地鐵通風排煙系統(tǒng)評價指標的實驗研究

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

2、</p><p>　　關鍵詞：地鐵;風速;風量;評價指標</p><p><b>　　0引言</b></p><p>　　對于火災運行模式下地鐵排煙系統(tǒng)，從防排煙的目的和效果出發(fā)，需要相應的評價指標.這些指標的提出，對于地鐵車站通風及防排煙系統(tǒng)的設計及工程驗收有一定的指導意義。</p><p><b>　　1評

3、價指標介紹</b></p><p>　　1.1((地鐵設計規(guī)范))GB50157一2003關于防排煙系統(tǒng)的規(guī)定[1]</p><p>　　條款中規(guī)定:地下車站站臺、站廳火災時的排煙量，應根據(jù)一個防煙分區(qū)的建筑面積按1M3/(m2·min)計算，當車站站臺發(fā)生火災時，應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</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)，當建筑物內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充經過時間t達到煙氣濃度。時，有以下關系:</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)生火災時，要保證在一定

5、時間內建筑物內的能見度，沖淡次數(shù)大，提高能見度的時間短，便于救護工作開展.</p><p><b>　　1.2.2排風效率</b></p><p>　　根據(jù)評價通風空調系統(tǒng)的通風效率，提出適合評價排煙系統(tǒng)的排風效率.對于一個機械排煙系統(tǒng)，不考慮房間圍護結構的滲風，室外新風為Gn，總排風量為Ge，由于排煙管道漏風等</p><p>　　這樣如果已

6、知新風量與排風量，就能得到排風效率.排風效率對于系統(tǒng)的評價非常重要，在實際工程中由于風道的泄露，排風效率低下，火災中管道道泄漏可能導致防煙分區(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、界風速防煙.我國地鐵規(guī)范規(guī)定當車站站臺發(fā)生火災時，應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使其竄到站廳層.</p><p>　　但是對于不同的極值火災熱釋放率，臨界氣流速度應不相同。同時，通過擋煙垂壁和噴淋作用可以減小臨界氣流速度，所以氣流流速的設定應根據(jù)火災極值熱釋放率的大小及其它防煙設施特性確定。</p><p>　　1.2.4其他氣流

8、組織評價指標</p><p>　　“排熱效率[2]”、“排污效率[3]”、“實際新風換氣次數(shù)nROAC [4]”、“不均勻系數(shù)[2]”這些評價舒適空調系統(tǒng)的指標對于評價地鐵火災同樣適用.這些指標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地鐵火災人員安全逃生微

9、環(huán)境評價指標</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，包括煙氣的散射及吸收系數(shù)、室內的亮度等，還依賴于逃生者的視力及其眼睛對光強的適應狀態(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之間的經驗關系: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>　　盡管大部分火災傷亡緣于吸入有毒煙氣，但火災最明顯的危害仍在于其產生的熱量，火焰及高溫煙氣會輻射出大量的熱量.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部的灼傷[5].</p><p>　　人對高溫煙氣的忍耐是有限的，在650C時，可短時忍受;在1200C時，15 min內可產生不可恢復的損傷;1400C時，可忍受5 min;1700C時，可忍受1 min[6].美國防火協(xié)會標準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。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.</p><p>　　1.3.4煙氣層高度</p><p>　　火災中的煙氣層伴有一定熱量、膠質、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，可認為

14、煙氣層在人員疏散過程中應保持在距地面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)境評價指標可在火災數(shù)值模擬中應用，它是危險狀態(tài)的判據(jù)，地鐵排煙系統(tǒng)效能評價指標可在工程驗收和檢測中應用.本文通過在縮小尺寸地鐵模型開展實驗，驗證其指標特性.</p><p><b>　　2.1

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

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)火災發(fā)展蔓延過程:進行火災實驗時，使用攝像機全程記錄火災發(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>　　通過實驗測得風機為從30、50Hz時的排風量為6912、9922m3/h，兩個樓梯口處風速值平均分別為 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為風機排風量，v為實驗模型站臺體積)，實驗工況下，風機為30、50Hz時的換氣次數(shù)約為22、30次/小時.</p><p><b>　　(2)排風效率</b></p><p>　　Gn=13140m3/h;總排風量利用單點熱線風速儀測得，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)大學地鐵模型實驗室進行的熱煙實驗，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結論</b></p><p>　　本文整理出一套適合地鐵通風排煙系