建筑防排煙工程第一章火災煙氣的產生及危害1.1煙氣的生成和組成1.1.1煙氣的生成1.1.2煙氣的組成1.2煙氣的特性1.2.1煙氣的狀態參數1.2.2煙氣的濃度1.2.3煙氣的遮光性1.2.4材料發煙特性【主要內容】1.3煙氣的危害1.3.1能見度方面危害1.3.2呼吸方面危害1.3.3溫度方面危害1.3.4心理方面危害火災是在時間或空間上失去控制的燃燒。燃燒是可燃物與氧化劑發生的一種劇烈的發光、發熱的化學反應，且通常伴隨著熱分解反應（熱解是物質由于溫度升高而發生無氧化作用的不可逆化學分解）。在一定的溫度下，燃燒反應的速度并不快，但熱分解的速度很快，此時的燃燒沒有火焰和發光現象，但有發煙現象。火災煙氣是火災過程中物質因熱解和燃燒作用而形成的一種重要產物，其生成與燃燒工況有著密切的關系。1.1煙氣的產生和組成事故統計表明：火災中80%以上死亡是由煙氣所導致。除了極少數情況外，幾乎所有火災中都會產生大量煙氣。火災煙氣生成與燃燒工況密切相關1.1.1煙氣的產生完全燃燒產物中煙氣成分主要取決于可燃物的組成和燃燒條件，大多為二氧化碳、水、二氧化氮、五氧化二磷或鹵化氫等，有毒有害物質相對較少。不完全燃燒產物主要是一氧化碳、有機磷、醇、醚、多環芳香烴等有機化合物，多為有毒有害物質。除了處于燃料控制下的初期增長階段以及可燃物幾乎消耗殆盡的減弱階段，建筑火災的燃燒常常屬于不完全燃燒。煙氣包含：完全燃燒產物和不完全燃燒產物。1.1.1煙氣的產生煙氣定義美國消防工程師協會編寫的《消防工程師手冊》（SFPE）：燃燒產物的煙霧氣溶膠或凝結相成分，煙氣主要組成包括煙灰、半揮發性有機化合物和固體無機化合物購車的微顆粒成分，以及非常易揮發的有機化合物、揮發性有機化合物、液態和氣態無機化合物組成的非顆粒成分。美國試驗與材料學會（ASTM）：某種物質在燃燒或分解時散發出的固態或液態懸浮微粒和高溫氣體。美國消防協會中庭建筑煙氣控制設計指南（NFPA92B）：在上述基礎上增加“以及混合進去的任何空氣”。1.1.2煙氣的組成火災煙氣由三類物質組成：①熱解和燃燒所生成的氣（汽）體；②熱解和燃燒所生成懸浮微粒；③由于卷吸而進入的空氣。1.1.2煙氣的組成1.熱解和燃燒所生成的氣（汽）體①有機化合物（碳、氫、硫、磷等元素）：二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、水蒸氣（H2O）、二氧化硫（SO2）和五氧化二磷（P2O5）等。少量氫氣（H2）和碳氫化合物（CxHy）。②高分子合成材料：游離基③發生、發展和熄滅各階段中煙氣組成不同。1.1.2煙氣的組成2.熱解和燃燒所生成的懸浮微粒①煙顆粒：游離碳（炭黑粒子）、焦油類粒子和高沸點物質的凝縮液滴等。②陰燃：熱分解的揮發分產物；白色、青白色③有焰燃燒：碳顆粒（大部分）、灰分；黑色1.1.2煙氣的組成3.由于卷吸而進入的空氣煙氣中只有很小部分來源于燃燒產物，而大部分是這種卷吸作用進入的空氣。1.1.2煙氣的組成1.2.1煙氣的狀態參數（壓力、溫度、密度）

1.壓力一般著火房間內煙氣的平均相對壓力Pys為10～15Pa，在短時可能達到的峰值為35～40Pa。煙氣的絕對壓力Py為：由于Pys相對P0可忽略不計，故1.2煙氣的特性1.2.1煙氣的狀態參數2.溫度著火房間內最高溫度也不同，低則達500～600℃，高則達800～1000℃。地下建筑火災中煙氣溫度可高達1000℃以上。混合后煙氣溫度：摻混后煙氣溫度經驗公式：煙氣絕對溫度：1.2煙氣的特性1.2.1煙氣的狀態參數3.密度利用理想氣體方程PM=ρRT推導煙氣的比容Vy或密度ρy對于火災煙氣來說，Py≈P0，故煙氣密度為：在平原地區，可用標準大氣壓Pb≈P0。煙氣的密度一般比空氣稍大，但兩者差值最大也不超過3%。1.2煙氣的特性1.有毒氣體的濃度任何一種有毒氣體的分體積Vi占煙氣總體積Vy的比例，稱為該有毒氣體在煙氣中的體積分數ri百分濃度%百萬分濃度ppm1.2.2煙氣的濃度2.煙粒子的濃度質量濃度、顆粒濃度和光學濃度質量濃度顆粒濃度光學濃度1.2.2煙氣的濃度設由光源射入測量空間的光束強度為I0，該光束由測量空間L射出后的強度為I，則比值I/I0稱為該空間內煙氣透射率。透射率倒數的常用對數稱為煙氣的光學密度。光束經過的距離是影響光學密度的重要因素。單位長度光學密度D0（m-1）1.2.3煙氣的遮光性光源光敏元件穩定電源數據采集系統圖1-4煙氣遮光性測量裝置示意圖LI0I根據Beer-Lambert定律，有煙情況下的受光器處光強度I可表示為：Kc稱為煙氣的減光系數。據此，減光系數可表示為：描述煙的遮光性也可用百分遮光度B（%）：1.2.3煙氣的遮光性在相同的距離l和一定的光源強度I0下，受光器處的光強I下降，透射率降低，減光系數Kc增大，百分遮光度B增大，單位光學密度D0和光學密度D增大，說明了空間內煙氣的遮光性增強，煙粒子濃度增大；反之，受光器處的光強I上升，透射率增大，減光系數Kc減小，百分遮光度B減小，單位光學密度D0和光學密度D減小，說明了空間內煙氣的遮光性變弱，煙粒子濃度減小。煙氣的遮光性與煙氣的光學密度可以相互轉換，它們的對應關系見表1-3。1.2.3煙氣的遮光性表1-3

