建筑物烟控系统性能化设计研究及其预测软件的完善

论文摘要

建筑物火灾烟气流动特性预测系统在前人的不懈努力下已经趋于完善,经过众多研究者对软件的改进,软件已经发展到了相当成熟的程度。但对于在机械排烟条件下,原烟流软件采用将机械排烟量作为负质量源输入计算的方法存在一些问题和缺陷,不利于排烟系统的性能化设计。作者在此研究背景下,作出了如下工作:根据风机开口上风量与开口压差的关系,拟合出p=f(Q)的关系式代替原有的负质量源计算式,实现网络模型的联立求解,提高了求解精度,实现了多功能建筑物具有多风机多风口的火灾烟流特性的模拟,使改进后的烟流软件的预测结果更贴合实际情况。然后将新算法的模拟与负质量源算法的模拟进行对比,从初始条件及其模拟结果中可以证明对软件的改进是成功的。运用改进后的建筑火灾烟气流动特性预测软件对一特定建筑的某层进行了烟控系统的性能化设计研究。首先根据建筑物的结构、环境条件、火灾载荷等条件进行排烟口的初设,针对不同的风口开启位置和火源位置进行了多种模拟。根据得到的模拟的结果在基于建筑物内人员在可用安全疏散时间内能够完成安全疏散的条件下对模拟建筑物的风口位置进行选择,得到最优的风口布置位置。然后根据风口的布置情况对建筑物的排烟量进行了研究,得到了满足火灾时人员安全疏散要求的最佳排烟量。并根据以上对风口位置和最佳机械排烟量的研究基础,总结出了在这两方面对建筑物性能化设计的方法。最后运用烟流软件对某一地下建筑物进行了模拟,并对火灾发生时地下建筑物的最佳送风量作出了研究。从模拟结果中得出了建筑物在火灾发生时送风量与排烟量的最佳搭配。模拟的结果和四川消防科学研究所得到的试验结果相吻合。本文的研究成果对建筑物烟控系统的性能化设计具有重要参考价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究方法及研究现状
• 1.2.1 火灾烟气流动的研究方法
• 1.2.2 火灾烟流模型
• 1.2.3 建筑防火性能化设计的研究
• 1.3 课题的研究基础
• 1.4 研究内容及预期目标
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 预期目标
• 2 火灾烟流网络模型理论
• 2.1 烟气流动解析
• 2.1.1 建立换气回路接续矩阵和闭环矩阵
• 2.1.2 建立房间质量平衡式
• 2.1.3 环路压力平衡关系式
• 2.1.4 开口质量流量和开口压差关系式
• 2.2 室温解析
• 2.2.1 房间热平衡方程式
• 2.2.2 室温综合解析
• 2.3 围护结构传热解析
• 2.3.1 基本计算公式
• 2.3.2 离散化方程式
• 2 浓度和CO 浓度求解'>2.4 烟气浓度、CO₂ 浓度和CO 浓度求解
• 2.4.1 烟浓度求解
• 2 浓度和CO 浓度求解'>2.4.2 CO₂ 浓度和CO 浓度求解
• 2.5 烟流特性的计算步骤
• 3 机械排烟条件下烟流特性研究
• 3.1 原计算方程中存在问题
• 3.2 机械排烟条件下新算法
• 3.2.1 在单风口情况下的求解方法
• 3.2.2 在多风口情况下的求解方法
• 3.3 软件优化
• 3.4 负质量源算法与新算法的比较
• 3.4.1 火灾算例数据
• 3.4.2 模拟步骤
• 3.4.3 计算结果比较与分析
• 4 建筑物走廊型通道烟控系统性能化设计分析
• 4.1 建筑物走廊型通道的特点
• 4.2 建筑物走廊型通道排烟口布置研究
• 4.2.1 火灾危险状态判据
• 4.2.2 运用实例
• 4.2.3 模拟的建筑平面图
• 4.2.4 模拟条件
• 4.2.5 模拟结果的对比与分析
• 4.2.6 根据模拟结果总结分析
• 4.3 建筑物走廊型通道最佳排烟量研究
• 4.3.1 现行《高规》对走道或房间机械排烟量的规定
• 4.3.2 模拟建筑的最佳排烟量
• 4.3.3 不同火源强度条件的最佳排烟量
• 4.4 机械排烟条件下的性能化设计流程图
• 5 机械排烟条件下地下建筑物的送风量研究
• 5.1 地下建筑物设置补风的必要性
• 5.2 四川省消防所的试验介绍
• 5.3 运用烟流软件对实例进行模拟分析
• 5.4 模拟结果与试验结果对比分析
• 5.4.1 出口1 打开时的结果对比
• 5.4.2 出口2 打开时的结果对比
• 5.5 经过模拟和试验对比后的结论
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文