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高層建筑煙囪效應分析
2020/11/19 閱讀次數:[2453]
  煙囪的主要作用是拔火拔煙,排走煙氣,改善燃燒條件。高層建筑內部一般設置數量不等的樓梯間、排風道、送風道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道,當室內溫度高于室外溫度時,室內熱空氣因密度小,便沿著這些垂直通道自然上升,透過門窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出,室外冷空氣因密度大,由低層滲入補充,這 形成煙囪效應。煙囪效應是室內外溫差形成的熱壓及室外風壓共同作用的結果,通常以前者為主,而熱壓值與室內外溫差產生的空氣密度差及進排風口的高度差成正比。這說明,室內溫度越是高于室外溫度,建筑物越高,煙囪效應也越明顯,同時也說明,民用建筑的煙囪效應一般只是發生在冬季。 一棟建筑物而言,理論上視建筑物的一半高度位置為中和面,認為中和面以下房問從室外滲入空氣,中和面以上房間從室內滲出空氣。
在煙囪效應的作用下,室內有組織的自然通風、排煙排氣得以實現,但其負面影響也是多方面的:首先,風沙通過低層部分各種孔洞、縫隙吹入室內,消耗熱量并污染室內;其次,風通過電梯井由底層廳門人口被抽到頂層的過程中,導致梯門不能正常關閉;第三,當發生火災時,隨著室內空氣溫度的急劇升高,體積迅速增大,煙囪效應更加明顯,此時,各種豎井成為拔火拔煙的垂直通道,是火災垂直蔓延的主要途徑,從而助長火勢擴大災情。有資料顯示,煙氣在豎向管井內的垂直擴散速度為3-4m/s,意味著高度為100m的高層建筑,煙火由底層直接竄至頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備,整個大樓頃刻問便可能形成一片火海。為有效減弱煙囪效應產生的負面影響,可采取以下一些措施∶
1.在冬季,空氣主要是通過各種外門從底層流入室內, 直接的方法是將建筑通向外界的所有門,盡可能地設置成兩道門、旋轉門、加裝門斗或在外門內側設置空氣幕等,這對于大廳門尤為必要,對于那些次要通道連同地下停車場的外門口等,在冬季也要裝門,至少應增掛厚門簾。在冬季,電梯井頂部的通風孔應適當向小調整或關閉。
2.對于已采暖的建筑物,盡量不使低層部分的室內溫度高于高層部分。
3.當火災發生時,不僅在任何季節通過各類豎井產生煙囪效應,而且還可能在小范圍內通過穿越樓板的空調管道,甚至是一些不引人注意的孔隙產生煙囪效應。對此,《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-1995)有以下明確規定∶
(1)當圍護結構采用幕墻形式時,“與每層樓板、隔墻處的縫隙,應采用不燃燒材料嚴密填實”。
(2)“建筑高度不超過100m的高層建筑,其電纜井、管道井應每隔2~3層在樓板處用相當于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔;建筑高度超過100m的高層建筑,應在每層樓板處用相當于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔”。因施工缺陷、橋架和管道根部形成的各種孔隙,必須用不燃燒材料填塞密實。
(3)“樓梯間和前室的門均為乙級防火門”,并“應具有自行關閉的功能”;各種豎向管井“井壁上的檢查門應采用丙級防火門”:“電纜井、管道井與房間、走道等相連通的孔洞,其空隙應采用不燃燒材料填塞密實”:“垂直風管與每層水平風管交接處的水平管段上應設防火閥”:“廚房、浴室、廁所等的垂直排風管道,應采取防止回流的措施或在支管上設置防火閥”,以確;馂臅r與走道及房間的分隔,防止各樓層之間通過豎井交叉蔓延。
   
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