1、第10章 民用建筑火灾烟气的控制 火灾：是失去控制的燃烧造成的危害。 火羽流：火灾燃烧中，火源上方的火焰及燃烧的烟气的流动称为火羽流。 室内火灾中，初始火源大多数是固体可燃物起火，液体和气体起火较为少见。固体可燃物可由多种外部火源点燃，如掉在沙发或棉被上的烟头。 2000年我国共发生火灾18.9万起，火灾直接财产损失15.2亿元（出处：公安部数据）。 2000年我国死于火灾的有3210人，平均每周61人。（出处：同上） 2003年我国共发生火灾25万多起，死亡2497人，受伤3098人,平均每周死伤107人 绝大部分致人死亡的火灾发生在晚上，晚上绝大部分致人死亡的火灾发生在晚上，晚上10点到早
2、上点到早上6点，大部分点，大部分（51.6%）受害者是在他们睡觉的时候。）受害者是在他们睡觉的时候。 每每30秒钟，火灾面积蔓延一倍。平均只有不到秒钟，火灾面积蔓延一倍。平均只有不到5分钟的时间，人们能安分钟的时间，人们能安全离开火场全离开火场. 火灾中死亡人数，由于火灾中死亡人数，由于烟气熏死的约占烟气熏死的约占50%-70%（相当多是先烟气中（相当多是先烟气中毒，窒息昏倒后被火烧死。毒，窒息昏倒后被火烧死。) 烟气毒性烟气毒性 有毒气体主要是有毒气体主要是CO，因为对死者血液的研究中，经常发现，因为对死者血液的研究中，经常发现羰羰(tang)基血红蛋白基血红蛋白，这是暴露在，这是暴露在CO
3、中的结果。中的结果。 烟气对人员构成的威胁最大。烟气对人员构成的威胁最大。烟气烟气的化学成分有毒外，的化学成分有毒外，对眼睛的刺激对眼睛的刺激作用作用相当明显。相当明显。 烟气遮光烟气遮光 由于烟气减光作用，人的能见度降低，对安全逃离火场造成由于烟气减光作用，人的能见度降低，对安全逃离火场造成严重影响。严重影响。 热热 对于燃烧系内及邻接区域乏人员皆具危险性、通常在对于燃烧系内及邻接区域乏人员皆具危险性、通常在 66C66C以上之以上之火焰所产生的热空气及气体，即能引致烧伤、热虚脱、脱水及呼吸道火焰所产生的热空气及气体，即能引致烧伤、热虚脱、脱水及呼吸道闭塞的症状。闭塞的症状。 火焰火焰烧伤可
4、能因火焰之直接接触及热辐射引起，皮肤若维持在温度烧伤可能因火焰之直接接触及热辐射引起，皮肤若维持在温度 6666度度C(150C(150度度F) F) 以上或受到辐射热以上或受到辐射热 3W/cm3W/cm2 2以上，仅须以上，仅须 1 1秒即可造秒即可造成烧伤，故火焰温度及其辐射热可能导致立即或事后致命。成烧伤，故火焰温度及其辐射热可能导致立即或事后致命。 氧气耗尽氧气耗尽 一般人类惯于在大气之一般人类惯于在大气之21%21%氧气浓度下自在活动，当氧浓度低至氧气浓度下自在活动，当氧浓度低至 17%17%，肌肉功能会减退，此为缺氧症现象。，肌肉功能会减退，此为缺氧症现象。 在在 1014%10
5、14%氧气浓度时，人仍有意识，但显现错误判断力，且本氧气浓度时，人仍有意识，但显现错误判断力，且本身不察觉。身不察觉。 在在 68%68%氧气浓度时，呼吸停止，将在氧气浓度时，呼吸停止，将在 68 68 分钟内发生窒息死分钟内发生窒息死亡。亡。 由火灾引致之亢奋及活动量往往增加人体对氧气之需求，所以由火灾引致之亢奋及活动量往往增加人体对氧气之需求，所以实际上在氧气浓度尚高时，即可能已出现氧气不足症状。实际上在氧气浓度尚高时，即可能已出现氧气不足症状。 一般人存活的氧气浓度低限为一般人存活的氧气浓度低限为10%10%，然而能否到达这些程度及多，然而能否到达这些程度及多快到达，则依每次火灾及燃烧系
