會展中心火災煙氣控制的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，會展建筑在數(shù)量上、規(guī)模上以及功能上都不斷有新的發(fā)展和突破，但由于其建筑結構與使用功能的特殊性，也向建筑火災安全領域提出了新的挑戰(zhàn)。 本文通過對當今國內(nèi)外大空間建筑火災研究方法的分析比較，針對會展中心建筑特點與火災特性，選用屬于場模擬層次的大渦模擬技術作為研究方法，并選擇美國NIST發(fā)行的FDS軟件作為研究工具。 通過將大空間火災試驗與FDS數(shù)值模擬結果進行對比，計算值與試驗值基本吻合，說明FDS軟件能較為準確真實

2、地再現(xiàn)大空間火災過程，利用FDS軟件來研究會展類大空間建筑煙氣流動具有可行性與適用性。 本課題選用典型會展建筑作為研究對象，通過正交數(shù)值模擬試驗，比較分析了各因素(排煙口位置、大小、開啟數(shù)目及排煙量)及其交互作用對其機械排煙效果(煙層高度)的影響，并尋找可能最優(yōu)的機械排煙方案以優(yōu)化會展中心煙氣控制系統(tǒng)設計。研究表明排煙口位置、排煙量以及排煙口大小與排煙口開啟數(shù)目的相互作用對考核指標影響顯著，是影響機械排煙效果的主要因素，因而在進

3、行展廳機械排煙設計時，應重點考慮以上因素。 根據(jù)會展中心數(shù)值模擬結果，開展展廳火災羽流發(fā)展過程，煙氣層發(fā)展過程及火災典型現(xiàn)象分析。研究發(fā)現(xiàn)由于展廳空間高大，會展建筑火災過程中煙羽流溫度、速度及濃度衰減非常大，存在煙氣層溫升小，煙層波動大，發(fā)展不均勻等特點，容易產(chǎn)生煙氣沉降、彌散現(xiàn)象，這給早期火災探測及人員疏散帶來極大阻礙。當排煙口速度過大時，由于排煙口強烈的抽吸作用，容易產(chǎn)生“卷吸現(xiàn)象”，從而降低機械排煙效率，因而設計排煙口風速

4、時，應考慮臨界排煙量。通過排煙效果分析，比較不同排煙口位置及機械排煙量大小對展廳排煙效果的影響，研究發(fā)現(xiàn)“頂排”明顯優(yōu)于“側排”。這是因為與“側排”相比，頂棚排煙系統(tǒng)能使上升煙氣以最短的路徑最快的速度流向排煙口，及時排走高溫高濃度煙氣，減少其與空氣混合擴散的幾率。而“頂排”時的下部空間氣流形式也有助于控制煙層下降。隨著排煙量的增大，頂棚排煙方式的優(yōu)勢將更為突出。 并就所需排煙量大小、排煙效果、排煙效率以及排煙量確定依據(jù)等方面，對

5、國內(nèi)《高規(guī)》及美國NFPA92B這兩種當前廣泛使用的確定排煙量的方法進行比較。研究表明美國NFPA92B綜合考慮了火災荷載、建筑空間尺寸等因素，與傳統(tǒng)的換氣次數(shù)法相比，更為經(jīng)濟合理。但是兩種方法在確定因素的考慮上都欠缺全面。筆者建議采用數(shù)值模擬方法確定排煙量，可以綜合考慮各種因素，做到具體工程具體分析，在保證安全疏散的同時，最大限度地降低排煙量，避免卷吸現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高排煙效率。這樣設計出來的排煙系統(tǒng)無疑更加經(jīng)濟、合理、可靠。