肉香王图片:民用建筑火灾烟气的控制

第10章 民用建筑火灾烟气的控制
10．1 建筑火灾烟气的特性及烟气控制的必要性
火灾是一种多发性灾难，它导致巨大的经济损失和人员伤亡。建筑物一旦发生火灾，就有大量的烟气产生，这是造成人员伤亡的主要原因。了解火灾烟气的主要特性是控制烟气的前提。
10．1．1 建筑火灾烟气的成分
建筑烟气是指发生火灾时物质在燃烧和热分解作用下生成的产物与剩余空气的混合物。火灾的燃烧过程通常是一个不完全燃烧过程。一般的有机物燃烧过程大致分成两个阶段：(1)在一定温度下，材料分解出游离碳和挥发性气体；(2)游离碳和可燃成分与氧气剧烈化合，并放出热量(即燃烧)。在不完全燃烧时，烟气是悬浮的固体碳粒、液体碳粒和气体的混合物。其中悬浮的固体碳粒和液体碳粒称为烟粒子，简称烟。在温度较低的初燃阶段主要是液态粒子，呈白色和灰白色；温度升高后，游离碳微粒产生，呈黑色。烟粒子的粒径一般为0．01-10／mt，是可吸入颗粒物。烟气的化学成分主要有C02、CO、水蒸气及其他气体，如氰化氢(HCN)、氨(NH3)、氯(C1)、氯化氢(11C1)、光气(COC]2)等：
10．1．2建筑火灾烟气的特性
10．1．2．1 烟气的毒害性
烟气中CO、HCN、NH3等都是有毒的气体；大量的C02气体及燃烧消耗了空气中大量氧气，引起人体缺氧而窒息；可吸入的烟粒子被人体的肺部吸入后，也会造成危害。关于污染物的危害性请参阅文献L1)。但还应指出，空气中含氧量≤6％，或CO2浓度≥20％，或CO浓度≥1．3％时，都会在短时间内致人死亡。有些气体有剧毒，少量即可致死，如光气在空气中浓度≥50ppm时，在短时间内就能致人死亡。
10．1．2．2 烟气的高温危害
火灾时物质燃烧产生大量热量，使烟气温度迅速升高。火灾初起(5～20min)时烟气温度可达250℃；而后由于空气不足，温度有所下降；当窗户爆裂，燃烧加剧，短时间内可达500℃。燃烧的高温使火灾蔓延；使金属材料强度降低，导致结构倒塌，人员伤亡；高温还会使人昏厥、烧伤。
10．12．3 烟气的遮光作用
当光线通过烟气时，致使光强度减弱，能见距离缩短，称之为烟气的遮光作用。能见距离是指人肉眼看到光源的距离。能见距离缩短不利于人员的疏散，使人感到恐怖，造成局面混乱，自救能力降低；同时也影响消防人员的救援工作。实际测试表明，在火灾烟气
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中，对于一般发光型指示灯或窗户透入光的能见距离仅0．2-0．4m，对于反光型指示灯仅0．07～0．16m。如此短的能见距离，不熟悉建筑物内部环境的人就无法逃生。
10．1．3 建筑火灾烟气控制的必要性
建筑火灾烟气是造成人员伤亡的主要原因，因为烟气中的有害成分或缺氧使人直接中毒或窒息死亡；烟气的遮光作用又使人逃生困难而被困于火灾区。日本1976年的统计表明[2]，1968—1975年的8年中火灾死亡10667人，其中因中毒和窒息死亡的5208人，占48．8％，火烧致死的4936人，占46．3％。在烧死的人中多数也因CO中毒晕倒后被烧致死的。烟气不仅造成人员伤亡，也给消防队员扑救带来困难。因此，火灾发生时应当及时对烟气进行控制，并在建筑物内创造无烟(或烟气含量极低)的水平和垂直的疏散通道或安全区，以保证建筑物内人员安全疏散或临时避难和消防人员及时到达火灾区扑救。在高层建筑中，疏散通道的距离长，人员逃生更困难，对人生命威胁更大，因此在这类建筑物中烟气的控制尤为重要。发达国家的高层建筑已有较长的历史，有着丰富的烟气控制经验，并反映在建筑法规或防火规范中。我国在1978年以后，高层建筑迅速发展，建筑防火防烟也越来越被重视，因此制定了《高层民用建筑设计防火规范》[3](GB 50045--95)，简称《高规》，于1982年颁布试行，经修改后于1995年正式颁布实施。对于非高层建筑(包括居住建筑、公共建筑、工业厂房、仓库和城市交通隧道等)的烟气控制执行《建筑设计防火规范》(GB 50016--2006)[4]，简称《建规》。
10．2 火灾烟气的流动规律与控制原则
10．2．1 火灾烟气的流动规律
建筑物发生火灾后，烟气在建筑物内不断流动传播，不仅导致火灾蔓延，也引起人员恐慌，影响疏散与消防人员扑救。引起烟气流动的因素有：扩散、烟囱效应、浮力、热膨胀、风力、通风空调系统等。其中扩散是由于浓度差而产生的质量交换，着火区的烟粒子或其他有害气体的浓度大，必然会向浓度低的地区扩散。但是由于扩散引起的烟粒子或其他有害气体的迁移比起其他因素(烟囱效应、浮力等)来说很弱，下面只讨论其他五种因素引起的烟气流动。
10．2．1．1 烟囱效应引起的烟气流动
当建筑物内外有温度差时，在空气的密度差作用下引起垂直通道内(楼梯间、电梯间)的空气向上(或向下)流动，从而携带烟气向上(或向下)传播。图10-1表示了火灾烟气在烟囱效应作用下引起的传播。图(a)表示室外温度t0<楼梯间内的温度ts的情况。当着火层在中和面以下时，火灾烟气将传播到中和面以—亡各层中去，而且随着温度较高的烟气进入垂直通道，烟囱效应和烟气的传播将增强。如果层与层之间没有缝隙渗漏烟气，中和面