高层建筑火灾中电梯竖井烟气流动特性的模拟研究

高层建筑中诸多竖井,比如楼梯间、电梯竖井,是建筑火灾中烟气竖向蔓延的主要通道。在烟囱效应的作用下,若高层建筑竖井设计合理,利用电梯竖井进行自然排烟具有一定的可行性。本文利用正交实验的方法对"典型建筑"在"标准火源"条件下的烟气流动特性进行场-网模拟,电梯竖井作为场区域,其它空间作为网络区域,采用CONTAM软件实现了两区域之间的耦合计算。模拟计算得到了竖井顶部开口面积、各楼层送风量、电梯门密封性以及不同着火楼层对电梯竖井内烟气流动的影响。计算结果表明,竖井顶部开口面积对自然排烟量与中和面位置影响程度均最大。     

外界风下竖井—走廊空间烟气蔓延特征研究

本文采用FDS火灾模拟软件针对外界风作用下竖井走廊空间的火灾烟气蔓延扩散特征进行研究,发现外界风、火源位置以及竖井窗口开启高度等对走廊内烟气能否进入竖井形成烟囱效应具有重要影响.外界风对走廊烟气进入竖井形成烟囱效应具有抑制作用,火源位于走廊中间时,利于积聚更多烟气,流入竖井形成烟囱效应.随着竖井窗口开启高度升高,烟囱效...     

高层建筑电梯井烟囱效应防火设计探讨

介绍了高层建筑电梯井烟囱效应的成因,分析引发的问题,并提出解决方案。针对解决方案中的防火设计难点,提出防火设计优化措施。以某高层建筑为例开展防火设计,设置3个火源位置,考虑电梯竖井高度为51、14、4层的情况,通过数值模拟进行分析验证。结果表明,该防火设计方案能够在缓解烟囱效应的同时限制火灾大规模蔓延,保证人员安全疏散。     

防火门在建筑工程上的应用及其消防监督管理

防火门主要用于保护消防疏散通道在火灾情况下的安全,防止火势通过建筑物内的通道蔓延.近年来,随着经济的发展,各地高层建筑越来越多.高层建筑从内部结构来看,房间繁多,通道纵横交错,这使火灾条件下产生的大量烟雾四处弥漫,再加上高层建筑内的竖向井道,如楼梯、电梯竖井,封闭的电缆管道竖井等,导致高层建筑一旦起火具有很强的抽拔力,极易形成明显的烟囱效应,加快火势蔓延,给人员逃生和消防官兵的灭火带来极大困难.     

国外高层建筑火灾烟气流动数学模化研究动态

国外高层建筑火灾烟气流动数学模化研究动态在对高层建筑空气和烟气流动数学模化的研究中，普遍采用网络模型。将建筑物化分成许多单元（即网络节点），设定每个单元内的压力和温度均一，单元之间通过泄漏开口（流动路径）和垂直竖井相连，采用普遍孔口流动方程建立压差与...     

普通电梯不能作为火灾时的疏散工具

在高层建筑中,均设有供人们上下楼层的代步工具——电梯。可以这样说,普通电梯是人们上下进出楼层的主要交通工具。但是,在发生火灾时,人们千万不可寄希望于它来脱离危险,这是因为: 一、火灾时,电梯运行会使电梯竖井失去防烟的作用,而产生烟囱效应,成为拔烟拔火的垂直通道,既威胁人员的安全,又助长烟与火的扩散和蔓延。     

楼梯对竖井内火灾烟气运动影响的研究

以某住宅楼火灾风险评估为例,研究楼梯对竖井内火灾烟气运动影响规律。结合理论和数值模拟分析研究表明:火灾发生后楼梯井内烟气在热烟浮力和烟囱效应的作用下并没有先运动到最高层;影响楼梯竖井内烟气的运动不仅为热烟浮力和烟囱效应,楼梯也会产生较大的影响;对于楼梯井而言,由于楼梯的作用,烟囱效应不明显。     

含内天井的高层建筑火灾烟气流动数值模拟

研究设有内天井的高层建筑烟气流动及火灾蔓延特征,分析其对防火分区和安全疏散的影响。采用性能化消防设计的方法,对某设置74.65 m、55.95 m双内天井的一类高层建筑,建立火灾发展模型、设计火灾场景,用CFD火灾模拟软件进行数值模拟。结果表明:该建筑利用内天井自然排烟时,各火灾场景均能满足各层人员疏散的性能指标,而在内天井四周环廊上设置挡烟垂壁则影响烟气的顺畅排出,缩短了危险来临时间,增大了火灾的危害性。提出内天井式建筑宜利用烟囱效应优先采用自然排烟方式,烟气控制宜疏堵结合,以疏导为主的设计理念。     

高层建筑火灾时的“烟囱效应”

