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        新聞中心

        國內外擋煙垂壁防排煙技術現狀和研究方向

        隨著人們生活水平的提高,在現今的建筑內,各種室內用品及家具利用合成材料的數量和品種越來越多,不僅熱釋放速率在隨其變化,其燃燒產生的有害氣體也變得更為復雜,因此,火災煙氣對人的生命安全威脅是最大的。

            火災煙氣的危害性有三個方面:毒害性、減光性、恐怖性。當煙氣溫度過高時也會對人的生命造成極大危害,據研究,人在70°C的高溫煙氣中只有短時的忍耐時間。近二、三十年來,防排煙(或稱煙氣控制SmokeControl)問題已成為國際消防界和建筑設計領域重點關注的問題。

        擋煙垂壁在80年代開始廣泛應用,80年代初加拿大國家研究院建造了世界上首座高層建筑火災試驗塔,主要進行高層建筑的機械防排煙的研究,因而,北美成為全世界機械防排煙的研究中心之一。機械防排煙技術非常適用于多層大型建筑(如購物中心)、高層建筑、地下建筑、無窗建筑,如世界最高建筑馬來西亞吉隆坡的雙塔采用了機械正壓送風和排煙的煙控方式。


        它可以不受建筑結構形式的限制和環境、氣象條件的影響。該系統需要配備與其功能相適應的風口、風閥、送風排煙管道、風機和啟閉聯動系統等,試驗研究和實際火災證明其防排煙效果是非常好的,對保證疏散通道安全,協助消防隊員撲滅火災起到了非常重要的作用,雖然該方法費用較高,占用建筑空間較多,目前還無其它方法可以完全代替,是目前公認的最為安全有效的控煙方法?,F在絕大部分高層建筑、地下商業建筑都采用機械防排煙技術作為主要的消防安全措施。由于中庭式建筑在20世紀80年代被建筑師們越來越多的采用,20世紀90年代中庭及大空間建筑的防排煙問題受到重視,在這些建筑中專家們開始傾向采用機械防排煙技術。


        防排煙工程的目的是要防止火災產生大量的煙氣,阻止煙氣的迅速蔓延,確保人員的安全疏散和改善撲救條件。為達上述目的,現代防排煙技術及方法主要有:設置機械排煙、送風系統,進行機械排煙或正壓送風防煙;對建筑進行防煙分隔或建立防煙封閉避難區;設計自然通風口,利用煙氣的熱浮力特性采用自然排煙;對建材和家具進行阻燃、消煙處理;利用噴灑化學消煙劑或水霧等進行消除煙氣中有毒成份及煙塵粒子,提高能見度。

            1.1機械防排煙系統現狀

            機械排煙方法是用風機將起火建筑內的煙氣通過排風風機和管道抽送出建筑外,以減少或消除建筑內的煙氣,阻止煙氣蔓延。機械正壓送風則是對建筑物內的防煙保護區(封閉空間),如安全疏散防煙樓梯間、避難間等,進行加壓送風,使保護區的空氣壓力高于其它區域(有煙氣的區域),形成一個正壓差,以此抵御火災煙氣因熱浮力特性產生的壓力,使煙氣不能流向保護區。

            機械防排煙技術最早起源于20世紀50年代的英國,國際上是從20世紀60年代開始研究,70年代采.

        防排煙技術的發展現狀

            從美國暖通工程師協會(ASHRAE)的在研項目和2000年—2001年計劃研究項目看,中庭及大空間建筑的防排煙是其工作的重點。

            近年來國際上在機械防排煙技術方面主要的工作有:

        (1)火災煙氣運動規律及其數學?;芯?美國、加拿大、日本、英國、澳大利亞以及北歐等國都在廣泛開展火災煙氣運動規律的研究。煙氣流動特性和規律是防排煙的理論基礎,根據流體力學的原理,煙氣運動的計算機數學?;芯恳舱谏钊?以前是以區域和網絡模型為主,國外已開發出十幾個模型或程序,如加拿大的IRC,日本的BRI,并不斷改進其程序或更新版本。隨著計算機技術的飛速發展,今后將更多開發以場?;?虛擬現實技術,三維動態仿真的?;浖?。

        (2)防排煙系統的性能化設計和評估,傳統的機械防排煙設計方法只是為了滿足現有規范的要求,各國規范采用技術指標又很不一致,實際工程中很難達到某些要求。目前國外有些國家已開始對防排煙系統按性能化的原理進行設計,如考慮安全目標,設計火災場景,疏散分析等,防排煙的性能化設計研究為性能化規范的研究打好基礎。

