某大劇院觀眾廳不同排煙方式控?zé)熜Ч芯?/h1>
2017-06-05 15:01:55宋玉華李煥群
中國(guó)人民警察大學(xué)學(xué)報(bào) 2017年4期
宋玉華，李煥群
某大劇院觀眾廳不同排煙方式控?zé)熜Ч芯?/p>
宋玉華1，李煥群2
(1．煙臺(tái)市消防支隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264000； 2．武警學(xué)院 科研部，河北 廊坊 065000)
劇院類建筑的內(nèi)部空間高大、火災(zāi)荷載大、人員密度大，極大增加了火災(zāi)救援及人員安全疏散的難度，因此，合理設(shè)計(jì)劇院類建筑防排煙方式，有效控制煙氣擴(kuò)散和蔓延，具有重要的工程意義?；谀炒髣≡河^眾廳的實(shí)際情況，設(shè)置兩種不同火源位置及相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)方式，采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件(FDS)對(duì)觀眾廳的各火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行模擬計(jì)算，得到各火災(zāi)場(chǎng)景的控?zé)熜Чㄟ^對(duì)比分析確定較好的控?zé)煼绞?，為工程防火提供指?dǎo)性借鑒。
劇院觀眾廳；排煙方式；FDS模擬
劇院類建筑一般具有內(nèi)部空間高大、火災(zāi)荷載大、人員密度大等特點(diǎn)[1]，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平的提高，其自身功能與結(jié)構(gòu)也發(fā)生了跨越性的變化。大量新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的使用，給此類建筑的消防工作帶來新的挑戰(zhàn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，多種因素可能導(dǎo)致火災(zāi)救援及人員安全疏散難度的增加，甚至導(dǎo)致大量人員傷亡，財(cái)產(chǎn)巨大損失[1-2]。根據(jù)火場(chǎng)調(diào)查，火場(chǎng)中火災(zāi)煙氣對(duì)人的危害遠(yuǎn)大于火焰的危害，火場(chǎng)中的人大多數(shù)死于火災(zāi)煙氣的毒害性而不是火焰的熱輻射[2-4]。因此，對(duì)劇院類建筑進(jìn)行煙氣控制研究，采取合理的排煙方式，有效控制煙氣擴(kuò)散蔓延，具有重要意義。本文結(jié)合煙臺(tái)市一個(gè)典型劇院觀眾廳的實(shí)際情況來探討此類建筑空間發(fā)生火災(zāi)后不同排煙方式所產(chǎn)生的排煙效果。
1 工程概況
煙臺(tái)市某文化中心，地上三層，局部四層，地下一層。工程總用地面積183 499.92 m2，總建筑面積55 489.74 m2，建筑屋頂最高點(diǎn)31.90 m，主要由A區(qū)(包括大劇院、電影廳)、B區(qū)(圖書館、書城、展廳)和C區(qū)(群眾藝術(shù)中心)三大部分組成，如圖1所示。該工程設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、機(jī)械排煙系統(tǒng)等。
圖1 某文化中心功能分區(qū)圖
本文主要研究對(duì)象為A區(qū)大劇院觀眾廳。該劇院觀眾廳位于文化中心南側(cè)，兩層，高度19 m。一層建筑面積810 m2，池座共26排855座，呈階梯形布置，后排座椅地面標(biāo)高6 m；二層建筑面積340 m2，池座共16排300座，呈階梯形布置，后排座椅地面標(biāo)高13 m。觀眾廳吊頂高位(頂棚)均勻布置4個(gè)機(jī)械排煙口，有效排煙量不小于150 000 m3·h-1；二層看臺(tái)下方均勻布置2個(gè)機(jī)械排煙口，有效排煙量不小于50 000 m3·h-1。
2 研究方案
按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，該劇院觀眾廳一旦發(fā)生火災(zāi)，觀眾廳吊頂高位的4臺(tái)風(fēng)機(jī)和二層看臺(tái)下方的2臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)行排煙，這就存在兩個(gè)問題：一是瞬時(shí)供電負(fù)荷大，不利于系統(tǒng)用電安全；二是不利于煙氣流動(dòng)，單個(gè)排煙口的排煙效率較低。因此，考慮煙氣流動(dòng)的規(guī)律，現(xiàn)根據(jù)火源位置不同提出分步啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞剑ㄟ^計(jì)算分析與同步啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式對(duì)比控?zé)熜Ч?。具體研究?jī)?nèi)容包括：(1)觀眾廳頂棚及二層看臺(tái)下的機(jī)械排煙口同步開啟對(duì)控?zé)熜Ч挠绊懀?2)觀眾廳頂棚及二層看臺(tái)下的機(jī)械排煙口根據(jù)火源位置不同異步開啟對(duì)控?zé)熜Ч挠绊懀?3)觀眾廳頂棚及二層看臺(tái)下的機(jī)械排煙口根據(jù)火源位置不同采取單一位置啟動(dòng)對(duì)控?zé)熜Ч挠绊憽?/p>