煙氣遮光性與光學密度的對應關系透射率（I/I0）百分減光度（B/%）長度（L/m）單位光學密度（D0/m-1）減光系數（Kc/m-1）1.000任意000.90101.00.0460.10510.00.00460.01050.60401.00.2220.51110.00.0220.05110.30701.00.5231.2010.00.05230.120.10901.01.002.3010.00.100.230.01991.02.004.6110.00.200.46各種可燃物在不同溫度下，其發煙性能也各不相同。少數純燃料（如一氧化碳、甲醇、甲醛、乙醚等）燃燒的火焰不發光，且基本上不產生固態或液態懸浮微粒。大分子燃料燃燒時的發煙量卻比較顯著。在自由燃燒情況下，固體可燃物（如木材）和部分經過氧化的燃料（如乙醇、丙酮等）的發煙量比生成這些物質的碳氫化合物（如聚乙烯和聚氯乙烯）的發煙量少得多。發煙量：單位質量可燃材料所產生的煙量。發煙速度：單位質量的可燃物在單位時間內的發煙量。1.2.4材料發煙特性木材類在溫度升高時，發煙量有所減少。這主要是由于分解出的碳質微粒在高溫下又重新燃燒，且溫度升高后減少了碳質微粒的分解所致。高分子有機材料能產生大量的煙氣。表1-1各種材料在不同溫度下的發煙量（Kc=0.5m-1）材料名稱發煙量/（m3/g）300℃400℃500℃松4.01.80.4杉木3.62.10.4普通膠合板4.01.00.4難燃膠合板3.42.00.6硬質纖維板1.42.10.6鋸木屑板2.82.00.4玻璃纖維增強塑料6.24.1聚氯乙烯4.010.4聚苯乙烯12.610.0聚氨酯（人造橡膠之一）14.04.0表1-2各種材料在不同溫度下的發煙速度[m3/(s·g)]木材類在加熱溫度超過350℃時，發煙速度一般隨溫度的升高而降低。高分子有機材料則恰好相反。高分子材料的發煙速度比木材要大得多，因為高分子材料的發煙系數大，且燃燒速度快之故。【KTV火災】材料名稱加熱溫度（℃）225230235260280290300350400450500550針樅0.720.800.710.380.170.17杉0.170.250.280.610.720.710.530.130.13普通膠合板0.030.190.250.260.931.081.101.070.310.24難燃膠合板0.010.090.110.130.200.560.610.580.590.220.20硬質板0.761.221.190.190.260.27微片板0.630.760.850.190.150.12苯乙烯泡沫板A1.582.685.926.908.96苯乙烯泡沫板B1.242.363.565.344.46聚氨酯5.011.515.016.5玻璃纖維增強塑料0.501.03.00.50聚氯乙烯0.104.57.509.70聚苯乙烯1.04.951.97火災煙氣危害：能見度、呼吸、溫度、心理方面危害。前兩種危害直接威脅到人的生命安全，是造成火災時人員傷亡的主要因素。1、能見度方面危害能見度：是指人們在一定環境下剛好能看到某個物體的最遠距離。能見度的影響主要有兩方面：一、是煙氣的減光性使能見度降低，疏散速度下降；二、是煙氣有視線遮蔽及刺激效應，會助長驚慌狀況，擾亂疏散秩序。主要由煙氣的濃度決定，同時還受到煙氣的顏色、物體的亮度、背景的亮度以及觀察者對光線的敏感程度等因素的影響。1.3煙氣的危害式中V——能見度（m）；Kc——減光系數（m-1）；R——比例系數，反映了特定場合下各種因素對能見度的綜合影響；D0——單位長度光學密度（m-1）。

大量火災案例和實驗結果表明，即便設置了事故照明和疏散標志，火災煙氣仍可導致人們辨識目標和疏散能力的大大下降。（1-9）能見度與減光系數和單位光學密度有如下關系：圖1-2發光標志的能見度與減光系數的關系白色煙氣是陰燃產生的，黑色煙氣是明火燃燒產生的。通過白色煙氣的能見度較低，可能是由于光的散射率較高。他建議對于疏散通道上的反光標志、疏散門以及有反射光存在的場合，R取2~4；對自發光標志、指示燈等，R取5~10。由此可知，安全疏散標志最好采用自發光標志。Jin（金）對自發光標志和反光標志在不同煙氣情況下的能見度進行了測試。圖1-4在刺激性與非刺激性煙氣中人的行走速度煙氣對眼睛的刺激作用也會影響能見度。在刺激性的煙氣中，人的眼睛睜時間、行走速度將降低，能見度低于非刺激性的煙氣。Jin（金）對暴露于刺激性煙氣中人的能見度和移動速度與減光系數的關系進行了實驗。表1-6給出了人可以耐受的能見度極限值。小空間通常功能分區簡單，進入其中的人對內部構造可能熟悉起來比較容易，而且小空間到達安全出口的距離短，能見度的要求就相對低一些；大空間內功能分區復雜，人員流動性大，對疏散設施不容易熟悉，尋找安全出口需要看得更遠，因此能見度要求更高。故在疏散安全設計上，通常采用最小能見度為10m。表1-6人員可以耐受的能見度極限值參數小空間大空間光學密度/m-10.20.08能見度/m510為保證安全疏散的極限視距[V]，必然有一個極限的減光系數[Ks]，即如表1-7所示。由表可見，在任何情況下都能保證安全疏散的煙氣光學濃度[D0]為0.1m-1左右。表1-7保證安全疏散的極限消光系數[Ks]值m-1

