地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)評價指標(biāo)的實驗研究

1、<p>　　地鐵通風(fēng)排煙系統(tǒng)評價指標(biāo)的實驗研究</p><p>　　摘要：由于地鐵大多處于地下封閉空間內(nèi)，通風(fēng)剎胭系統(tǒng)的好壞越來越受到人們的關(guān)注，它不僅可以改善地鐵空間的空氣質(zhì)量，還可以在發(fā)生火災(zāi)時，控制煙氣的流動.因此本文整理出一套通風(fēng)排煙系統(tǒng)的評價指標(biāo)，并在縮小尺寸模型內(nèi)運(yùn)用有效的測量方法進(jìn)行風(fēng)速、溫度等參數(shù)的實驗測定，經(jīng)過分析，整理出的評價指標(biāo)可以對地鐵環(huán)境的實際側(cè)絲工作起到一定的建議與指導(dǎo)作用.

2、</p><p>　　關(guān)鍵詞：地鐵;風(fēng)速;風(fēng)量;評價指標(biāo)</p><p><b>　　0引言</b></p><p>　　對于火災(zāi)運(yùn)行模式下地鐵排煙系統(tǒng)，從防排煙的目的和效果出發(fā)，需要相應(yīng)的評價指標(biāo).這些指標(biāo)的提出，對于地鐵車站通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)的設(shè)計及工程驗收有一定的指導(dǎo)意義。</p><p><b>　　1評

3、價指標(biāo)介紹</b></p><p>　　1.1((地鐵設(shè)計規(guī)范))GB50157一2003關(guān)于防排煙系統(tǒng)的規(guī)定[1]</p><p>　　條款中規(guī)定:地下車站站臺、站廳火災(zāi)時的排煙量，應(yīng)根據(jù)一個防煙分區(qū)的建筑面積按1M3/(m2·min)計算，當(dāng)車站站臺發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)保證站廳到站臺的樓梯和扶梯口處具有不小于1.5m/s的向下氣流.</p><p&g

4、t;　　1.2地鐵排煙系統(tǒng)效能評價指標(biāo)</p><p>　　1.2.1沖淡系數(shù)(換氣次數(shù))</p><p>　　在排煙中換氣次數(shù)定義為沖淡系數(shù)，當(dāng)建筑物內(nèi)聚集一定濃度的煙氣c0時，如煙氣濃度不再增加，通過排煙系統(tǒng)排出煙氣和新鮮空氣的補(bǔ)充經(jīng)過時間t達(dá)到煙氣濃度。時，有以下關(guān)系:</p><p>　　沖淡次數(shù)用干評價排煙系統(tǒng)的有效性，其意義在于如發(fā)生火災(zāi)時，要保證在一定

5、時間內(nèi)建筑物內(nèi)的能見度，沖淡次數(shù)大，提高能見度的時間短，便于救護(hù)工作開展.</p><p><b>　　1.2.2排風(fēng)效率</b></p><p>　　根據(jù)評價通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)效率，提出適合評價排煙系統(tǒng)的排風(fēng)效率.對于一個機(jī)械排煙系統(tǒng)，不考慮房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲風(fēng)，室外新風(fēng)為Gn，總排風(fēng)量為Ge，由于排煙管道漏風(fēng)等</p><p>　　這樣如果已

6、知新風(fēng)量與排風(fēng)量，就能得到排風(fēng)效率.排風(fēng)效率對于系統(tǒng)的評價非常重要，在實際工程中由于風(fēng)道的泄露，排風(fēng)效率低下，火災(zāi)中管道道泄漏可能導(dǎo)致防煙分區(qū)實效.</p><p><b>　　1.2.3氣流流速</b></p><p>　　通過一定的氣流速度，控制煙氣的擴(kuò)散，是排煙系統(tǒng)功能之一，對于地鐵，在站臺與站廳之間的樓梯口處通常采用氣流防煙，在區(qū)間隧道中也采用不使煙氣倒流的臨