2.1 模型建立
利用FDS軟件建立模型進(jìn)行數(shù)值模擬，該軟件由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)開發(fā)，應(yīng)用于火災(zāi)煙氣流動(dòng)及控制分析。在綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與保證滿足工程計(jì)算精度的前提下，分析網(wǎng)格獨(dú)立性和延展區(qū)域影響之后，采用復(fù)合網(wǎng)格劃分方法，網(wǎng)格尺寸均為0.5 m×0.5 m×0.5 m。
2.2 火源位置及功率設(shè)定
觀眾廳內(nèi)的可燃物包括觀眾座椅、人員隨身攜帶的物品、電氣設(shè)備以及裝修材料等，其中以觀眾座椅和裝修材料為主，考慮到內(nèi)部的分層及各層坡度階梯形結(jié)構(gòu)，在典型位置近舞臺(tái)區(qū)域設(shè)置火源A，二層看臺(tái)下方設(shè)置火源B[5-6]，如圖2所示。
圖2 觀眾廳火源位置圖
根據(jù)對(duì)劇院典型區(qū)域?qū)嶋H火災(zāi)危險(xiǎn)性的分析和文獻(xiàn)調(diào)研，依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)、《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》(上海市標(biāo)準(zhǔn)，DGJ 08—88—2006)、《Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Areas》(NFPA 92B)等現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，無噴淋中庭熱釋放量4 MW，無噴淋公共場(chǎng)所熱釋放量8 MW。從最不利安全角度出發(fā)，考慮一定安全冗余：假設(shè)火災(zāi)場(chǎng)景A、B火源為t2快速增長(zhǎng)火，計(jì)算模型火源功率為16 MW。
2.3 火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)
根據(jù)火源位置和風(fēng)機(jī)啟動(dòng)方式的不同，可設(shè)置以下6種火災(zāi)場(chǎng)景，詳見表1。
表1 火災(zāi)場(chǎng)景內(nèi)容設(shè)計(jì)
2.4 判定標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)比觀眾廳煙氣沉降和測(cè)量相對(duì)地面2 m、8 m、15 m高度處的溫度及能見度，如圖3所示。分析各個(gè)場(chǎng)景溫度和能見度隨時(shí)間的變化情況，并記錄達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間；對(duì)比各火災(zāi)場(chǎng)景下達(dá)到危險(xiǎn)時(shí)間的早晚，比較不同排煙方式的控?zé)熜Ч?/p>
3 控?zé)熜Ч麑?duì)比分析
3.1 火源位于近舞臺(tái)區(qū)域
在模擬時(shí)間1 000 s時(shí)，各火災(zāi)場(chǎng)景觀眾廳在相對(duì)地面高度2 m、8 m和15 m處，均出現(xiàn)了溫度高于60 ℃和能見度低于10 m的情況，如圖4、圖5所示。達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的具體時(shí)間見表2，整體上表現(xiàn)為火災(zāi)場(chǎng)景A2晚于A1晚于A3。
由模擬計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生于觀眾廳近舞臺(tái)區(qū)域時(shí)，僅開啟頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?A1)較6臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)開啟的控?zé)煼绞?A3)，觀眾廳各高度處的溫度場(chǎng)和能見度場(chǎng)出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間晚，控?zé)熜Ч?，但較先開啟頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?A2)的控?zé)熜Ч睢９氏乳_啟頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?A2)，控?zé)熜Ч詈?，這種排煙方式下，觀眾廳各高度處的溫度和能見度出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間最晚，安全疏散允許時(shí)間長(zhǎng)。