光源標志型式對建筑物熟悉者對建筑物不熟悉者發光型標志燈或窗1～20.17～0.33反射型指示燈或門0.4～0.80.07～0.132、呼吸方面危害大氣中環境氧氣濃度人體癥狀21％活動正常17~21％高山癥，肌肉功能會減退10~17%尚有意識，但顯現錯誤判斷力，神態疲倦本身不易察覺10%導致失能9.6%人們無法進行避難逃生6~8%呼吸停止，在6~8分鐘內發生窒息（Asphyxiation）死亡（1）缺氧部分火災試驗顯示，在許多情況下任一毒害氣體尚未到達致死濃度之前，最低存活氧氣濃度或最高呼吸溫度已先行到達。當空氣中含氧量降低到15%時，人的肌肉活動能力下降降到10%～14%時，人就四肢無力，智力混亂，辨不清方向降到6%～10%時，人就會暈倒。所以，對于處在著火房間內的人們來說，氧氣的短時致死濃度為6%。（2）中毒燃燒材料來源氣體產生種類所有高分子材料一氧化碳、二氧化碳羊毛、皮革、聚氨酯、尼龍含氮高分子材料氰化氫、一氧化氮、二氧化氮、氨羊毛、硫化橡膠、含硫高分子材料等二氧化硫、二硫化碳、硫化氫聚氯乙烯、含鹵素阻燃劑的高分子材料、聚四氟乙烯硫化氫、氟化氫、溴化氫聚烯類及許多其他高分子烷、烯聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等苯酚醛樹脂酚、醛木材、紙張、天然原木纖維丙烯醛聚縮醛甲醛纖維素及纖維產品甲酸、乙酸高分子材料熱解及燃燒產生氣體的毒害性成分基本上可分為三類：窒息性或昏迷性成分、對感官或呼吸器官有刺激性成分、其它異常毒害性成分。

表1-7有機高分子材料燃燒所產生的有害氣體（2）中毒——COCO人吸入后和血液中的血紅蛋白結合成為一氧化碳血紅蛋白。當CO和血液50％以上的血紅蛋白結合時，便能造成腦和中樞神經嚴重缺氧，繼而失去知覺，甚至死亡。即使吸入量在致死量以下，也會因缺氧而頭痛無力及嘔吐等，導致不能及時逃離火場而死亡。火災死亡統計資料：大部分罹難者是因吸入一氧化碳等有害氣致死。表1-10CO濃度與暴露癥狀CO暴露濃度（ppm）暴露時間（min）癥狀50360～480不會出現副作用的臨界值200120～180可能出現輕微頭疼40050～120頭疼、惡習60045頭疼、頭昏、惡習120癱瘓可能失去知覺100060失去知覺160020頭疼、頭昏、惡心32005～10頭疼、頭昏30失去知覺64001～2頭疼、頭昏10～15失去知覺，有死亡危險128001～3即可出現生理反應，失去知覺，有死亡危險（2）中毒——CO2隨著二氧化碳濃度及暴露時間的增加，將對人體造成嚴重影響。譬如，當CO2

