地下建筑的防排烟研究
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作者: 王大鹏
1、前 言
众所周知,地下建筑,尤其是地下商业建筑,其火灾特点为“三多”即可燃物多、流动人员多、引起火灾的火源多。一旦起火,呈现出火烟扩散快、火势蔓延快、火烟温度高、毒性大,从而造成地下人员安全疏散难、地面消防人员灭火扑救难,即“二快、一高一大、二难”的火灾特性。势必造成地下人员“坐以待毙”和地面人员“望火兴叹”的危险局面。所以,地下建筑的防排烟设计显得尤为重要。
2、地下建筑火灾的特征
2.1 地下建筑火灾烟气的危害性
地下建筑内可燃物多、引起火灾的火源多,发生火灾后,将产生大量剧毒、刺激性、窒息性烟雾。使人们呼吸困难,甚至窒息。另一方面,烟气排不出去热量积累,加上地下建筑散热缓慢,发生火灾时烟气冷却程度小,烟气温度上升较快,火烟温度高,这种高温气体的蔓延,加剧了火灾的发展。
2.2 人员疏散的困难性
(1)地下建筑的出入口少,几乎没有直通室外的出入口。出人口发生火灾时可能是排烟口,高温浓烟的流动方向与受灾人员的疏散方向是一致的,而烟气的流动速度往往比人们的疏散行进速度快,使人们逃不脱高温浓烟的危害,给疏散带来很不利的影响。
(2)地下建筑无自然采光,平时安全靠灯光照明,发生火灾时,正常电源中断,加上浓烟的烟涩,整个地下建筑内漆黑一团,现代地下建筑虽设有应急照明,但由于浓烟严重影响可见度。使人们的视程大大缩短,严重时将失去辨认逃离方向的能力。
(3)地下商业建筑,一般处于各大城市比较繁华的地带,其流动人员多。发生火灾时,人员的心理行为受地下建筑特点的影响,从众心理、趋光心理比地上更易发生,而且易惊慌失措。特别是顾客,加之对环境不熟悉,导致逃生困难。
2.3 火灾扑救的困难性
地下建筑发生火灾时,由于出入口少,无孔洞,所以灭火进攻路线少,特别是高温浓烟大量涌出的情况下,扑救人员很难进入建筑物并接近起火点,地下建筑中的可见度也是有限的,扑救人员行动困难,由于屏蔽作用,地下建筑对通讯设备干扰大,给火场指挥通讯联络造成困难t地下建筑一般结构比较坚固,难以采用破拆等战术措施,影响灭火救援进度。
3、地下商业街的烟气控制
3.1 安全疏散设计
安全疏散是指发生火灾后处于危险区域的人员安垒撤离,并抵达安垒区域的过程。疏散设计首先应考虑是疏散时间,根据《人民防空工程设计防火规范》规定,确定疏散时间为3min。其次还要考虑安全疏散通道的宽度,疏散楼梯的数量,宽度和安全口的数量以及宽度。但要做好火灾中的疏散工作,首先要考虑通道中的通风防排烟。由于地下建筑火灾中的烟气采用自然排烟比较困难,应安装机械防排烟设施。由于地下建筑中的人员因生理、心理的影响而趋光性特别突出。在进行建筑设计时可利用自然采光来缓解人员心理影响,疏散楼梯可设在中庭里。
3.2 防排烟分医的划分
目的:保证在一定时间内使火场上产生的高温烟气不致随意扩散,二是为了提高排烟口的排烟效果。我国《高层民用建筑设计防火规范》规定地下室每个防烟分区的建筑面积不应超过500m2。《人民防空工程设计防火规范》中也规定:每个防烟分区的建筑面积不应大干500m2,但当从室内地坪至顶棚或顶板的高度在6m以上时,可不受此限,因此,高大空间的房间只设一个防烟分区,而对于多层的地下建筑,除了水平分区外,还应进行垂直分区,防排烟分区不允许跨越防火分区。防烟分区应用从顶棚下突出不小于0.5m的梁和挡烟垂壁、隔墙来划分。一般的地下建筑的高度在2.5-3.3m左右,那么一个防排烟分区的体积约为1500m3