7、界風(fēng)速防煙.我國地鐵規(guī)范規(guī)定當(dāng)車站站臺發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)保證站廳到站臺的樓梯和扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流，以防止熱煙氣的煙囪效應(yīng)使其竄到站廳層.</p><p>　　但是對于不同的極值火災(zāi)熱釋放率，臨界氣流速度應(yīng)不相同。同時，通過擋煙垂壁和噴淋作用可以減小臨界氣流速度，所以氣流流速的設(shè)定應(yīng)根據(jù)火災(zāi)極值熱釋放率的大小及其它防煙設(shè)施特性確定。</p><p>　　1.2.4其他氣流

8、組織評價指標(biāo)</p><p>　　“排熱效率[2]”、“排污效率[3]”、“實際新風(fēng)換氣次數(shù)nROAC [4]”、“不均勻系數(shù)[2]”這些評價舒適空調(diào)系統(tǒng)的指標(biāo)對于評價地鐵火災(zāi)同樣適用.這些指標(biāo)通過評價排煙口的安裝位置、間距及形式等對排煙系統(tǒng)的性能有所</p><p><b>　　影響.</b></p><p>　　1.3地鐵火災(zāi)人員安全逃生微

9、環(huán)境評價指標(biāo)</p><p><b>　　1.3.1能見度</b></p><p>　　能見度(s&gt;定義為距對比度減少至-0.02這點的距離.火場能見度與很多因素有關(guān)，包括煙氣的散射及吸收系數(shù)、室內(nèi)的亮度等，還依賴于逃生者的視力及其眼睛對光強(qiáng)的適應(yīng)狀態(tài)。SFPE《消防工程手冊》提出的能見度數(shù)值為13 m.澳大利亞《消防工程師指南》給出了小空間能見度臨界值

10、大于5m，大空間能見度臨界值大于10 m.大量的測試和研究，得出了火場能見度與煙氣消光系數(shù)K之間的經(jīng)驗關(guān)系:對于發(fā)光物體:KS=8;對于反光物體:KS=3[5].</p><p><b>　　1.3.2溫度</b></p><p>　　盡管大部分火災(zāi)傷亡緣于吸入有毒煙氣，但火災(zāi)最明顯的危害仍在于其產(chǎn)生的熱量，火焰及高溫?zé)煔鈺椛涑龃罅康臒崃?人體皮膚溫度升到約450C

11、時即有痛感，吸入1500 C或者更高溫度的熱煙氣將引起人體內(nèi)部的灼傷[5].</p><p>　　人對高溫?zé)煔獾娜棠褪怯邢薜模?50C時，可短時忍受;在1200C時，15 min內(nèi)可產(chǎn)生不可恢復(fù)的損傷;1400C時，可忍受5 min;1700C時，可忍受1 min[6].美國防火協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)130要求逃生通道處的溫度最大不能超過600 C，前6 min的平均溫度要少于490C ,溫度超過660C時人便難以忍受，這時

12、消防人員救援、乘客逃生遲緩[7].</p><p>　　1.3.3 CO濃度</p><p>　　煙氣毒性對人體的危害程度與煙氣各組分的作用有關(guān)。SFPE《消防工程手冊》中論述了人能在CO中的停留時間與CO濃度的關(guān)系，指出人在CO濃度為1250 mg/m3的環(huán)境中的極限安全時間為30 min.其中，625 mg/m3為相對較低的濃度，在該濃度下可允許停留的時間較長.地鐵空間相對封閉，毒性

13、指標(biāo)比較重要，為了更多的逃生時間，可采用625 mg/m3作為CO濃度的危險判定指標(biāo).</p><p>　　1.3.4煙氣層高度</p><p>　　火災(zāi)中的煙氣層伴有一定熱量、膠質(zhì)、毒性分解物等，是影響人員疏散行走與救援行動的主要障礙.在疏散過程中，煙氣層只有保持在疏散人群頭部以上一定高度，才能使人員在疏散時不受熱煙氣流的輻射熱威脅，并能避免從煙氣中穿過.由干地鐵一般凈空高度較低，可認(rèn)為

