【正文】 四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 (一 ) 空氣氣流 從理論上而言 ， 合理利用空氣氣流能夠有效地阻止煙氣向任何空間蔓延 。 而當擋煙物只有很小的縫隙時 ， 在實際過程中要想確定縫隙中的空氣流速是十分困難的 ， 在這種情況下選擇壓差作為煙氣控制的設計參數(shù)則相當方便 。 實際上 ， 分別考慮這兩個原則對于煙氣控制的設計是十分有利的 。 加壓的結果是使空氣在門縫和建筑結構縫隙中正向流動 ， 從而阻止熱煙氣通過這些縫隙逆向蔓延 。 由此可見煙氣控制時應著重強調(diào)兩個基本原則 ， 即： (1) 利用流速是夠大的空氣流可有效地阻止建筑火災中的煙氣蔓延 (2) 在擋煙物兩邊形成一定的壓差 ， 可起到控制煙氣蔓延的作用 。 (3) 通過空氣流的有效運用 ， 煙氣控制系統(tǒng)能夠有效阻止煙氣經(jīng)過敞開的擋煙門侵入被保護區(qū) 。 若無煙氣控制 ， 則這些驅動力將使煙氣蔓延到任何存在開口和縫隙的地方 。 圖 512 空氣流速較低時熱煙氣 圖 513 空氣流速足夠大時熱煙氣 侵入高壓區(qū)的示圖 被限制在起火區(qū)的示意圖 一、煙氣管理與煙氣控制 * 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 由于煙氣控制需要依靠風機產(chǎn)生的空氣流動和壓差 ，因此 ， 與傳統(tǒng)的煙氣管理的方法相比 。 如果高壓區(qū)的空氣流速較低 ，熱煙氣將借助對流作用經(jīng)擋煙門的上部進入避難場所或疏散通道 ， 如圖 512所示 。 圖 511 擋煙物兩邊形成的壓差對熱煙氣抑制作用示意圖 一、煙氣管理與煙氣控制 * 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 如果人員逃生過程中不慎使擋煙門處于敞開狀態(tài) ， 高壓區(qū)的空氣將通過敞開的擋煙門流入起火區(qū) 。 擋煙門的高壓一側既可是避難場所 ， 又可是疏散通道 ， 起火區(qū)的煙氣處于低壓一側 。 下面結合圖 511來說明擋煙物兩邊形成的壓差對煙氣蔓延的抑制作用 。 因此專門設計的排煙井應該保證在除著火樓層以外的其他區(qū)域基本上無煙氣泄漏 ， 從而防止煙氣向其他樓層蔓延造成火勢擴大 。 若煙氣被水噴淋冷卻 ， 則排煙孔和排煙井的功效會大大下降 。 擋煙物兩邊的壓差則受煙囪效應 、 浮力 、 外部風強弱及供暖 、 通風和空調(diào)系統(tǒng)的影響 。 擋煙物所能起到的擋煙效果依賴于其密閉性及其兩邊的壓差 。 一、煙氣管理與煙氣控制 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 一 、 煙氣管理和煙氣控制 所謂 “煙氣管理 ”， 包括所有能夠抑制熱煙氣蔓延 、 保障火區(qū)人員生命安全和減少火災損失的方法 。 根據(jù)美國測試與材料學會 （ American Society for Testing and Materials， ASTM） 和國際消防協(xié)會 （ National Fire Protection Association, NFPA） 對煙氣的定義 ， 這里所說的煙氣 ， 包括懸浮的固相和液相顆粒以及材料熱解燃燒過程中產(chǎn)生的氣相物質(zhì) 。 目前 ， 世界上許多發(fā)達國家都開展了煙氣控制方面的研究 ， 包括現(xiàn)場測試 、 全尺寸火災實驗模擬和計算機模擬 。 上世紀六十年代后期 ， 采用加壓的方法來阻止煙氣進入樓梯井的設想開始引起人們的重視 ． 隨之產(chǎn)生了對起火樓層送風或排煙 、 而對相鄰樓層加壓的設想 ， 并且這一設想很快在建筑通風系統(tǒng)中付諸實施 。 建筑物內(nèi)一旦發(fā)生火災 ， 熱煙氣將從火區(qū)向四處蔓延 ，迅速充滿樓梯井及電梯井 ， 阻斷和封閉疏散通道 ， 危及生命財產(chǎn)安全 。 目前 ， 人們已經(jīng)認識到火災煙氣是造成人員傷亡的主要因素 。 “煙氣控制 ”即是指以風機形成的風壓來阻止火災過程中的煙氣蔓延 。許多建筑都已采用了相應的煙氣控制系統(tǒng) ， 對其余大部分建筑也在煙氣控制方面進行了改進 。 本節(jié)將著重討論建筑火災中煙氣控制的原則和方法 、 及其設計中的有關問題 。 比較成熟和傳統(tǒng)的方法是 ， 同時或單獨在建筑的適當位置設置擋煙物 、排煙孔或排煙井 。 穿越墻或地板管道周圍的縫隙 、 墻和地板交接處的縫隙以及門窗的縫隙常常使建筑物的密閉性能降低 ， 從而削弱擋煙物的擋煙效果 。 