基于混合式通風(fēng)的中庭建筑火災(zāi)煙氣控制研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中庭建筑不斷增多，火災(zāi)成了中庭建筑最大的安全隱患?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，煙氣的高溫、毒性和窒息是造成人員傷亡的主要原因，因此需對(duì)流動(dòng)的煙氣進(jìn)行控制，設(shè)置防排煙系統(tǒng)阻止煙氣下降至中庭底部，保障人員的安全疏散。本文系統(tǒng)地分析了中庭建筑內(nèi)煙氣控制方式的研究現(xiàn)狀，利用兩層區(qū)域模型的思想建立中庭火災(zāi)煙氣流動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件(FDS，F(xiàn)ire Dynamics Simulator)以及1/10縮尺火災(zāi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，針對(duì)中

2、庭建筑火災(zāi)煙氣流動(dòng)特點(diǎn)，提出自然排煙+機(jī)械送風(fēng)的混合通風(fēng)方式來(lái)改善中庭火災(zāi)時(shí)的室內(nèi)煙氣環(huán)境。
　　本文以兩層區(qū)域模型為基礎(chǔ)，分別建立了中庭火災(zāi)時(shí)煙氣自然填充、自然排煙過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。為之后的實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬研究提供了理論研究基礎(chǔ)。
　　本文開展建筑中庭火災(zāi)時(shí)利用頂部開口自然排煙，結(jié)合中上部機(jī)械側(cè)送風(fēng)防止煙氣下沉的可行性研究。搭建了1/10的縮尺模型中庭，頂部開口，多組送風(fēng)口設(shè)置于雙側(cè)墻中上部，進(jìn)行多工況下的溫度、風(fēng)速與煙氣沉

3、降的測(cè)試。首先利用羽流模型推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證了1/10中庭模型試驗(yàn)的可行性，并用模型實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與FDS全尺寸數(shù)值模擬結(jié)果作對(duì)比，驗(yàn)證FDS全尺寸數(shù)值模型的正確性。試驗(yàn)與模擬結(jié)果均表明自然填充條件下，煙氣溫升最大;機(jī)械排煙條件下，煙氣分層被打亂，煙層下降最快;頂部開口起到良好的自然排煙作用，但煙層下降仍很明顯;自然排煙與機(jī)械送風(fēng)結(jié)合的模式下，當(dāng)送風(fēng)速度達(dá)到1.3m/s、每側(cè)射程達(dá)到送風(fēng)方向中庭尺寸的3/7、風(fēng)機(jī)開啟時(shí)間30s時(shí)，煙氣層高

4、度始終維持在0.4m以上，保障了地面人員的安全疏散。
　　本文基于大渦模擬法理論，采用場(chǎng)模擬數(shù)值方法FDS，模擬中庭建筑內(nèi)火災(zāi)煙氣擴(kuò)散。對(duì)機(jī)械送風(fēng)+自然排煙的防排煙模式作進(jìn)一步的研究，提出用送風(fēng)氣幕取代多風(fēng)口送風(fēng)的思想，建立送風(fēng)氣幕、中庭以及火源相關(guān)參數(shù)之間的定量關(guān)系，得出當(dāng)送風(fēng)氣幕的吹口高度與中庭高度的比值為0.66、吹口寬度與長(zhǎng)度之比為0.01、歐口速度為2.8m/s、風(fēng)機(jī)開啟時(shí)間為60s、中庭開口率為0.094、形狀系數(shù)越大