        (3)防排煙系統技術參數和設備,對高層建筑、地下建筑、大空間建筑的防排煙系統技術參數的研究還有許多空白點,或現有些參數的試驗研究根據不足,主要圍繞送風壓力,排煙量,風口設置,防排煙區域,開口與泄漏特征進行研究。防排煙設備主要是研制新型風閥,新型管道材料及管道防火保護材料,高溫風機。


        我國的機械防排煙技術研究雖然在20世紀80年代中期才開始起步,但近年來發展很快,特別是在“八五”、“九五”期間對高層建筑樓梯間和地下商業街的控煙技術及煙氣流動特性進行了大量的研究,取得了一些重大成果,為有關規范的制修訂和工程防排煙設計提供了可靠的技術依據,建立了有較高水平的一些大型實驗設施,如世界上規模最大的高層建筑火災試驗塔(在四川所),地下商業街和商場火災試驗室(在四川所、天津所),大空間火災試驗館(在中國科技大學)等,而且也使我們比較深刻地了解和認識了火災中煙氣的運動特性及其可能產生的危害。我國的火災煙氣運動和防排煙的數學?;€處于起步階段,正在開發少量的高層、地下、大空間建筑的火災煙氣運動數學?;?。

            我國在防排煙技術領域目前存在的主要問題是:由于我們的起步較晚,“八五”、“九五”期間主要是開展一些工程上急需解決的防排煙設計問題的課題研究,缺乏系統全面的研究和基礎試驗、基礎理論研究。而國內外廣泛關注的性能化防火規范研究,需要大量的基礎試驗數據和試驗、理論模型作支撐,國外發達國家在過去的二十年時間里在這方面曾作了大量工作,我們與之相比還相當薄弱,這直接影響到我國的性能化防火規范研究。

            1.2其它防排煙技術現狀

            1.2.1防煙分隔或建立防煙封閉避難區

            建立防煙分區是規范最常使用的手段,使各種擋煙垂壁相繼出現,如軟質活動擋煙垂壁,玻璃擋煙垂壁。但目前建筑空間越來越大,防煙分隔或防煙封閉避難區對建筑的限制使建筑設計受到影響,有些大空間無法進行分隔,如機場候機樓,對此國際上提出了Cabin設計概念(安全島)。1.2.2自然通風排煙技術

            該技術簡便易行且較經濟,無需較多的維護管理,也是目前較廣泛采用的控煙技術之一,但易受外界環境的影響和建筑本身的限制,因而設計要合理,外界風壓的影響要給予充分的考慮,因此國外開發出了能自動開啟和能減小外界風力影響的風閥。

            1.2.3建筑材料和家具的阻燃、消煙處理

            目前對建筑材料的消煙處理主要是針對塑料材

            料,眾所周知由于塑料為有機物,并含有各種有機、無機物助劑,燃燒時會產生大量的有毒成份,如HCl,HCN等,塑料燃燒產生的煙氣的剌激性和減光性都非常強,目前常用抑煙劑主要有金屬氧化物、無機鹽,如Al(OH)3,ZnO,B2O3。
        世界上主要工業國家都對消煙機理和新型消煙助劑的研究非常重視。

            我國目前已發布《建筑材料燃燒或分解煙密度試驗方法》建筑材料燃燒或熱解發煙量的GB8627-88,《測定方法雙室法》材料產煙毒性GB/T16173-1996,《分級》GA132-1996,《電線電纜燃燒試驗方法--煙濃度試驗方法》GB1765.1-1999等標準,這些標準方法與國際標準或美國標準基本等同。這些標準的實施對控制建筑材料的煙氣生成量和毒性起到了巨大的推動作用。

            1.2.4化學消煙技術

            理論上火災煙氣中有毒成份為一些酸性物質或可溶于水的物質,煙霧的本質是一種氣溶膠,因此向煙氣噴灑能中和酸性物質的化學藥劑或水,以消除煙氣中的大量有毒物質,或使氣溶膠凝聚消除煙氣的減光性。國內外都已研究出一些消煙劑,但受效果、噴灑技術和成本的限制還未能真正進入實用階段。

            2.1防排煙規范

            我國現階段在使用防排煙技術時遇到的主要問題有二:防排煙系統產品質量和有效的維護管理;沒有統一的防排煙系統工程設計和施工驗收規范。在現有的防火設計規范中關于防排煙的設計規定不完全協調。因此非常有必要盡快制訂適用所有種類建筑的防排煙設計規范和施工驗收規范。