圖3 觀眾廳煙氣沉降和溫度對(duì)比圖
圖4 火災(zāi)場(chǎng)景A觀眾廳溫度示意圖
圖5 火災(zāi)場(chǎng)景A觀眾廳能見度示意圖
根據(jù)危險(xiǎn)程度的判定標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)定三種火災(zāi)場(chǎng)景下，相對(duì)地面高度2 m、8 m和15 m處的空間水平面上，能見度低于10 m的時(shí)間都比溫度超過60 ℃的時(shí)間短，因此，劇院內(nèi)不同高度位置在不同排煙方式下的危險(xiǎn)時(shí)間以能見度低于10 m的到達(dá)時(shí)間為最終依據(jù)，如表2所示。
表2 火災(zāi)場(chǎng)景A觀眾廳達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間
3.2 火源位于二層看臺(tái)下方
在模擬時(shí)間1 000 s時(shí)，各火災(zāi)場(chǎng)景觀眾廳僅在相對(duì)地面高度8 m和15 m處均出現(xiàn)溫度高于60 ℃情況，而能見度在相對(duì)地面高度2 m、8 m和15 m處均出現(xiàn)低于10 m的情況，如圖6、圖7所示。達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的具體時(shí)間見表3，整體呈現(xiàn)為B2晚于B3晚于B1。
圖6 火災(zāi)場(chǎng)景B觀眾廳溫度示意圖
由模擬計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在二層看臺(tái)下方，同時(shí)開啟觀眾廳6臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B3)較僅開啟觀眾廳二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B1)，觀眾廳各高度處的溫度場(chǎng)和能見度場(chǎng)出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間晚，控?zé)熜Ч?；但較先開啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟觀眾廳頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B2)的控?zé)熜Ч睢９氏乳_啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟觀眾廳頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B2)，控?zé)熜Ч詈?，可見，分步啟?dòng)風(fēng)機(jī)的排煙方式，觀眾廳各高度處的溫度和能見度出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間較晚，安全疏散時(shí)間長(zhǎng)。
由于，火源位置位于二層看臺(tái)下，離地面高度為8 m的二層看臺(tái)下達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間最短。同樣，在設(shè)定的三種排煙方式下，能見度低于10 m的時(shí)間比溫度超過60 ℃的時(shí)間短，可根據(jù)能見度低于10 m的時(shí)間作為最終危險(xiǎn)判定依據(jù)。
4 結(jié)論
由模擬計(jì)算結(jié)果綜合分析可知，該劇院火災(zāi)發(fā)生在觀眾廳的近舞臺(tái)區(qū)域或二層看臺(tái)下方區(qū)域時(shí)，分步啟動(dòng)位于觀眾廳頂棚高位的4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)或二層看臺(tái)下方的2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，有利于煙氣層的控制發(fā)展，可避免因排煙風(fēng)機(jī)之間抽吸作用的相互干擾出現(xiàn)煙氣與冷空氣的劇烈摻混現(xiàn)象，其控?zé)熜Ч^優(yōu)于火災(zāi)發(fā)生時(shí)6臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)及不同位置風(fēng)機(jī)單一啟動(dòng)的控?zé)煼绞健蓚€(gè)位置風(fēng)機(jī)分步啟動(dòng)的間隔時(shí)間不同，排煙的效果會(huì)有所區(qū)別，時(shí)間參數(shù)的優(yōu)化還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行更多的分析研究。
[1] 霍然,胡源,李元洲.建筑火災(zāi)安全工程導(dǎo)論[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1999.
