地下商业排烟通风探讨

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1、摘 要：对实体建筑，长信道、直条型地下商业街建 筑，在单个店铺发生火灾情况下的防烟、排烟进行深入的探讨和 分析地下商业建筑通风排烟设计，并对工程建设中风机、风阀 (口)的应用提出建设性意见。 关键词：地下商业建筑；防烟；排烟1996 年至 1999 年，有关单位开展了地下商业建筑火灾的 试验研究，此琐研究是在一建筑面积为 640m2，可模拟地下商业 街的地上建筑中，通过燃烧 10kg、30kg、60kg 木垛的火灾探索性 试验，摸索巾在小火灾荷载情况下地下商业街建筑火灾的发展规 律和送风、排烟技术参数，然后做火灾荷载马 30kgm2 模拟实体火灾验证性试验，提出地下商业建筑火灾时通风 排烟技术

2、参数。即在具有代表性的长信道直条型单个店铺起火的地下商业街建筑中，通过不同的防烟排烟形式，不 同的送风量、排烟量，以及不同位置的送风、排烟等的相互组合，优选出最有利于安全疏散和逃生的最佳组合形 式，即最佳的地下商业建筑通风、排烟技术参数，为相关防火规范制(修)订提供具有科学试验依据的技术参数，同 时就风机安装位置，送风口、排烟口的安装位置等于同类工程提供应用参数。地下商业街服装商店实体火灾试验试验是在已进行 36 次中小型探索性研究试验和 6 次模拟地下商业 街全火灾荷载试验的基础上进行的。以地下商业街中的服装商店为原形，即起火室的条件以体现服装商店的特点为 主，兼营棉被和箱包等商品。11 试

3、验条件起火室面积为 6.71m2.47m=16.57m2，起火室是以服装为主的商店，火灾荷载按地下商业街布置，见表 1。 起火室有一开向走道的门洞，尺寸为 2.45m1.50m。点火方式：在起火室中部偏左，以 50mm50mm1000mm 的木条布置成一堆木垛，总质量为 100kg，试验 开始时，在木垛下点燃 300mL 的酒精盘，模拟货堆起火。采取机械送风，机械排烟方式，模拟火灾报警后，由联动系统启动送风，排烟系统。送风量 24m3/(m2?h)； 排烟量 72m3/(m2?h)。12 试验情况点火后：1min 7s，青烟流出起火室口 2min，流至走道对面墙壁，沿墙壁下沉；2min 39s

4、，启动送 风、排炯系统，起火室门口所对走道中部顶棚上的 8#排烟口开始大量排炯；3min 29s，与起火室门中心 Y 坐标 轴平行、相距 3.5m 的第一截面处，烟气下沉到约 1.5m 高的位置；4min 40s，烟气充满第一截面以右的走道空间 内；5min 24s，烟气流动迅速，距第一截面 7m 的第二截面以右走道内充满烟雾；5min 55s，距起火室 32.50m 的第四截面以左走道中，未见烟雾，距起火室 17.50m 的第三截面以左走道中仍疏散自如；6min 45s，火 焰升至室内吊顶，迅速遮盖起火室中部吊顶板；7min 1s，起火室内红色火焰夹杂着黑烟翻滚之后，整个起火 室透红

5、、透亮，一股火焰喷出起火室门口；7min 20s，火焰喷出起火室后，断断续续喷抵走道对面的墙 壁；7min 25s，火焰直喷走道对面的墙壁，火舌下卷；7min 45s，宣布灭火，而后起火室门口模特架上的 衣服被烧掉；8min 25s，起火室门外走道吊顶板，连续炸裂、爆响，不断下落；8min 35s，室内开 始喷水灭火；9min 10s，室外开始喷水灭火；10min 30s，火势被控制，火舌缩回室内；17min 15s， 完成灭火。清理起火室时，尚余未燃尽木条和木质台架 174kg、棉絮15kg，合计 189kg，试验中共燃烧掉 311kg。13   试验现象与测试资料分

6、析此次试验之前作过的 6 次模拟地下商业街实体火灾试验，每次以木材为主，总量 500kg，点火方式基本一致。前 6 次试验随送风。排烟的方式不同，烟气流动及危害情况亦有所区别，但 6 次试验中，火焰均未喷出起火室至走道中 部吊顶，未见轰燃现象发生，每次试验都按计划作到 30min 以后。而此次试验火势发展迅速，于 7min ls 时发生 了“轰燃”，轰燃前后的表现，除前述试验现象外所有测试资料同时反映出来。从温度看，起火室中部由上到下 9 个测点的温度由485.9470.5，在 30s 内升至 946-792.9；起火室内左侧 温度由 924.7-91.3，在 30s 内升至 1281

