防排烟测试在建筑中的应用

龚迎秋 蔡治勇2 任 渊 刘 晓

(1.重庆科技学院安全工程学院 重庆 400331；2.重庆市安全生产科学研究有限公司 重庆 400331 )

一、引言

烟气是建筑火灾中的一个致命因素。据统计，火灾中死亡人员中有75%-85%是烟气导致的[1]。火灾时应尽快将烟气排出并阻止烟气的蔓延，这就需要一个设计良好的防排烟系统，为人员的安全疏散和救援营造良好环境。

良好性能的防排烟系统是防排烟发挥作用的前提。目前国内测试防排烟系统主要看风机启动时的风量是否满足规范要求。但根据相关规范规定得到的结果往往缺乏灵活性。在建筑性能化设计中，采用数值模拟的的方式来判定防排烟系统的性能，模拟中采用假定的火灾场景且缺乏试验验证导致得出的结果误差太大而无参考性；防排烟系统的性能检测的另一种方法是对其进行现场试验，此种方法在国外得到了良好的应用，而国内相对较少。

二、防排烟测试方法概述

防排烟测试是对建筑防排烟系统进行测试的方法。利用设计的产生接近真实火灾场景的模拟条件，呈现热烟气在建筑内的流动情况、排烟系统的启动等过程[2]。在一特定的建筑内，通过设置合适的火源，使烟气在现场条件下流动，可以清楚直观地了解烟气流动状况，并可以对防排烟系统的工作状况进行检测，能够反映数值计算难以解决的问题。可以实地观察排烟系统的效果的同时，评估各个消防子系统的实际效能以及整个系统的综合效能。该实验以火灾科学理论为基础，实施方便、成本低廉，对建筑物无破坏作用，能够克服消防监督部门过去采用的测试方法的局限性。

(一)测试装置

测试产生烟气的装置如图1所示。

图1 发烟系统装置图

发烟装置用于模拟真实火灾烟气，将承水盘放在隔热垫上，燃烧盘放置于承水盘的正中间。按照规定向承水盘中注入冷却水，向燃烧油盘注入一定浓度的燃料的量。燃料燃烧时产生热羽流，示踪烟气粒子注入热羽流中，产生可见的接近真实的火灾烟气。不同尺寸的油盘对应的火源功率不同。

防排烟测试的仪器还包括采集所需火灾环境参数的传感器，用来测量火场中的烟气温度、风速、压力等数据。

(二)防排烟测试的要求

防排烟测试现场试验应在相关火灾权威机构的协助下开始，试验过程中至少有一名消防员于现场观察，以保证试验的安全性。

三、应用实例

在一换气次数为2.8次/h的某建筑中庭进行防排烟测试，中庭尺寸为27.8m(长)×51.2m(宽)×58.8m(高)。火源采用4个0.84×0.60×0.13m的燃烧油盘组合，每个油盘中加入乙醇20L。将示踪烟气通过盘侧壁顶部焊接的铁质圆管注入火羽流中，产生可见的白色烟雾。将采集数据的各个传感器悬挂于中庭内。

测试过程中，采用温度传感器测试到羽流中心线上的顶棚烟气温度在700s左右时开始稳定[3]，温升随时间变化的曲线如图2。当某点温升达到该点竖直方向上的最高温升30%左右时，即认为此点处于烟气层中。统计温度传感器测定的温度得到图3所示烟气层高度变化曲线。点火后200s-1500s内温度传感器测得的羽流中心线平均温升值如图4。

图2 羽流中心线上顶棚温升随时间变化曲线 图3 烟气层高度随时间变化曲线

图4 点火后200s-1500s平均羽流中心线温升(传感器数据)

该中庭防排烟系统的设计目标是将烟气层高度控制在10m以上[4]，防排烟测试试验的结果表明该中庭的防排烟系统能够满足设计要求。现场测试试验并未对建筑造成任何损坏，故防排烟测试可用于建筑内的防排烟性能检测。

四、结论

防排烟系统是建筑防火设计的重要部分。防排烟系统的良好设计，是防排烟设施发挥重要作用的前提[5]。因此，对防排烟性能有效性的评判尤为重要[6]。目前国内测试防排烟系统性能主要看风机启动时的风量是否满足规范要求。随着计算机模拟软件的发展，越来越多的研究人员采用数值模拟来得出其防排烟系统的有效性评判。相比之下，进行现场试验来对防排烟系统的性能进行评判更具有现实意义。防排烟测试现场试验可以较好地判定防排烟系统的性能，试验接近于真实火灾，测试结果直观，说明防排烟测试在建筑防排烟系统中具有很好的运用价值。