[2] 周星.大型劇院消防設(shè)計(jì)探討[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào),2011,27(2):56-58.
[3] 霍然,袁宏永.性能化建筑防火分析與設(shè)計(jì)[M].合肥:安徽科學(xué)技術(shù)出版社,2003.
[4] 范維澄,王清安,張人杰,等.火災(zāi)科學(xué)導(dǎo)論[M].武漢:湖北科技出版社,1994.
[5] 王旭,石鶴.國(guó)家大劇院高大空間排煙系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào),2008,38(9):52-54.
[6] 何嘉鵬,宮寧生,龔延風(fēng),等.劇院舞臺(tái)的火災(zāi)流場(chǎng)分析[J].南京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),1995(2):49-53.
(責(zé)任編輯 李 蕾)
Study the Effect of Smoke Control on a Large Theatre Auditorium with Different Smoke Exhaust Mode
SONG Yuhua1，LI Huanqun2
(1.YantaiMunicipalFireBrigade,ShandongProvince264000,China; 2.DepartmentofScientificResearch,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)
Because of the big internal space, large fire load, high personnel density of theatre buildings, it is very difficult to carry out fire rescue and personnel evacuation. Therefore, a reasonable design of the smoke exhaust mode of theatre buildings, effective control of smoke diffusion and spreading plays a significant role in engineering. Based on the actual situation of the auditoriums of a big theatre building, a scenario of two different dangerous locations of fire source and corresponding exhaust fan starting modes has been set up in Fire dynamics simulation software (FDS) where the fire scene of each auditorium has been simulated. The effect of smoke control in each fire scene has been obtained and compared in order to find out a better way to control fire smoke, and provide guidance for fire prevention engineering.
theatre auditorium; smoke exhaust mode; FDS simulation
2016-12-28
宋玉華(1981— )，男，山東煙臺(tái)人； 李煥群(1974— )，男，湖南邵東人，副教授。
TU998.1
A
1008-2077(2017)04-0060-04
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宋玉華，李煥群
某大劇院觀眾廳不同排煙方式控?zé)熜Ч芯?/p>
宋玉華1，李煥群2
(1．煙臺(tái)市消防支隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264000； 2．武警學(xué)院 科研部，河北 廊坊 065000)
劇院類建筑的內(nèi)部空間高大、火災(zāi)荷載大、人員密度大，極大增加了火災(zāi)救援及人員安全疏散的難度，因此，合理設(shè)計(jì)劇院類建筑防排煙方式，有效控制煙氣擴(kuò)散和蔓延，具有重要的工程意義?；谀炒髣≡河^眾廳的實(shí)際情況，設(shè)置兩種不同火源位置及相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)方式，采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件(FDS)對(duì)觀眾廳的各火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行模擬計(jì)算，得到各火災(zāi)場(chǎng)景的控?zé)熜Чㄟ^對(duì)比分析確定較好的控?zé)煼绞?，為工程防火提供指?dǎo)性借鑒。
劇院觀眾廳；排煙方式；FDS模擬
