煙氣性質與防治技術

第四章火災煙氣4.1煙氣的性質與危害 4.2煙氣擴散原理 4.3煙氣控制技術煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第1頁!引言 發(fā)生火災時，都會產生含有大量高溫與有毒氣體的煙氣，如果不對煙氣進行有效控制，任其肆意產生四處傳播，必將給建筑物內的人員帶來巨大的生命威脅。統(tǒng)計結果表明，在火災中2/3以上的死亡者是煙氣所致，大部分是由于吸人煙塵及有毒氣體(主要是CO)昏迷后致死。案例：2000年12月25日，何南省洛陽市東都商廈發(fā)生特大火災，死亡人數達309人。著火點在地下二層的家具廳，家具燃燒產生的大量煙氣沿樓梯間涌上了頂樓(四樓)的歌舞廳，在很短時間內，即造成眾多正在狂歡的人們吸人有毒煙氣之后而死亡。事后統(tǒng)計表明，這309人全部是因為吸人有毒煙氣重度中毒窒息而亡，可見火災中煙氣危害的嚴重性。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第2頁!引言 煙氣控制的方法是從防范和消除兩個方面同時進行，即防止煙氣大量產生和迅速蔓延，同時對已產生的煙氣迅速排除。防止煙氣的產生和蔓延可從三個方面著手:是杜絕煙源，即實現建筑物和家具的非燃化。在建筑材料、裝修材料、家具的選擇上盡量采用非燃燒材料或難以燃燒的材料，以及發(fā)煙量少、發(fā)煙速度慢的材料，盡管實際上不可能完全杜絕煙源，但是可以把火災煙氣的生成量降低到最小程度;煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第3頁!引言

盡管采取了一系列防止煙氣產生和蔓延的措施，一旦起火，由于火災發(fā)生區(qū)域的隨機性、燃燒材料的復雜性、防煙設施對煙氣的控制能力不足，以及消防設施管理不善等諸多原因，煙氣仍有可能大量產生并蔓延開來，因此，起火后應迅速排除火災產生的煙氣，減少煙氣的毒性，降低煙氣的濃度，維持一定的視距，便于人員疏散。這也是防止煙氣蔓延的積極措施，排煙和防煙一樣起著同等重要的作用。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第4頁!4.1煙氣的性質與危害 一、火災煙氣組成(一)煙氣形成火災是指在時間和空間上失控燃燒所造成的災害?；馂臅r煙氣主要是由兩種化學反應方式的產物所形成:種是可燃物在空氣中的燃燒，釋放熱量產生火焰，以及發(fā)光和發(fā)煙，此種燃燒其煙中可燃物已存無幾;第二種是熱分解反應。它是可燃物由于溫度升高而發(fā)生無氧化作用的不可逆化學分解，這種化學分解僅有發(fā)煙而無火焰和發(fā)光現象。這兩種化學反應形成的產物構成了火災煙氣的主體。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第5頁!4.1煙氣的性質與危害 一、火災煙氣組成(3)由火焰卷吸進入煙氣的新鮮空氣?；馂闹杏绊憻煔饨M成成分的因素主要有母體可燃物化學性質與火災燃燒方式，其中，母體可燃物化學性質是決定煙氣產生量、產生速度與煙氣毒性的主要因素；建筑中裝飾應用的聚氯乙烯高分子有機材料，其產煙數量為木材的3-5倍；而少量純材料如CO、甲醛、甲醚、甲醇等，其燃燒火焰基本上不產生煙氣?；馂闹腥紵绞讲煌瑫r，煙氣產物亦不同，如碳素材料在陰燃時生成的煙氣是含有碳粒和高沸點的液體薄霧，是一種可以燃燒和爆炸的霧狀煙氣。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第6頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第7頁!在現代建筑中，高分子材料大量用于家具用品、建筑裝修、管道及其保溫、電纜絕緣等方面，一且發(fā)生火災，高分子燃燒不僅迅速，加快火勢擴展蔓延，而且還會產生大量有毒濃煙，其危害遠遠超過一般可燃材料。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第8頁!4.1煙氣的性質與危害 三、減光系數與能見距離(一)減光系數根據朗伯一比爾定律得在相同距離L和一定的光源強度I0下，當受光處光強I下降，說明減光系數Cs增加，亦即煙中煙粒濃度增加，人的能見度減弱。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第9頁!4.1煙氣的性質與危害 四、煙氣危容國內外統(tǒng)計資料表明，火災中煙氣是奪取人類生命最兇惡的殺手，它的危害性可以歸納為對人體危害、對疏散危害和對撲救危害三個方面。(一)對人體危害人員在火災中死亡的原因，主要有四種，即吸入煙氣死亡、直接燒死、房屋倒塌壓死以及逃生失誤致死。其中最主要的原因是吸入煙氣死亡，具體來說，可以歸納為以下四個方面:煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第10頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第11頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第12頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第13頁!4.1煙氣的性質與危害 四、煙氣危容(二)對疏散危害在火災區(qū)域以及疏散通道中，常充有相當數量含Co及各種燃燒成分的熱煙或煙霧彌漫，給疏散工作帶來極大困難。煙氣中的SO2、NO、NO2等刺激性氣體，常給眼、鼻、喉帶來強烈刺激，導致視力下降、呼吸困難，而且，由于濃煙存在，給疏散人員造成極為緊張的恐怖心理狀態(tài)，其結果使人們失去行動能力或采取異常行為。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第14頁!4.1煙氣的性質與危害 實際檢測表明，疏散通道中的煙氣濃度，當有防排煙設施時，一般為火災室內煙氣濃度的1/100--1/300。為保證人員疏散安全，必須保持疏散時人們的能見距離不得小于某一數值，即疏散極限視距Dmin，根據建筑的用途不同和在住人員對建筑物熟悉程度不同，疏散極限視距作如下規(guī)定:(1)住宅樓、教學樓、生產車間。