排烟时间不宜过常,否则不但不利于受灾人员和物资的疏散,一般排烟时间控制在6-15分钟之内。
3.3 防排烟方式及其选择
3.3.1 目前常采用的防烟的方式
(1)非燃化防烟:即地下建筑材料和室内家具,装修材料等尽量采用非燃材料或难燃材料制成。从而把烟气的生成量降低到最小限度。
(2)密封防烟。是火灾发生时采取关闭设于通道上(或房间)的门和管道上的阀门等措施,达到火区内外隔断,杜绝新鲜空气的流人,让火情由于缺氧而自行熄灭的一种方法从而达到防烟灭火的目的。
(3)阻碍防烟:在烟气扩散流动的路线上,设置各种阻碍,以防止烟气继续扩散。用从顶棚下突出不小于0.5m的梁和挡烟垂壁、隔墙来划分。
(4)机械防烟;建筑物发生火灾时对着火区以外的区域进行机械送风,使其保持一定的正压,以防止烟气的侵入。
3.4 排烟方式的选择
(1)自然排烟方式
在一般情况,地下建筑不采用自然排烟方式的。但在某些情况下。如地下建筑面积较小,构造比教简单,重要性也不大,这时可借助平时的垂直通风井作为发生火灾时的自然排烟井。位于同一防排烟分区的垂直通风井的总流通截面积和人防工程中利用采光窗排烟的排烟口的有效面积应不小于该防烟分区地面面积的2%,排烟口的位置应在房间或大厅的上部,并设置有自动开启的装置。
(2)独立的机械防排烟方式
地下建筑物根据其出入口的数量分为单通道和多通道。为了使地下建筑取的较好的排烟效果,《高层民用建筑设计防火规范》和《人民防空工程设计防火规范》都有相关条款规定:人防工程排烟区及设置机械排烟的地下室应有补风措施,且补风量不应小于排风量的50%。因此地下建筑的机械防排烟宜采用全面通风排烟方式,而且排烟和进风必须形成一个良好的对流循环系统。
1、单通道地下建筑的全面通风排烟,送风机出口的送风管应伸人到远离地下建筑出入口的尽头下部,而排烟机的吸入口则应设置在地下建筑出入口内则上部。这种设置,可形成良好的对流,新鲜空气从里向外驱赶烟气,有利于排烟。
2、多通道地下建筑的全面通风排烟,一般是从一个出入日向里送风,而从一个出入口向外排烟如果有多个出入口的话,作为机械通风排烟的出入口就不能随意选择。也就是说,送风口应尽量远离烟口,以便使送风和排烟形成良好的对流。
3、对于大型复杂的多通道地下公共建筑,防烟楼梯间、避难走道及其前室或合用前室的工程一旦发生火灾,是人员撤离的生命通道和消防人员进行扑救的通行走道,必须确保其备方面的安全。因此在防烟楼梯间及其前室或合用前室、避难走道的前室应进行机械加压送风防烟设施,防止烟气侵入,确保空气质量。人防避难走道的前室机械送风口应正对入门口,且宽应大于门洞宽度。而机械排烟口则设置在地下建筑的工作区或生活区。
4、负压机械排烟方式当排烟机运行时必将使地下建筑中形成负压,如果地下建筑为封闭结构,由干没有空气对流,就很难达到良好的排烟效果。这时如开启任何一个远离排烟口的出入口,新鲜空气就会从地面流入地下建筑中,从而形成自然进风机械排烟的通风排烟过程,应使自然进风口远离机械排烟口。
5、利用通风空调系统管道兼作排烟,此种设计一般将风机设计成双速风机,风机平时低速运行进行排烟,着火时,转成高速运行状态,进行排烟。平时排烟阀关闭,排风阀开启。着火时,排风阀关闭,排烟阀开启。这种方法在目前应用比较广泛。
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