火灾时公路隧道排烟方案设计与优选.docx

2013年12月 2013年12月 武警学院学报 Dec．2013 第29卷第12期 JOURNAL OF CI玎阱ESE PEOPLE’S ARMED POLICE FORCE ACADEMY V01．29 No．12 ●建筑防火设计 火灾时公路隧道排烟 方案设计与优选 ●董永锋1，万华仙2，许秦坤2 (1．佛山市消防支队，广东佛山528000；2．西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳621010) 摘要：针对双车道单向行驶高速公路隧道火灾提出三种排烟方案。利用FDS软件数值模拟火灾时各方案对烟气迁 移和温度分布的影响，最后优选火灾时的排烟方案。结果表明：三种方案均能起到很好的排烟效果。若不考虑成本及 技术难度，组合排烟方式效果最佳；若考虑成本和技术难度，则设置排烟口排烟效果最佳。在实际隧道发生火灾时，应 综合考虑决定选取琊一种方案。若选用组合排烟方式，笔者建议火灾时，火源上游仅开启射流风机，火源下游则应同 时开启排烟口，这样既节约成本，又能达到目的。 关键词：排烟设计；射流风机；温度；数值模拟 中图分类号：I)631．6 文献标志码：A 文章编号：1008—2077(2013)12—0031—06 0引言 1排烟方案的设计 公路隧道火灾发生过程中产生的大量烟气是导 1．1排烟方案的选取 致人员伤亡的最主要因素，因此对隧道进行通风排 本文模拟对象为双车道单向行驶高速公路隧 烟设计就显得尤为重要。排烟方式分为机械通风排 道，几何尺寸为300 m X 10．8 m×5．1 m，设计行驶速 烟和自然通风排烟，而自然通风排烟效果一般不理 度80 km·h～。 想，因此常采用机械通风方式排烟。在机械通风方 我国《建筑设计防火规范》¨o第12．1．2条对隧 式中，应用于公路隧道中最广泛的是纵向通风排烟。 道按其封闭段长度及交通情况分为一、二、三、四类， 国内外学者研究隧道纵向通风排烟虽然取得了一些 如表1所示。第12．3．1条规定通行机动车的一、 进展，但对于所设计的通风方式中各参数(如排烟口 二、三类隧道应设置机械排烟系统，通行机动车的四 和风机的尺寸、位置、风速等)没有给出设计依据，得 类隧道可采取自然排烟方式。 出的结论说服力不够，适用性不强。因此，本文首先 据表l可知本文的隧道模型为规定中的通行机 在自然通风条件下对拟模拟的隧道设计三种纵向通 动车的三类隧道，应设置机械排烟系统。机械排烟 风方案，并说明各方案参数设计的依据，然后运用 系统最主要的就是进行排烟方式的选取，适合的通 FDS软件数值模拟分析和优选各排烟方案，从而为 风排烟方式对于火灾的救援能起到很大作用。我国 火灾科研提供有效的排烟研究方法，为公安消防人 《公路隧道通风照明设计规范》旧1第3．3．2条规定： 员操作提供可资参考的排烟方案，为隧道安全设计 机械通风方式可分为纵向式、半横向式、全横向式及 人员提供可靠的参考数据，也可为隧道其他有关人 这三种方式的组合。倪照鹏等∞o研究表明短隧道宜 员提供有用的参考资料。 采取纵向通风，长隧道需采取横向或半横向通风。 收稿日期：2013—10-25 作者筒介：董永锋(1980一)，男，陕西扶风人，工程师；万华仙(1990一)，女，四川资阳人，助教；许秦坤(1973一)，男，湖南邵东人。副 教授。 ·3l· 万方数据 《武警学院学报)2013年第12期(总第212期) 《武警学院学报)2013年第12期(总第212期) ·建筑防火设计· 表1隧道分类 道上设置的排烟口，其间距不应大于30 m。纪杰 等一1经研究表明长通道内排烟口距火源的距离不宜 大于通道宽度的1．33倍。为满足上述要求和网格 划分的需要，且考虑到隧道较短，从成本等方面综合 考虑，本文将离火源最近的两排烟口分别设在火源 上游、下游距离坐标原点12 m远处。其余排烟口与 上述两排烟口每间隔30 m设置一个，即在隧道纵向 一132 m?一102 m、一72 m、-42 J∞、一12 m，12脚、42 m、72 m、102 m、132 m处共设置十个排烟口。孙 狮¨刨研究得出排烟口设置在集烟房间顶部中央的 方式比其他方式效果更好。因此，本文将十个排烟 我国《公路隧道设计规范》H1规定隧道长度≤ 口设在隧道顶部中心线上。 500 m为短隧道，故本文选用纵向通风排烟方式。模 1．2．1．3排烟口排烟风速的设计。S．X Yah等ulJ 拟中，共设计三种排烟方式：排烟口排烟；射流风机 研究得出在各排烟口设置相同风速时的温度比设置 通风排烟；排烟口和射流风机的组合排烟。 不同风速时的温度更加接近火源温度，因此本文模 1．2模拟所需参数设计 拟时对各排烟口设计相同的风速。《公路隧道消防 FDS模拟中，将坐标原点设置在隧