高层建筑火灾烟气控制研究

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1、高层建筑火灾烟气控制研究：本文从高层建筑火灾烟气特点、危害、流动的影响因素出发，详细论述了高层建筑的几种烟气控制技术，对工程实践中烟气控制技术的一些常见问题进行了详细地剖析，分析了问题产生的原因，指出了克服纠正这些问题的办法。　　关键词：高层建筑；火灾；烟气控制　　　　高层建筑发生火灾，烟气是阻碍人们逃生、进行灭火行动和导致人员死亡的主要原因之一。统计资料表明，火灾中死亡的人数大约80%是由于吸入有毒烟气而致死的。因此，了解和掌握高层建筑火灾中的烟气流动规律，控制烟气扩散是高层建筑防、灭火系统十分重要的问题。　　1．火灾烟气的特

2、点及危害　　烟气是物质在燃烧反应过程中热分解生成的含有大量热量的气态、液态和固体物质与空气的混合物。烟气对人体的危害主要是燃烧生成的有毒气体所引起的窒息和中毒1。同时，由于烟气的遮光作用，使火场能见度降低，对疏散和救援带来很大的不便。　　烟气的扩散速度与烟气温度和流动方向有关，烟气在水平方向扩散流动速度一般为0.3m/s～0.8m/s,烟气在垂直方向的扩散流动速度较大，通常为1m/s～5m/s，在楼梯间和管道井中，由于烟囱效应，烟气流动速度可达6m/s～8m/s。　　2．高层建筑火灾的烟气流动规律　　建筑物烟气流动的形成，是由于

3、火场产生的热量以及温度差造成气体密度差而形成的效应。其中火场产生的热压是烟气流动的主要原因。　　2.1气体膨胀因素的影响　　温度升高而引起的气体膨胀是影响烟气流动较为重要的因素。根据气体膨胀规律可知，发生火灾时，在着火区域内的气体体积将扩大3倍，其中2/3气体将转移到建筑物内的其他部分。在转移过程中形成相当大的压力，会迫使烟气从着火层往上或往下向建筑物其他部分扩散、流动。　　2.2建筑物内通风空调系统的影响　　建筑物内通风、空调系统对建筑物内压力的影响，取决于供、排风的平衡状况。如果建筑某部位的供风超过排风，那里便出现正压，空气

4、就从那里流向其他部分2。反之，在排风超过供风的部位，则出现相反的情况。　　2.3建筑物室外的风向风力风速对建筑物火灾烟气的影响　　一般来说，风力作用使得迎风面的墙壁经受向内的压力，而背风面和两侧的墙壁有向外的压力，平顶层上有向上的压力。这两种压力使空气从迎风面流入建筑物内，从背风面流入建筑物外，建筑物顶上的负压力对顶层上开口的垂直通风管道有一种吸力的作用。同时正的水平分压力促使中性面上升，负的水平风压力促使中性面下降。高层建筑受此影响更为显著。　　2.4烟囱效应的影响　　发生火灾时，由于燃烧释放大量热量，温度快速升高，建筑的烟囱

5、效应对竖井和高层的烟气的影响更为显著，能使火灾迅速蔓延3。　　3．高层建筑火灾烟气控制技术　　高层建筑火灾中人员撤离所需时间大致与建筑物高度成正比，所以一般撤离的时间较长。为减少烟气对建筑内人员安全撤离的影响，必须对特定区域（包括防烟前室、疏散楼梯间、避难层等）内的烟和火焰进行控制。控制烟气有“防烟”和“排烟”两种方式。　　3.1控制烟气的产生量　　防烟最好的办法在于消除发烟的源头。因此，在高层建筑中，应设计火灾报警系统及自动灭火系统，在大量浓烟产生之前报警并扑灭火灾或控制火灾发展。同时，在建筑装修时尽量采用不燃或难燃材料进行装

6、修，即使发生火灾，发烟量小，发烟速度慢，相对充裕的逃生时间可以减少人员伤亡。　　3.2充分利用建筑物的构造进行自然排烟　　自然排烟是借助室内外气体温度差引起的热压作用和室外风力所造成的风压作用而形成的室内烟气和室外空气之间的对流运动。常用的自然防排烟方式有以下几种：靠建筑物外墙建造的全敞开的室外防烟楼梯、利用阳台或凹廊作为前室的防烟楼梯间、利用前室开窗排烟的防烟楼梯间、不靠外墙的防烟楼梯间或虽靠外墙但不能开窗的前室的自然排烟，一般是设排烟竖井和过风竖井。　　3.3利用通风空调系统进行防排烟　　利用通风空调系统加压送风可以利用原有

7、的设备，节约投资。利用空调系统进行防排烟应在送风口或排烟口设置自动关闭装置，当烟气温度较高时应能够自动关闭，要增加原风道厚度，且应采用非燃材料并加以绝热4。当火势凶猛时，着火区通风空调系统送风口或排烟口处阀门自行关闭，利用通风空调系统防排烟立即停止。　　3.4设置机械加压送风防烟系统　　目的是为了在建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施：（1）不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室。（2）采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室。（3）封

8、闭避难层（间）。从烟气控制的理论分析，当建筑某一部位发生火灾时，应迅速采取有效的防、排烟措施，使火灾产生的烟气和热量能迅速排除，故该部位的空气压力值为相对负压。对非火灾部位及疏散通道等应迅速采取机械加压送风的防烟措施，使该部位空气压力值为相对正压，以阻止烟气的侵