、壁面导热 粘滞力、空气卷吸.     

盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究*

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为，利用火灾动力学模拟软件（FDS）建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型，隧道坡度分别为0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%，通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律，研究坡度隧道内高温烟气的受力情况，探讨坡度变化对火灾烟气蔓延的作用机理。结果表明，坡度隧道内发生火灾，随着烟气的蔓延，隧道内形成沿坡度方向的烟囱效应力，使得烟气在火源两侧呈不对称分布。火源下游区域的高温烟气在火风压和烟囱效应的协同作用下蔓延速度比上游更快，下游烟气层分界中性面与隧道轴线平行，上游烟气层分界中性面呈现水平状态。有坡度的铁路隧道内发生火灾，建议向火源下游方向施加纵向机械通风，人员向火源的上游方向疏散逃生更安全。