高层建筑竖井负压控烟效果的全尺寸实验研究

摘要

随着城市化发展，土地供给紧张，我国涌现出越来越多高层和超高层建筑，但是近几年高层建筑火灾引发的伤亡事故频发，说明高层建筑火灾防治形势依然严峻。高层建筑竖向通道的烟囱效应一方面会加速烟气蔓延，扩大火灾影响;另一方面烟囱效应能加快烟气流动，快速排出烟气。设置专门的排烟竖井，将烟气直接从着火房间排出时，将在着火房间形成负压，从而将烟气控制在着火房间。
　　国内外相关学者对利用烟囱效应进行烟气排放、控制已开展了一些研究，但缺乏全尺寸实验研究，以及不同参数对控烟效果影响的实验研究。为了进一步研究竖井控烟的可行性及有效性，本文设计了两类竖井实验台，对利用烟囱效应控烟开展全尺寸实验研究。
　　一是着火房间通过侧壁开口直接与竖井相连，开展不同竖井高度和火源功率下的实验研究。研究发现，竖井高度达到二层(5.6m)以上时，可产生明显烟囱效应。竖井高度增加烟囱效应增强，竖井高度达到六层(16.8m)时，单、双油池火的竖井排烟速度分别达2.3m/s、3.4m/s。火源功率增大，烟囱效应增强，但室内烟气热压也增大，使得室内负压净值减小，控烟效果减弱，需要提高竖井增大排烟量，抑制溢流出现。单、双油池火，竖井高度达到六层时，补风口平均速度分别是2.5m/s、2.9m/s。通过比较修正后的补风速度理论值与溢流速度理论值，以及实验录像对控烟效果的记录，验证了抑制补风口溢流的理论条件。
　　二是着火房间通过30m长的水平管道与竖井连接，对不同竖井高度和火源功率下的竖井排烟进行实验研究。研究发现，点火前期，补风口有60s左右的持续溢流。烟气温度在水平管道内呈指数规律衰减，双油池火衰减率大于单油池火。加入水平管道，使得竖井底部负压减小，排烟速度减小，控烟效果减弱。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 高层建筑火灾特点

1．1．2 高层建筑的火灾案例

1．2 高层建筑的控烟措施

1．3 高层建筑火灾烟气研究现状

1．4 本文章节安排

第2章 理论分析及竖井内烟气流动规律

2．1 高层建筑中烟气运动特性

2．2 烟囱效应负压控烟原理

2．3 竖井中烟气温度的衰减规律

2．4 本章小结

第3章 竖井负压控烟全尺寸实验台设计

3．1 引言

3．2 全尺寸实验台设计

3．3 实验测量参数及仪器设备

3．3．1 电子天平

3．3．2 热电偶及布置方式

3．3．3 四通道风速仪及测点位置

3．4 本章小结

第4章 竖井高度和火源功率对烟气流动规律的影响

4．1 引言

4．2 实验设计

4．3 实验结果

4．3．1 火源功率

4．3．2 室内温度

4．3．3 竖井内温度

4．3．4 竖井、补风口气流速度

4．4 实验结果分析

4．4．1 竖井高度和火源功率对室内温度的影响

4．4．2 竖井高度和火源功率对竖井内温度影响

4．4．3 竖井高度和火源功率对排烟速度的影响

4．4．4 竖井高度和火源功率对控烟效果的影响

4．5 小结

第5章 竖井连接水平管道时烟气流动规律的实验研究

5．2 实验设计

5．3 实验结果

5．3．1 开口对排烟效果的影响

5．3．2 室内温度分析

5．3．3 排烟管道内温度分析

5．3．4 横烟管道、竖井、补风口气流速度分析

5．4 实验结果分析

5．4．1 竖井高度和火源功率对室内温度的影响

5．4．2 竖井高度和火源功率对管道内温度的影响

5．4．3 竖井高度和火源功率对排烟速度的影响

5．4．4 有无横烟通道对气流速度的影响

5．4．5 竖井高度和火源功率对控烟效果的影响

5．5 小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间撰写的学术论文