因內部人員固定和對疏散路線熟悉，取Dmin=5m。(2)各類旅館、百貨大樓、商場。因大多數人員為非固定，對疏散路線安全出口不太熟悉，取Dmin=30m。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第15頁!4.2煙氣擴散原理 在建筑中，高層建筑室內火災的煙氣沿走廊至豎井頂向外擴散，是火災煙氣代表性的流動路線，本節(jié)主要討論這一流動路線上煙氣擴散的若干規(guī)律，可以概括成以下兩個方面:(1)沿走廊水平擴散規(guī)律。火災煙氣由室內擴散至走廊的煙量、煙層寬度、厚度、煙氣水平流動速度、煙氣溫度和流量容積等。(2)沿豎井垂直擴散規(guī)律。建筑內外溫差引起自然空氣流動的煙囪效應原理及其對煙氣擴散的影響等。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第16頁!4.2煙氣擴散原理 一、沿走廊擴散式中：Ms從為擴散到走廊的煙氣質量流量(kg/s);B為著火房間與走廊連通門的寬度(m);

Hm為著火房間與走廊連通門的高度(m)。上式未能反映各類可燃物對所生成煙氣量的影響，所以只能作為近似計算。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第17頁!4.2煙氣擴散原理 一、沿走廊擴散(2)煙氣層的厚度在一定的流程內能維持不變，從著火房間排向走廊的煙氣出口算起，通?？蛇_20~30m左右，當煙氣流過比較長的流程時，由于受到走廊頂棚及兩側墻壁面的冷卻，兩側的煙氣沿墻壁面開始下降，最后只在走廊斷面的中部保留一個接近圓形的空氣流截面，如圖4-2所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第18頁!4.2煙氣擴散原理 一、沿走廊擴散走廊中煙氣的擴散流動計算就是要確定煙氣流動過程中的有關參數，包括煙氣層的厚度、寬度、煙氣的溫度和水平流動速度等。1.煙氣的寬度、厚度和煙氣的水平流動速度2.煙層中的煙氣溫度(了解)煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第19頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散當垂直通道內外的氣體溫度不同時，由于密度差引起的壓差，而引起垂直通道內氣體的流動。在冬天或火災發(fā)生后煙氣充滿建筑物時，外部較冷而建筑物內較熱，所以，建筑物內空氣密度比外部小，便產生使氣體向上運動的浮力。高層建筑中的樓梯井、電梯井、豎直機械管道機通風槽等豎井中，氣體上升運動十分顯著，流速可達3~8m/s，這就是通常所謂的煙囪效應，一種自然的氣體流動規(guī)律。下面就煙囪效應的若干問題進行討論。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第20頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散(一)下部開口豎井同理:豎井頂部內外壓力差為煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第21頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第22頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散在建筑物內，由豎井連通的各個樓層中，空氣流動規(guī)律如圖4-7(c)所示。在中性層以下，氣流方向由外向內、由下向上，在中性層以上，氣流方向由內向外。當建筑物內發(fā)生火災時，正煙囪效應對火災擴展的影響如圖4-8所示，有兩種情況:煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第23頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散(1)當著火層在中性層以下時，如圖4-8(a)所示。受豎井內與建筑物外溫差所形成的負壓影響，著火樓層煙氣由該樓層一側沿水平方向流向豎井，再沿豎井向上，中性層以下各樓層不受煙氣侵犯。當煙氣經過中性層到達中性層以上時，由于豎井內氣流變?yōu)檎龎?，各樓層都將受到煙氣侵犯。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第24頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第25頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第26頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第27頁!4.3煙氣控制技術在建筑防火設計中，為了減少火災對人員生命的威脅，采取各種技術方法和措施控制煙氣的擴散蔓延，并加以清除，這是十分必要的。如何控制呢?首先應將煙氣控制在一定區(qū)域內，即對建筑空間進行適當劃分，建立防煙分區(qū);其次，在防煙分區(qū)的邊界上采取一定的隔煙措施，阻止煙氣越過邊界蔓延;隨后，在火災所在的防煙分區(qū)內設置排煙裝置，以保證人員撤離前所在空間的煙層高度、煙層濃度在安全允許的范圍內;最后，在非火災分區(qū)或撤離疏散通道以及臨時避難處，采用一定防煙措施，防止煙氣進入。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第28頁!4.3煙氣控制技術