            美國NFPA92A《煙氣控制系統推薦實施規范》,英國BS5588第四部份《利用加壓送風保護疏散通道的防排煙工程規范》,BS7346《煙和熱控制系統部件》標準,歐盟也正在制定相應的統一規范?,F在一般情況下國內外對生命安全的保障要求都高于對財產的保障要求,美國NFPA規范的主線就是圍繞生命安全保障(見美國NFPA101)。

            防排煙技術也應圍繞性能化規范要求,開展性能化的防排煙設計技術和規范研究。2.2防排煙工程設計

            由于我國在火災煙氣流動基礎理論及數學?;芯?防排煙的實體火災試驗研究方面與發達國家有較大差距,因此應加強這些方面的研究,建(下轉21頁)

            設備的漏電電流。根據筆者實際經驗,可以采用以下方法來確定漏電斷路器的額定漏電動作電流I△n:

            a)對于照明回路和居民生活用電的單相回路,額定漏電動作電流I△n>電路最大電流/2000;

            b)對于三相三線或三相四線的動力線路或動力照明混合線路,額定漏電動作電流I△n>電路最大電流/1000。

            例如:電源進線總電流為40A的用戶,則I△n>40/2000=20mA,用戶可選取漏電斷路器的額定漏電動作電流為30mA。

            如果被保護線路裝有變頻電梯、變頻水泵、變頻空調等設備,線路中會存在高次諧波,當高次諧波成分過大時,其對地容抗將變小,泄漏電流增大,容易引起漏電斷路器誤動作,此時可選取額定漏電動作電流整定值較大的漏電斷路器。另外,如線路中存在瞬態電壓擾動,可選取帶有濾波裝置的漏電斷路器,以防止漏電斷路器誤動作。

            3漏電斷路器的安裝與使用

            漏電短路器應安裝在室內,避免雨淋和灰塵。一般情況下,周圍空氣溫度上限值不超過+40°C,下限值不低于-5°C;安裝地點的大氣相對濕度不應超過90%,周圍空氣溫度為+40°C時,濕度不超過50%,因此,漏電斷路器不能安裝在浴室和衛生間等場所。安裝地點應遠離磁場,外磁場在任何方向不應超過地磁場的5倍。

            漏電斷路器的接線應符合下列規定:

            a)漏電斷路器的接線,應與低壓配電系統保護接地型式相對應;

            b)負載側的中性線,不得與其他回路共用;

            c)標有負載側和電源側接線端子,應按規定接線,不能接反,且嚴禁在電源側與負載側的接線端子上跨接導線;

            d)嚴禁PEN線(中性線與保護接地合一)穿過漏電斷路器的零序電流互感器。

            在正常使用過程中,用戶每月需在通電的情況下,按動測試按鈕一次,檢查漏電斷路器動作是否可靠。漏電斷路器失靈時,應及時更換。

            總之,合理選擇漏電斷路器的額定漏電動作電流值,正確使用漏電斷路器,可在線路和設備發生接地故障時斷開電源,從而防止火災的發生。

            立國家級火災煙氣流動特性基本參數的數據庫,作為現行規范制修訂的依據,也可作為性能化設計的開發和驗證的有力支撐條件,為此要加大對現有試驗設施的改造,建立國家級火災試驗重點實驗室。

            解決目前工程和規范中急需要解決的重大問題,如防排煙系統與通風換氣系統的一體化問題;機械送風、排煙系統與自動噴水系統的互補性問題。如在美國和加拿大的規范中規定:當安裝有自動灑水系統時,正壓送風樓梯間的壓力可從25Pa減小到12.5Pa,幾乎減小一半;同樣集中送風與均勻送風的效能比較、應用范圍研究在工程上也有重大意義。2.3防排煙系統的產品

            風機管道方面今后主要需開發耐高溫的排煙風機,火場移動式排煙通風系統,用于排煙系統與通風換氣系統一體化的可變速風機;新型耐火隔熱的排煙管道研究。目前全國生產排煙閥的企業有近百家,生產各類排煙管道的企業有一百多家,生產風機的企業有幾十家,但缺少規模和新產品開發。英國公司開發的擋煙垂壁幾乎達2h耐火功能,軟質擋煙垂壁最大垂度達12m,可進行這類新型擋煙垂壁的研究。應開發能在起火時根據風向自動判斷開啟的排煙通風口,能與消防控制系統配合的高可靠性的防火排煙閥。要開發高效實用的消煙劑,在消煙理論與工程應用技術上有所進展。制定和完善防排煙系統有關產品的檢驗標準。
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