下沉式廣場防風(fēng)雨蓬排煙口開口形式對其排煙效果的影響分析

劉洪義，張奇志，唐述橋

(邵陽市公安消防支隊(duì)，湖南 邵陽，422000)

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下沉式廣場防風(fēng)雨蓬排煙口開口形式對其排煙效果的影響分析

劉洪義，張奇志，唐述橋

(邵陽市公安消防支隊(duì)，湖南 邵陽，422000)

文章運(yùn)用Pyrosim軟件分別模擬地下一層下沉式廣場防風(fēng)雨蓬排煙口頂開和側(cè)開兩種形式下煙氣蔓延過程,對比分析兩種開口形式對地下一層下沉式廣場的防火隔煙效果的影響。

下沉式廣場；雨蓬；排煙效果

下沉式廣場是指廣場的設(shè)計(jì)地面一部分或整體下沉于周圍的環(huán)境地面，形成一個(gè)低于環(huán)境地面的開敞空間，其具有采光、通風(fēng)、消除地下空間壓抑感等多重功能。具備一定條件的下沉式廣場能有效防止煙氣積聚、阻止火災(zāi)的蔓延，有較強(qiáng)的防火隔煙能力[1]。

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，城市用地日益緊張，商業(yè)建筑不斷向地下擴(kuò)展，大型的地下商業(yè)綜合體如雨后春筍；地下商業(yè)建筑規(guī)模越來越大、裝修越來越豪華，而地下建筑煙氣易聚集、采光通風(fēng)不暢、人員疏散困難等消防安全隱患也越來越突出，商業(yè)效果和消防安全的矛盾日益嚴(yán)重。因而下沉式廣場作為一種新型的防火分隔形勢，既能滿足地下商業(yè)建筑空間聯(lián)通的商業(yè)要求，又能在一定程度上進(jìn)行防火隔煙，在工程實(shí)際中得到越來越多的應(yīng)用[2]。

1 仿真模型建立

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2014)第5.3.5條、第6.4.12條對下沉式廣場的適用條件、空間尺寸、開口距離、自然排煙口的開口面積做了明確要求，但仍存在一些不明確的地方，如下沉式廣場防風(fēng)雨蓬開口的設(shè)置形式。設(shè)置防風(fēng)雨蓬后，下沉式廣場從完全開口到部分封閉，煙氣排放受到影響，煙氣在下沉式廣場內(nèi)聚積并逐步擴(kuò)散到相鄰的防火分區(qū)，如果防風(fēng)雨蓬設(shè)置不當(dāng)，將會嚴(yán)重影響下沉式廣場的消防安全性能。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2014)第5、3、4條第3項(xiàng)對地下商場防火分區(qū)面積的要求，本文利用Pyrosim軟件建立64m×64m的地下一層下沉式廣場仿真模型。模型由2個(gè)通過下沉式廣場相連的面積不超過2000m2的地下商場防火分區(qū)(防火分區(qū)一、防火分區(qū)二)組成[3]。

圖1 防風(fēng)雨篷排煙口“側(cè)開”Fig.1 Side-open somke vent of the shelter

圖2 防風(fēng)雨篷排煙口“頂開”Fig.2 Top-open somke vent of the shelter

根據(jù)《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ48-2014)第4.2.3條的規(guī)定，營業(yè)廳的最小凈高不小于3.5m，考慮到商場吊頂及設(shè)備安裝的需要，綜合確定模型層高為4m?；鹪丛O(shè)在防火分區(qū)一，火災(zāi)煙氣通過下沉式廣場從防火分區(qū)一擴(kuò)散至對側(cè)的防火分區(qū)二。下沉式廣場為13m×13m的正方形，防火分區(qū)一和防火分區(qū)二的安全出口分別設(shè)置于下沉式廣場的兩側(cè)，距離為13m，安全出口寬度為3m、高度為2m。防風(fēng)雨篷架高1m，排煙口側(cè)開時(shí)(見圖1)，在四周均勻布置10.6m×1m的排煙口；排煙口頂開時(shí)(見圖2)，在雨篷中心設(shè)置6.5m×6.5m的開口，均確保排煙面積不小于下沉式廣場地面面積的25%[4]。

2 火災(zāi)場景設(shè)定

《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GBxxxxx—2015)根據(jù)不同材料的熱釋放速率隨時(shí)間發(fā)展變化情況，將火災(zāi)為四類：超快速火、快速火、中速火、慢速火[5](見表1)。

Q=α×t2

(1)

表1 四種典型火災(zāi)的火災(zāi)增長系數(shù)

為保證仿真分析的可靠性，本文參照火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的最不利原則，將地下商場防火分區(qū)一的火災(zāi)場景應(yīng)為可能導(dǎo)致最大火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的場景，暨自動(dòng)消防設(shè)施全部失效、火災(zāi)自由發(fā)展、火災(zāi)煙氣完全依靠下沉式廣場排出，火源為距防火分區(qū)一通往下沉式廣場安全出口處1m的超快速火。