排煙孔和排煙井的功效則取決于它們距離火區(qū)的遠近 、 煙氣的浮力和其它一些驅動力 。 需要指出的是 ， 由于建筑內(nèi)的電梯井結構的特殊性 ，起火后大量的熱煙氣經(jīng)電梯井向上蔓延 ， 客觀上起到了排煙井的作用 ， 造成建筑起火后電梯失去的疏散功能 ， 助長煙氣和火勢的擴展和蔓延 。 一、煙氣管理與煙氣控制 * 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 所謂 “煙氣控制 ”， 則是將傳統(tǒng)上用于煙氣管理的擋煙物 (墻 、 地板 、 門等 )與機械風機產(chǎn)生的氣流和壓差共同使用 ， 從而達到控制煙氣流動的目的 。 圖中的擋煙物為擋煙門 。 兩端的壓差可有效地阻止熱煙氣通過門縫和其它結構縫隙的滲入避難場所或疏散通道 。 此時擋煙門能否起到阻止熱煙氣向避難場所或疏散通道蔓延的作用就取決于高壓區(qū)的空氣流速 。 如果空氣流速足夠大 ， 熱煙氣的侵入也可避免 ， 如圖 513所示 ， 此時所需的高壓區(qū)的空氣流速的大小就取決于火區(qū)的熱釋放速率 ， 有關問題將在下面詳細討論 。 煙氣控制有以下三個優(yōu)點： (1) 煙氣控制對擋煙物密閉性的依賴性較小 ， 設計中允許在擋煙物上存在 —些合理的開口和縫隙； (2) 與被動的煙氣管理相比 ， 煙氣控制系統(tǒng)受煙囪效應 、 浮力作用和外部風作用而失效的可能性更小 。 而煙氣控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的氣流和壓差可以有效地克服這些驅動力 。 尤其是在遇緊急疏散過程中 ， 擋煙門常會被打開 （ 如圖 51 513） ，甚至在整個火災過程中擋煙門一直處于敞開狀態(tài) ， 若無煙氣控制 ， 則煙氣很容易穿過這些擋煙門而四處蔓延 。 一、煙氣管理與煙氣控制 * 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 在擋煙物兩邊形成一定的壓差稱之為加壓 。 因此 ， 從嚴格的物理觀點來看 ， 上述第二個原則是第一個原則的特例 。 這是因為對有較大開口的擋煙物而言 ， 在設計計算和驗收試驗過程中 ， 空氣流速都是很容易控制的物理量 。 因此在不同情況下 ， 對上述兩個原則應作單獨考慮 。 目前 ， 采用氣流來控制煙氣運動的方法被普遍用于門口和走廊 。 考慮到距火區(qū)較遠處物性參數(shù)在流動截面上的分布近似均勻 ， ρ = kg/m3， c=?K、 T=27oC， 則臨界氣流速度為： (546) 系數(shù) Kv取 。 一、煙氣管理與煙氣控制 * 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 31W /k )cTgE(KV ??31W /vk )E(KV ?第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 但是 ， 它不適用于水噴淋作用下的火災情況 ， 因為這時上游空氣和下游氣體之間的溫差很小 。 圖 514 臨界氣流速度與走廊寬度和能量進入速率的關系 一、煙氣管理與煙氣控制 * 二、煙氣控制系統(tǒng)設計計算問題 三、煙氣控制系統(tǒng)設計參數(shù) 四、建筑中煙控的主要方式 第四節(jié) 建筑火災中 的煙氣控制 例如；當 150kW時 ， 可得到臨界氣流速度約為 。 一般要求的氣流速度越高 ， 煙氣控制系統(tǒng)設計的難度就越大 ， 造價也越高 。 有關煙氣控制系統(tǒng)中設計合理的氣流速度的問題將在后面進一步討論 。 這里所謂 “最基本的方法 ”， 指通過在門 、 隔墻以及其它建筑構件兩邊產(chǎn)生壓差來控制煙氣蔓延 。 對于幾何形狀固定的流動路徑 ， 理論上 n在 ～ 。 于是 ， 空氣的體積流量 (m3/s)可表示成： (547) 式中 ， A為流動面積 (m2)， 通常等于流動路徑的截面積；?P為流動路徑兩端的壓差 (Pa)； ρ為流動空氣的密度； C為流動系數(shù) ， 它取決于流動路徑的幾何形狀及流動的湍流度等 ， 其值通常在 ~ 。 也可利用圖 515來確定空氣體積流率 。 當壓差增至 75Pa時空氣體積流量增至 。另外供暖、通和空調(diào)系統(tǒng)以及其它原因也可能引起這種波動。從克服壓差波動、煙囪效應、煙氣浮力以及外部風影響的角度而言，煙氣控制系統(tǒng)所能提供的壓差應該足夠大，然而在門等敞開的情況下，這是難以