关于部分类型建筑防排烟设计的一些思考

以实际项目为例,详细介绍了为配合不同的建筑类型、布局等在满足现行规范的基础上做的排烟设计,包括剧院、古建筑、展馆、室内滑雪馆和地下车库五种不同类型建筑,总结了有代表性的排烟系统设计问题及解决思路,以期能为同类工程的排烟系统设计提供一定的参考。

隧道火灾重点排烟系统烟气控制效果及排烟效率研究

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明:火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降;在排烟量不变的条件下,更大的排烟口宽长比能够缩短烟气蔓延距离;而排烟口间距的变化对排烟效率影响不明显。基于研究结果,给出了5 MW和20 MW火源功率下的重点排烟系统排烟量和排烟口布置建议值。

核电厂核岛移动排烟设计参考标准和实践

结合法规、设计标准、火场排烟和设计实践,从核电厂核岛存在火灾扑救应急排烟需求出发,介绍了火灾扑救应急排烟的备选方法与设施、移动排烟设施常用设计准则与实践及其应用挑战。提出了核岛移动排烟设计时可参考国内建筑固定排烟设计准则。但核岛移动排烟也存在火灾扑救所需的自持性、不同防火分隔措施等效补偿性、外部危害防护和放射性静态包容边界完整性、着火防火区(或小区)外保持运行连续性等差异性设计考虑因素,期待订立标准以改变当前缺少核岛移动排烟设计指导标准的现状。

排烟口朝向与挡烟垂壁对地铁站台排烟效果的影响

为提高地铁站台的排烟效果,采用数值模拟方法,对地铁站不同排烟口朝向的机械排烟系统排烟效果进行分析,并进一步对比挡烟垂壁高度对排烟效果影响。研究结果表明:排烟口朝向不是影响烟气控制效果的主要因素,顶面排烟的排烟效果最佳,其总排热量是底面排烟的1.32倍,总排烟量是底面排烟的1.19倍;并通过分析3种排烟系统吸入烟气的方式和温度解释排烟效果产生差异的原因;增设挡烟垂壁可起到良好的控烟效果,当挡烟垂壁下沿高度分别降低至3.5,3.0,2.5 m时,顶面排烟,侧面排烟和底面排烟能够将烟气控制在起火防烟分区;挡烟垂壁与机械排烟系统具有协同作用,设置挡烟垂壁可以有效改善排烟效果,因此建议采用排烟管道顶面开口的排烟方式,并可通过设置一定高度的挡烟垂壁提高现有排烟系统的排烟效果。研究结果可为地铁站台排烟系统设计提供参考与借鉴。

城市浅埋隧道自然排烟竖井临界间距研究

竖井间距会改变竖井内外压差,当竖井内外压差为0时,隧道火灾烟气将无法排出,此时竖井对应位置为竖井临界间距。由竖井内外口压差理论分析,给出竖井临界间距理论模型,再采用FDS模拟进行仿真验证。结果表明:设置竖井可明显降低隧道温度,竖井间距为临界间距时,温度下降幅度接近150℃,人员疏散路径温度低于60℃,竖井排烟效率在55%~80%,可有效进行竖井排烟;当竖井间距大于竖井临界间距时,隧道内烟气压强小于竖井出口处风压,竖井排烟效率低于50%。

直立式机械排烟临界排烟口高度

为改善地铁站台的排烟效果,提出了一种在排烟管道顶部上接风管的新型直立式机械排烟。通过数值模拟分析地铁站台火灾时采用直立式机械排烟的效果。结果表明:采用上接风管的直立式排烟相比于排烟管道顶面排烟具有明显优势,其排热量可增加14.51%;直立式排烟存在一个临界排烟口高度,当排烟口高度较低时无法排出顶棚下方的高温烟气,而当排烟口高度超过该临界高度后,受到顶棚的限制其排烟效果反而会下降;临界排烟口高度与排烟风速无关,但受排烟口边长的影响,且在临界高度时排烟口与顶棚间的距离近似等于排烟口边长的一半。

