任耿召

摘要：隨著城市的快速發(fā)展和人口不斷增多，地下建筑應(yīng)運而生，并成為城市商業(yè)發(fā)展極為重要的組成部分。文章以廣州市天河區(qū)時尚天河廣場地下商業(yè)建筑為模型，針對地下空間較大、火災(zāi)時煙霧不易擴散的特性，建立了小尺寸火災(zāi)模型實驗臺（1：20縮放），測試分析地下空間中移動式排煙裝備的應(yīng)用，根據(jù)不同工況下移動排煙的效果，與排煙理論綜合分析得到合理的排煙建議，為地下商業(yè)建筑的排煙提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：地下空間;移動排煙;實驗

隨著城市的快速發(fā)展和人口不斷增多，地下建筑應(yīng)運而生并成為城市商業(yè)發(fā)展極為重要的組成部分。而地下商業(yè)建筑作為地下建筑的一種，建筑規(guī)模一般都比較龐大。地下商場建筑實際上都相對封閉，出、入口數(shù)量少。另外，由于地下商業(yè)建筑的火災(zāi)荷載相對較大，特別是一些服裝類商場，一旦著火，火勢控制困難且難于撲滅。通過大量的火災(zāi)案例可以發(fā)現(xiàn)：煙氣中毒導(dǎo)致人員窒息是建筑火災(zāi)中人員死亡的主要原因。由于地下商業(yè)建筑復(fù)雜、規(guī)模龐大，難以在實際場地進(jìn)行排煙實驗，本文以廣州市天河區(qū)時尚天河廣場地下商業(yè)建筑為模型，針對地下空間較大，火災(zāi)時煙霧不易擴散的特性，建立了小尺寸火災(zāi)模型實驗臺（1：20縮放），測試分析地下空間中移動式排煙裝備的應(yīng)用，根據(jù)不同工況下移動排煙的效果，與排煙理論綜合分析得到合理的排煙建議，為地下商業(yè)建筑的排煙提供數(shù)據(jù)支持。

1? 常見移動式排煙裝備分析

地下空間火場中常用的排煙方法有正壓送風(fēng)，負(fù)壓排風(fēng)。目前在用移動排煙方式主要有使用消防水槍噴霧排煙、移動式排煙機以及排煙消防車排煙。

1.1? 消防水槍

在滅火時，消防員經(jīng)常使用消防水槍出噴霧水進(jìn)行排煙，這種排煙方式機動性強、排煙量大，在一般小型場所或距離送排風(fēng)口較近的現(xiàn)場都可以用這種方式進(jìn)行排煙作業(yè)，可以通過變化水槍出口形式而使壓力水產(chǎn)生不同消防射流的裝置，用以達(dá)到火場滅火、冷卻、稀釋、洗消、排煙及保護等目的。但其缺陷是適用場景少、使用范圍小。

1.2? 移動排煙機

通常我們按照動力類型將移動排煙機分為汽油機、柴油機、電動機和水力驅(qū)動，風(fēng)量達(dá)20000m3/h。電動排煙機能承受高溫下的排煙，電機容易啟動，轉(zhuǎn)速較快。汽油排煙機功率一般在2kW～5kW，它的機動性好，便于在火場中移動排煙，但其因使用汽油的原因防爆性能差;柴油排煙機一般在內(nèi)部點火，其防爆性能要比汽油機好，但其質(zhì)量較大，不適合需要經(jīng)常移動的火場排煙;電動排煙機容易啟動且轉(zhuǎn)速快，可以在高溫下工作，但它需要較大的起動電流，限制了其應(yīng)用的數(shù)量，在沒有電源的情況下或在易燃易爆場所無法使用。水力驅(qū)動排煙機在國外使用的頻率較高，這類排煙機一般體積、質(zhì)量不大，相對移動方便，排煙和防爆效果也比較好。他們的原理通常為反力驅(qū)動式和沖擊水輪式。反力驅(qū)動式不需要考慮回水循環(huán)的管路鋪設(shè)問題，噴出的水霧可用于降溫、吸熱、稀釋、消煙。其機動性強，適用于允許水漬損失的場合。而沖擊水輪式就相對結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積大。但與同尺寸的反力驅(qū)動式水力排煙機相比，沖擊水輪式水力排煙機最大的優(yōu)勢在于它可選擇關(guān)閉水噴霧，比較適用于不允許造成水漬損失的場合。

1.3? 排煙消防車

排煙消防車主要用于強制通風(fēng)，一般適用于地下建筑和倉庫等場所火災(zāi)現(xiàn)場排煙，其主要優(yōu)點是功率大、排煙量大，常見風(fēng)量一般為120000m3/h。但是由于其無法到達(dá)高層，也難于深入地下空間內(nèi)部，所以缺點也很明顯，適用場景受限。

2? 排煙實驗平臺及設(shè)備參數(shù)