濃度在10％時，人體暴露時間2分鐘，將導致意識模糊。CO2濃度(%)對人體的影響0.556h內不會產生任何癥狀1~2引起不適感3呼吸中樞受到刺激,呼吸頻率增大,血壓升高4感覺頭痛、耳鳴、目眩、心跳加速5感覺喘不過氣,30min內引起中毒6呼吸急促,感覺難受7~10數分鐘內失去知覺,甚至死亡表1-11列出了除CO、CO2外的火災煙氣中部分有害氣體允許濃度。表1-11部分有害氣體允許濃度熱分解氣體的來源主要的生理作用短期（10min）估計致死濃度/ppm木材、紡織品、聚丙烯腈尼龍、聚氨酯以及紙張等物質燃燒時分解出不等量氰化氫，本身可燃，難以準確分析氰化氫（HCN）：一種迅速致死、窒息性的毒物；在涉及裝潢和織物的新近火災中懷疑有此種毒物，但尚無確切的數據。350紡織物燃燒時產生少量的、硝化纖維素和賽璐珞（由硝化纖維素和樟腦制得，現在用量減少）產生大量的氮氧化物二氧化氮（NO2）和其他氮的氧化物：肺的強刺激劑，能引起即刻死亡以及滯后性傷害>200木材、紡織品、尼龍以及三聚氰胺的燃燒產生；在一般的建筑中氨氣的濃度通常不高；無機物燃燒產物氨氣（NH3）：刺激性、難以忍受的氣味，對眼、鼻有強烈的刺激作用>1000工程應用采用一種有效的簡化處理方法來度量煙氣中燃燒產物對人體的危害濃度，通常以一氧化碳濃度為主要的定量判定指標，即一氧化碳濃度小于0.25%（2500ppm）時，人員可以安全疏散。（3）塵害火災煙氣中懸浮微粒是有害的，危害最大的是顆粒直徑小于10μm的飄塵，它們肉眼看不見，能長期漂浮在大氣中，少則數小時，長則數年。尤其是微粒小于5μm的飄塵，由于氣體的擴散作用，能進入人體肺部，黏附并聚集在肺泡壁上，引起呼吸道疾病和增大心臟病死亡率，對人體造成直接危害。除此之外，由于火災過程中產生的大量煙氣得不到有效并及時的凈化，這大量污染氣體便會使城市的PM2.5指數迅速升高，對人們的日常生活造成了嚴重影響，火災中產生大量的CO2氣體，會加劇溫室效應。3、溫度方面危害（1）高溫煙氣高溫會引致燒傷、熱虛脫、脫水及呼吸道閉塞（水腫），對于火場內及鄰接區域的人員皆具危險性。當周圍氣體溫度達到60℃時，人體尚能忍受一段時間，不過要視當時人的衣著及個人體質等因素決定承受時間的長短；若周圍溫度為120℃時，人體只能承受十幾分鐘；當火場溫度達175℃時，只要一分鐘人的皮膚就會受到嚴重的傷害。表1-13是不同溫度下人體可耐受時間，目前工程應用認為安全的煙氣溫度應在60℃以下。溫度/℃405060708090可忍受時間/min604635262015表1-13不同溫度下人體可耐受時間（2）熱輻射人體對煙氣層等火災環境的輻射熱的耐受極限是2.5kW/m2，處于這個程度的輻射熱灼傷幾秒鐘之內就會引起皮膚強烈疼痛，輻射熱為2.5kW/m2的煙氣相當于上部煙氣層的溫度達到180~200℃。而對于較低的輻射熱流，人員可以忍受5min以上。對于很短的曝火時間，例如快速通過一個發生火災的封閉空間的敞開門洞所需的時間，甚至可以忍受10kW/m2輻射熱流。熱輻射強度<2.5kW/m22.5kW/m210kW/m2忍受時間>5min30s4s表1-14人體對輻射熱的耐受極限人類無法存活指標人類危害忍受臨界值溫度和含水量<60℃，水分飽和100℃，水分含量<10%180℃，水分含量<10%耐受時間>30min12min1min（3）熱對流火場中人員呼吸的空氣已經被火源和煙氣加熱，吸入的熱空氣主要通過熱對流的方式與人體尤其是呼吸系統換熱。試驗表明，呼吸過熱的空氣會導致熱沖擊（即高溫情況下導致人體散熱不暢出現的中暑癥狀）和呼吸道灼傷。研究表明火場中可吸入空氣的溫度不高于60℃才認為安全。

表1-12人體對熱對流的耐受極限火災煙氣的遮光性、毒性、高溫等都對人的感官有刺激作用，使人在逃離火場過程中會產生一些特定的心理反應。

表1-16人員疏散心理反應特征及其對人員疏散的影響程度4、心理方面危害心理反應特征特征說明與人員疏散的關系沖動僥幸沖動心理是由于外界環境的刺激引起的，受情緒左右，需要激情推動；僥幸心理是人們在特殊環境下的一種趨利避害的投機心理。兩者密切聯系，相互影響火災環境的外在刺激使人們容易產生沖動的想法，可能在僥幸心理的支配下做出過激決策，應避免這種情況的出現躲避心理當察覺火災等異常現象時，為確認而接近，但感覺危險時由于反射性的本能，馬上向遠離危險的方向逃跑起火車廂內人員因危險而往兩側疏散時，將造成人群移動的困難與混亂習慣心理對于經常使用的空間如走廊、樓梯、出入口等，有較深切的了解及安全感，火災時寧可選擇較危險但熟悉的路徑應加強人員應急疏散培訓和教育鴕鳥心態在危險接近且無法有效應對時，出現判斷失誤的概率增加且具有逃往狹窄角落方向的行動發生于地下空間內火災，人們躲進封閉空間企圖逃避危險服從本能人員在遭遇緊急狀況時，較容易服從指示行事，但指令的內容必須非常簡潔空間內的緊急事故安撫與引導廣播，為避難疏散成功的重要因素寄托概念對于事物過于沉迷，忽略緊急事故發生，即使事故發生也很難轉移其注意力，一般發生在消費性場所一般具有餐飲及床鋪的長途旅行列車較易發生角色概念人們認為花錢消費應得到一定服務，即使發生事故狀況，仍需由員工服務指導避難，多屬于消費性角色依賴行為在事故狀態不明的情況下，期待工作人員主動告知應該如何做火災中人的復雜心理嚴重影響人的反應。人員行為反應特征主要是指疏散中人們表現出來的行為共性。

表1-17人員疏散行為反應特征及其對人員疏散的影響程度4、心理方面危害行為特征特征說明與人員疏散的關系歸巢行為當人遇到意外災害時為求自保，會本能地折返原來的途徑，或以日常生活慣用的途徑以求逃脫造成主出入口擁塞，避難時間增長從眾行為人員在遭遇緊急狀況時，思考能力下降，會追隨先前疏散者(Leader)或多數人的傾向若有熟悉環境的誘導人員，可減少避難時混亂及傷亡向光行為由于火災黑煙彌漫、視線不清，人們具有往稍亮方向移動的傾向(火焰亮光除外)疏散路徑上明亮的緊急出口、指引標識等設施，可安撫群眾且加快疏散速度往開闊處移動行為越開闊的地方其障礙可能越少，安全性也可能較高，生存的機會也可能較多通道的入口處留設較開闊的空間潛能發揮行為危險狀態常能激發出人們的潛能，排除障礙而逃生緊急情況下潛能的激發有助于順利疏散綜上所述，火災煙氣對人的危害主要表現為能見度、毒性和溫度，因此工程中評價火災中人員安全的判據也一般從溫度、毒性氣體的濃度、能見度等方面進行討論。

表1-18人員安全判據指標1.3煙氣的危害項目人體可耐受的極限能見度清晰高度下方，能見度臨界指標為10m煙氣中疏散的溫度清晰高度下方人體直接接觸的煙氣溫度小于60℃煙氣的毒性清晰高度下方，小于0.25%（2500ppm）輻射危害清晰高度以上的煙氣層的熱輻射強度不得對人體構成危險（一般煙氣溫度為180℃）復習題1.