按照《民用建筑防火規(guī)范》，防煙分區(qū)應考慮以下問題:①防煙分區(qū)面積，與建筑的高低、部位、防火分區(qū)大小有關，對于一般高層建筑、人防工程，其防煙分區(qū)面積不宜超過500m2,汽車庫不超過2OOOm2,防煙分區(qū)不應跨越防火分區(qū);②為防止火災垂直蔓延，有利于迅速撲救以及人員疏散與臨時避難需要，特殊部位應獨立設置防煙分區(qū)或在防煙分區(qū)中設立獨立防煙單元，如疏散樓梯間及其前室、消防電梯間及其前室、高層建筑的避難層與避難間、疏散主要通道等;③在防煙分區(qū)邊界上，采用隔煙措施防止煙氣越界蔓延。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第29頁!4.3煙氣控制技術二、隔煙設施用于阻隔煙氣水平方向擴散的裝置由擋煙垂壁和擋煙樑兩類。擋煙垂壁通常有防煙卷簾、活動式擋煙板、固定式擋煙板等。(1)防煙卷簾與防火卷簾門相同。(2)固定式擋煙板與活動式擋煙板如圖4-12,圖4-13所示。建筑中常利用防煙分區(qū)外圍的橫樑，當橫的橫斷面高度=0.5m時作為擋煙樑使用。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第30頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式從防止煙氣產生和防止由外進人疏散通道等兩個方面，歸納成以下三種類型:(一)不燃化防煙方式這是一種本質安全化防煙方式。在建筑設計中，盡可能采用不燃化的室內裝修材料、家具、各類管道及其保溫絕熱材料。這種本質安全化防煙方式，對于綜合型大型建筑、特殊功能建筑、無窗建筑、地下建筑以及使用明火的場所(如廚房等)特別需要應用。在不燃化設計的建筑內，即使發(fā)生火災，因其材料不燃或難燃，產生煙氣量大為減少，煙氣濃度大大降低。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第31頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式(1)有煙區(qū)與無煙區(qū)用防火門窗分隔，用正壓限制縫隙進煙，如圖4-14所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第32頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第33頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式(3)電梯間(或樓梯間)前室采用正壓防煙，如圖4-17所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第34頁!4.3煙氣控制技術四、防煙方式自然排煙另一種布置形式如圖4-19所示，它是利用自然排煙與擋煙簾配合使用，擋煙簾可以在建筑物頂棚下形成小的蓄煙池，有效排出其中的煙氣。這種方式對限制煙氣在無分隔的大型建筑內莖延，是比較有效的。這種布置形式也有缺點，即受室外壓力影響較大，當外部有風時，形成外部壓力比室內高，導致外部空氣壓向室內，如圖4-19(b)所示，限制了煙氣的排出。當一年中有風時期較長時，就應該改換成機械排煙。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第35頁!4.3煙氣控制技術四、防煙方式(一)機械排煙方式煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第36頁!煙氣的產生是衡量火災環(huán)境的基本因素之一。在完全燃燒時，可燃物轉化成穩(wěn)定的氣相產物，但在實際火災的擴散火焰中很難實現完全燃燒，火災煙氣是不完全燃燒的產物。4.1煙氣的產生原因：燃燒反應物的混合基本上是由浮力誘導產生的湍流流動控制，其中存在較大的組分濃度梯度。在氧氣濃度較低的區(qū)域，部分可燃揮發(fā)份將經歷一系列熱解反應，從而導致多種組分分子的生成。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第37頁!正是煙顆粒的存在才使擴散火焰發(fā)黃光。這些小顆粒的直徑約為10-100nm，它們可在火焰中進一步氧化。但是如果溫度和O2濃度都不夠高，它們便以碳煙（Soot）的形式離開火焰區(qū)。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第38頁!煙氣危害量級實例以我國新建高層賓館為例，一個客房放置兩張床、寫字臺、沙發(fā)、軟椅茶幾、木門壁櫥等，還有床墊及床上用品、地毯、窗簾等。上述可燃物。約相當于30～40kg/m2的標準木材，即平均火災負荷（荷載）密度為30～40kg/m2。而一般木材在300℃時，其發(fā)煙量約為3～4m3/g，即3000～4000m3/kg。而較典型的客房面積為18m2。即一個客房內可燃物按木材的發(fā)煙量為（35kg/m2×18m2×3500m3/kg）2205000m3。如果發(fā)煙量不損失，可充滿像北京長富宮飯店主樓（高90m，標準層面積960m2）那樣的高層建筑24座（2073600m3）。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第39頁!（1）煙塵顆粒的大小及粒徑分布煙氣中顆粒的大小可用顆粒平均直徑表示，通常采用幾何平均直徑dgn表示顆粒的平均直徑，其定義為：第i個顆粒直徑間隔范圍內顆粒的數目煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第40頁!（1）煙塵顆粒的大小及粒徑分布如果所有顆粒直徑都相同，則如果顆粒直徑分布為對數正態(tài)分布，則占總顆粒數68.8%的顆粒，其直徑處于之間的范圍內。越大則表示顆粒直徑的分布范圍越大。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第41頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第42頁!煙氣的流動煙囪效應上下雙開口形成流動：正向上，負向下存在中性面，約在豎井中部，取決于上下口面積正煙囪效應中性面之下：中性面中上：假定理想氣體煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第43頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度