7、.4-364.5；起火室门口温度自上而下 5 个测点由 233.9-37.5，在 30s 内 升 55825.4-126.1。以上三组温度资料的变化说明火灾现象发生了突变。从烟浓度 Y 变化值的变化看，第一截面由上到下第一测点的 y 值由2.52 下降到  1.43；第二测点的 Y 值由 4.24 下降到 3.74，说明轰燃后，烟气浓度有所降低。从气体流速变化看，第一截面距吊顶 0.5m，1.0m 两测点，轰燃前流速分别为 0.78ms、0.28ms，轰燃 30s 后，流速分别升至 1.98ms-3.29ms、0.99ms-1.38ms，沿吊顶气体流速增快，最快达到3.29ms。火灾中

8、室 内贴吊顶的气流由起火室方向流出，可是同为第一截面距地面 1.5m 高处气流则流向起火室，轰燃后负流速由 0.2m s 加快到 0.38ms。从起火室门口气体化学成份变化看，轰燃前后，氧体积分数由20.03，下降到 19.23，最低达 7.51；二氧化碳 体积分数由0.79，上升到 1.60，最高达 11.70；一氧化碳体积分数由0.3221，下降到 0.2089。三项气体成份的 变化也说明燃烧发生了突变。从照度测试看，第一截面距地面 1.5m 高处，轰燃前的照度 20.6lx，轰燃后的照度为 57.7lx；第二截面轰燃前后的 照度分别为53.1lx64.4lx，说明轰燃后，火势加大，照度增

9、加。上述现象表明，该次试验于 7min ls 发生轰燃。轰燃现象发生，有以下几点主要因素：(1)起火室墙面上采用普通胶合板作墙面装饰，且在抹灰的砖墙上，先钉 25minx25mm 的木条，再在木条上钉胶合 板，使胶合板距墙面25mm，而不是紧贴墙面，共铺 100kg 的胶合板和木条，便于燃烧蔓延；(2)可燃物分散，可燃物表面积大，吸热快，除对流、辐射可以使火灾蔓延，可燃物燃烧的火焰，可使燃烧物相 互直接点燃；(3)点火方式虽然一样，但以前为了增强发炯效果，在点火木垛上放了一箱潮湿的稻草，且木垛只有一面直接接 触可燃物。此次试验，点火木垛上面只盖了一层布，周围直接与纸箱、衣服等接触，木垛点燃后，

10、可以直接点燃周 围的可燃物。以上原因，使这次试验火灾发展迅速，燃烧猛烈(为保护试验设施，发生轰燃后，提前结束了试验)。 14 对试验的估价与从试验中得到的启示(1)估价。该次试验是一次异常猛烈的地下商业街建筑火灾，试验中各项测试仪表运行正常，有效地测得了各 项试验数据，监控设备完整地记录了试验现象，得到了地下商业建筑火灾难得的轰燃发生前后的各项宝贵的技术资 料。这次全火灾荷裁试验，排烟系统有效地排除了烟雾，使烟雾在走道中蔓延的范围受到了控制，有利于火灾中人 员的安全疏散和消防队员实施扑救。 (2)启示。轰燃是火灾发生过程中一个重要现象，它标志着火灾已经进入猛烈燃烧阶段。但有很多因素影响这一 现

11、象的出现，在多数火灾和火灾试验中，这一现象不会出现或是不会明显出现的。这次试验与前 6次模拟实体试验 相比，虽然火灾荷载量相同，前 6 次并未出现明显轰燃现象，其原因主要在于墙壁有无可燃装修，可燃物品种、数 量、布置状况，燃烧快慢等因素密切相关。在建筑结构和通风条件相同的情况下，热释放速率达到一定的值，才会 出现轰燃现象。近年来在建筑物中，特别是一些公共娱乐场所发生不少火灾伤亡事故，甚至酿成恶性火灾事故，与那些场所采 用可燃、易燃材料装饰装修关系极大。所以强调在公共娱乐场所特别是地下商业建筑，人员较禹密集的公共场所， 严格执行建筑物内部装修设计防火规范，尽可能地采用不燃或难燃材料装饰装修，并创