劇院類建筑一般具有內(nèi)部空間高大、火災(zāi)荷載大、人員密度大等特點(diǎn)[1]，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平的提高，其自身功能與結(jié)構(gòu)也發(fā)生了跨越性的變化。大量新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的使用，給此類建筑的消防工作帶來新的挑戰(zhàn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，多種因素可能導(dǎo)致火災(zāi)救援及人員安全疏散難度的增加，甚至導(dǎo)致大量人員傷亡，財(cái)產(chǎn)巨大損失[1-2]。根據(jù)火場(chǎng)調(diào)查，火場(chǎng)中火災(zāi)煙氣對(duì)人的危害遠(yuǎn)大于火焰的危害，火場(chǎng)中的人大多數(shù)死于火災(zāi)煙氣的毒害性而不是火焰的熱輻射[2-4]。因此，對(duì)劇院類建筑進(jìn)行煙氣控制研究，采取合理的排煙方式，有效控制煙氣擴(kuò)散蔓延，具有重要意義。本文結(jié)合煙臺(tái)市一個(gè)典型劇院觀眾廳的實(shí)際情況來探討此類建筑空間發(fā)生火災(zāi)后不同排煙方式所產(chǎn)生的排煙效果。
1 工程概況
煙臺(tái)市某文化中心，地上三層，局部四層，地下一層。工程總用地面積183 499.92 m2，總建筑面積55 489.74 m2，建筑屋頂最高點(diǎn)31.90 m，主要由A區(qū)(包括大劇院、電影廳)、B區(qū)(圖書館、書城、展廳)和C區(qū)(群眾藝術(shù)中心)三大部分組成，如圖1所示。該工程設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、機(jī)械排煙系統(tǒng)等。
圖1 某文化中心功能分區(qū)圖
本文主要研究對(duì)象為A區(qū)大劇院觀眾廳。該劇院觀眾廳位于文化中心南側(cè)，兩層，高度19 m。一層建筑面積810 m2，池座共26排855座，呈階梯形布置，后排座椅地面標(biāo)高6 m；二層建筑面積340 m2，池座共16排300座，呈階梯形布置，后排座椅地面標(biāo)高13 m。觀眾廳吊頂高位(頂棚)均勻布置4個(gè)機(jī)械排煙口，有效排煙量不小于150 000 m3·h-1；二層看臺(tái)下方均勻布置2個(gè)機(jī)械排煙口，有效排煙量不小于50 000 m3·h-1。
2 研究方案
按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，該劇院觀眾廳一旦發(fā)生火災(zāi)，觀眾廳吊頂高位的4臺(tái)風(fēng)機(jī)和二層看臺(tái)下方的2臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)行排煙，這就存在兩個(gè)問題：一是瞬時(shí)供電負(fù)荷大，不利于系統(tǒng)用電安全；二是不利于煙氣流動(dòng)，單個(gè)排煙口的排煙效率較低。因此，考慮煙氣流動(dòng)的規(guī)律，現(xiàn)根據(jù)火源位置不同提出分步啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞剑ㄟ^計(jì)算分析與同步啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式對(duì)比控?zé)熜Ч?。具體研究?jī)?nèi)容包括：(1)觀眾廳頂棚及二層看臺(tái)下的機(jī)械排煙口同步開啟對(duì)控?zé)熜Ч挠绊懀?2)觀眾廳頂棚及二層看臺(tái)下的機(jī)械排煙口根據(jù)火源位置不同異步開啟對(duì)控?zé)熜Ч挠绊懀?3)觀眾廳頂棚及二層看臺(tái)下的機(jī)械排煙口根據(jù)火源位置不同采取單一位置啟動(dòng)對(duì)控?zé)熜Ч挠绊憽?/p>
2.1 模型建立
利用FDS軟件建立模型進(jìn)行數(shù)值模擬，該軟件由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)開發(fā)，應(yīng)用于火災(zāi)煙氣流動(dòng)及控制分析。在綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與保證滿足工程計(jì)算精度的前提下，分析網(wǎng)格獨(dú)立性和延展區(qū)域影響之后，采用復(fù)合網(wǎng)格劃分方法，網(wǎng)格尺寸均為0.5 m×0.5 m×0.5 m。
2.2 火源位置及功率設(shè)定
觀眾廳內(nèi)的可燃物包括觀眾座椅、人員隨身攜帶的物品、電氣設(shè)備以及裝修材料等，其中以觀眾座椅和裝修材料為主，考慮到內(nèi)部的分層及各層坡度階梯形結(jié)構(gòu)，在典型位置近舞臺(tái)區(qū)域設(shè)置火源A，二層看臺(tái)下方設(shè)置火源B[5-6]，如圖2所示。
圖2 觀眾廳火源位置圖
根據(jù)對(duì)劇院典型區(qū)域?qū)嶋H火災(zāi)危險(xiǎn)性的分析和文獻(xiàn)調(diào)研，依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)、《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》(上海市標(biāo)準(zhǔn)，DGJ 08—88—2006)、《Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Areas》(NFPA 92B)等現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，無噴淋中庭熱釋放量4 MW，無噴淋公共場(chǎng)所熱釋放量8 MW。從最不利安全角度出發(fā)，考慮一定安全冗余：假設(shè)火災(zāi)場(chǎng)景A、B火源為t2快速增長(zhǎng)火，計(jì)算模型火源功率為16 MW。