3 分析指標(biāo)選取

火災(zāi)煙氣的蔓延擴(kuò)散是影響下沉式廣場防火隔煙效果的關(guān)鍵因素，當(dāng)?shù)叵律虉瞿骋环阑鸱謪^(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下沉式廣場應(yīng)能及時(shí)排出高溫?zé)煔?，既保證通過下沉式廣場相連的對側(cè)防火分區(qū)不會被熱煙氣引燃，又保證相鄰防火分區(qū)內(nèi)人員的安全疏散。由于本文只討論防風(fēng)雨篷對煙氣流動(dòng)的影響，不討論其火災(zāi)蔓延和安全疏散的問題，因此本文只選取通過下沉式廣場進(jìn)入對側(cè)防火分區(qū)的“煙氣體積流量”和“煙氣層高度”作為判定下沉式廣場防火隔煙效果的影響指標(biāo)[6]。

4 模擬結(jié)果分析

本文利用FDS對兩種排煙口開口形式進(jìn)行煙氣擴(kuò)散的模擬仿真，煙氣體積流量測量設(shè)施設(shè)置于防火分區(qū)二通往下沉式廣場出口處，煙氣層高度測量設(shè)施設(shè)置于距防火分區(qū)二通往下沉式廣場出口2m處。根據(jù)仿真計(jì)算，火災(zāi)發(fā)生200s時(shí)，煙氣已充滿防火分區(qū)二，因此本文選取仿真前200s數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖3 排煙口頂開50s煙氣進(jìn)入情況Fig.3 The diffusion of somke at 50s when vent of the shelter is top-open

對比火災(zāi)發(fā)生50s、100s時(shí)排煙口頂開和側(cè)開時(shí)的煙氣擴(kuò)散直觀結(jié)果(圖3-圖6)，可以發(fā)現(xiàn)，排煙口側(cè)開時(shí)，通過下沉式廣場進(jìn)入對側(cè)防火分區(qū)的煙氣體積要小于排煙口頂開時(shí)。

圖4 排煙口側(cè)開50s煙氣進(jìn)入情況Fig.4 The diffusion of somke at 50s when vent of the shelter is side-open

圖5 排煙口頂開100s煙氣進(jìn)入情況Fig.5 The diffusion of somke at 100s when vent of the shelter is top-open

圖6 排煙口側(cè)開100s煙氣進(jìn)入情況Fig.6 The diffusion of somke at 100s when vent of the shelter is side-open

圖7 排煙口側(cè)開煙氣流量圖Fig.7 Smoke quantity through the sunken square when the vent of the shelter is side-open

圖8 排煙口頂開煙氣流量Fig.8 Smoke quantity through the sunken square when the vent of the shelter is top-open

圖9 排煙口側(cè)開煙氣層高度圖Fig.9 Smoke layer height of the second fire comp-artment when the vent of the shelter is side-open

從進(jìn)入對側(cè)防火分區(qū)的煙氣體積流量的測量數(shù)據(jù)來看(圖7-圖8)，排煙口側(cè)開時(shí)進(jìn)入的煙氣遠(yuǎn)小頂開時(shí)進(jìn)入；從進(jìn)入對側(cè)防火分區(qū)煙氣層高度的測量數(shù)據(jù)來看(圖9-圖10)，排煙口側(cè)開時(shí)，對側(cè)防火分區(qū)的煙氣層高度數(shù)據(jù)波動(dòng)劇烈，煙氣層的平均高度要明顯低于排煙口頂開時(shí)的平均高度。

5 結(jié)論

下沉式廣場作為一種新型防火分隔形式，具有通風(fēng)、采光、防火隔煙和人員疏散等多重功能，正被越來越多的地下商業(yè)工程采用。下沉式廣場設(shè)置有防風(fēng)雨篷后，其防火隔煙的性能在一定程度上受到影響。根據(jù)本文的仿真計(jì)算情況，地下一層下沉式廣場防風(fēng)雨篷在架高1m時(shí)，其排煙口側(cè)開時(shí)的排煙效果要優(yōu)于排煙口頂開時(shí)的情況。

[1]朱蕾,劉峰.論下沉式地下商場防火分隔的有效性[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,26(8):56-58.

[2]鄭雁秋.地下商業(yè)建筑防火設(shè)計(jì)[J].消防科學(xué)與技術(shù),2011,30(1):31-34.

[3]GB 50016-2014.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[4]JGJ48-2014.商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[5]GBxxxxx—2015.建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S](送審版).

[6]Thunderhear Engineerin.PyroSim User Manual [EB/OL].http://www.thunderheadeng.com/pyrosim/

Analysis on the influence of smoke exhaust effect about the opening style of the smoke vent of the shelter of the sunken square

LIU Hongyi，ZHANG Qizhi，TANG Shuqiao

(Shaoyang Fire Detachment，Shaoyang 422000，China)

In this paper，Pyrosim was used to simulate the smoke diffusion process about top-open and side-open smoke vent of the shelter of the sunken square to compare and analyse the effect of smoke extinguishing.

sunken square; shelter; smoke extinguishing effect

1672-7010(2017)03-0089-04

2017-02-22

劉洪義(1972-)，男，湖南長沙人，高級工程師，從事建筑防火研究； 張奇志(1971-)，女，湖南邵陽人，高級工程師，從事建筑防火研究。

X928.7

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