火災煙氣的組成成分？2.煙氣遮光性的定義？它與能見度的關系如何？3.煙氣的相關特征參數有哪些？4.火災煙氣的危害性主要體現在哪些方面？第二章火災煙氣的流動2.1煙氣流動的驅動力2.1.1熱浮力引起的煙氣運動2.1.2熱膨脹引起的煙氣運動2.1.3煙囪效應引起的煙氣運動2.1.4外界風作用下的煙氣運動2.1.5通風空調系統引起的煙氣運動2.1.6電梯活塞效應2.2煙氣的擴散路線內容梗概2.3著火房間及走廊內煙氣流動2.3.1煙氣羽流2.3.2頂棚射流2.3.3煙氣層沉降2.3.4走廊內煙氣流動2.4豎井中煙氣流動2.4.1具有連續側向開縫豎井2.4.2具有上下側向開口的豎井2.4.3具有連續側向開縫和一個上部側向開口的豎井2.4.4頂部水平開口的豎井2.1煙氣流動的驅動力1、浮力2、煙囪效應3、膨脹力4、外界風5、空調系統6、電梯活塞效應煙氣流動的驅動力建筑火災過程中，在熱浮力的作用，煙氣從火焰區直接上升到達樓板或者頂棚，然后會改變流動方向沿頂棚水平擴散。由于受冷空氣摻混以及樓板、頂棚等建筑圍護結構的阻擋，水平方向流動擴散的煙氣溫度逐漸下降并向下流動。逐漸冷卻的煙氣和冷空氣流向燃燒區，形成了室內的自然對流流動，火越燒越旺。。2.1.1熱浮力引起的煙氣流動熱浮力作用下著火房間內煙氣的自然對流2.1.2熱膨脹引起的煙氣運動溫度升高引起的氣體膨脹是影響煙氣流動的重要因素。忽略燃料燃燒所增加的質量，再假設煙氣的熱性質與空氣相同，則煙氣流出與空氣流入的體積流量之比可表達為絕對溫度之比：式中，Vout——從著火房間流出的煙氣體積流量，m3/s；Vin——流入著火房間的空氣流量，m3/s；Tout——從著火房間流出煙氣的絕對溫度，K；Tin——流入著火房間空氣的絕對溫度，K。若流入空氣溫度為20℃，當煙氣溫度為250℃時，煙氣熱膨脹的系數為1.8；當煙氣溫度為500℃時，熱膨脹的系數為2.6；當煙氣溫度達到600℃時，其體積約膨脹到原體積的三倍。由此可見，火災燃燒過程中，從體積流量來說，因膨脹產生了大量體積煙氣。若著火房間的門窗開著，由于流動面積較大，燃氣膨脹引起的開口處的壓差較小可忽略。如果著火房間門窗關閉，并假定其中有足夠多的氧氣支持較長時間的燃燒，則，燃氣膨脹引起的壓差將使煙氣通過各種縫隙向非著火區流動。2.1.3煙囪效應煙囪效應：在建筑的豎直通道中，由于溫度差的存在使得自然對流循環加強，促使煙氣流動的效應。正煙囪效應：當建筑物內部溫度較高，室外溫度較低時，豎井通道（樓梯間、電梯井、強弱電橋架等）中存在一股上升氣流。逆煙囪效應：內部溫度＜室外溫度，豎井通道內氣流向下。煙囪效應是建筑火災中煙氣流動的主要因素。正煙囪效應作用：火災發生在中性面下，煙氣將隨建筑物中空氣流入豎井，并沿豎井上升。煙氣流入豎井后，井內氣溫升高，產生的浮力作用增大，豎井內上升氣流加強。一旦煙氣上升到中性面以上，煙氣便可由豎井流出，進入建筑物上部各樓層，然后隨氣流通過各樓層的外墻開口排至室外。如果樓層間的縫隙可以忽略，則中性面以下的樓層，除了著火層外都將沒有煙氣進入；如果樓層上下之間存在縫隙，則著火層所產生的煙氣將向上一層滲漏，中性面以下樓層的煙氣將隨空氣進入豎井向上流動。火災發生在中性面上，由正煙囪效應引起的空氣流從豎井進入著火層能夠阻止煙氣流進豎井。當樓層間存在縫隙時，如果著火層的燃燒強烈，熱煙氣的浮力克服了豎井內的煙囪效應，則煙氣仍可進入豎井繼而流入上層樓層。著火房間中的煙氣將隨著建筑物中的氣流通過外墻開口排至室外。逆煙囪效應作用：火災發生在中性面上，火災開始階段煙氣溫度較低，煙氣將隨著建筑物中空氣流入豎井，煙氣流入豎井后雖然使井內的氣溫有所升高，但仍然低于外界空氣溫度，豎井內氣流方向朝下，煙氣被帶到中性面以下，然后隨氣流進入各樓層中。隨著火災發展，高溫煙氣進入豎井后將導致井內氣溫高于室外氣溫，浮力作用克服了豎井內的逆煙囪效應，則煙氣在豎井內轉而向上流動。2.1.4外界風作用下的煙氣運動風的存在對建筑物將產生壓力，這種壓力會影響建筑屋內的煙氣流動，因素包括：風向風速建筑物高度幾何外形鄰近建筑物一般說來，風朝建筑物吹過來會在建筑物的迎風側產生較高的滯止壓力，這可增強建筑物內的煙氣向下風向的流動。2.1.4外界風作用下的煙氣運動風級風級名稱風速/（m/s）地面動態0無風0~0.2靜，煙直上1軟風0.3~1.5煙能表示方向，樹葉略有搖動2輕風1.6~3.3樹葉微響，旗子開始搖動，人臉部感到有風3微風3.4~5.4樹上有細樹枝搖動不停，旗子展開4和風5.5~7.9小樹枝搖動，地面上灰塵和紙屑被吹起5勁風8.0~10.7有葉的小樹搖擺，內陸水面有小波6強風10.8~13.8大樹枝搖動，舉傘困難，電線呼呼作響7疾風13.9~17.1全樹搖動，迎風步行感到不便8大風17.2~20.7折毀小樹枝，迎風步行感到阻力很大9烈風20.8~24.4小房子被破壞，屋頂平瓦移動10狂風24.5~28.4陸地上少見，能把樹木拔起，把建筑物摧毀11暴風28.5~32.6陸地上少見，摧毀力很大，造成嚴重災害12臺風32.7~36.9陸地上絕少見，摧毀力極大2.1.4外界風作用下的煙氣運動風速隨著高度的變化情況為：靠近地面的風速較小，隨著高度的增加，風速相應增大，始時，風速增大得很快，后來逐漸減緩：設計時應根據當地氣象部門提供的風速或實測的風速值的具體測定位置與所設計的建筑物的具體位置的地面狀態加以修正，即：設計建筑物的位置風速測定位置ψ值開闊地開闊地1.0市區1.2市區開闊地0.8市區1.0表2-2風速修正系數2.1.4外界風作用下的煙氣運動風的動壓：風由于受到建筑物阻擋而造成建筑物四周氣流靜壓發生升高或降低的現象稱為風壓作用，若以遠處未受干擾的氣流的壓力為基準，靜壓升高，風壓為正，稱為正壓；靜壓降低，風壓為負，稱為負壓。2.1.4外界風作用下的煙氣運動在某一風向下，建筑物外圍上任一點的風壓為：表2-3建筑物外墻面的風壓系數值風向夾角風壓系數k值迎風面背風面00.75-0.4150.75-0.5300.72-0.48450.45-0.5600.28-0.48750-0.590-0.4-0.4建筑物在風力作用下的壓壓系數分布