14、煙氣層在人員疏散過程中應(yīng)保持在距地面2.0 m以上的位置.</p><p><b>　　2實驗驗證</b></p><p>　　人員安全逃生微環(huán)境評價指標(biāo)可在火災(zāi)數(shù)值模擬中應(yīng)用，它是危險狀態(tài)的判據(jù)，地鐵排煙系統(tǒng)效能評價指標(biāo)可在工程驗收和檢測中應(yīng)用.本文通過在縮小尺寸地鐵模型開展實驗，驗證其指標(biāo)特性.</p><p><b>　　2.1

15、地鐵模型</b></p><p>　　縮尺寸地鐵模型為鋼結(jié)構(gòu)，整體尺寸為:18mx6 mx6 m.分上下兩層，分別設(shè)置為站廳、站臺，根據(jù)實驗安排模型可調(diào)整為島式或是側(cè)式.兩層之間設(shè)有兩個樓梯口，在站廳層和站臺層各裝配有兩臺風(fēng)機(jī)和兩個風(fēng)道.風(fēng)機(jī)可反轉(zhuǎn).</p><p>　　數(shù)據(jù)采集包括在各個風(fēng)口和斷面處布置測溫和測速傳感器.采用發(fā)煙裝置(煙餅)產(chǎn)生煙氣，由于煙餅產(chǎn)生的煙氣溫度較低

16、，熱浮生力作用小，為了更好地模擬火災(zāi)中的煙氣，用液化氣火焰加熱煙氣.</p><p><b>　　2.2測點布置</b></p><p>　　發(fā)煙裝置擺放在地鐵模型正中央，在煙氣出口的正上方(天花板)布置5個探頭，向下大約相距350mm處布置三個探頭，再向下大約350 mm處正中央布置1個探頭，從多個位置來測出煙氣的溫度和速度.然后逐漸遠(yuǎn)離煙氣出口，每相隔約1500

17、mm布置一個探頭，來測量煙氣的溫度和速度，測點布置如圖1</p><p><b>　　.</b></p><p>　　2.3實驗數(shù)據(jù)的采集</p><p>　　(1)火災(zāi)發(fā)展蔓延過程:進(jìn)行火災(zāi)實驗時，使用攝像機(jī)全程記錄火災(zāi)發(fā)展過程.在部分實驗中使用紅外攝像儀拍攝火源照片。試驗前要試拍，以保證角度準(zhǔn)確，攝像清晰.</p><p

18、>　　(2)煙氣溫度:采用熱電偶測量煙氣溫度.</p><p><b>　　2.4實驗數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　通過實驗測得風(fēng)機(jī)為從30、50Hz時的排風(fēng)量為6912、9922m3/h，兩個樓梯口處風(fēng)速值平均分別為 1.82m/s和1.83m/s.</p><p><b>　　(1)沖淡系數(shù)</b><

19、;/p><p>　　沖淡系數(shù)即換氣次數(shù)根據(jù)換氣次數(shù)</p><p>　　(L為風(fēng)機(jī)排風(fēng)量，v為實驗?zāi)Ｐ驼九_體積)，實驗工況下，風(fēng)機(jī)為30、50Hz時的換氣次數(shù)約為22、30次/小時.</p><p><b>　　(2)排風(fēng)效率</b></p><p>　　Gn=13140m3/h;總排風(fēng)量利用單點熱線風(fēng)速儀測得，為Ge=21

20、650m3/h;</p><p>　　E=Gn/Ge=13140/21650=0.61</p><p><b>　　(3)氣流流速</b></p><p>　　樓梯口速度最小為1.64m/s，符合站廳到站臺的樓梯和扶梯口處具有不小于1.5m/s的向下氣流.</p><p><b>　　(4)不均勻系數(shù)</

21、b></p><p>　　該方法是在工作區(qū)內(nèi)選擇n個測點，分別測得各點的溫度和速度，求其平均值為:</p><p>　　通過在天津商業(yè)大學(xué)地鐵模型實驗室進(jìn)行的熱煙實驗，我們得到:本模型能有效地控制站臺煙氣不向站廳蔓延.</p><p><b>　　3結(jié)論</b></p><p>　　本文整理出一套適合地鐵通風(fēng)排煙系