本文描述了國(guó)外防排煙技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)國(guó)內(nèi)的防排煙技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析,提出了今后一段時(shí)間我國(guó)防排煙技術(shù)的研究方向及發(fā)展目標(biāo)。
隨著人們生活水平的提高,在現(xiàn)今的建筑內(nèi),各種室內(nèi)用品及家具利用合成材料的數(shù)量和品種越來(lái)越多,不僅熱釋放速率在隨其變化,其燃燒產(chǎn)生的有害氣體也變得更為復(fù)雜,因此,火災(zāi)煙氣對(duì)人的生命安全威脅是最大的。
火災(zāi)煙氣的危害性有三個(gè)方面:毒害性、減光性、恐怖性。當(dāng)煙氣溫度過(guò)高時(shí)也會(huì)對(duì)人的生命造成極大危害,據(jù)研究,人在70°C的高溫?zé)煔庵兄挥卸虝r(shí)的忍耐時(shí)間。近二、三十年來(lái),防排煙(或稱煙氣控制SmokeControl)問(wèn)題已成為國(guó)際消防界和建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
擋煙垂壁在80年代開(kāi)始廣泛應(yīng)用,80年代初加拿大國(guó)家研究院建造了世界上首座高層建筑火災(zāi)試驗(yàn)塔,主要進(jìn)行高層建筑的機(jī)械防排煙的研究,因而,北美成為全世界機(jī)械防排煙的研究中心之一。機(jī)械防排煙技術(shù)非常適用于多層大型建筑(如購(gòu)物中心)、高層建筑、地下建筑、無(wú)窗建筑,如世界最高建筑馬來(lái)西亞吉隆坡的雙塔采用了機(jī)械正壓送風(fēng)和排煙的煙控方式。它可以不受建筑結(jié)構(gòu)形式的限制和環(huán)境、氣象條件的影響。該系統(tǒng)需要配備與其功能相適應(yīng)的風(fēng)口、風(fēng)閥、送風(fēng)排煙管道、風(fēng)機(jī)和啟閉聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等,試驗(yàn)研究和實(shí)際火災(zāi)證明其防排煙效果是非常好的,對(duì)保證疏散通道安全,協(xié)助消防隊(duì)員撲滅火災(zāi)起到了非常重要的作用,雖然該方法費(fèi)用較高,占用建筑空間較多,目前還無(wú)其它方法可以完全代替,是目前公認(rèn)的最為安全有效的控?zé)煼椒ā，F(xiàn)在絕大部分高層建筑、地下商業(yè)建筑都采用機(jī)械防排煙技術(shù)作為主要的消防安全措施。由于中庭式建筑在20世紀(jì)80年代被建筑師們?cè)絹?lái)越多的采用,20世紀(jì)90年代中庭及大空間建筑的防排煙問(wèn)題受到重視,在這些建筑中專家們開(kāi)始傾向采用機(jī)械防排煙技術(shù)。
防排煙工程的目的是要防止火災(zāi)產(chǎn)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(dá)上述目的,現(xiàn)代防排煙技術(shù)及方法主要有:設(shè)置機(jī)械排煙、送風(fēng)系統(tǒng),進(jìn)行機(jī)械排煙或正壓送風(fēng)防煙;對(duì)建筑進(jìn)行防煙分隔或建立防煙封閉避難區(qū);設(shè)計(jì)自然通風(fēng)口,利用煙氣的熱浮力特性采用自然排煙;對(duì)建材和家具進(jìn)行阻燃、消煙處理;利用噴灑化學(xué)消煙劑或水霧等進(jìn)行消除煙氣中有毒成份及煙塵粒子,提高能見(jiàn)度。
1機(jī)械防排煙系統(tǒng)現(xiàn)狀
機(jī)械排煙方法是用風(fēng)機(jī)將起火建筑內(nèi)的煙氣通過(guò)排風(fēng)風(fēng)機(jī)和管道抽送出建筑外,以減少或消除建筑內(nèi)的煙氣,阻止煙氣蔓延。機(jī)械正壓送風(fēng)則是對(duì)建筑物內(nèi)的防煙保護(hù)區(qū)(封閉空間),如安全疏散防煙樓梯間、避難間等,進(jìn)行加壓送風(fēng),使保護(hù)區(qū)的空氣壓力高于其它區(qū)域(有煙氣的區(qū)域),形成一個(gè)正壓差,以此抵御火災(zāi)煙氣因熱浮力特性產(chǎn)生的壓力,使煙氣不能流向保護(hù)區(qū)。
機(jī)械防排煙技術(shù)最早起源于20世紀(jì)50年代的英國(guó),國(guó)際上是從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究,70年代采
1.1防排煙技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
從美國(guó)暖通工程師協(xié)會(huì)(ASHRAE)的在研項(xiàng)目和2000年—2001年計(jì)劃研究項(xiàng)目看,中庭及大空間建筑的防排煙是其工作的重點(diǎn)。
