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1、0工业仓库的排烟和消防安全能源与环境学院 赵淘 312010080704205 摘要 本文的目的是证明一个解决方案的可行性，它就是 为在工业仓库里工作的人们提供足够的安全保障，重点就是一个工 业仓库的排烟系统 性能的评价和出口分布情况。同 时使用简单的计算和计算机建模技术来完成可用安全疏散时间和必须安全疏散时间的定量分析。这项研究包括灵敏度分析，以探讨在设计火灾中多个火灾 场景的变化，通风条件和出口的数量。在一个有适当大小屋脊通风口的工业仓库内，用 计算机模 拟火灾增长和烟雾扩散可以揭露一些令人关注的烟运动模式。我 们探讨了确定可维持在通 风良好的挑高空间的过程。 这个研究的结果证明了对既定准
2、则可替代方案的可接受性。还探讨了建模技术的局限和未来的研究方向。关键词 评估 性能 烟囱效应 可持续Smoke venting and fire safety in an industrial warehouseBy Zhao TaoAbstract The intention of this paper is to demonstrate the feasibility of a performance-based solution for providing adequate life safety levels for the occupants of an industrial war
3、ehouse. Focus was given to the evaluation of the performance of a smoke venting system and the exit distribution in an industrial warehouse. Quantitative analyses of the available safe egress time and the required safe egress time were carried out using both a simple calculation and a computer model
4、ling technique.The study included a sensitivity analysis to investigate multiple fire scenarios involving variations in design fires,ventilation conditions and number of exits. Computer simulations of fire growth and smoke spread in a large warehouse with a proportionally large ridge vent revealed s
5、omewhat interesting smoke movement patterns. The procedure for determining tenability in a well-ventilated high ceiling space is discussed. The result of the study demonstrated the acceptability of the alternative design solution against the established criterion. The limitations of the modelling te
6、chnique and future research topics are also discussed.Keywords Assessment, Performance, Chimney effect, TenabilityXihua University School of energy and environment,Chengdu Sichuan Province Jinniu District Tu Qiao Jin ZhouRoad No. 9990 引言在 1988年，中华人民共和国公安部和建设部制定了建筑消防安全设计国标 (GBJ16-87),它是在中国建筑消防安全设计的标准
7、 。在过去的数年中 , 它做出了重大的贡献对于消防工程和建筑行业，保证建筑工程的质量，还有生命和财产安全。无论怎样，它正面领着越来越多的来自建筑行业的改变。 GBJ16-87 本质上是一个规范的代码。 它缺乏灵活性，并将重点放在单个组件的防火安全要求的规格上而不是整个消防系统的性能。因此，在某些情况下，为了遵守GBJ16-87，建筑在高成本下被建设。还有，指令性的建筑1规范严格限制建筑设计。针对眼前的情况和建筑行业的要求，在1992年， 中华人民共和国公安部和建设部颁布了一项对于 GBJ16-87修正案。它是表示在这个修正案下，假如在建筑设计上有特殊要求或者在遵守 GBJ16-87上有些许困难
8、，基于专家组的评估可以给与特殊的考虑。这个修正案迈了一小步对与性能化建筑，虽然具体的性能化要求有待进一步发展。平行于规定的建筑规范的监管修正案，一般性论述和关于研究的讨论文章，性能化防火规范的发展和工程设计正亮相在中国建筑工程文学上，并且登上了国际论坛。这些研究从战略的角度强调在中国建筑规范改革的需求和消防安全工程实践指导方针的发展。在本研究中，重点是通过对一个特定工程问题的分析来证明，工程解决方案作为规定设计的备选方案可以实现预定消防安全目标的某些方面。我们做了一个评估关于在工业厂房里的消防安全系统的性能，这个厂房的防火设计完全不符合建筑规范设计 GBJ16-87。这个研究采取的方法符合澳大
