隧道火灾时机械通风模式对临界风速之影响研究

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1、第３１卷增刊１隧道建设Ｖｏｌ．３１Ｓｕｐ．１２０１１年８月ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＡｕｇ．２０１１隧道火灾时机械通风模式对临界风速之影响研究１２１１１蔡匡忠，李伊平，卓子扬，邱重樵，钟伟庭（１．高雄第一科技大学，高雄；２．南亚科技大学，桃园）摘要：隧道内发生火灾时，若浓烟的扩散方向与人员逃生方向相同，则造成严重的伤亡。隧道火灾发生初期，可利用排烟风机产生大于临界风速（ｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙ）之强制通风气流，将浓烟吹往向设定之方向排出隧道，借以净空人员逃生路径，达到灾害防治之效果。已有很多学者探讨临界风

2、速，但先前研究均设定排烟风机产生之气流“均匀”分布于隧道断面，然而实际隧道内排烟风机产生之气流“不均匀”分布于隧道断面，虽有相关规范强调离火源最近的风机不启动，以期吹进火源之通风气流接近均匀，但通风气流产生之效应仍未被完整了解，故本研究以实验及计算机模拟探讨实际隧道内排烟气流行为及对火源之影响。本研究以１∶２０缩小尺度进行实验，利用油盘与两种不同火源，并设计３种排烟模式（全断面、上半断面及ｊｅｔｆａｎ）及３种火源距离（距离出风口１５０，２００，２５０ｃｍ）探讨各种效应对临界风速之影响。实验发现，相同火源在全断面排烟模式所需临界风速低于ｊｅｔｆａ

3、ｎ排烟模式，这说明若以全断面实验所得之结果作为实际隧道排烟风机设计基准，将无法得到良好的控制浓烟流向效果。此外，上半断面及ｊｅｔｆａｎ情形下通风气流与烟流有产生乱流之现象，将影响人员逃生。关键词：隧道火灾；隧道通风；临界风速中图分类号：Ｕ４５３．５文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－７４１Ｘ（２０１１）增刊１－０１３０－０５ＳｔｕｄｙｏｎＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＡｉｒＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎＰａｔｔｅｒｎｏｎＣｒｉｔｉｃａｌＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎＶｅｌｏｃｉｔｙｉｎＣａｓｅｏｆＴｕｎｎｅｌＦｉｒｅｓ１２１１１ＴＳＡＩＫｕａｎｇｃｈｕｎｇ，ＬＥＥＹｅｅ

4、ｐｉｎｇ，ＪＨＵＯＺｉｎｇｙａｎｇ，ＣＨＩＯＵＣｈｕｎｇｃｈｉａｕ，ＣＨＵＮＧＷｅｉｔｉｎｇ（１．ＮａｔｉｏｎａｌＫａｏｈｓｉｕｎｇＦｉｒｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋａｏｈｓｉｕｎｇ；２．ＮａｎｙａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｏｙｕａｎ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｍｏｋｅｄｕｒｉｎｇａｔｕｎｎｅｌｆｉｒｅ．Ｔｈｅ＂ｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙ＂，ｕｃｒｉ

5、ｓｄｅｆｉｎｅｄａｓｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｗｈｉｃｈｓｍｏｋｅｉｓｐｒｅｖｅｎｔｅｄｆｒｏｍｓｐｒｅａｄｉｎｇｕｎｄｅｒｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｆｌｏｗｉｎｔｕｎｎｅｌｆｉｒｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｌｌｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｕｓｉｎｇｆｕｌｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｕｃｒ．Ｉｎｒｅａｌｔｕｎｎｅｌｓ，ｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ

6、ｐａｔｔｅｒｎｉｓｎｏｔｆｕｌｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｕｓｅｄ１：２０ｓｍａｌｌｓｃａｌｅｔｕｎｎｅｌｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅｆｉｒｅｓｗｅｒｅｇａｓｏｌｉｎｅｆｉｒｅｓｐｏｕｒｅｄｉｎｔｏｓｑｕａｒｅｐａｎｓｗｉｔｈｓｉｄｅｌｅｎｇｔｈｏｆ６ａｎｄ９ｃｍ．Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｃｌｕｄｅｄｆｕｌｌ，ｕｐｐｅｒｈａｌｆｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｊｅｔｆａｎ．Ｔｈｅｆｉｒｅｓｌｏｃａｔｅｄａｔ１５０，２００，２５０ｃｍｆｒｏｍｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｆ

7、ａｎ．Ｔｈｅｄａｔａｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｕｃｒｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓｔｈｅａｒｅａｏｆｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｅｘｉｔｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｕｃｒｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｅｘｉｓｔｅｄｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｕｃｒｃｈａｎｇｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｉｒｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｆａｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｕｃｒｂａｓｅｄｏｎｆｕｌｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｍａｙｎｏｔｃｏｎｔｒｏｌｔｈ

8、ｅｓｍｏｋｅｄｕｒｉｎｇａｆｉｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌｆｉｒｅ；ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ；ｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙ隧道结构体及避难设