防排煙測試在建筑中的應用

龔迎秋 蔡治勇2 任 淵 劉 曉

(1.重慶科技學院安全工程學院 重慶 400331；2.重慶市安全生產科學研究有限公司 重慶 400331 )

一、引言

煙氣是建筑火災中的一個致命因素。據統計，火災中死亡人員中有75%-85%是煙氣導致的[1]。火災時應盡快將煙氣排出并阻止煙氣的蔓延，這就需要一個設計良好的防排煙系統，為人員的安全疏散和救援營造良好環境。

良好性能的防排煙系統是防排煙發揮作用的前提。目前國內測試防排煙系統主要看風機啟動時的風量是否滿足規范要求。但根據相關規范規定得到的結果往往缺乏靈活性。在建筑性能化設計中，采用數值模擬的的方式來判定防排煙系統的性能，模擬中采用假定的火災場景且缺乏試驗驗證導致得出的結果誤差太大而無參考性；防排煙系統的性能檢測的另一種方法是對其進行現場試驗，此種方法在國外得到了良好的應用，而國內相對較少。

二、防排煙測試方法概述

防排煙測試是對建筑防排煙系統進行測試的方法。利用設計的產生接近真實火災場景的模擬條件，呈現熱煙氣在建筑內的流動情況、排煙系統的啟動等過程[2]。在一特定的建筑內，通過設置合適的火源，使煙氣在現場條件下流動，可以清楚直觀地了解煙氣流動狀況，并可以對防排煙系統的工作狀況進行檢測，能夠反映數值計算難以解決的問題。可以實地觀察排煙系統的效果的同時，評估各個消防子系統的實際效能以及整個系統的綜合效能。該實驗以火災科學理論為基礎，實施方便、成本低廉，對建筑物無破壞作用，能夠克服消防監督部門過去采用的測試方法的局限性。

(一)測試裝置

測試產生煙氣的裝置如圖1所示。

圖1 發煙系統裝置圖

發煙裝置用于模擬真實火災煙氣，將承水盤放在隔熱墊上，燃燒盤放置于承水盤的正中間。按照規定向承水盤中注入冷卻水，向燃燒油盤注入一定濃度的燃料的量。燃料燃燒時產生熱羽流，示蹤煙氣粒子注入熱羽流中，產生可見的接近真實的火災煙氣。不同尺寸的油盤對應的火源功率不同。

防排煙測試的儀器還包括采集所需火災環境參數的傳感器，用來測量火場中的煙氣溫度、風速、壓力等數據。

(二)防排煙測試的要求

防排煙測試現場試驗應在相關火災權威機構的協助下開始，試驗過程中至少有一名消防員于現場觀察，以保證試驗的安全性。

三、應用實例

在一換氣次數為2.8次/h的某建筑中庭進行防排煙測試，中庭尺寸為27.8m(長)×51.2m(寬)×58.8m(高)。火源采用4個0.84×0.60×0.13m的燃燒油盤組合，每個油盤中加入乙醇20L。將示蹤煙氣通過盤側壁頂部焊接的鐵質圓管注入火羽流中，產生可見的白色煙霧。將采集數據的各個傳感器懸掛于中庭內。

測試過程中，采用溫度傳感器測試到羽流中心線上的頂棚煙氣溫度在700s左右時開始穩定[3]，溫升隨時間變化的曲線如圖2。當某點溫升達到該點豎直方向上的最高溫升30%左右時，即認為此點處于煙氣層中。統計溫度傳感器測定的溫度得到圖3所示煙氣層高度變化曲線。點火后200s-1500s內溫度傳感器測得的羽流中心線平均溫升值如圖4。

圖2 羽流中心線上頂棚溫升隨時間變化曲線 圖3 煙氣層高度隨時間變化曲線

圖4 點火后200s-1500s平均羽流中心線溫升(傳感器數據)

該中庭防排煙系統的設計目標是將煙氣層高度控制在10m以上[4]，防排煙測試試驗的結果表明該中庭的防排煙系統能夠滿足設計要求。現場測試試驗并未對建筑造成任何損壞，故防排煙測試可用于建筑內的防排煙性能檢測。

四、結論

防排煙系統是建筑防火設計的重要部分。防排煙系統的良好設計，是防排煙設施發揮重要作用的前提[5]。因此，對防排煙性能有效性的評判尤為重要[6]。目前國內測試防排煙系統性能主要看風機啟動時的風量是否滿足規范要求。隨著計算機模擬軟件的發展，越來越多的研究人員采用數值模擬來得出其防排煙系統的有效性評判。相比之下，進行現場試驗來對防排煙系統的性能進行評判更具有現實意義。防排煙測試現場試驗可以較好地判定防排煙系統的性能，試驗接近于真實火災，測試結果直觀，說明防排煙測試在建筑防排煙系統中具有很好的運用價值。