利用電梯豎井的高層建筑排煙系統(tǒng)研究.pdf

1、煙氣是建筑火災(zāi)中造成人員傷亡的主要原因，煙氣的流動(dòng)特性成為建筑防火設(shè)計(jì)中的研究熱點(diǎn)。建筑火災(zāi)發(fā)生后，高層建筑中諸多豎井產(chǎn)生的“煙囪效應(yīng)”是煙氣豎向運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，煙氣進(jìn)入豎井后通過(guò)開(kāi)口或縫隙侵入樓層區(qū)域，從而造成煙氣的蔓延?？紤]到建筑豎井產(chǎn)生的“煙囪效應(yīng)”，結(jié)合火災(zāi)煙氣數(shù)值模擬的方法，對(duì)高層建筑利用電梯豎井的排煙系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。
　　鑒于建筑豎井產(chǎn)生的“煙囪效應(yīng)”，可以考慮利用建筑豎井進(jìn)行排煙。遵循火災(zāi)煙氣從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)

2、的規(guī)律，針對(duì)高層建筑中電梯豎井與樓梯豎井分開(kāi)設(shè)置的情況，本文提出了高層建筑利用電梯豎井進(jìn)行排煙的研究課題。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-2005)8.1條中提到了可利用建筑豎井有組織地自然排煙，但建筑豎井占地面積較大，一般情況下設(shè)計(jì)者很難接受，所以近年來(lái)很少采用。電梯豎井是一個(gè)將整棟建筑物上下連接的通道，截面積較大，具有作為排煙豎井的可能性。從實(shí)踐上看，若將消防樓梯間與電梯間作平面分離，分別作為人員逃生和火災(zāi)煙氣排出的通

3、道，則可以考慮在電梯豎井頂部設(shè)置排煙口進(jìn)行排煙?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》尚未明確規(guī)定針對(duì)電梯豎井具體的防排煙措施，本文主要針對(duì)高層建筑利用電梯豎井的排煙系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　在數(shù)學(xué)模型研究方面，主要利用網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)高層建筑火災(zāi)煙氣的流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)著火房間火災(zāi)過(guò)程的處理比較簡(jiǎn)單，未考慮煙氣與壁面的換熱，且忽略了煙氣流動(dòng)摩擦阻力損失，計(jì)算結(jié)果勢(shì)必與實(shí)際火災(zāi)煙氣流動(dòng)規(guī)律相差較大。基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型，提出一種改良的網(wǎng)

4、絡(luò)模型:在著火房間采用雙區(qū)模型;考慮了火災(zāi)煙氣與建筑豎井壁面之間的對(duì)流換熱與輻射換熱;考慮了火災(zāi)煙氣在建筑豎井內(nèi)的流動(dòng)摩擦阻力損失，以修正豎井煙氣上升阻力及豎井排煙能力。
　　在模型驗(yàn)證方面，對(duì)改良的網(wǎng)絡(luò)模型中各子模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證:所編寫(xiě)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型與著火房間雙區(qū)模型程序分別與CONTAM軟件、FDS(FireDynamic Simulator)軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比;對(duì)豎井內(nèi)煙氣的傳熱進(jìn)行了縮尺模型實(shí)驗(yàn)，并采用鹽水模型實(shí)驗(yàn)對(duì)

5、豎井內(nèi)的煙氣流動(dòng)進(jìn)行了直觀演示?；谏鲜龈髯幽Ｐ徒⒌母牧季W(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型及求解方法，為高層建筑火災(zāi)煙氣的流動(dòng)規(guī)律提供了研究手段。
　　在應(yīng)用研究方面，本文利用改良的網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)高層建筑利用電梯豎井的自然排煙進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，詳細(xì)分析了電梯豎井頂部開(kāi)口面積、著火層常閉排煙口尺寸、電梯門(mén)縫寬度與豎井壁面摩擦阻力系數(shù)對(duì)電梯豎井自然排煙的影響。在數(shù)值計(jì)算過(guò)程中，防煙樓梯間作為人員逃生通道，采用機(jī)械加壓送風(fēng)方式阻止煙氣侵入，著火層內(nèi)未考慮機(jī)械排煙

6、。為了比較不同工況下的排煙效果，主要考慮電梯豎井中和面位置、電梯豎井排煙量與從著火層進(jìn)入電梯豎井的煙氣量，提出了電梯豎井綜合排煙系數(shù)的概念;利用正交實(shí)驗(yàn)方法得到了各影響因素在計(jì)算范圍內(nèi)的重要程度，并分析了不同著火樓層下利用電梯豎井自然排煙的效果。對(duì)著火層以上各樓層進(jìn)行加壓送風(fēng)，利用改良的網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)電梯豎井的排煙進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到了不同的加壓送風(fēng)量對(duì)電梯豎井排煙效果的影響;分析了著火樓層不同時(shí)，對(duì)著火層以上各樓層加壓送風(fēng)對(duì)電梯豎井排煙效果