6、内不同位置而异，因为此浓度受可快到达，则依每次火灾及燃烧系内不同位置而异，因为此浓度受可燃物浓度、燃烧速度、燃烧系体积及透气速率所影响。燃物浓度、燃烧速度、燃烧系体积及透气速率所影响。建筑火灾的烟雾流动规律 1.建筑物内通风、空调系统对建筑物内压力的影响，取决于供风和排风的平衡状况。如果各处的供风和排风是相同的，那么该系统对建筑物内的压力不会产生影响，如果某部位的供气超过排气，那里便出现增压，空气就从那里流向其他部分。反之，在排气超过供气的部位，则出现相反的现象。因此，建筑物内通风、空调系统可以按照某种预定而有益的方式设计，以控制建筑物内的烟雾流动。2.气体膨胀。温度升高而引起的气体膨胀是影响
7、烟雾流动较为重要的因素。根据气体膨胀定律，可推算出着火期间着火区域内的气体体积将扩大3倍，其中2/3气体将转移到建筑物的其他部分。而且膨胀过程发生相当迅速，并造成相当大的压力，这些压力如果不采取措施减弱，就会迫使烟从着火层往上和往下向建筑物其他部分流动 建筑火灾的烟雾流动规律 3.烟囱效应。当室内空气温度高于室外时，由于室内外空气容重的不同而产生浮力。建筑物内上部的压力大于室外压力，下部的压力小于室外压力。当外墙上有开口时，通过建筑物上部的开口，室内空气流向室外；通过下部的开口，室外空气流向室内。这种现象，就是建筑物的烟囱效应。它是由高层建筑物内外空气的密度差造成的，高层建筑的外部温度低于内部
8、温度而形成的压力差将空气从低处压入，穿过建筑物向上流动，然后从高处流出建筑物，这种现象被称为正热压作用。在低处外部压力大于内部压力，在高处则相反，在中间某一高度，内外压力相同，即存在一个中性压力面。烟囱效应随建筑物的内外温度差以及建筑物高度的增加而增加，在火灾发生于较低层时，烟囱效应对竖井和较高层的烟污染的影响尤为显著，因为此时烟从低层上升至高层内的潜力更大。由烟囱效应造成的压力差和气流分布，以及中性压力面的位置，取决于建筑物内分隔物的开口对气体流动的限制程度。火灾时，由于燃烧放出大量热量，室内温度快速升高，建筑物的烟囱效应更加显著，使火灾的蔓延更加迅速。因此烟囱效应对建筑物的空气的流动起着重
9、要作用 建筑火灾的烟雾流动规律4.室内风向、风力、风速对高层烟雾流动有显著影响，且这种影响随建筑物的形状与规模而变化。简单地讲，风力作用使得迎风面的墙壁经受向内的压力，而背风面和两侧的墙壁有朝外的压力，平顶层上有向上的压力。这两种压力，使空气从迎风面流入建筑物内，从背风面流出建筑物外，建筑物顶上的负压力对顶层上开口的垂直通风管道有一种吸力的作用。同时正的水平风压力促使中性面上升，负的水平风压力促使中性面下降 5. 通风空调系统引起的烟气流动烟雾的控制 高层建筑物由于火灾中人员撤离所需时间大致与建筑物高度成正比，所以一般撤离的时间较长，而在楼梯间和楼内远离着火区的其他地方形成难以忍受的烟雾状况所
10、需时间则较短。在加拿大进行的实验表明，每层240人的条件下，通过一座1.1米宽的楼梯向外疏散，一幢11层的楼房疏散时间需要6.5分钟，一幢50层的楼房疏散的时间需要2小时11分，而一幢高100米的建筑在无阻拦的情况下，烟雾能在半分钟内达到顶层。因此在发生火灾期间全部撤出建筑物内的人员是很困难的，如让住户留在高层建筑内，全面的消防安全系统必须包括对烟和火焰的控制，使某些特定区域内的烟浓度始终能维持在建筑使用者可以忍受的水平内。这些特定的区域包括楼梯间以及所有使用者都易到达并足以容纳他们的楼层空间等。 烟雾的控制1.限制烟雾的产生量。防烟最好的办法在于消除发烟的源头。因此，在高层建筑中，应设计火灾
11、报警系统及自动灭火系统，以便尽早发现火灾，在大量浓烟产生之前扑灭火灾或控制火灾发展。同时，在选用房屋建材及装饰材料、家具时，应尽可能采用发烟性小的材料，以便不幸发生火灾时，发生烟量小，发烟速度慢，相对地有较充裕的逃生时间，减少对生命的威胁。目前，日本、美国、法国等国家都规定在一些重要公共建筑物内，吊顶、地板、墙壁的装饰不许采用可燃物，经常派消防官员到各大饭店检查那里的家具、窗帘、地毯是不是阻燃的，核算火灾荷载。烟雾的控制2. 隔断或阻挡 在建筑物内设置防火防烟分区是控制烟气蔓延的主要方法. 当用隔墙或挡烟垂壁划分防烟分区时，每个防烟分区应分别设置排烟口，排烟口应尽量设在防烟分区的中心部位，至该