9、利亚的 “消防工程设计指南 ”里的建议的。在本文中具体案例描述是从一个工业设计中提取的，但没有真实的反应初始的设计。它仅仅是一个例子为了讨论的目的。我们希望这个讨论的结果能有一个普遍的应用在基于性能的工程设计方面。1 研究的目的和评价的方法在本文中研究的工业厂房是在完全没有符合建筑规范 GBJ16-87的情况被建设，尤其是仓库内的出口距离超过了建规的要求。仓库的设计用一个大屋脊通风口代替机械排烟系统。设计中另一个分配就是移除了自动喷水灭火系统。有关建筑特点的总体描述在 2.1部分给出。接下来出现的问题就是这样的设计是否能提供足够的消防安全水平对使用这个建筑的人。当前研究的目的就是评估仓库的消防
10、安全系统设计的性能中成问题的关于保护仓库使用者和仓库里人员的生命安全。的确，消防安全工程设计的目的覆盖设计广泛的问题，比如财产和环境保护。无论如何，我们不打算这个研究中去展现一个完整的满足建筑规范各个方面的设计。相反，焦点集中在建筑内人们的生命安全的保护在有火灾危险的情况下。我们进行了分析根据由消防规范改革中心出版的消防工程指南里明确的方法 7。在这个研究中，由于涉及了很多个火灾隐患子项，所以我们认为系统性能评价方法是合适的对于建筑的火灾安全特性的分析。在这个方法中，我们采用了一个时间表的方法，我们将假使建筑里的火灾发展到人承受不了的时间（可用疏散时间 ASET）和人们疏散所必需的疏散时间（必
11、需疏散时间 RSET）进行了比较。后面的这个包括探测时间，响应和预动时间，还有行走时间。这个分析的可接受准则为了有足够的保证可用疏散时间必须大于必需疏散时间，也就是： ASERRSET (1)在火灾紧急情况下仓库内人员的生命安全问题本质就是烟和热量通风以及人员疏散的问题。 NFPA204 8提供的指导意见关于烟和热通风的计算。在防火工程师协会手册中可以找见一些评价人员在在火灾中的行为的方法，不管怎么样，这些指导意见和方法被限制应用在简单的几合模型和火灾情形下。讨论中的与厂房有关火灾场景将要涉及火灾传播，外风和多个出口的人员疏散。在论文中我们用计算机模型模拟火灾增长，烟气运动和人员疏散的过程来评
12、价 ASET和 RSET。在确定在仓库里承受不了的起点时，因 ASET的值，我们采用了下面的一些标准 7。1）当边界层距离地板的高度下降到 2.1m内时，上面烟气层的温度超过 100 ，或者光密度超过 m;2）在头高的地方（ 2.1m）集聚的一氧化碳气体浓度远超过最低的 15000ppm;23）在火灾中的辐射热通量远大于 2.5kw/(MW);在本研究中保守的选择假设和选择参数是对与分析和模型计算根本的标准。更具体的说，在估计 ASET时，所做的假设和选择的参数要使得小于期望的数值。相反的，那个使得有较长 RSET的假设和参数是我们所希望看到的。2 仓库特性2.1 仓库总体描述这个仓库是一个橡
13、胶轮胎制造工厂的部分，在包装和运输之前轮胎被临时的储存。这个单层的储存仓库有 240米长和 192米宽。它有一个 4斜屋顶，总楼面面积为 46080。仓库的基本结构就是钢框架与波纹板墙壁和屋顶，这个钢框架有一小时的耐火极限 3。在仓库里有一个屋脊通风口，它的大小是 240米厂和 16米宽，并且从地板有 16.4米高。沿着仓库墙的东西走向，有六个大的卷帘门，每个卷帘门有 4米宽 6米高，这些卷帘门保持开着为了给通风设备补充空气。仓库里配备了消防栓，便携式灭火器，烟雾探测器和报警系统。我们假设建筑构件有足够的抗火能力，并且在仓库里的任何火灾的初始阶段不能倒塌，例如三十分钟。根据建筑规范 GBJ16
14、-871，这个仓库是乙类建筑，储存在里面的物品属于乙类危险材料。对于这样的建筑，规范 GBJ16-87里表 3.5.3指定出口距离不能超过 80米。不管怎样，仓库现在的设计宽有 192米，而且最大出口距离超过了 96米。在图 1里，阴影区处在仓库消防出口的 80米半径之外。因此，一个违反规范的问题就出现了。3图1.仓库的平面图和剖面图（不按比例的）2.2 可燃物荷载和分布为了消防安全工程评估的目的，与仓库相关的危险需要确定。这个仓库的火灾危险主要是由于制造橡胶轮胎的材料，它们具有非常高的燃烧热 7。橡胶轮胎被堆在一起，并且轮胎的堆积高度和面积分别被限制在2米和一百平方米。将轮胎放平，一个堆在另
15、一个上面，每堆与相邻的堆要隔开至少1.0米，每个储存桩之间进出通道和储存桩与墙之间的进出通道为2米宽，还有相对于卷帘门主要的进出通道宽要超过3米 5。我们将所有可燃物的质量估计为近似有300000kg，可燃物荷载的总热能为9.6xMJ。我们认为主要的点火源来自电故障，由机器和工具偶然产生的火花，并且假定在仓库内存在通过叉车发动或从照明设备降落的火花产生燃烧的可能。3 通过火灾模拟确定ASET3.1 模型应用我们用计算机模型FASTA 4来模拟在预先确定的火灾情形下仓库内的物理条件，区域模型像FAST,是相对较简单的但能快速的应用和给出合理的对于隔离结构内的火灾危险的工程评估。不管怎样，由于区域
16、假设的简单化，还有它们可以模拟房间的大小和形状，使得这些模型存在一些缺陷。该工厂仓库是一个非常大的空间，在这里我们可以非均匀分布的烟雾条件。我们看到对于区域模型应用在大空间比如中庭和飞机库的研究在杂志上已有报道。Duong对比了一些在一个超大飞机库（94x54x15m）里4MW和36MW火灾测试结果的预测,他得出这样的结论，对于4MW的火灾，区域模型可以对于烟层厚度和温度给出合适的预报；对于36MW的火灾，他发现FAST过度预报烟气充满速度和温度。这个观察保守地看待FAST预测大空间充满烟气的过程，但就消防安全而言是我们担忧的。为了减少FAST模型在预测大空间仓库时的不确定性，我们运用了多单元的概念。根据这个概念，我们将这个仓库划分为20个小单元或是空间，如图2所示。在图中，虚线表示相邻单元之间想象的界限和相邻空间之间指定的通风口。这区域1-8和13-20的地板面积是相同的且为60x40m，区域9-12的地板面大小是60x16m。由于FAST