當一束光通過煙氣時，由于煙氣對光的吸收和散射作用，使得只有一部分光能夠通過煙氣，從而降低了火區(qū)的能見度，不利于火災的撲救和火區(qū)人員疏散。煙氣濃度越大，該作用越強烈。根據Lambert-Beer定律，當一束波長為λ的光通過煙氣時，有：平均光路長度消光系數入射光強透過煙氣光強煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第44頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度煙氣濃度通常用光密度（或光學密度）D來衡量。其定義為：煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第45頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度為了比較煙氣濃度，通常將單位平均光路長度上的光密度DL作為描述煙氣濃度的基本參數。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第46頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度如果同時測量了發(fā)煙試件在發(fā)煙過程中的質量損失，則可用煙氣的質量光學密度來表征煙氣密度：發(fā)煙材料的質量損失煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第47頁!火場能見度的影響因素①煙氣的散射和吸收系數；②火場的亮度；③所辨認物體是發(fā)光還是反光及光線的波長；④逃生者的視力及其眼睛對光強的適應狀態(tài)。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第48頁!按消光系數對發(fā)煙程度分級0<K<0.1,發(fā)煙程度極少；0.1<K<0.5，發(fā)煙程度為少；0.5<K<1，發(fā)煙程度較多；K>1，發(fā)煙程度多。在火災情況下，對建筑內部通道熟悉的人，消光系數允許臨界值為1.0；對建筑內部通道不熟悉的人，K應在0.2以下。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第49頁!1993年2月14日唐山林西百貨大樓火災，死亡80人，經法醫(yī)鑒定，除一人為高空墜落死亡外，其余全部死于有毒煙氣；遼寧阜新藝苑歌舞廳“11.27”大火，易燃的棉丙化纖布燃燒產生大量有毒氣體，造成200余人中毒窒息死亡；1994年12月8日，新疆克拉瑪依友誼館大火，死亡325人，95%死于煙氣中毒。研究表明，火災中死亡人員約有一般是由CO中毒引起，另外一半是直接燒傷、爆炸壓力以及其他有毒氣體引起。煙氣的危害煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第50頁!(一)煙氣的毒害性2.煙氣中含有各種有毒氣體；3.火災煙氣具有較高的溫度；4.固體懸浮顆粒溫度和濕度條件耐受時間<60℃，水分飽和＞30min100℃，水分含量<10%12min120℃，水分含量<10%7min140℃，水分含量<10%4min160℃，水分含量<10%2min180℃，水分含量<10%1min煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第51頁!(二)煙氣的減光性煙氣的減光性：由于煙氣中含有固體和液體顆粒，對光有散射和吸收作用，從而使得火場能見度大大下降。此外，煙氣中含有對人體有刺激性作用的氣體如SO2、H2S、HCl、Cl2、NO2、NH3等，使人眼流淚，不易睜開，從而進一步影響人的視覺，影響撤離火場的速度。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第52頁!性能化設計采用生命安全判據煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第53頁!（一）化學分析法（1）氣相色譜法（2）紅外光譜法（3）傅立葉紅外氣體分析儀（4）比色法（5）離子選擇電極法（6）電化學法化學分析法雖然可分析氣態(tài)燃燒產物的種類和含量，但不能解釋毒性的生理作用，因此還需進行動物試驗和生理研究。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第54頁!（二）動物試驗法前聯邦德國提出的試驗方法（DIN53436）就是常用的燃燒產物毒性試驗方法。其試驗裝置為一管狀爐。燃燒試樣裝入一個長1000mm、外徑40mm、壁厚2mm的石英管中。暴露室為0.05m3，其中放入20只雄性大鼠。暴露室與石英管燃燒室通過一根玻璃管相連。暴露時間30min。觀察動物中毒情況，并取樣分析燃燒產物的成份。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第55頁!（二）動物試驗法美國國家航空航天局（NASA）研制的水平管式加熱爐試驗法，其試驗裝置如圖4-2所示。加熱爐加熱速度為40K/min，最高溫度780～1100K。在暴露室中放試驗小鼠，暴露30分鐘，測定小鼠停止活動時間和小鼠死亡時間。從這些試驗數據可判斷不同材料燃燒煙氣的相對毒性，如表4-5所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第56頁!（三）生理研究法生理研究法就是對在火災中中毒死亡者進行尸體解剖，了解死亡的直接原因，如血液中毒性氣體的濃度，氣管中的煙塵，以及燒傷情況等。研究表明，在死者血液中，CO和HCN是主要的毒性氣體。在氣管和肺組織中也檢出了重金屬成份，如鉛、銻等，以及吸入肺部的刺激物，如醛、HCl等。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第57頁!LD50LC50LT50毒性評價指標劑量濃度時間煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第58頁!煙氣的控制煙氣控制的基本方式防煙分隔防煙分隔的物體：墻壁、隔板、樓板等防煙阻體擋煙主要是在建筑物內形成一定大小的防煙分區(qū)防煙阻體材料必須具有一定的耐火性能