2.1.4外界風作用下的煙氣運動風壓對建筑物外墻開口處壓力分布的影響2.1.4外界風作用下的煙氣運動（a）風壓為正時（迎風）（b）風壓為負時（背風）無外界風時，著火房間的開口處在中性層以下外部空氣流入，中性層以上室內煙氣流出。在有外界風的情況下，且建筑物房間外墻面開口位于迎風側，即開口受到的風壓為正壓時，外墻面開口的中性層因正壓作用而升高；在有外界風的情況下，且建筑物房間外墻面開口位于背風側，即開口受到的風壓為負壓時，外墻面開口的中性層因負壓作用而降低。在高層建筑發生火災往往出現外窗玻璃破碎這種情況下，若破碎的外窗處于正迎風面，大量外界新鮮空氣在高風壓的作用下進入高層建筑內部，將驅動整個高層建筑內熱煙氣迅速流動，使火災迅速蔓延，給建筑內人員的安全疏散及消防人員的滅火作戰帶來極大影響。若破碎的外窗處于背風面，則外部風壓在高層建筑背風面產生的強大負壓會將熱煙氣從高層建筑內抽出，為建筑內人員的安全疏散贏得寶貴時間。

2.1.5通風空調系統引起的煙氣流動在火災情況下，即使風機不開動，采暖、通風和空氣調節系統（HeatVentilationandAirCondition，簡稱HVAC系統）的管道也能成為煙氣流動的通道。在前面所說的幾種力（尤其是煙囪效應）的作用下，煙氣將會沿管道流動，從而促使煙氣在整個樓內蔓延。

防止措施：關閉HVAC防火閥和風機，切斷著火區與其他部位的聯系。

2.1.6電梯活塞效應當電梯在電梯井中運動時，能夠使電梯井內出現瞬時壓力變化，稱為電梯的活塞效應。當電梯向下運動時將會使其下部的空間向外排氣，其上部的空間向內吸氣，而電梯向上運動時氣流運動則正好相反。發生火災時，電梯的活塞效應能夠在較短的時間內影響電梯附近空間和房間的煙氣流動方向和速度。著火房間→室外著火房間→相鄰上層房間→室外著火房間→走廊→樓梯間→上部各樓層→室外煙氣蔓延路徑2.2煙氣的擴散路線2.3著火房間及走廊內

煙氣流動

2.3.1煙氣羽流燃燒表面上方不太遠的區域內存在連續的火焰面，稱為連續火焰區；在往上的一定區域內火焰則是間斷出現的，稱為間歇火焰區。火焰區的上方為燃燒產物（煙氣）的羽流區，其流動完全由浮力效應控制，一般稱其為浮力羽流，或稱煙氣羽流。

