作者丨警察大学 李思成、侯耀华    编辑丨红警小狮    校对|木月


学前提示:自9月24日起,橙色救援将于每周一的课堂时间推出火场排烟实例分析”系列课。课程的部份内容较为专业和晦涩,同前段时间学习内容一样,会涉及一些模拟实验、数据分析等,消防业内的同行、战友们可以深入学习一下。喜欢钻研和学习消防灭火救援专业理论知识的其他橙迷朋友们,可以量力而行对此部分内容有选择性的学习和理解。

“火场排烟实例分析”系列课主要内容提要:

第一部份:几种典型火灾场景的火场排烟措施:

①房间内的小火

②处于起始阶段的火灾

③全面发展火灾

④通风控制型火灾

⑤高温火灾烟气蔓延下的楼梯间

⑥低温火灾烟气蔓延下的楼梯间

第二部份:正压送风排烟关键技术参数

①实验介绍

②风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

③送风口与排烟口面积比例对排烟的影响

④热烟情况下正压送风排烟效果

⑤楼梯间正压送风

第三部份:大风量风机的效能测试

第四部份:移动排烟机风量测量

为便于掌握此部分内容,小编将分成五课时陆续推出推文:

第一课时:几种典型火灾场景的火场排烟措施:(9月24日已发布)

第二课时:正压送风排烟关键技术参数【1】:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响(今日发布)

第三课时:正压送风排烟关键技术参数【2】:送风口与排烟口面积比例对排烟的影响、楼梯间正压送风(10月8日发布)

第四课时:正压送风排烟关键技术参数【3】:热烟情况下正压送风排烟效果(10月15日发布)

第五课时:大风量风机的效能测试(10月22日发布)

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

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-THE FIRST-

 正压送风排烟关键技术参数(1)

风机设置距离与组合方式

对排烟效果的影响

实验设置

实验仪器、设备:

实验所用测量仪器、设备如表1所示:

表1:实验测量仪器与设备一览表

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

实验布置:

1、风机组合方式

在一系列实验中,风机均以15°仰角运行。针对不同的实验需求,选取不同的风机组合方式,实验中所有风机组合方式如表2所示。

表2:排烟机组合方式一览表

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

2、送风口与排烟口风量计算方法

对处于打开状态的门、窗洞口进行风速测试。考虑到门、窗洞口面积较大,各点风速不同,将每个测试门、窗平均分为9份小面积,以各小面积的中心点作为测点进行风速测试,最终以平均风速与测试门、窗面积得出通过门、窗的风量。风量大小可用下式表示:

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

式中:

Q—通过门、窗的风量,单位(m³/s);

vi—第i点的风速,单位(m/s);

i—测试点,取1~9;

S—测试门、窗的面积,单位(㎡)。

各门、窗洞口的尺寸及测点位置如图3所示。

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

图7.3 送风口、排烟口尺寸及风速测点位置

风机设置距离与组合方式

对排烟效果的影响

工况设置

实验目的为研究风机与送风口的距离对正压送风排烟效果的影响,以及风机数量和组合方式对正压送风排烟效果的影响。

实验在长13.8 m,宽4.59 m,高7 m的空间内进行。该空间为一两层的复式房间,空间体积为443.394 m³(如图4),其中C3、C4为第二层的窗户。

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

图4 大空间平面图、正立面图、实景图

针对选取的空间,实验设置了多种工况。在每种工况下,风机均设置在室外,正对M1进行送风。具体设置如表5所示。

表5:工况设置表

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风机设置距离对排烟效果的影响:

(1)单台风机设置距离对排烟效果的影响

单台风机布置在室外,距离送风口(M1)的距离分别为1 m、1.5 m、2 m、2.5 m(如图6),风机以15°仰角正对M1,在工况1、工况2、工况3、工况4的情况下进行实验。实验数据如表7、表8所示,此两表是在两种不同的室外环境下实验所得数据。 

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

图6:单台排烟机布置实景图

图表7:单台风机距送风口距离
对排烟效果的影响

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

根据表7可知,在(a)中,单台风机距送风口1 m比1.5 m时的排烟量偏大;在(b)中,单台风机距送风口1 m与1.5 m时排烟量相近;在(c)中,单台风机距送风口1.5 m比1 m、2.5 m时的排烟量偏大;在(d)中,单台风机距送风口1.5 m比1 m时的排烟量偏大。但从整体上看,各组比较数值差别不大。

另外,比较各工况的风量,可以发现在(a)时的风量较其余三个工况明显偏大。从图4平面图可以看出,(a)时的排烟口M3与送风口M1基本正对,则风机加压送入室内的空气大部分直接从M3处排出室外,致M3处的风量较大。而其余三种工况下的排烟口M4、C2、C3与送风口M1距离较大,处于排烟不利点,在加压送风过程中有风速损耗,故该三种工况下排烟口风量较小。

第二种室外环境下实验数据如表8所示。

表8:工况3单台风机距送风口1.5 m、2 m、2.5 m、3 m时排烟口C2数据记录

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

由表8中实验数据所示,单台风机距送风口1.5 m、2 m、3 m时的排烟量相近,单台风机距送风口2.5 m时的排烟量虽然偏小,但是整体上四个设置点的数值差别不大。

综合表7与表8的数据,可知单台风机距送风口1~3 m时的正压送风排烟效果相差不大,实战中单台风机在该距离范围内都可达到正压送风排烟的目的。

 

根据国外现有理论,单台风机距送风口2~2.5 m时正压送风排烟效果最佳。由于国外所使用的风机与国内消防基层中队所配备风机不同,故实验结果有所差别。

灭火战斗时选择灭火进攻路线应利于所使用的消防器材装备迅速展开,并确保灭火战斗行动的顺利进行。正压送风排烟占据送风口外场地,如将送风口作为进攻入口时,风机距送风口过近易在进攻路线上形成阻碍,故推荐使用单台风机时,风机距送风口距离为2~3 m。

 

(2)V型设置距离对排烟效果的影响

两台风机V型布置,距送风口为1.5 m、2 m、2.5 m,仰角为15°,左右相距0.6 m对M1进行送风(如图9),均在工况3的情况下进行实验。

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

图9:双排烟机V型布置实景图

实验数据如表10所示。

表10:双排烟机V型布置距送风口
不同距离时的排烟效果

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

由表10中实验数据所示,在两台风机V型布置,且距送风口为2 m、2.5 m时,排烟口处的风量大小相近;在两台风机V型布置,距送风口1.5 m时排烟口处的风量明显变小。

由实验可知,两台风机V型布置,距送风口2~2.5 m处时的正压送风排烟效果较好。单从实验数据看,正压送风排烟时,单台风机宜近距离设置,但在实战中必须考虑其对灭火进攻路线与阵地布置的影响,V型布置则更适合在实战中应用。


风机组合方式
对排烟效果的影响

根据以前实验数据,实验中选取风机距送风口距离为2 m,送风口M1与C2打开,风机全部以15°仰角送风,组合方式为单台风机布置、双风机串联布置、双风机并联布置与双风机V型布置(如图10),从M1往室内送风进行实验。

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

图10:不同风机组合方式实景图

实验数据如表11所示:

表11:风机不同组合方式距
送风口2米时排烟量数据记录

“火场排烟实例分析”系列课「二」:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

由表11中实验数据可知,在风机布置距送风口同为2 m时,单台风机的正压送风排烟效果较两台风机的三种组合方式都明显差。双风机不同组合方式下的正压送风排烟效果,由数据显示,双风机并联的实验结果最佳,双风机串联的实验结果次之,双风机V型布置实验结果最差,但三者的数值相差不大。


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