地下立交互通匝道集中排烟效果研究

针对两端连接主隧道的互通匝道火灾烟气控制问题,依托南京建宁西路曲线A匝道工程,借助数值模拟软件FDS,研究HRR为30 MW下纵向诱导风速、排烟口尺寸及火源位置对顶部集中排烟效果的影响。结果表明:火源位于匝道中部,诱导风速为1.0 m/s时恰好保证烟气不发生“跨区蔓延”,诱导风速为1.5 m/s、排烟量为150 m^(3)/s时,控烟效果更好;匝道内烟气蔓延范围随排烟口尺寸增大而减小,当排烟口长宽比为4、面积为6 m^(2)时,匝道内烟气控制效果较好,系统整体排烟效率大于98%;排烟口长宽比不变时,拱顶最高温度随排烟口面积增大而降低;排烟口面积不变时,拱顶最高温度随排烟口长宽比增大而升高。火源位于匝道上游或下游时,排烟风量至少需增大至210 m^(3)/s,诱导风速需作针对性优化。

隧道单侧集中排烟模式下烟气蔓延距离研究

为研究隧道火灾单侧集中排烟模式的烟气流动特性,采用缩尺寸模型试验研究了隧道温度分布和烟气蔓延距离。定量分析不同火源热释放速率及排烟量作用下单侧集中排烟模式隧道纵向温度的变化规律,并通过温度场判断不同火灾工况下的烟气蔓延距离,探究火源热释放速率、排烟量与烟气蔓延距离的数学模型。结果表明:在隧道单侧集中排烟模式下,温度场呈非对称分布,排烟风机侧烟气蔓延距离大于封闭侧;火源上、下游的烟气蔓延距离随火源热释放速率的增大而增大,随排烟量的增大而减小;通过理论分析,得到单侧集中排烟模式下火源上、下游烟气蔓延距离的预测模型。

隧道单向大间距点式排烟设计方法研究

排烟口间距≤60 m、开启数量不少于3处的重点排烟模式已在隧道中广泛应用。针对其存在因间距小而排烟口数量多、漏风量大问题,提出了火源上游侧纵向通风+下游侧精准开启1处排烟口(含多个排烟阀)的新型单向大间距点式排烟模式。考虑参数间相互关联性,基于特殊消防设计思路,构建了单向大间距点式排烟模式有效性评估模型,并提出了优化设计方法。依托实际隧道工程,通过数值模拟对新型点式排烟模式进行了研究,探讨了不同排烟阀个数、纵向风速、排烟口间距及坡度对烟控效果的影响,结果表明:考虑隧道火灾最不利情况火源功率50 MW下,推荐纵向风速3.67 m/s、1处排烟口(含12个排烟阀)、排烟口间距300 m的通风排烟方案。并采用缩尺寸模型试验,验证了新型点式排烟设计的合理性。

基于区段的地下空间环路通风排烟设计方法

为实现多匝道、多地块、内部空间复杂的地下空间环路烟气控制,提出一种区段式排烟方法:将地下空间环路与地块通过防火门分隔,形成独立的构筑物,结合隧道结构,确定风机房位置,划分区段,使烟气在一定区域内排出。以滨江地下环路为例,在隧道主线上均匀布置6个排烟风机房,并以此为节点,将隧道划分为8个区段。当火灾发生时,开启所在区段两端的风机进行排烟。由于各区段不设置固定分隔,整个风道是贯通的,因而各个风机房里的风机可互相作为备用排烟风机,以降低成本。采用数值模拟软件建立模型,对排烟口开启数量和间距进行模拟,确定排烟量为90 m^(3)/s、排烟口间距为30 m、开启8个排烟口的排烟方案。从人员疏散环境以及排烟效率对典型区段进行分析,结果表明:烟气控制在一定的范围内,人员疏散环境安全,排烟效率达到90%,证明方案合理可行。