近年來(lái)國(guó)際上在機(jī)械防排煙技術(shù)方面主要的工作有:(1)火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其數(shù)學(xué)�；芯�,美國(guó)、加拿大、日本、英國(guó)、澳大利亞以及北歐等國(guó)都在廣泛開(kāi)展火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究。煙氣流動(dòng)特性和規(guī)律是防排煙的理論基礎(chǔ),根據(jù)流體力學(xué)的原理,煙氣運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模化研究也正在深入,以前是以區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)模型為主,國(guó)外已開(kāi)發(fā)出十幾個(gè)模型或程序,如加拿大的IRC,日本的BRI,并不斷改進(jìn)其程序或更新版本。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,今后將更多開(kāi)發(fā)以場(chǎng)�；�,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),三維動(dòng)態(tài)仿真的�；浖�。(2)防排煙系統(tǒng)的性能化設(shè)計(jì)和評(píng)估,傳統(tǒng)的機(jī)械防排煙設(shè)計(jì)方法只是為了滿足現(xiàn)有規(guī)范的要求,各國(guó)規(guī)范采用技術(shù)指標(biāo)又很不一致,實(shí)際工程中很難達(dá)到某些要求。目前國(guó)外有些國(guó)家已開(kāi)始對(duì)防排煙系統(tǒng)按性能化的原理進(jìn)行設(shè)計(jì),如考慮安全目標(biāo),設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景,疏散分析等,防排煙的性能化設(shè)計(jì)研究為性能化規(guī)范的研究打好基礎(chǔ)。(3)防排煙系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)和設(shè)備,對(duì)高層建
筑、地下建筑、大空間建筑的防排煙系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的研究還有許多空白點(diǎn),或現(xiàn)有些參數(shù)的試驗(yàn)研究根據(jù)不足,主要圍繞送風(fēng)壓力,排煙量,風(fēng)口設(shè)置,防排煙區(qū)域,開(kāi)口與泄漏特征進(jìn)行研究。防排煙設(shè)備主要是研制新型風(fēng)閥,新型管道材料及管道防火保護(hù)材料,高溫風(fēng)機(jī)。
我國(guó)的機(jī)械防排煙技術(shù)研究雖然在20世紀(jì)80年代中期才開(kāi)始起步,但近年來(lái)發(fā)展很快,特別是在“八五”、“九五”期間對(duì)高層建筑樓梯間和地下商業(yè)街的控?zé)熂夹g(shù)及煙氣流動(dòng)特性進(jìn)行了大量的研究,取得了一些重大成果,為有關(guān)規(guī)范的制修訂和工程防排煙設(shè)計(jì)提供了可靠的技術(shù)依據(jù),建立了有較高水平的一些大型實(shí)驗(yàn)設(shè)施,如世界上規(guī)模最大的高層建筑火災(zāi)試驗(yàn)塔(在四川所),地下商業(yè)街和商場(chǎng)火災(zāi)試驗(yàn)室(在四川所、天津所),大空間火災(zāi)試驗(yàn)館(在中國(guó)科技大學(xué))等,而且也使我們比較深刻地了解和認(rèn)識(shí)了火災(zāi)中煙氣的運(yùn)動(dòng)特性及其可能產(chǎn)生的危害。我國(guó)的火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)和防排煙的數(shù)學(xué)�；�處于起步階段,正在開(kāi)發(fā)少量的高層、地下、大空間建筑的火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)�；�。
我國(guó)在防排煙技術(shù)領(lǐng)域目前存在的主要問(wèn)題是:由于我們的起步較晚,“八五”、“九五”期間主要是開(kāi)展一些工程上急需解決的防排煙設(shè)計(jì)問(wèn)題的課題研究,缺乏系統(tǒng)全面的研究和基礎(chǔ)試驗(yàn)、基礎(chǔ)理論研究。而國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的性能化防火規(guī)范研究,需要大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)、理論模型作支撐,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在過(guò)去的二十年時(shí)間里在這方面曾作了大量工作,我們與之相比還相當(dāng)薄弱,這直接影響到我國(guó)的性能化防火規(guī)范研究。
1.2其它防排煙技術(shù)現(xiàn)狀
1.2.1防煙分隔或建立防煙封閉避難區(qū)
建立防煙分區(qū)是規(guī)范最常使用的手段,使各種擋煙垂壁相繼出現(xiàn),如軟質(zhì)活動(dòng)擋煙垂壁,玻璃擋煙垂壁。但目前建筑空間越來(lái)越大,防煙分隔或防煙封閉避難區(qū)對(duì)建筑的限制使建筑設(shè)計(jì)受到影響,有些大空間無(wú)法進(jìn)行分隔,如機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓,對(duì)此國(guó)際上提出了Cabin設(shè)計(jì)概念(安全島)。1.2.2自然通風(fēng)排煙技術(shù)