12、防烟分区最远点的水平距离不应超过米。同一分区内设置数个排烟口时，要求所有排烟口能同时开启，排烟量等于各排烟口烟量的总和。每个排烟系统设有排烟口的数量不宜超过个，以减少漏风量对排烟效果的影响。排烟口应均设有手动开启装置或与感烟器连锁的自动开启装置防火分区的划分 辽宁工业展览馆厅内采用了两排(每排7根)钢管混凝土柱承重，承重柱东西跨距为74m，南北跨距为24m。在建筑主展厅的中心部位设置跨度为9 m的通道，在具体布置展位时避开这个通道，保证通道上没有可燃物，利用这个通道作为无形的空间把主展厅分割成四个区域，防止一个区域的烟火通过该通道向其他区域的扩散蔓延，从而起到防火分隔的作用。在这个通道上设置区
13、别于其他地面的明显标志及疏散指示等设施；在防火带的垂直上方的屋面上加强设置机械排烟设施，及时排出上升到顶棚的烟气，防止高温烟气的水平扩散和对建筑构件的影响。烟雾的控制3.充分利用建筑物的构造进行自然排烟。自然排烟是在自然力的作用下，使室内外空气对流进行排烟。 (1)靠建筑物外墙建造的全敞开的室外防烟楼梯.(2)利用阳台或凹廊作为敞开前室的防烟楼梯间.(3)利用前室开窗排烟的防烟楼梯间.(4)不靠外墙的防烟楼梯间或虽靠外墙但不能开窗的前室的自然排烟，一般是设排烟竖井和过风竖井.但第四种方式中的自然排烟竖井与进风竖井需要占有很大的有效空间，布置起来也不方便，又降低了建筑的使用面积，所以，不易被设计
14、人员所接受.烟雾的控制4.利用机械装置进行机械排烟。这种排烟方式一般都是利用排风机进行强制排烟。据有关资料介绍，一个设计优良的机械排烟系统在火灾中能排出80的热量，使火灾温度大大降低，因此对人员安全疏散和灭火起到重要作用。利用这种方式进行排烟在设计和使用上应划分防烟分区，合理有效地利用隔墙、挡烟垂壁等进行排烟。机械排烟设计要点 烟气控制区域的排风量6次/小时 系统的总风量和管路风量:只需考虑最不利情况 风口及风阀:280度时必须关闭 风道 风机 需要经常保养烟雾的控制5.设置机械加压送风防烟系统。其目的是为了在高层建筑物发生火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。设置这种系统的部位应视建筑
15、物的具体情况而定，一般有：不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室；可开窗自然排烟的楼梯间但不具备自然排烟条件的前室；不具备自然排烟条件的消防电梯前室；受楼梯井和消防电梯井烟囱效应影响的合用前室；封闭室避难间等。对非火灾区域及疏散通道等应迅速采用机械加压送风的防烟措施，使该区域的空气压力高于火灾区域的空气压力、防止烟气的侵入，控制火灾的蔓延。 机械加压送风防烟系统保持的正压值通过国内外情况介绍和对其进行分析，认为为了防止烟气侵入和在火灾发生时妇女能够推拉开门，楼梯间应保持50Pa的压力；前室和消防电梯前室及合用前室保持25Pa左右正压较为合适.门开启时通过门洞处的风速值对于门开启时通过门洞处的风速值，按我国高层民用建筑设计防火规范中推荐选取，该值为0.71.2m/s.总风量的确定正压方式的送风量应分别按照门关闭时，保持给定的正压值(包括通过门窗缝隙和孔洞的漏风量)和门开启时，保持门洞处给定的风速值计算所需要的风量，取两者之中较大值.送风系统和送风方式楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室，正压送风系统应单独分开设置.为使楼梯间的压力分布均匀，从顶层开始每隔35层设一个送风口，一般多采用一台风机通过竖井，在竖井上开送风口或用分支管的集中送风方法.课后要求：查阅民用建筑防火规范