高海拔铁路隧道紧急救援站排烟结构尺寸参数及排烟效果

为明确高海拔铁路隧道紧急救援站排烟结构合理的尺寸参数,以某高海拔铁路特长隧道为工程依托,数值模拟并分析救援站联络排烟道数量、直径以及平行排烟道尺寸对排烟效率、站内温度和能见度的影响。结果表明:总体上距火源越近,排烟效率、拱顶及疏散站台温度越高,且火源前端能见度显著高于后端,但不同排烟结构参数下的具体分布规律差异显著;随着联络排烟道数量增加,救援站排烟效率略有增加,救援站后端拱顶温度显著降低,部分联络排烟道会出现烟气倒流,救援站疏散站台特征高度能见度低于10 m的范围显著增加;随着联络排烟道直径增加,救援站排烟效率及救援站两端拱顶温度均降低,救援站能见度显著下降;平行排烟道尺寸对救援站排烟效率及站内温度分布影响较小,但随着尺寸增加,救援站疏散站台特征高度能见度低于10 m的范围呈“先增后减”的变化趋势,紧急救援站内联络排烟道数量设置不宜过多,推荐联络排烟道直径为3 m,平行排烟道断面宽度为5 m。

环境压力对隧道竖井排烟影响的数值模拟研究

通过FDS数值模拟,研究环境压力对隧道火灾的烟气蔓延规律、烟气分层特性和竖井排烟效果的影响。研究表明:低压环境下隧道顶棚的烟气具有更高的温度,火源-竖井和竖井下游区域顶棚温度的纵向衰减曲线均符合指数分布,温度衰减系数随着环境压力的增加而减小;火源-竖井区域的烟气运动由热浮力主导,层化曲线变化趋势不明显,竖井下游区域层化曲线受环境压力的影响较大,随着环境压力的降低,层化曲线出现顺时针旋转的趋势,层化强度降低,烟气层稳定性下降;低压环境中竖井的排烟效果要优于常压状态下的竖井,且竖井底部产生吸穿现象的临界高度也有所增加。因此,与一般海拔地区相比,海拔较高地区的隧道发生火灾时,较高竖井的排烟效果更好,吸穿临界高度更高,对下游烟气层稳定性的影响更小,更利于疏散排烟。

侧部双点排烟模式排热效率研究

为探究隧道火灾侧部排烟口排热效率的表达公式,采用理论分析推导出排热效率与火灾热释放速率、排烟风速、排烟口距地面高度、排烟口间距4个影响参数的量纲一关系式,通过FDS数值模拟研究不同因素影响下的烟流特征并对数据进行拟合,确定了排热效率与这4个影响参数的关系。结果表明,在侧部双点排烟模式下,排热效率随火灾热释放速率增大呈-0.33次方减小关系,与排烟口排烟风速呈0.23次方增长关系,与排烟口距地面高度呈1.25次方增长关系,与排烟口间距呈-0.57次方减小关系,最终通过线性拟合建立了考虑吸穿影响的侧部双点排烟模式下排烟口处排热效率的模型。研究结果可为隧道侧部排烟系统的设计提供参考。

隧道火灾相向射流排烟系统烟气质量流率比例系数

为探究隧道相向射流排烟系统中火灾发生时烟气的流动特性,通过FDS数值模拟研究隧道内不同上、下游风速工况下的上、下游烟气质量流率变化。基于等效风速、理论分析和数值模拟结果得到上、下游风速与烟气质量流率比例系数的关系式。结果表明:当等效风速小于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数随等效风速增加而减小,并且等效风速与上、下游烟气质量流率比值存在线性关系;当等效风速大于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数为0。

某核电厂电气仪控房间火灾排烟温度分析

对某核电厂电气厂房的2个电气仪控房间进行了火灾排烟温度模拟分析。模拟计算了排烟系统不同时刻启动时,这2个防火空间室内空气温度的变化情况。结果表明:排烟系统启动后房间空气温度迅速降低,然后逐渐升高,最后随着火灾热释放速率的降低而逐渐降低;对于手动启动的排烟系统,需及时启动才能有效排除火灾中的烟气;需合理设置排烟防火阀,以保护排烟风机等。