跨越防煙分區(qū)的活動，則必須設置活動的門或窗簾

分隔物存在一定的煙氣泄漏煙氣泄漏的一階近似：開口流動方程煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第59頁!煙氣的控制煙氣控制的基本方式防煙分區(qū)的面積計算走道內有排煙，房間內沒有門為防火門：只按走道面積劃分門不是防火門：房間和走道面積都算房間內有排煙，走道內沒有門為防火門：只按房間面積劃分門不是防火門：房間和走道面積都算煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第60頁!煙氣的控制煙氣控制的基本方式加壓控制使用風機在防煙分隔物的兩側造成壓差從而控制煙氣流過。加壓控制的兩種狀況利用分隔物兩側的壓差控制利用平均流速足夠大的空氣控制設計煙控系統(tǒng)時，應分別考慮兩種情況加壓系統(tǒng)中應設計一種可將煙氣排到外界的通道煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第61頁!煙氣的控制煙氣控制的基本方式空氣流取下游氣體參數為離火源足夠遠區(qū)域的參數，有系數kv約為0.0292。適用于走廊內煙氣流動根據火源功率可確定臨界流速建筑物內一般不采用浮力用于風機驅動和自然通風系統(tǒng)噴淋對浮力的削弱煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第62頁!煙氣控制的幾種典型情況失火區(qū)域的煙氣控制屋頂排煙自然排煙與擋煙簾配合有頂人行街的煙氣控制從店鋪直接向外排煙沿人行街頂棚設置擋煙簾設置蓄煙池樓內安全區(qū)的煙氣控制對樓梯間加壓對前室加壓樓梯間和前室同時加壓煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第63頁!引言 第二是扼殺煙源，在建筑物一旦起火時，能迅速地采取有效措施，斷絕起火房間內新鮮空氣的供給，使火熄滅;第三是切斷煙源，當建筑物內某房間起火時，迅速切斷著火區(qū)域與非著火區(qū)域的一切聯系，以防火勢和煙氣擴散。為確保疏散通道的安全，保證人員安全撤離，對疏散通道還要采取特殊的防護措施，以防煙氣侵入。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第64頁!引言

本章研究的主要問題：研究煙氣控制技術，將從工程上解決以下一系列問題:如何使火災煙氣少產生甚至不產生;如何使火災煙氣控制在火災發(fā)源地而不蔓延出去;如何使火災煙氣迅速地、最大限度地排除到安全的地方;如何在疏散通道及重要房間內實現防煙安全性，防止煙氣侵人，確?；馂臅r有一個安全的撤離通道和臨時棲身所。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第65頁!4.1煙氣的性質與危害 一、火災煙氣組成(二)煙氣組成火災發(fā)生時，由于參與燃燒的物質品種繁多，火災化學反應過程復雜，所處環(huán)境條件各不相同，因而，導致火災中煙氣物質組成相當復雜?；馂臒煔馐且活悘碗s混合物，按照混合物的相態(tài)，煙氣可以由下列產物組成:(1)可燃物經熱分解與燃燒生成的氣相產物。包括未燃燃氣，如CH4,CO,CnHm；惰性氣體，如CO2，水蒸氣;多種有毒腐蝕性氣體，如SO2，NO，NO2,HC1等。(2)多種懸浮微小(直徑在0.01~10.0μm)固體顆粒和液滴，如游離碳焦油類粒子、高沸點物質的凝縮液滴等。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第66頁!4.1煙氣的性質與危害 二、建筑材料的發(fā)煙量與發(fā)煙速度(一)建筑材料發(fā)煙量由表4-1所示，各種建筑材料單位重量所產生的煙量不同，對于木材及木制品而言，當溫度達到300℃以上時，隨著溫度升高，燃燒區(qū)分解出的碳質微粒減少，發(fā)煙量減少，而在相對高溫時，高分子有機材料卻能產生大量煙氣煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第67頁!4.1煙氣的性質與危害 (一)發(fā)煙速度除了材料發(fā)煙量外，火災中影響生命安全的另一重要因素是發(fā)煙速度——即單位時間內單位重量可燃物的發(fā)煙量。表4-2是由實驗得到的各種材料的發(fā)煙速度。該表說明，木材類在加熱溫度超過350℃時，發(fā)煙速度一般隨溫度升高而降低。高分子有機材料在相似范圍內，則有所提高，而且高分子的發(fā)煙速度比木材要大得多，這是由于高分子材料的發(fā)煙量大、燃燒速度快所致。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第68頁!4.1煙氣的性質與危害 三、減光系數與能見距離(一)減光系數由于煙氣中存在懸浮的固體和液體煙粒，影響火場的能見距離，從而影響人員的安全疏散，阻礙消防隊伍接近著火點和救人。這種火災煙氣的減光作用在光學中可以用減光系數來表示。當可見光通過煙層時，煙粒使光線的強度減弱，光線減弱的程度與煙粒的濃度有函數關系，如圖4-1所示。設光源與發(fā)光物體之間距離為L(m);無煙時受光物體處的光線強度為I0(cd)；有煙時光線強度為I(cd)煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第69頁!4.1煙氣的性質與危害 三、減光系數與能見距離(二)能見距離火災的煙氣使人們辨認目標的能力大大降低，即便設置事故照明和疏散標志，也會使其減弱，從而使人們在疏散時往往看不清周圍環(huán)境，甚至辨不清疏散方向，找不到安全出口，嚴重影響人員安全。各國普遍認為，當能見距離降到3m以下時，逃離火場就十分困難。能見距離，可近似用以下兩式計算:煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第70頁!4.1煙氣的性質與危害 1.CO中毒在人體的血液中，血紅蛋白的功能之一是輸送氧氣。