2019一级消防工程师技术实务考点及例题：建筑性能化防火设计评估_第2页

　　03　烟气流动与控制

　　知识点：烟气流动的驱动作用

　　(一)烟囱效应

　　当外界温度较低时，在诸如楼梯井、电梯井、垃圾井、机械管道、邮件滑运槽等建筑物中的竖井内，与外界空气相比，由于温度较高而使内部空气的密度比外界小，便产生了使气体向上运动的浮力，导致气体自然向上运动，这一现象就是烟囱效应。

　　(二)浮力作用

　　(三)气体热膨胀作用

　　燃料燃烧释放的热量会使气体明显膨胀并引起气体运动。火灾过程中，建筑内部的空气会从开口下半部流入该着火房间，而热烟气也会经开口的上半部从着火房间流出。

　　(四)外部风向作用

　　建筑发生火灾时，经常出现着火房间窗玻璃破碎情况：

　　处于背风侧，则外部风作用产生的负压会将烟气从着火房间中抽出，这可以大大缓解烟气在建筑内部的蔓延;

　　处于迎风侧，则外部风将驱动烟气在着火楼层内迅速蔓延，甚至蔓延至其他楼层，这种情况下外部风作用产生的压力可能会很大，而且可以轻易地驱动整个建筑内的气体流动。

　　(五)供暖、通风和空调系统(HVAC)

　　火灾的开始阶段，处于工作状态的HVAC系统有助于火灾探测，当火情发生在建筑中的无人区内，HVAC系统能够将烟气迅速传送到有人的地方，使人们能够很快发现火情，及时报警和采取补救措施。

　　随着火势的增长，HVAC系统也会将烟气传送到它能到达的任何地方，加速了烟气的蔓延，同时，它还可将大量新鲜空气输入火区，促进火势发展。

　　知识点：烟气流动分析

　　火羽流的形成

　　顶棚射流

　　大空间窗口羽流

　　(一)火羽流的形成

　　在火灾中，火源上方的火焰及燃烧生成的烟气通常称为火羽流。

　　(二)顶棚射流

　　顶棚射流是一种半无限的重力分层流，当烟气在水平顶棚下积累到一定厚度时，它便发生水平流动。

　　顶棚射流的厚度为顶棚高度的5%～12%;

　　顶棚射流内最大温度和速度出现在顶棚以下顶棚高度的1%处，它是估算火灾探测器和洒水淋头响应的重要基础。

　　(三)大空间窗口羽流

　　从墙壁上的开口(如门、窗等)流出而进入其他开放空间中的烟流通常被称为“窗口羽流”。

　　在房间起火之后，火灾全面发展的性状(即可燃物的燃烧速度、热释放速率等)是墙壁上的门窗等通风开口的空气流速控制的，即热释放速率与通风口的特性有关。

　　知识点：烟气层有关参数计算

　　烟层高度对人员疏散是一个重要的影响因素，人员在到达安全位置之前，应希望疏散过程中不会在建筑烟气中穿过。

　　1——由于热膨胀而过量的空气;2——底部面积。

　　知识点：烟气流动的计算方法及模型选用原则

　　烟气流动的主要模型有：

　　经验模型

　　区域模型

　　场模型

　　场区混合模型

　　(一)经验模型

　　经验模型则是指以实验测定的数据和经验为基础，通过将实验研究的一些经验性模型或是将一些经过简化处理的半经验模型加上重要的热物性数据编制成的数学模型。

　　现有的经验模型通常局限于描述火源空间的一些特征物理参数，如烟气温度、浓度、热流密度等随时间的变化，因此经常被称为“局部模型”。

　　(二)区域模型

　　把所研究的受限空间划分为不同的区域，并假设每个区域内的状态参数是均匀一致的。

　　区域模型通常把房间分为两个控制体，如下图所示，即上部热烟气层与下部冷空气层。

　　(三)场模型

　　火灾的场模拟研究是利用计算机求解火灾过程中各参数的空间分布及其随时间的变化，是一种物理模拟。

　　通用商业软件：PHOENICS、FLUENT、CFX、STAR-CD。

　　专用软件瑞典Lund大学的SOFIE、美国NIST开发的FDS和英国的JASMINE等。

　　(四)场区混合模型

　　采用场模拟的方法来研究着火房间或强流动区域，对其他非着火和非强流动区间采用区域模拟的方法。这种混合模拟方法，兼顾场模拟和区域模拟两者的优点，并能更为准确地反映火灾过程的特征，这种方法简称为场区模拟方法。