2.3.2頂棚射流當羽流與頂棚相遇時，熱煙氣在徑向進行擴展，形成頂棚射流。

2.3.2頂棚射流多數情況下頂棚射流層的厚度約為頂棚高度H的5%~12%，而頂棚射流層內最大溫度和最大速度出現在頂棚以下頂棚高度H的1%處。

2.3.2頂棚射流對于頂棚下建筑橫梁之間和走廊中煙氣的受限流動，其最大溫度為

2.3.3煙氣層沉降

2.3.4走廊內煙氣流動1.著火房間擴散到走廊中的煙氣流動特點煙氣在上層流動，空氣在下層流動，分層流動狀態能保持40~50m的流程；但若流動過程中遇到外部氣流干擾時，如室外空氣送進或排氣設備排氣時，則層流狀態將變成紊流狀態。煙氣層的厚度在20-30m的流程內能維持不變。

2.3.4走廊內煙氣流動2.著火房間蔓延到走廊中的煙氣量外窗打開、門關閉的情況下

2.3.4走廊內煙氣流動2.著火房間蔓延到走廊中的煙氣量外窗關閉、門打開的情況下，大量氣擴散到走道中，嚴重影響人員疏散安全如果門窗同時打開，大部分煙氣將通過窗孔的上部排至窗外，擴散到走道中的煙氣量仍較少2.4壓力中性面本節學習內容2.4.1具有連續側向開縫豎井2.4.2具有上下側向開口的的豎井2.4.3具有連續側向開縫和一個上部側向開口的

豎井2.4.4頂部水平開口的豎井2.4.1具有連續側向開縫豎井具有連續側向開縫豎井，從其頂部到底部有連續的寬度相同的側向開縫與外界連通。由于豎井內溫度高于豎井外溫度，則由正煙囪效應而引起的該豎井內氣流狀況如圖2-19。圖2-19與外界具有連續開縫豎井的氣流狀況2.3.1具有連續側向開縫豎井由于中性面處豎井內外壓力相等，所以我們不妨假設此處壓力為p0。在距中性面N上方垂直距離h處的豎井內外壓力分別為：pin=p0+ρinghpout=p0+ρoutgh兩式相減2.3.1具有連續側向開縫豎井∵豎井內外壓差變化遠小于絕對大氣壓力patm（Pa），因此，可以用patm和豎井內外氣體溫度來表示氣體密度，則式（2-18）可寫為∴孔口流動——流量平方根法則當煙氣從出口向外蔓延時，其流動遵從流體孔口流動規律。與開口壁的厚度相比，開口面積很大的孔洞（如門窗洞口）的氣體流動，叫做孔口流動，如圖2-20。

圖2-20孔口處的氣流

2.2煙氣等效流通面積從開口面積為A的出口噴出的氣流發生縮流現象，流體發生縮流后的截面面積變為A’。故引入收縮系數a,則a=A’/A，由流體力學實驗得知取值一般為0.62~0.64，一般圓形薄壁小孔口的a=0.62~0.64。那么通過孔口處的容積流量Q（m3/s）為：

Q=aAv

（2-20）2.2煙氣等效流通面積根據伯努利方程（不考慮孔口入口處的縮流阻力和孔口內的摩擦阻力）：

（2-21）則將（2-15）代入（2-14），煙氣總流量Q、開口兩側總壓差△p=

p1-p2，和流通面積A之間的關系式為

（2-22）對于多數煙氣控制計算來說，可以假定通過某一孔口的煙氣溫度不變和收縮系數相同。下面分別討論各種情形下等效流通面積的計算。2.4.1具有連續側向開縫豎井從h處起向上取微元高dh，設w為豎井的寬度。根據流量平方根法則，通過該微元面積向外排出的氣體質量流量為則從豎井中性面至上緣之間的開口面積中排出的氣體質量流量為同理，可以得到從豎井中性面至下緣之間的開口面積中流入的空氣質量流量為式中，a——豎井的流量系數；

ρout——外界空氣的密度，kg/m3；

ρin——室內空氣的密度，kg/m3。順便指出，大開口房間的壓力中性面與上述具有連續側向開縫的豎井類似。火災發展過程中，中性面位置的變化過程如下列圖a--d所示火災初期，室內氣體分為上部熱煙氣層和下部冷空氣層，因而室內壓力分布由兩段斜率不同的直線組成，下半段直線與室外壓力分布線平行，室內外壓力分布線沒有交點，不存在壓力中性面；隨著火災的發展，熱煙氣層逐漸變厚，室內壓力分布線上半段隨之變長，并與室外壓力分布線相交，交點所在的水平面即為壓力中性面；發生轟然后，室內氣體不再分層，壓力分布線成為一條直線。2.4.2具有上下側向開口的豎井圖2-15具有上下雙開口豎井的氣流狀況這種類型的豎井與上節具有連續側向開縫豎井的不同在于：兩個側向開口間的距離比開口本身的尺寸大得多，這樣可忽略沿開口自身高度的壓力變化，也就省去了積分的麻煩。但分析方法與上節相類似。由于中性面處豎井內外壓力相等，所以我們不妨假設此處壓力為p0。在豎井下部開口處，豎井內外壓力分別為：p1in=p0+ρingHN

（1）p1out=p0+ρoutgHN

（2）則豎井下部開口處的內外壓力差：

（3）在豎井上部開口處，豎井內外壓力分別為：p2in=p0+ρing（H-HN）

（4）p2out=p0+ρoutg（H-HN）

（5）則豎井上部開口處的內外壓力差：

（6）根據流量平方根法則，當Tin>Tout時，通過下部流入口流進室內的空氣質量流量為通過上部排出口流出的氣體質量流量為由于流量連續，即min=mout，故兩邊平方，根據理想氣體定律移項整理得