在火災中，當人們從呼吸道吸入CO時，即與血紅蛋白結合形成一氧化碳血紅蛋白，使血紅蛋白失去攜帶氧氣的能力。研究表明，當有50%上的血紅蛋白結合成一氧化碳血紅蛋白時，人體的腦、中樞神經因嚴重缺氧失去知覺，甚至死亡?；馂闹屑s有一半人員的死因是CO中毒，因此，CO中毒對人體最具威脅。CO對人體的影響程度可參閱表4-5。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第71頁!4.1煙氣的性質與危害 2.煙氣中毒火災中物質燃燒產生各種有毒氣體，對人體危害極大。木材制品燃燒時產生甲醛、乙醛、丙烯醛等醛類有毒氣體。以丙烯醛為例，當其在煙氣中的含量達到10ppm時，腦部中毒幾分鐘后即可死亡；火災中煙中含量可達50ppm；允許值為0.01ppm。在塑料制品燃燒時，產生的氯化氰、氫氧化物等毒性很大的氣體，其中氫化氰為極毒氣體?；馂氖枭r有毒氣體的允許濃度如表4-6所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第72頁!4.1煙氣的性質與危害 3.缺氧在火災區(qū)域，空氣中含有相當數量的CO、NO2和其他有毒氣體，維持燃燒需要消耗大量氧氣，這樣，使空氣中含氧量大大降低。當發(fā)生燃燒時，含氧量可以降低到5%，人體僅因嚴國缺氧就可導致死亡。缺氧對人體的影響，如表4-7所示。在氣密性良好的建筑內，少量燃夯就可造成含氧量大大降低。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第73頁!4.1煙氣的性質與危害 4.高溫煙氣窒息火災時由于吸人高溫煙氣，使口腔、喉頭腫脹、導致呼吸道阻塞窒息，如搶救不及時，很快致死。綜上所述，煙氣對人體的危害，CO及毒氣影響最大，缺氧影響亦較嚴重，實際上煙氣對人體的損害是多種因素的綜合結果。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第74頁!4.1煙氣的性質與危害 當疏散通道上部被煙氣占有時，人們必須彎腰摸索行走，其速度緩慢又不易找到安全出口，還可能走回頭路。在大部分被煙氣充滿的疏散通道中，人們少時停留(如1~2min)就可能昏倒，停留稍長((4~5min以上)就可致死。所以，疏散通道必須設置防排煙設施。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第75頁!4.1煙氣的性質與危害 四、煙氣危容(三)對撲救危害消防隊伍在參與滅火救援工作時，同樣受到煙氣威脅，包括中毒、窒息，嚴重妨礙作業(yè)，如：彌漫煙霧影響視線、起火點難以找到、辨不清火勢發(fā)展方向等，導致滅火工作難以有效展開；煙氣擴展蔓延，促使形成新的火區(qū)。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第76頁!4.2煙氣擴散原理 一、沿走廊擴散(一)著火房間擴散到走廊中煙量的計算著火房間擴散到走廊中的煙量與著火房間門窗開閉狀態(tài)有很大關系。門窗的開閉狀態(tài)有下列四種情況：門窗全閉、窗開門閉、窗關門開、門窗全開。顯然，窗關門開時擴散到走廊上的煙氣量最多，是最不利的情況。一種較為簡單計算煙氣質量流量的計算方法為：煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第77頁!4.2煙氣擴散原理 一、沿走廊擴散(二)煙氣在走廊中的擴散流動計算火災實驗表明，煙氣在走廊中的流動呈層流流動狀態(tài)，這個流動過程有如下兩個特點:(1)煙氣在上層流動，空氣在下層流動。如果沒有外部氣流干擾的話，分層流動狀態(tài)能保持40~50m的流程，上下兩個流體層之間的摻混很微弱，但若流動過程中遇到干擾時，如室外空氣送進或排氣設備排氣時，則層流狀態(tài)將變成紊流狀態(tài)流動。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第78頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第79頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散建筑中引起煙氣垂直流動的驅動力較多，如室內外因溫差引起的煙囪效應(或稱熱氣壓效應)、燃氣的浮力、電梯活塞效應、通風系統(tǒng)扇風機抽壓作用以及自然風力影響等，其中煙囪效應是高層建筑火災垂直煙氣擴散最主要的驅動力。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第80頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散(一)下部開口豎井如圖4-6所示，設豎井高H，內外溫度分別為Ts和T0,ρs和ρ0分別為空氣在溫度Ts和T0時的密度，g是重力加速度。當建筑地平面的大氣壓力為P時，設離開地平面高度H上方的某點壓力為PS,可按下式計算:煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第81頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散(一)下部開口豎井當豎井內部溫度比外部高時，即Ts>T0時，ρs<ρ0，此時內部壓力>外部壓力。由于圖4-6所示豎井頂部沒有開口，所以沒有氣流。(二)正煙自效應(上、下開口)如圖4-7(a)所示，當冬天或建筑發(fā)生火災后(煙氣充滿建筑內時)，氣溫存在內熱外冷條件。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第82頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散當豎井上部和下部都有開口時，Ps>P0，豎井上部煙氣由內向外流動，豎井下部煙氣因負壓產生純向上流動。在豎井某一位置，當Ps=P0時，形成壓力中性平面(或稱中性層、中性面)，如圖4-7(b)所示。在中性面以上任意高度H處的內外壓力差△ρs0=(ρs-ρ0)gH當內為正值，即為正煙囪效應。