12、造条件设置自动啧水灭 火系统是完全必要的。此次试验着火时间较短(试验控制)，燃烧范围有限，但当试验进行到 8min 以后，在紧靠起火室疏散出口平台处 的工作人员，感到热气流逼人，难以忍受，体验到在火灾时逃生者无路可走的感受。在地下商业街疏散出口的位置 总是高于商业街的标高，由于热烟气流向上，自然导致高温烟气上升向安全疏散出口处扩散，对人员疏散造成极为 不利的影响。因此，必须针对这一特性对地下建筑疏散出口，采取有效的安全措施。建筑物中的排烟系统往往担负一个或一个以上防烟分区的排烟任务，一个防烟分区中，可同时安装多个排烟 口，但发生火灾总是从一个区域的一个局部开始，温度最高的火灾烟气也总是在着火部

13、位的附近进入排烟系统，若 排烟支管设有排烟阀，当着火局部区域的高温烟气进入排烟系统，到达控制温度时，阀门则自动关闭，而系统其它 部位照常工作。此次试验所用试验室分左右各一个排烟系统，每个系统设 4 个排烟口，由于系统不大，考虑紧缩开 支，排烟系统每个排烟口仅设手动阀，试验前进行手动调试，在通常情况下是可行的。但此次试验中，火势发展猛 烈，火焰直烧排烟口，很快使温度超过 280，无法手动关闭该排烟口，为保证安全，被迫关闭右端的排烟系统，使 着火半段地下商业街停止了排烟。若各支管安设的是自动排烟防火阀，当 8#排畑口气体温度超过280时，仅自动 关闭 8#排烟口，整个系统可以继续工作，保证整体的排

14、烟效果。由此可见，排烟工程中在每个排烟支管，设置自动 排烟防火阀是具有重要作用的。2 对地下商业建筑的探讨和建议21 试验现象起火室产生的烟进入走道，从试验的总体观察来看，不论是有无机械排烟，其扩   散速度受室外风力、风 向影响较大，在有机械排烟情况下，烟从起火室向 2#，3#排烟口扩散速度明显减慢，排烟口四周烟气流向风口的明 显可见。有机械排烟时比没有机械排烟时烟被抽走时间大大缩小。在试验时可观察到烟气分层现象，其厚度从起火 室到 2#、3#排烟口，由厚变薄，到 3#烟口基本无烟，2#、3#面处烟层厚度大约为50cm。起火室对面及走道内温度 29左右，湿度 70左右，温度低于室外(

15、34左右)，湿度大于室外(49左右)，这说明模拟地下建筑的条件是符合 实际地下建筑情况的。烟气量的大小与火灾时的可燃物种类、数量、形状及布置有关，加发烟剂明显使烟气浓度增大，其流动规律与 未加前基本相仿。发烟剂与火源放置在一起，使烟的温度与实际接近，这是原因之一。火灾烟气的控制效果与所选取的控烟方式有关，火灾烟气的有效控制是保证疏   散信道安全的重要条件。22 防烟、排烟方式效果比较目前，地下商业街建筑送风、排烟通常采用的方式有三种形式：自然送风，自然排烟；自然送风，机械排烟； 机械送风，机械排烟。(1)自然送风，自然排烟。根据试验的火灾荷载情况不一，烟气都在较短的时间内充满 60

16、多米的疏散走道，浓 度较高。火灾荷载小时走道充满烟气的时间长，火灾荷载大时走道充满烟气的时间短；并且不同程度地蔓延到其余 各店铺内。由于是自然送风，自然排烟，所以防烟、排烟效果不好，烟气长时间内都排不出去，不利于人员的安全 疏散和火灾的扑救。这种形式的防烟，排烟方式，如无特殊的措施一般不宜采用。(2)自然送风，机械排烟。这种形式在工程中应用非常广泛。在较短的时间内烟气蔓延到疏散走道上，浓度较 高。开始排烟后(排烟风机在报警系统第二次报警后开启，根据烟气产生的多少一般在 1min3min 时风机开启)，烟气 在很短时间内排出，走道内能见度较高，基本不影响人员疏散，这种形式防烟、排烟效果比较理想，气流组织非常 好，排烟时间较短，对于安全疏散很有利，也有利于火灾的扑救、减少火灾损失。在试验中，发现排烟量较大的要 好于排烟量较小的情况。排烟量很小接近于自然送风，自然排烟，效果也不好。具体说来，即排烟量为 72m3/ (m2?h