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谈挡烟垂壁对中庭式图书馆烟气蔓延的制约意义

论文导读:廊区蓄烟池的蓄烟能力增强。当挡烟垂壁高度从0.5m增加到1.0m时,对图书馆中庭及图书馆其余各层能见度有明显提升,但挡烟垂壁的高度增加至1.5m时,对图书馆的烟气的制约并无明显改善。该回廊式中庭图书馆挡烟垂壁的合理高度应为1.0m。  4. 参考文献  W.K.Chow, HenryH.w.Lo.Scale Modeling on Natural Smoke Filling in an 

挡烟垂壁对中庭式图书馆烟气蔓延的控制作用摘 要:运用火灾模拟软件FDS,在不同高度挡烟垂壁条件下,回廊式中庭图书馆的烟气制约效果,为中庭式图书馆的建筑设计提供一定的倡议和参考依据。在一定时间开启中庭和回廊区排烟系统情况下,挡烟垂壁高度由0.5m增加为1.0m时,对烟气制约的效果最为理想,满足人员安全逃生的需要。
  关键词:挡烟垂壁;中庭;图书馆;
  中庭式图书馆建筑火灾易形成烟囱效应,造成烟气蔓延加剧,会对图书馆人员的疏散造成巨大影响,并会造成严重的人员伤亡和财产损失。因此,如何更好的对中庭式图书馆烟气蔓延进行制约,是亟需解决的理由。笔者以沈阳某高校图书馆为例,应用了火灾模拟软件FDS对该图书馆邻室区发生火灾时,回廊区不同高度的挡烟垂壁作用下,火灾烟气在中庭内部的烟气温度,能见度等进行分析研究,为该图书馆的建筑设计提供一定的参考依据。
  1. 模型及边界条件的建立
  本文根据图书馆的原始资料创建FDS模型,该图书馆共6层,每层层高为4m,建筑总面积为1.2万平方米。建筑内部共三个中庭,体积共为1.6万立方米。所选取测点分别为建筑中庭距离顶棚2m处和中庭一层人眼特征高度1.5m处,三个中庭中依次布置测点,分别设置在一层和六层处。图1.1为该图书馆的二层平面尺寸及测点布置示意图。
  火灾的火源为图书馆二层南侧文献资料室中的沙发,模拟的火灾峰值功率为4.5MW,火场的主要可燃物有木质书架、图书及沙发座椅,设定环境初始温度为20℃。本文设置模拟工况为:当中庭设置机械排烟和机械送风情况下,60s开启机械排烟和机械送风,中庭顶部设4个机械排烟口,开口大小为1m×1m,排烟风速为7m/s,中庭底部东西两侧各设一个补风口,开口大小为1m×1.5m,补风风速为4m/s。中庭回廊区分别不设挡烟垂壁及挡烟垂壁高度分别为0.5m、1.0m、1.5m,观测分析火灾烟气的蔓延情况。
  2. 模型结果及分析
  2.1烟气蔓延及能见度分析
  火灾燃烧初期,大量的烟气迅速充满图书馆二楼的文献资料室。当火灾发生30s时,烟气在回廊区的受限空间内聚集,挡烟垂壁的蓄烟能力不足,导致聚集在中庭回廊区的烟气蔓延至中庭。在烟囱效应的作用下,进入中庭的烟气在45s时蔓延至中庭顶部。大量的烟气在90s时到达中庭顶棚后沿水平方向扩散,扩散至离着火房间较远的其余两个中庭中。当中庭回廊区挡烟垂壁高度分别为0.5m、1.0m、1.5m情况下,布置在图书馆一层的测点能见度始终未超过临界危险能见度(10m),对人员的疏散无影响,故应重点分析中庭顶层能见度。
  由图2.1和图2.2可知,当图书馆挡烟垂壁高度为0.5m时,能见度下降趋势明显,不能维持6min的可利用安全疏散时间供人员逃生。当挡烟垂壁高度为1m和1.5m时,在模拟时间400s内,图书馆东西两侧逃生楼梯口处的能见度始终大于10m。
  与着火房间临近的中庭顶层测点二在0.5m挡烟垂壁情况下,在时间为101s时,能见度不足10m,达到临界危险能见度。当挡烟垂壁高度增加为1.0m时,能见度不足10m的时间为275s,随着火灾的发展,能见度逐渐降低,但直至模拟结束,能见度始终大于5m。当挡烟垂壁高度为1.5m时,火灾中庭能见度始终大于15m。当挡烟垂壁的高度为1m或1.5m时,测点一和测点三所在中庭顶部的能见度在6min的可利用安全疏散时间内,能见度始终维持在10m以上。
  2.2温度分析
  当火灾发生在中庭的邻室区时,中庭中蔓延的烟气温度较低,对人体影响较小,始终未超过人体的危险临界温度(65℃)。由模拟可知,当挡烟垂壁高度为1m和1.5m时,在模拟时间400s内,图书馆东西两侧逃生楼梯口处的温度始终不超过21℃,不会对人体造成不可恢复的伤害。
  3. 结论
  在中庭排烟系统和回廊区排烟系统开启时间一定的情况下,在回廊区设置挡烟垂壁会明显减少烟气向中庭的蔓延,从而延缓烟气通过中庭向其余各楼层扩散的速度。随着挡烟垂壁高度的增加,回廊区蓄烟池的蓄烟能力增强。当挡烟垂壁高度从0.5m增加到1.0m时,对图书馆中庭及图书馆其余各层能见度有明显提升,但挡烟垂壁的高度增加至1.5m时,对图书馆的烟气的制约并无明显改善。该回廊式中庭图书馆挡烟垂壁的合理高度应为1.0m。
  4. 参考文献
  [1]W.K.Chow, HenryH.w.Lo.Scale Modeling on Natural Smoke Filling in an Atrium.Heat Transfer Engineering. 2008,1.(29).76-84
  [2]中华人民共和国建设部. 图书馆建筑设计规范. JGJ38-99
  [3]李元洲等. 中庭内烟气充填特点的研究. 中国科学技术大学学报. 1999.10.(5).590-594.
  [4]何建红, 陈保胜. 中庭建筑防火设计研究. 统计大学土木工程学院. 2008.3.1.
  [5]刘明非, 王泽宇等. 回廊式超高中庭排烟探讨. 制冷与空调. 2013.2.(1)10-17 全文地址:http://www.7ctime.com/tsbmlw/lw49041.html
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