“烟囱效应”是高楼火灾时特有的，是燃烧产物（包括烟气）快速向上窜的现象。热烟和毒气的流动速度为3—5米／秒，这是由于建筑物内外空气温度的不同，造成密度差异，使建筑物内受热烟气产生一种被加速往上拉升的现象。高楼内部的楼梯间、电梯间、通讯管道及电源系统管道等都会发生“烟囱效应”。楼的高度愈高，火灾时内外温差愈大，越易产生“烟囱效应”，加速火灾纵向蔓延，增加了受灾和抢险人员的生命危险。“烟囱效应”给救人救生带来了诸多困难。高层建筑火灾中容易造成众多人员伤亡，这是一个重要原因。高层建筑火灾时的“烟囱效应”…     

竖井内羽流上升驱动力实验分析

为得到竖井内烟囱效应与浮力对羽流上升造成的影响,搭建了小尺寸竖井火灾实验平台,测量了不同燃料、不同油池尺寸条件下两端开放及底部封闭竖井内温度分布,对各驱动力进行了理论分析.结果表明:两端开放竖井内火灾热烟气上升受到烟囱效应与自身浮力的共同作用,且烟囱效应驱动力占主导;底部封闭竖井内热烟气上升仅靠自身浮力作用;两端开放竖井内烟气受到向上的驱动力更大.在相同火源及竖井尺寸条件下,两端开放竖井内向上驱动力与底部封闭竖井内向上驱动力的比值随油池直径的变大而增大,平均斜率为0.32.     

含吹拔空间的高层建筑火灾烟气流动数值模拟

研究设有吹拔空间的高层建筑烟气流动及火灾蔓延特征,分析其对防火分区和安全疏散的影响。采用性能化消防设计的方法对某设有74.65 m、55.95 m双吹拔空间的一类高层建筑建立火灾发展模型、设计火灾场景、用CFD火灾模拟软件进行数值模拟。结果表明该建筑利用吹拔空间自然排烟时各火灾场景均能满足各层人员疏散的性能指标,在吹拔空间四周环廊上设置挡烟垂壁影响烟气的顺畅排出,缩短了危险来临时间,增大了火灾的危害性。提出吹拔空间式建筑宜利用烟囱效应优先采用自然排烟方式,烟气控制宜疏堵结合,以疏导为主的设计理念。     

重庆市发展长江水源热泵的水源概况分析

为了解重庆段长江水作为热泵冷热源的概况,对重庆段长江水温的横断面变化和时间变化进行了实测分析,并对江水的水质和水位变化进行了分析,得到长江水温在整个横断面基本恒定,而江水的夏季月平均温度在22~25℃,冬季月平均温度在11~16℃,水温日变化幅度不超过0.5℃。是一种具有良好品质的稳定的冷热源。而长江水作为水源热泵的冷热源,主要解决的水质问题是泥沙和悬浮物,在三峡库区形成后水位变化可达到30 m,因此取水方式可考虑采用浮船取水方式。     

住宅凹口火灾烟气对外廊的影响分析

通过建立高层住宅凹口内烟气流动的数学模型,分析研究凹口内烟气对外廊的影响,得出在火灾发生初期,烟气主要影响靠近火灾发生层以上几层的外廊,随着时间的推移,烟气影响区域逐渐向上移动,在烟气发生量稳定后烟气主要影响距火灾发生层十层以上的外廊。不同的凹口尺寸,烟气会对外廊有不同的影响,横向增大凹口尺寸并不会对外廊烟气分布产生显著的影响,纵向增加凹口尺寸,能降低烟气对外廊的影响。     

建筑开口流量系数及其对火灾烟流的影响

在高层建筑火灾试验塔上测试了典型门、窗不同开度时的流量系数。该系数可用于火灾烟气流动预测计算,也可用于压送风量及一般建筑通风换气计算。同时,运用建筑物火灾烟气流动性状预测计算软件,分析了门窗开度及流量的系数对火灾烟流的影响。     

细水雾控制高层住宅烟道火灾的有效性及参数优化

为了有效控制高层住宅厨房烟道火灾,构建细水雾控制厨房食用油火和带分支烟道的高层住宅厨房烟道油垢火的FDS数值模型,分析高层住宅厨房烟道细水雾灭火系统有效性的影响因素及最佳设计参数。结果表明,如果未能即时扑灭高层住宅底层厨房食用油火,在强烈的烟囱效应作用下,高温火焰和烟气会引燃烟道内油垢,造成火势的迅速蔓延。本文所建的30 m高厨房烟道火模型中,最佳细水雾灭火系统运行模式为关闭厨房抽油烟机,即时开启厨房灶台上方和主烟道内分段设置的细水雾喷头,雾流量分别为0.6,10 L/min,细水雾最佳参数为喷射流速10 m/s、喷射角度60°、水雾粒径500 μm。     

Smoke movement in elevator shafts during a high-rise structural fire

In high-rise fires, smoke is often the leading cause of fatalities. Therefore, in the event of a fire, the ability to predict the movement of smoke throughout a tall structure is of vital importance. Smoke moves depending on a number of interacting and complex factors including weather conditions, building construction, operation of HVAC equipment, as well as the location and intensity of the fire. Smoke often travels long distances from the fire floor, and in the particular case of a high-rise fire, smoke frequently moves to upper floors via open passages such as elevator shafts and stairwells.     