該技術(shù)簡(jiǎn)便易行且較經(jīng)濟(jì),無(wú)需較多的維護(hù)管理,也是目前較廣泛采用的控?zé)熂夹g(shù)之一,但易受外界環(huán)境的影響和建筑本身的限制,因而設(shè)計(jì)要合理,外界風(fēng)壓的影響要給予充分的考慮,因此國(guó)外開(kāi)發(fā)出了能自動(dòng)開(kāi)啟和能減小外界風(fēng)力影響的風(fēng)閥。
1.2.3建筑材料和家具的阻燃、消煙處理
目前對(duì)建筑材料的消煙處理主要是針對(duì)塑料材
料,眾所周知由于塑料為有機(jī)物,并含有各種有機(jī)、無(wú)機(jī)物助劑,燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒成份,如HCl,HCN等,塑料燃燒產(chǎn)生的煙氣的剌激性和減光性都非常強(qiáng),目前常用抑煙劑主要有金屬氧化物、無(wú)機(jī)鹽,如Al(OH)3,ZnO,B2O3。世界上主要工業(yè)國(guó)家都對(duì)消煙機(jī)理和新型消煙助劑的研究非常重視。
我國(guó)目前已發(fā)布《建筑材料燃燒或分解煙密度試驗(yàn)方法》建筑材料燃燒或熱解發(fā)煙量的GB8627-88,《測(cè)定方法雙室法》材料產(chǎn)煙毒性GB/T16173-1996,《分級(jí)》GA132-1996,《電線電纜燃燒試驗(yàn)方法--煙濃度試驗(yàn)方法》GB1765.1-1999等標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)方法與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)基本等同。這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)控制建筑材料的煙氣生成量和毒性起到了巨大的推動(dòng)作用。
1.2.4化學(xué)消煙技術(shù)
理論上火災(zāi)煙氣中有毒成份為一些酸性物質(zhì)或可溶于水的物質(zhì),煙霧的本質(zhì)是一種氣溶膠,因此向煙氣噴灑能中和酸性物質(zhì)的化學(xué)藥劑或水,以消除煙氣中的大量有毒物質(zhì),或使氣溶膠凝聚消除煙氣的減光性。國(guó)內(nèi)外都已研究出一些消煙劑,但受效果、噴灑技術(shù)和成本的限制還未能真正進(jìn)入實(shí)用階段。
2.1防排煙規(guī)范
我國(guó)現(xiàn)階段在使用防排煙技術(shù)時(shí)遇到的主要問(wèn)題有二:防排煙系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量和有效的維護(hù)管理;沒(méi)有統(tǒng)一的防排煙系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范。在現(xiàn)有的防火設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于防排煙的設(shè)計(jì)規(guī)定不完全協(xié)調(diào)。因此非常有必要盡快制訂適用所有種類建筑的防排煙設(shè)計(jì)規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范。
美國(guó)NFPA92A《煙氣控制系統(tǒng)推薦實(shí)施規(guī)范》,英國(guó)BS5588第四部份《利用加壓送風(fēng)保護(hù)疏散通道的防排煙工程規(guī)范》,BS7346《煙和熱控制系統(tǒng)部件》標(biāo)準(zhǔn),歐盟也正在制定相應(yīng)的統(tǒng)一規(guī)范�，F(xiàn)在一般情況下國(guó)內(nèi)外對(duì)生命安全的保障要求都高于對(duì)財(cái)產(chǎn)的保障要求,美國(guó)NFPA規(guī)范的主線就是圍繞生命安全保障(見(jiàn)美國(guó)NFPA101)。
防排煙技術(shù)也應(yīng)圍繞性能化規(guī)范要求,開(kāi)展性能化的防排煙設(shè)計(jì)技術(shù)和規(guī)范研究。2.2防排煙工程設(shè)計(jì)由于我國(guó)在火災(zāi)煙氣流動(dòng)基礎(chǔ)理論及數(shù)學(xué)�；芯�,防排煙的實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距,因此應(yīng)加強(qiáng)這些方面的研究,建(下轉(zhuǎn)21頁(yè))
設(shè)備的漏電電流。根據(jù)筆者實(shí)際經(jīng)驗(yàn),可以采用以下方法來(lái)確定漏電斷路器的額定漏電動(dòng)作電流I△n:
a)對(duì)于照明回路和居民生活用電的單相回路,額定漏電動(dòng)作電流I△n>電路最大電流/2000;
b)對(duì)于三相三線或三相四線的動(dòng)力線路或動(dòng)力照明混合線路,額定漏電動(dòng)作電流I△n>電路最大電流/1000。
例如:電源進(jìn)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(dòng)作電流為30mA。