2.1? 小型排煙風(fēng)扇（模擬移動排煙機）

小型排煙風(fēng)扇用于模擬火災(zāi)現(xiàn)場移動排煙機，其工作時排風(fēng)量為35m3/h，按1：20計算，相當(dāng)于實際空間中排風(fēng)量為62000m3/h。

2.2? 小尺寸模型平臺

小尺寸模型平臺以天河區(qū)時尚天河廣場地下商業(yè)建筑為原始模型，選取其中部分區(qū)域，建成5m×5m×0.3m的小尺度實驗平臺，總?cè)莘e為5.7m3。具體模型的平面圖和側(cè)面圖如圖1所示，共設(shè)置有8個出入口。

整個實驗空間由多個商鋪組成，共有5條主要通道，整體呈L型。模型平臺主要框架采用不銹鋼合金焊接而成，為保證實驗中煙氣流通的可觀察性，采用高透明度，高強度的PVC板對實驗平臺的各面進(jìn)行封裝，有效保障了實驗裝置的密封性。實驗平臺的實物圖如圖2所示。

2.3? 小尺度模型相似度關(guān)系

基于相似關(guān)系，小尺度模型實驗與原型的相似關(guān)系如下（其中下標(biāo)m代表模型，下標(biāo)f代表原型）：

1.幾何相似

2.體積流量相似關(guān)系

3.特征實際相似關(guān)系

3? 實驗測試情況與結(jié)果分析

3.1? 測試情況

實際測試時，每個排煙口均可設(shè)置正壓送風(fēng)，負(fù)壓排煙或者自然排煙三種情況，按照編號A至G共7種排煙模式進(jìn)行。在實際測試時，記錄排煙的起始時間，并通過布控球1至4號從四個方向同時記錄實際排煙過程。在實驗平臺中，使用顆粒物檢測儀（型號DT-9850M）對實驗平臺空間內(nèi)的煙氣濃度進(jìn)行實時測量。具體實驗設(shè)計方案如表1所示。

3.2? 現(xiàn)場實驗結(jié)果與分析

3.2.1? 實驗結(jié)果

3.2.2? 地下空間煙氣流動特點

地下空間火災(zāi)的煙氣流動與地面建筑相比有許多不同，它的主要流出位置主要為各出入口，沒有窗戶等其他通道，排煙排熱困難，且其排煙通道與人員疏散通道相通，因此地下建筑危險性更大。火災(zāi)剛發(fā)生時，煙氣一般會以火災(zāi)源為中心向四周擴散趨勢，在縱向一般由于熱氣從上往上擴散，進(jìn)而由于重力再從上往下擴散。煙氣的橫向擴散速度為0.25m/s～0.35m/s之間，煙氣沉降速度約為0.003m/s。

3.2.3? 實驗結(jié)果分析及對排煙工作的建議

在忽略誤差的情況下，通過實驗數(shù)據(jù)我們可以分析出負(fù)壓排煙+導(dǎo)向排煙速度最快，排煙效能最高。所以需要建立地下空間煙氣流通通道，可以使用多臺排煙機串聯(lián)使用，也可以與排煙風(fēng)管配合使用，在地下空間出入口引導(dǎo)煙霧向火場外擴散。

另外，在實施排煙時，如果排煙機與出口的距離太近則可能會出現(xiàn)煙氣回流;如果排煙機與出口距離太遠(yuǎn)則不能有效利用風(fēng)力把煙氣排出，所以排煙機必須擺放在排煙出口合適的位置，才能有效提升排煙效能。

當(dāng)用于區(qū)間隧道遠(yuǎn)距離送風(fēng)排煙時，應(yīng)將整個隧道截面密封，當(dāng)隧道截面較大時，必要時可以多臺排煙機并聯(lián)使用，可大大增加風(fēng)量，以建立送風(fēng)所需的壓力，或多臺排煙機串聯(lián)使用，一臺排煙機用于封堵截面，一臺用于送風(fēng)排煙（如圖5所示）。

在地下商業(yè)建筑滅火中，設(shè)置移動排煙措施是十分必要的，采取科學(xué)合理的移動排煙方法，可以有效地對火災(zāi)現(xiàn)場煙氣進(jìn)行控制，最大程度保障人身安全。

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Application of smoke exhaust

techniques in underground space：

On smoke exhaust theory and miniature model experiments

Ren Gengzhao

Guangzhou Fire Rescue Department

Abstract： With the rapid development of the city and increasing population， underground buildings emerge as the times require and become an extremely important part of the urban commercial development. This paper takes the underground commercial building of Shishang Tianhe Square in Tianhe District of Guangzhou City as a model. Given the characteristics of large underground space and incapability of smoke diffusion in fire， the author established a small size fire model platform （1：20 scaling） to examine the application of portable smoke exhaust facilities in underground space， records experiments results under different conditions， and worked to provide data support and practicable solutions for smoke management issues in underground commercial buildings.

Keywords：Underground space; Portable smoke exhaust; Experiments