2.3 火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)
根據(jù)火源位置和風(fēng)機(jī)啟動(dòng)方式的不同，可設(shè)置以下6種火災(zāi)場(chǎng)景，詳見表1。
表1 火災(zāi)場(chǎng)景內(nèi)容設(shè)計(jì)
2.4 判定標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)比觀眾廳煙氣沉降和測(cè)量相對(duì)地面2 m、8 m、15 m高度處的溫度及能見度，如圖3所示。分析各個(gè)場(chǎng)景溫度和能見度隨時(shí)間的變化情況，并記錄達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間；對(duì)比各火災(zāi)場(chǎng)景下達(dá)到危險(xiǎn)時(shí)間的早晚，比較不同排煙方式的控?zé)熜Ч?/p>
3 控?zé)熜Ч麑?duì)比分析
3.1 火源位于近舞臺(tái)區(qū)域
在模擬時(shí)間1 000 s時(shí)，各火災(zāi)場(chǎng)景觀眾廳在相對(duì)地面高度2 m、8 m和15 m處，均出現(xiàn)了溫度高于60 ℃和能見度低于10 m的情況，如圖4、圖5所示。達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的具體時(shí)間見表2，整體上表現(xiàn)為火災(zāi)場(chǎng)景A2晚于A1晚于A3。
由模擬計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生于觀眾廳近舞臺(tái)區(qū)域時(shí)，僅開啟頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?A1)較6臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)開啟的控?zé)煼绞?A3)，觀眾廳各高度處的溫度場(chǎng)和能見度場(chǎng)出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間晚，控?zé)熜Ч?，但較先開啟頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?A2)的控?zé)熜Ч睢９氏乳_啟頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?A2)，控?zé)熜Ч詈?，這種排煙方式下，觀眾廳各高度處的溫度和能見度出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間最晚，安全疏散允許時(shí)間長(zhǎng)。
圖3 觀眾廳煙氣沉降和溫度對(duì)比圖
圖4 火災(zāi)場(chǎng)景A觀眾廳溫度示意圖
圖5 火災(zāi)場(chǎng)景A觀眾廳能見度示意圖
根據(jù)危險(xiǎn)程度的判定標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)定三種火災(zāi)場(chǎng)景下，相對(duì)地面高度2 m、8 m和15 m處的空間水平面上，能見度低于10 m的時(shí)間都比溫度超過60 ℃的時(shí)間短，因此，劇院內(nèi)不同高度位置在不同排煙方式下的危險(xiǎn)時(shí)間以能見度低于10 m的到達(dá)時(shí)間為最終依據(jù)，如表2所示。
表2 火災(zāi)場(chǎng)景A觀眾廳達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間
3.2 火源位于二層看臺(tái)下方
在模擬時(shí)間1 000 s時(shí)，各火災(zāi)場(chǎng)景觀眾廳僅在相對(duì)地面高度8 m和15 m處均出現(xiàn)溫度高于60 ℃情況，而能見度在相對(duì)地面高度2 m、8 m和15 m處均出現(xiàn)低于10 m的情況，如圖6、圖7所示。達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的具體時(shí)間見表3，整體呈現(xiàn)為B2晚于B3晚于B1。
圖6 火災(zāi)場(chǎng)景B觀眾廳溫度示意圖
由模擬計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在二層看臺(tái)下方，同時(shí)開啟觀眾廳6臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B3)較僅開啟觀眾廳二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B1)，觀眾廳各高度處的溫度場(chǎng)和能見度場(chǎng)出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間晚，控?zé)熜Ч?；但較先開啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟觀眾廳頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B2)的控?zé)熜Ч睢９氏乳_啟二層看臺(tái)下方2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，再開啟觀眾廳頂棚4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的控?zé)煼绞?B2)，控?zé)熜Ч詈?，可見，分步啟?dòng)風(fēng)機(jī)的排煙方式，觀眾廳各高度處的溫度和能見度出現(xiàn)危險(xiǎn)的時(shí)間較晚，安全疏散時(shí)間長(zhǎng)。
