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(10月1日已发布)

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(今日发布)

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(今日发布)

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「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

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-THE FIRST-

 热烟情况下正压送风排烟效果

为了测试真实火场下,使用正压送风排烟的效果,实施了热烟测试实验。通过实时观测实验现象,并结合照度计测试火场中光强度的变化,以直观的方法了解正压送风排烟在火场排烟中的效果。

 

实验分两部分第一部分实验场地为复式房间,在点火发烟后利用正压送风进行排烟,记录实验过程中的光强度变化。

 

第二部分实验场地为一普通房间,在点火发烟后用正压送风进行排烟,记录光强度变化,同时计时观测房间内烟气排放情况。

复式房间热烟测试验

实验场地为长13.8 m,宽4.59 m,高7 m的复式房间,该空间体积为443.394 m³。

实验模拟三种排烟工况(如表7.10)。

 

第一种工况为关闭送风口及所有排烟口,观察烟气在房间中自由填充情况;

 

第二种工况为点火发烟后2 min开始正压送风,只开排烟口C3进行排烟;

 

第三种工况为点火发烟后2 min开始正压送风,开排烟口C2、C3进行排烟。三次点火发烟均以400 ml甲醇为燃料,点燃6块发烟饼进行发烟(如图7.11),照度计设置在二层C3窗口内侧(如图7.12),排烟机组合方式为双排烟机V型布置在正对送风口M1处,风机仰角均为15°,两风机左右间距0.6 m,距送风口2 m。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

三种工况下,测试的光强变化如图7.13所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

7.13热烟实验光强度变化曲线

根据图7.13中的曲线变化可以观察到,三次测试中光强度在70 s左右均明显下降。在70~100 s时间段,曲线有先下降再回升,其原因为烟气在上升过程中遇到屋顶,向四周迅速散开形成顶棚射流,直至遇到墙壁,沿墙壁下降经过排烟口C3,并下降至照度计位置以致光强度下降,此时烟气还在卷吸入冷空气,使烟气补充该空间上部,致使光强度回升,待顶棚烟气达到一定浓度后再沉降。

 

在工况9中,观察烟气在空间中自由填充效果,光强度直至350 s仍无明显变化;在工况10与工况11中,点火发烟3 min后进行正压送风排烟,光强度在180 s有明显大幅升高而后又下降,其原因为在此时间节点打开排烟口C3,使聚集在排烟口C3的烟气大量向外排放,致使光强在短时间内有大幅度回升。而后至350 s光强度有明显回升,室内可见度明显增大。

通过以上三次光强测试,可以确认正压送风排烟能够快速排出室内烟气,降低烟气的浓度,使消防员能快速进入火场,提高灭火救援效率。

普通房间热烟测试

正压送风排烟情况

实验场所为长17.725 m,宽4.79 m,高3.5 m的普通房间,其空间体积为297.16 m³(如图7.14)。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

实验设置三种排烟工况(如表7.11)。第一种为点火发烟后6 min 10 s开始正压送风排烟,开启排烟口C3和C4进行排烟;第二种工况为点火发烟后4 min 15 s开始正压送风排烟,开启排烟口C1和C2进行排烟;第三种工况为点火发烟后4 min 15 s,开启排烟口C1、C2、C3和C4进行自然排烟。三次点火点选在C2、C3窗之间。每次实验均以400 ml甲醇为燃料,点燃8块发烟饼进行发烟(如图7.15),照度计设置位置选取为C2与C3窗口之间靠墙内侧(如图7.16),风机组合方式为双风机V型布置正对送风口M1,风机仰角均为15°,两风机左右间距0.6 m,距送风口2 m。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

图7.15 发烟饼点火发烟实景图

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

图7.16 照度计设置点

实验过程中工况12观测记录如表7.12所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

工况12中不同时刻的烟气沉降情况如图7.17所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

实验过程中工况13观测记录如表7.13所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

工况13实验现象如图7.18所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

 实验过程中工况14观测记录如表7.14所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

工况14自然排烟效果如图7.19所示。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

由图7.20光强变化曲线可知,三次测试均在点火发烟后100 s时光强度明显开始下降,在光强度下降过程中,曲线出现多次波动,原因主要是照度计布置点过低,房间下部烟气不如上部烟气密度均匀,且光源布置点不够稳定。

工况12中光强下降趋势持续到370 s,在该时间点开始正压送风时光强度开始回升。该工况开启的排烟口为C3和C4,靠近送风口位置,其中C4正对送风口M1,房间西侧的烟气从排烟口C3和C4直接被排出着火房间,房间西侧可见度恢复快,房间东侧的烟气对西侧进行补充导致光强在回升后又有所下降,且大部分被气流挤压在东侧,导致整体排烟时间较长。

工况13光强下降持续到285 s,在该时间点开始正压送风时光强度开始回升。该工况所开排烟口C1和C2远离送风口位置,处于起火点的下风方向,房间的整体可见度均匀恢复,无局部可见度明显上升现象。

工况14光强下降持续到330 s,但开窗进行自然排烟时间为285 s。其原因为送风口和排烟口正对打开,形成气流短路,在无空气对流情况下,烟气无法短时间内有效排除。

“火场排烟实例分析”系列课「四」:热烟情况下正压送风排烟效果

图7.20 普通房间热烟实验光强度变化曲线

由以上可知,在正压送风排烟时排烟口与送风口的较近位置,会造成气流短路,影响整体排烟效果。合适的开启方式,将有助于灭火作战的时机选择和战斗展开。如将排烟口开在靠近送风口正对位置,空气对流不经过着火点,可快速排出火场内局部位置烟气,利于消防员快速进入火场。如将排烟口开在远离送风口的位置,可均匀有效地排出火场内整体烟气,但能见度降低的时间较慢。


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