防火分隔及排烟措施对综合管廊电缆火灾烟气蔓延的影响

以某综合管廊为研究背景,利用PyroSim 模拟软件建立的仿真计算模型,研究了设立挡烟垂壁、改变防火门开启程度、增设排烟设施等情况下的烟气蔓延规律。研究发现：在烟气未充满管廊时,挡烟垂壁会使烟气蔓延速度降低,烟气蔓延速度与挡烟垂壁高度成反比;防火门打开会使火灾烟气蔓延至相邻防火分区,烟气蔓延速率与防火门开启程度成正相关;机械排烟设施会使烟气蔓延速度显著降低,最高降低约50%,当烟气完全充满整个管廊时,会显著降低综合管廊内烟气浓度,烟气层温度最高降幅32 ℃,能见度最高增加了66%。通过对综合管廊内烟气蔓延的研究,探寻防治综合管廊烟气蔓延的最佳措施,为综合管廊烟气防治的实际工程应用提供参考。     

模型车厢内火灾烟气层运动模拟分析

旅客列车车厢内发生火灾时，火灾烟气的运动状况直接影响旅客的人身安全，往往造成重大的人员伤亡和巨大的财产损失。采用模型实验、数值模拟的方法对运行的旅客列车经过隧道发生火灾时车厢内烟气层高度的特征进行了研究，将旅客列车卧铺车厢处理为多个受限空间的组合，研究了车厢内烟气层高度在开口不同状况下的变化规律。模型实验与数值模拟相结合为列车车厢火灾研究提供了理论分析模型和实验研究方法，研究成果为车厢防火设计提供了重要的技术依据。     

Study of FDS simulations of buoyant fire-induced smoke movement in a high-rise building stairwell

Numerical simulations of fire-induced smoke movement in the stairwell of a high-rise building are conducted using FDS, version 6.0.1, with default settings. Twelve scenarios are considered. The required fineness of the grid has been determined in earlier work by considering both the fire source and the vent flow, and by assessing the velocity profile at the bottom opening and the vertical distribution of temperature in the stairwell. In the present study, the results including the airflow velocity at the bottom opening, vertical distribution of temperature, the temperature at the middle opening, pressure distribution, and neutral plane height in the stairwell, are compared to experimental data. For the average velocity through the bottom opening, a maximum deviation of 16.23% is obtained. Good agreement is achieved for the vertical temperature inside the stairwell (maximum relative deviation of 12.3%). By analyzing the temperature at the middle opening, it is found that the smoke moves faster than in the experiment. The influence of the staircase on the pressure distribution is demonstrated by comparing two cases: one with and one without staircase. The difference between the pressure inside the stairwell and the pressure outside increases with height, due to fire-induced buoyancy. However, the pressure difference evolution is non-monotonic when there are staircases inside the stairwell. The neutral plane height value, as obtained by post-processing the simulation results, is too high in the simulations, compared to experimental data and the corresponding analytical expression. Finally, the influence of the turbulence model is shown to be negligible.     

CFD modelling of the effect of fire source geometry and location on smoke flow multiplicity

Understanding solution multiplicity of smoke flow at the same building configuration and ambient conditions is important for managing smoke flows and human evacuation in buildings. One of the known examples with solution multiplicity is in a simple single-compartment building on fire under an opposing wind. The occurrence of multiple solutions of smoke flow is induced by competing wind and thermal buoyancy forces. Under a given and moderate wind, the critical buoyancy flux ratio for the existence of smoke flow multiplicity, which is a ratio between defined parameters representing buoyancy force and wind pressure, is related to building height and opening area, as shown using a zone model. Computational fluid dynamics (CFD) simulations were used here to evaluate whether the behaviour of smoke flow multiplicity was affected by the geometry and location of the fire source(s). Our simulation results were in good agreement with previous macroscopic analysis results. A floor fire source can produce the largest smoke flow rate in the buoyancy-dominated flow regime among the tested cases while two corner sources can produce the smallest smoke flow rate. A floor source had a relatively large smoke flow rate in the wind-dominated flow regime while a point source had relatively small smoke flow rate. Moreover, a larger critical buoyancy flux ratio and a larger range of fire power in which smoke flow multiplicity existed were found for a floor fire source than for other sources. Switching of smoke flow solutions in building fires was found to depend on the initial conditions and the magnitude of flow perturbations.