建筑物内一旦发生火灾,热烟气将从火区向四处蔓延,迅速.ppt

第四节建筑火灾中的烟气控制 建筑物内一旦发生火灾，热烟气将从火区向四处蔓延，迅速充满楼梯井及电梯井，阻断和封闭疏散通道，危及生命财产安全。目前，人们已经认识到火灾烟气是造成人员伤亡的主要因素。 上世纪六十年代后期，采用加压的方法来阻止烟气进入楼梯井的设想开始引起人们的重视．随之产生了对起火楼层送风或排烟、而对相邻楼层加压的设想，并且这一设想很快在建筑通风系统中付诸实施。“烟气控制”即是指以风机形成的风压来阻止火灾过程中的烟气蔓延。 目前，世界上许多发达国家都开展了烟气控制方面的研究，包括现场测试、全尺寸火灾实验模拟和计算机模拟。许多建筑都已采用了相应的烟气控制系统，对其余大部分建筑也在烟气控制方面进行了改进。 根据美国测试与材料学会（American Society for Testing and Materials，ASTM）和国际消防协会（National Fire Protection Association, NFPA）对烟气的定义，这里所说的烟气，包括悬浮的固相和液相颗粒以及材料热解燃烧过程中产生的气相物质。 本节将着重讨论建筑火灾中烟气控制的原则和方法、及其设计中的有关问题。 第四节建筑火灾中的烟气控制 一、烟气管理和烟气控制 所谓“烟气管理”，包括所有能够抑制热烟气蔓延、保障火区人员生命安全和减少火灾损失的方法。比较成熟和传统的方法是，同时或单独在建筑的适当位置设置挡烟物、排烟孔或排烟井。 挡烟物所能起到的挡烟效果依赖于其密闭性及其两边的压差。穿越墙或地板管道周围的缝隙、墙和地板交接处的缝隙以及门窗的缝隙常常使建筑物的密闭性能降低，从而削弱挡烟物的挡烟效果。挡烟物两边的压差则受烟囱效应、浮力、外部风强弱及供暖、通风和空调系统的影响。 排烟孔和排烟井的功效则取决于它们距离火区的远近、烟气的浮力和其它一些驱动力。若烟气被水喷淋冷却，则排烟孔和排烟井的功效会大大下降。 需要指出的是，由于建筑内的电梯井结构的特殊性，起火后大量的热烟气经电梯井向上蔓延，客观上起到了排烟井的作用，造成建筑起火后电梯失去的疏散功能，助长烟气和火势的扩展和蔓延。因此专门设计的排烟井应该保证在除着火楼层以外的其他区域基本上无烟气泄漏，从而防止烟气向其他楼层蔓延造成火势扩大。 第四节建筑火灾中的烟气控制 所谓“烟气控制”，则是将传统上用于烟气管理的挡烟物(墙、地板、门等)与机械风机产生的气流和压差共同使用，从而达到控制烟气流动的目的。下面结合图5-11来说明挡烟物两边形成的压差对烟气蔓延的抑制作用。图中的挡烟物为挡烟门。挡烟门的高压一侧既可是避难场所，又可是疏散通道，起火区的烟气处于低压一侧。两端的压差可有效地阻止热烟气通过门缝和其它结构缝隙的渗入避难场所或疏散通道。 图5-11 挡烟物两边形成的压差对热烟气抑制作用示意图 第四节建筑火灾中的烟气控制 如果人员逃生过程中不慎使挡烟门处于敞开状态，高压区的空气将通过敞开的挡烟门流入起火区。此时挡烟门能否起到阻止热烟气向避难场所或疏散通道蔓延的作用就取决于高压区的空气流速。如果高压区的空气流速较低，热烟气将借助对流作用经挡烟门的上部进入避难场所或疏散通道，如图5-12所示。如果空气流速足够大，热烟气的侵入也可避免，如图5-13所示，此时所需的高压区的空气流速的大小就取决于火区的热释放速率，有关问题将在下面详细讨论。 图5-12 空气流速较低时热烟气 图5-13 空气流速足够大时热烟气 侵入高压区的示图 被限制在起火区的示意图 第四节建筑火灾中的烟气控制 由于烟气控制需要依靠风机产生的空气流动和压差，因此，与传统的烟气管理的方法相比。烟气控制有以下三个优点： (1) 烟气控制对挡烟物密闭性的依赖性较小，设计中允许在挡烟物上存在—些合理的开口和缝隙； (2) 与被动的烟气管理相比，烟气控制系统受烟囱效应、浮力作用和外部风作用而失效的可能性更小。若无烟气控制，则这些驱动力将使烟气蔓延到任何存在开口和缝隙的地方。而烟气控制系统所产生的气流和压差可以有效地克服这些驱动力。 (3) 通过空气流的有效运用，烟气控制系统能够有效阻止烟气经过敞开的挡烟门侵入被保护区。尤其是在遇紧急疏散过程中，挡烟门常会被打开（如图5-12、5-13），甚至在整个火灾过程中挡烟门一直处于敞开状态，若无烟气控制，则烟气很容易穿过这些挡烟门而四处蔓延。 由此可见烟气控制时应着重强调两个基本原则，即： (1) 利用流速是够大