地铁上盖车辆基地运用库机械排烟效果试验研究

通过实体热烟试验,研究地铁上盖车辆基地运用库内的烟气蔓延规律,对比分析不同排烟工况下烟气的扩散速度、烟气温度和烟气层高度,并对机械排烟系统的实际排烟和控烟效果进行现场验证。试验结果表明,运用库内发生火灾后,即使在机械排烟系统的有效作用下,烟气也不能完全被限制在着火区域所在防烟分区内,而是不断向周围扩散蔓延,并在远离火源的区域冷却沉降;提高排烟量,虽可减缓烟气扩散蔓延的速度,但仍无法将烟气全部限制在着火防烟分区内,同时增加排烟系统排烟量对降低烟气温度的效果并不明显。从各工况中烟气层的高度变化情况可知,在设有机械排烟系统的情况下,单位面积排烟量分别为44.8、29.1、16.7 m^(3)/(h.m^(2))时,烟气层均能被控制在较高的高度(约7 m),可为初期人员疏散和灭火救援提供有利条件。

点式排烟模式隧道火灾排烟量计算方法

[目的]为解决GB 50016—2014《建筑设计防火规范》中,隧道火灾点式排烟系统的排烟量没有公认的数值及计算方法的问题,提出了临界排烟量的定义及相关计算方法。[方法]对排烟口下方烟气进行受力分析,采用表征浮升力与惯性力相对大小的Froude准则数作为判定临界排烟量的理论判据。在此基础上,进一步分析了浮升力与惯性力相对大小与烟气偏转轨迹之间的内在联系,结合模型试验数据,建立了临界排烟量的半经验模型。[结果及结论]临界排烟量的Froude准则数与排烟风口间距及火灾热释放率无关,与烟气层厚度和排烟风口长度的比值有关。当烟气层厚度和排烟风口长度的比值大于0.67时,Froude准则数与烟气层厚度和排烟风口长度的比值存在幂函数关系;当烟气层厚度和排烟风口长度的比值小于等于0.67时,Froude准则数与烟气层厚度和排烟风口长度的比值线性相关。

某海底盾构隧道通风排烟方案探讨

以某海底盾构隧道工程为例,介绍了其通风排烟设计方案,尤其是通风排烟设计如何尽可能地兼顾降低工程投资的需求。

基于正交试验的隧道水幕排烟系统优化研究

为了探究水幕排烟系统对隧道火蔓延的抑制规律,并对其参数进行优化。本文采用正交试验的方法,选取水幕流量、液滴粒径、排烟风量、风速为试验因素,设计三水平四因素正交实验方案。利用FDS对隧道火灾进行数值模拟,得到各因素对排烟效果的影响次序及最优组合。结果表明,液滴粒径对隧道火灾温度和能见度影响最大,排烟风量对隧道火灾中CO浓度影响最大。最优参数组合为水幕流量160 L/min、液滴粒径200μm、排烟风量26 m^(3)/s、风速6 m/s。此时,排烟效果明显提高,隧道火灾烟气的蔓延能够得到有效抑制。

基于正交试验的隧道水幕排烟系统优化研究

为了探究水幕排烟系统对隧道火蔓延的抑制规律,并对其参数进行优化。研究采用正交试验的方法,选取水幕流量、液滴粒径、排烟风量、风速为试验因素,设计三水平四因素正交实验方案。利用FDS对隧道火灾进行数值模拟,得到各因素对排烟效果的影响次序及最优组合。结果表明,液滴粒径对隧道火灾温度和能见度影响最大,排烟风量对隧道火灾中CO浓度影响最大。最优参数组合为水幕流量160L/min、液滴粒径200μm、排烟风量26m^(3)/s、风速6 m/s。此时,排烟效果明显提高,隧道火灾烟气的蔓延能够得到有效抑制。