由于，火源位置位于二層看臺(tái)下，離地面高度為8 m的二層看臺(tái)下達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間最短。同樣，在設(shè)定的三種排煙方式下，能見度低于10 m的時(shí)間比溫度超過60 ℃的時(shí)間短，可根據(jù)能見度低于10 m的時(shí)間作為最終危險(xiǎn)判定依據(jù)。
4 結(jié)論
由模擬計(jì)算結(jié)果綜合分析可知，該劇院火災(zāi)發(fā)生在觀眾廳的近舞臺(tái)區(qū)域或二層看臺(tái)下方區(qū)域時(shí)，分步啟動(dòng)位于觀眾廳頂棚高位的4臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)或二層看臺(tái)下方的2臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，有利于煙氣層的控制發(fā)展，可避免因排煙風(fēng)機(jī)之間抽吸作用的相互干擾出現(xiàn)煙氣與冷空氣的劇烈摻混現(xiàn)象，其控?zé)熜Ч^優(yōu)于火災(zāi)發(fā)生時(shí)6臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)及不同位置風(fēng)機(jī)單一啟動(dòng)的控?zé)煼绞健蓚€(gè)位置風(fēng)機(jī)分步啟動(dòng)的間隔時(shí)間不同，排煙的效果會(huì)有所區(qū)別，時(shí)間參數(shù)的優(yōu)化還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行更多的分析研究。
[1] 霍然,胡源,李元洲.建筑火災(zāi)安全工程導(dǎo)論[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1999.
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(責(zé)任編輯 李 蕾)
Study the Effect of Smoke Control on a Large Theatre Auditorium with Different Smoke Exhaust Mode
SONG Yuhua1，LI Huanqun2
(1.YantaiMunicipalFireBrigade,ShandongProvince264000,China; 2.DepartmentofScientificResearch,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)
Because of the big internal space, large fire load, high personnel density of theatre buildings, it is very difficult to carry out fire rescue and personnel evacuation. Therefore, a reasonable design of the smoke exhaust mode of theatre buildings, effective control of smoke diffusion and spreading plays a significant role in engineering. Based on the actual situation of the auditoriums of a big theatre building, a scenario of two different dangerous locations of fire source and corresponding exhaust fan starting modes has been set up in Fire dynamics simulation software (FDS) where the fire scene of each auditorium has been simulated. The effect of smoke control in each fire scene has been obtained and compared in order to find out a better way to control fire smoke, and provide guidance for fire prevention engineering.
theatre auditorium; smoke exhaust mode; FDS simulation
2016-12-28
宋玉華(1981— )，男，山東煙臺(tái)人； 李煥群(1974— )，男，湖南邵東人，副教授。
TU998.1
A
1008-2077(2017)04-0060-04
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