在中性面以下，△ρs0內變?yōu)樨搲海擧=0時，負值最大。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第83頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第84頁!4.2煙氣擴散原理 二、煙囪效應與垂直煙氣擴散(2)著火層在中性層以上時，如圖4-8(b)所示。煙氣受豎井內正氣壓作用，限制了煙氣的流動。著火層煙氣只能由該樓層一側沿水平方向直接流向窗外，整個建筑其他各層都不受煙氣侵犯。在正煙囪效應作用下，火災煙氣流動除上述兩種規(guī)律外。當樓層間縫隙較大，則有部分煙氣可直接流進著火層的上一層，如圖4-9(a)、(b)所示。如果著火層的燃燒強烈，熱煙氣浮力克服了豎井內煙囪效應引起的中性層以上的正壓，則煙氣仍可進人豎井并流人上部樓層，如圖4-9(c)所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第85頁!4.2煙氣擴散原理 （三）逆煙囪效應(上、下開口)夏天時室外較熱室內較涼，尤其在空調建筑物中，即Ts<T0在自然通風條件下，氣流方向與冬天相反，建筑物內豎并下部密度大、壓力高，氣流由內向外，豎井內氣流由上向下流動，如圖4-10(&)所示；在中性層以上，豎井內氣壓為負，中性層以下，氣壓為正，如圖4-10(b)所示；在該氣壓作用下，建筑物內氣流，在中性層以上由建筑外沿樓層向內，至豎井后由上向下流動；在中性層以下，豎井中氣流由上向下，經各樓層向外排出，如圖4-10(c)所示。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第86頁!4.2煙氣擴散原理 （三）逆煙囪效應(上、下開口)當建筑物內發(fā)生火災時，逆煙囪效應對火災擴展的影響如圖4-11所示，亦有兩種情況:(1)當著火層在中性層以下時，如圖4-11(a)。受豎井內與建筑物外溫差所形成的負壓影響，著火樓層煙氣由該樓層一側沿水平方向流向豎井，再沿豎井向下；中性層以上各樓層不受煙氣侵犯。當煙氣經過中性層到達中性層以下時，由于豎井內氣流變?yōu)檎龎?，各樓層都將受到煙氣侵犯。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第87頁!4.2煙氣擴散原理 （三）逆煙囪效應(上、下開口)(2)當著火層在中性層以上時，如圖4-11(b)所示。煙氣受豎井內正氣壓作用，限制了煙氣的流動。著火層煙氣只能由該樓層一側沿水平方向直接流向窗外，整個建筑其他各層都不受煙氣侵犯。上述兩種情況下，如果樓層之間有較大的空隙，則火災層的上樓層亦將引起火災。(四)中性面位置當豎井上下開口面積相同，中性面位置可以由下式計算(式中，符號同前)：煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第88頁!4.3煙氣控制技術一、防煙分區(qū)劃分劃分防煙分區(qū)的目的是為了有利于控制煙氣擴散和火災的擴大。防煙分區(qū)大小應該適宜。一般來說，將防煙分區(qū)劃分得小些，其防排煙效果好，安全性較高，但若過小。則排煙設施增多，占據有效空間增多，造價提高。如果將防煙分區(qū)劃分得大些，則某一處發(fā)生火災時其高溫煙氣波及范圍就大，受災面積增多，且不利于疏散撲救。此外，防煙分區(qū)劃分還應考慮建筑物不同部位的用途和樓層數等因素。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第89頁!4.3煙氣控制技術二、隔煙設施在防煙分區(qū)的區(qū)域邊界上設置煙氣阻隔設施形成圍擋，使煙氣不能越過阻礙物繼續(xù)流動；在火災發(fā)展初期，煙氣阻隔設施對阻止煙氣水平擴散十分有效；若及時啟動排煙裝置，煙氣可以有效地被控制在本區(qū)，若不能及時排煙，煙氣越聚越多，煙氣層厚度增大，將越過阻隔裝置向外擴散。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第90頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第91頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式(二)密封防煙方式在較小的房間發(fā)生火災時，如果建筑結構密封性能良好，外部難以供氧，則在短時間內，因缺氧會自動熄滅。(三)機械加壓防煙方式在建筑物發(fā)生火災時，對火災區(qū)以外的有關區(qū)域進行送風加壓，使其保持一定的正壓，以防止煙氣侵人的防煙方式叫加壓防煙。有以下幾種形式:煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第92頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式(2)發(fā)生火災時，分隔門打開，垂吊擋板擋煙，有兩種情況:種正壓空氣流速較小[如圖4-15(a)]時，少量煙氣發(fā)生回流;第二種正壓空氣流速較大[如圖4-15(b)]時，可以防止煙氣回流，并使前方煙氣得到稀釋。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第93頁!4.3煙氣控制技術三、防煙方式(3)走廊內無分隔門和垂吊擋板[如圖4-16]時，當使用空氣量較大且均勻分布于全走廊橫斷面時，亦可阻止煙氣擴散。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第94頁!4.3煙氣控制技術四、防煙方式火災時排煙方式按動力可分為自然排煙和機械排煙兩類。(一)自然排煙方式利用火災時熱煙氣的浮力與室外冷空氣的對流運動，通過建筑物的對外開口將煙氣排至室外，如圖4-18所示，其中圖4-18(a)側壁排煙口排煙，4-18(b)外窗排煙。在自然排煙系統(tǒng)中，必須有冷空氣進口。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第95頁!自然排煙方式的優(yōu)點是不需要動力和復雜設備，比較容易實現；缺點是排煙效果不穩(wěn)定，受自然因素影響較大。