如果被保護(hù)線路裝有變頻電梯、變頻水泵、變頻空調(diào)等設(shè)備,線路中會(huì)存在高次諧波,當(dāng)高次諧波成分過(guò)大時(shí),其對(duì)地容抗將變小,泄漏電流增大,容易引起漏電斷路器誤動(dòng)作,此時(shí)可選取額定漏電動(dòng)作電流整定值較大的漏電斷路器。另外,如線路中存在瞬態(tài)電壓擾動(dòng),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(dòng)作。
3漏電斷路器的安裝與使用
漏電短路器應(yīng)安裝在室內(nèi),避免雨淋和灰塵。一般情況下,周?chē)諝鉁囟壬舷拗挡怀^(guò)+40°C,下限值不低于-5°C;安裝地點(diǎn)的大氣相對(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)90%,周?chē)諝鉁囟葹?40°C時(shí),濕度不超過(guò)50%,因此,漏電斷路器不能安裝在浴室和衛(wèi)生間等場(chǎng)所。安裝地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離磁場(chǎng),外磁場(chǎng)在任何方向不應(yīng)超過(guò)地磁場(chǎng)的5倍。
漏電斷路器的接線應(yīng)符合下列規(guī)定:
a)漏電斷路器的接線,應(yīng)與低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地型式相對(duì)應(yīng);
b)負(fù)載側(cè)的中性線,不得與其他回路共用;
c)標(biāo)有負(fù)載側(cè)和電源側(cè)接線端子,應(yīng)按規(guī)定接線,不能接反,且嚴(yán)禁在電源側(cè)與負(fù)載側(cè)的接線端子上跨接導(dǎo)線;
d)嚴(yán)禁PEN線(中性線與保護(hù)接地合一)穿過(guò)漏電斷路器的零序電流互感器。
在正常使用過(guò)程中,用戶每月需在通電的情況下,按動(dòng)測(cè)試按鈕一次,檢查漏電斷路器動(dòng)作是否可靠。漏電斷路器失靈時(shí),應(yīng)及時(shí)更換。
總之,合理選擇漏電斷路器的額定漏電動(dòng)作電流值,正確使用漏電斷路器,可在線路和設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)斷開(kāi)電源,從而防止火災(zāi)的發(fā)生。
立國(guó)家級(jí)火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性基本參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù),作為現(xiàn)行規(guī)范制修訂的依據(jù),也可作為性能化設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的有力支撐條件,為此要加大對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)施的改造,建立國(guó)家級(jí)火災(zāi)試驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
解決目前工程和規(guī)范中急需要解決的重大問(wèn)題,如防排煙系統(tǒng)與通風(fēng)換氣系統(tǒng)的一體化問(wèn)題;機(jī)械送風(fēng)、排煙系統(tǒng)與自動(dòng)噴水系統(tǒng)的互補(bǔ)性問(wèn)題。如在美國(guó)和加拿大的規(guī)范中規(guī)定:當(dāng)安裝有自動(dòng)灑水系統(tǒng)時(shí),正壓送風(fēng)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(fēng)與均勻送風(fēng)的效能比較、應(yīng)用范圍研究在工程上也有重大意義。2.3防排煙系統(tǒng)的產(chǎn)品
風(fēng)機(jī)管道方面今后主要需開(kāi)發(fā)耐高溫的排煙風(fēng)機(jī),火場(chǎng)移動(dòng)式排煙通風(fēng)系統(tǒng),用于排煙系統(tǒng)與通風(fēng)換氣系統(tǒng)一體化的可變速風(fēng)機(jī);新型耐火隔熱的排煙管道研究。目前全國(guó)生產(chǎn)排煙閥的企業(yè)有近百家,生產(chǎn)各類排煙管道的企業(yè)有一百多家,生產(chǎn)風(fēng)機(jī)的企業(yè)有幾十家,但缺少規(guī)模和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。英國(guó)公司開(kāi)發(fā)的擋煙垂壁幾乎達(dá)2h耐火功能,軟質(zhì)擋煙垂壁最大垂度達(dá)12m,可進(jìn)行這類新型擋煙垂壁的研究。應(yīng)開(kāi)發(fā)能在起火時(shí)根據(jù)風(fēng)向自動(dòng)判斷開(kāi)啟的排煙通風(fēng)口,能與消防控制系統(tǒng)配合的高可靠性的防火排煙閥。要開(kāi)發(fā)高效實(shí)用的消煙劑,在消煙理論與工程應(yīng)用技術(shù)上有所進(jìn)展。制定和完善防排煙系統(tǒng)有關(guān)產(chǎn)品的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