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第96頁!煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第97頁!有機物煙氣形成過程有機物二次分解生成物燃燒生成物熱分解燃燒熱分解生成物熱分解生成物熱分解二次分解生成物燃燒生成物燃燒煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第98頁!母體可燃物的化學性質對煙氣的產生有重要影響大部分固體、液體燃燒時會明顯發(fā)煙。少數可燃物（CO,甲醛，乙醚、甲醛、甲酸等）燃燒火焰不發(fā)光，且基本上不產生煙。材料的化學組成是決定煙氣產煙量的主要因素可燃物分子中碳氫比值不同，生成碳煙的能力也不同，碳氫比值越大，產煙能力越強。在擴散火焰燃燒中煙氣生成能力順序為：乙炔>乙烯>乙烷可燃物分子結構對碳煙生成力的影響環(huán)狀結構的芳香族化合物的生碳能力比直鏈的脂肪族化合物高。氧氣濃度充分，碳粒子生成少；不充分，碳粒子生成多，煙霧大。影響煙氣產生的因素煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第99頁!4.2煙氣的特征及危害火災過程中產生的高溫煙氣，不但加速了火災的蔓延，而且由于其本身具有毒性，可造成人員的傷亡，并且降低了火場的能見度，影響人員逃生。因此對火災煙氣特性及其危害的認識也是火災防治的重要基礎之一。煙氣的特征：煙塵顆粒的大小及粒徑分布、煙氣的濃度、煙氣光密度和火場的能見度。煙氣的危害：煙氣的毒害性、高溫煙氣對人的傷害、煙氣的減光性。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第100頁!（1）煙塵顆粒的大小及粒徑分布同時，采用標準差來表示顆粒尺寸分布范圍內的寬度，即：煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第101頁!一些木材和塑料在不同燃燒狀態(tài)下煙氣中的顆粒直徑和標準差可燃物燃燒狀態(tài)杉木 0.5～0.9 2.0 熱解 杉木 0.43 2.4 明火燃燒聚氯乙烯（PVC） 0.9～1.41.8 熱解 聚氯乙烯（PVC） 0.4 2.2 明火燃燒軟質聚氨酯塑料（PU）0.8～1.81.8 熱解 硬質聚氨酯塑料（PU）0.3～1.22.3 熱解 硬質聚氨酯塑料（PU） 0.5 1.9 明火燃燒絕熱纖維 2～3 2.4 陰燃 煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第102頁!煙氣的流動流動的驅動力煙囪效應

內外溫差密度差壓力差底部開口正煙囪效應：內部溫度高

負煙囪效應：外部溫度高

煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第103頁!煙氣的流動煙囪效應建筑物中正煙囪效應引起的煙氣流動(a)(b)(c)著火層著火層中性面中性面著火層煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第104頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度

下面引入比消光系數：Km為比消光系數；即單位質量濃度的消光系數Ms煙氣質量濃度，即單位體積內煙的質量煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第105頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度表明煙氣的光密度與煙氣質量濃度、平均光線行程長度和比消光系數成正比。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第106頁!（2）煙氣的濃度和煙氣光密度在應用煙箱法研究和測試固體材料的發(fā)煙特性時，采用比光密度Ds。所謂比光密度Ds是從單位面積的試樣表面所產生的煙氣擴散在單位體積的煙箱內，單位光路長度的光密度。比光密度Ds可用下式表示：比光密度Ds越大，則煙氣濃度越大煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第107頁!（3）火場能見度要看清某以物體，則要求物體與背景之間有一定的對比度。對于很大的、均勻的背景下的孤立物體，其對比度定義為：，分別為物體和背景的亮度或光線強度。日光下黑色物體相對于白色背景的對比度為-0.02，該值定義為能夠從背景中清楚地辨別物體的臨界對比度。物體能見度定義為距對比度減少到-0.02這點的距離。實際火災環(huán)境中，能見度的測量常以物體不可辨清的最小距離為標準。并不用光度計去實際測量對比度。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第108頁!火場能見度與消光系數的關系通過大量的實驗和研究，建立火場能見度與消光系數之間的經驗關系為：

對于發(fā)光物體：對于反光物體：在相同情況下發(fā)光物體的能見度是反光物體能見度的2—4倍。以上公式是通過防護玻璃觀察到的，沒有考慮煙氣對人眼刺激的影響。煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第109頁!計算實例在6*6m2、2.5m高的房間內，明火燃燒200g聚氨酯軟泡沫坐墊，試估算此時火場中反光疏散通道標志的能見度。已知聚氨酯軟泡沫坐墊明火時的質量光學密度m2/g。m-1m-1，m[解]假設燃燒產生的煙氣在整個房間內是均勻分布的，則煙氣性質與防治技術共124頁，您現在瀏覽的是第110頁!(一)煙氣的毒害性1.缺氧是氣體毒性的特殊情況。由于燃燒消耗了大量的氧氣，使得煙氣中的含氧量往往低于生理上所需的正常數值。有數據表明，若僅考慮缺氧時，當O2低于10%就可對人體構成危險。氧濃度%對人體的危害狀況<15呼吸和脈搏加快，引起頭疼<10-14判斷力下降，全身虛脫<10-6意識不清，引起痙攣，6-8min內死亡