開口形式相同，則a1=a22.4.2具有上下側向開口的豎井（1）火災溫度越高，即Tin越大，HN

越小，即中性面下移。（2）下部開口面積A1越大，HN

越小，即中性面下移，有利于對外排煙。所以，在進行自然排煙設計時，應適當加大豎井底部的開口面積，這樣有利于上層的對外排煙。中性面位置計算公式：中性面位置與上下開口面積、豎井內氣體溫度及外界空氣溫度有關。2.4.3具有連續側向開縫和一個上部側向開口的豎井這種情況相當于連續側向開縫和側向開口兩種情況的綜合。故計算方法也是以上兩種的綜合。Hv--------上部開口中心到地面的高度Hn--------中性面高度圖2-16具有一個上開口及連續開縫豎井的氣流狀況流出房間的煙氣質量是由門孔中性面至上緣之間的開口面積中流出的煙氣質量與由上部開口流出的煙氣質量之和，即：同理，可以得到從窗孔中性面至下緣之間的開口面積中流入的空氣質量流量為當Av不等于0時，此式可進一步整理為：根據質量守恒，聯立以上兩式，消去相同的項，并將理想氣體定律關于密度和溫度的關系（）代入，得：對于較大的開口，比值w/Av趨近于零，上式中的第一、三項接近于零，于是得到HN=Hv，這樣中性面就位于上部開口處。顯然，由上述方程決定的中性面位置受流動面積影響較大，而受溫度影響較小。無論開口在中性面上部還是下部，其位置將位于方程（2-55）所給的無開口時的高度與開口高度Hv之間。wH/Av的值越小，中性面的位置就越接近于Hv。受壓差的影響，水平天窗處流動方向有單向和雙向。火災時室內壓力高于室外，水平開口處僅存在單向流動。某房間頂部有一排煙口，發生火災后其煙氣運動如下圖。圖2-18頂部自然排煙口的煙氣流動2.4.4頂部水平開口的豎井上部開口下部開口煙氣和空氣的質量流量：根據質量平衡，即進入著火房間的空氣流量等于流出頂部排煙口的煙氣流量，得又由理想氣體定律中性面高度可用溫度參數表達復習題1.火災煙氣流動的驅動力有哪些？2.煙囪效應的含義及其對煙氣流動的影響？3.煙氣并聯氣流通路等效流通面積的推導？4.具有連續開縫和一個上側開口的豎井的壓力中性面計算公式的推導？第三章火災煙氣的控制3.1火災煙氣控制基本策略3.2防煙方式3.2.1非燃化防煙3.2.2密閉防煙3.2.3隔斷或阻擋防煙3.2.4機械加壓防煙3.3排煙方式3.3.1自然排煙3.3.2機械排煙教學要求3.4防煙分區3.4.1防煙分區的劃分3.4.2防煙分區的劃分方法3.4.3防煙分區的劃分構件煙氣控制措施對ASET和RSET都有影響。對著火區域進行排煙，可以降低煙氣溫度和有毒有害氣體的濃度，延長ASET；同時，排煙也能提高火場能見度，加快人員疏散速度，從而縮短RSET。由此可見，建筑防排煙工程是保障火災時人員安全的重要消防技術之一。3.1火災煙氣控制基本策略3.2.1建筑材料非燃化非燃化是指建筑材料、室內家具材料、各種管道及其保溫絕熱材料由非燃材料或難燃材料制成。3.2防煙方式3.2.2密閉防煙密閉防煙是采用耐火性和密封性較好的圍護結構將房間封閉起來，并對進出房間的氣流加以控制。原理：杜絕新鮮的空氣流入，使著火房間內的燃燒因缺氧而自行熄滅適用：防火分隔容易劃分得很細的場所，如地下管廊。住宅、公寓、旅館，廚房。優點：不需要動力就能達到很好效果。缺點：門窗經常處于關閉狀態，使用不方便，而且發生火災時，如果房間內有人需要疏散，房門打開時將引起漏煙。3.2防煙方式3.2.3阻礙防煙阻礙防煙是在煙氣擴散流動的路線上設置某些耐火性能好的阻礙結構（如防火卷簾、防火門、防火閥、擋煙垂壁等）把煙氣阻擋在某些限定區域，防止煙氣繼續擴散。3.2防煙方式擋煙垂壁位置： 通常設置在煙氣擴散流動路線上煙氣控制區域的分界處，有時也在同一防煙分區內采用，以便和排煙設備配合進行更有效的排煙。有效高度： 擋煙垂壁從頂棚向下的下垂高度h0一般距頂棚面要在50cm以上，稱為有效高度。擋煙垂壁的作用機理

當室內發生火災時，所產生的煙氣由于浮力作用而聚積在頂棚下面，隨時間的推移，煙層越來越厚。只有當擋煙垂壁的有效高度h0大于煙層厚度h時，煙氣才能成功地被阻擋在垂壁和墻壁所包圍的區域內而不能向外擴散。

那么，是不是只要擋煙垂壁的有效高度h0大于煙層厚度h,煙氣不向外擴散呢？

答案是否定的。有時，即使h0大于h，當煙氣流動高于一定速度時，由于反浮力壁面射流的形成，煙層可能克服浮力作用而越過擋煙垂壁的下緣繼續水平擴散。所以要想擋煙垂壁起作用，擋煙垂壁的h0必須大于煙氣層厚度h或大于煙氣層厚度h與其下降高度Δh之和。3.2.4機械加壓防煙機械加壓防煙是在建筑物發生火災時，對著火區以外的區域進行加壓送風，使其保持一定的正壓，以防止煙氣侵入的防煙方式。3.2防煙方式采用位置：疏散通道（前室和樓梯間）避難層（間）避難走道等部位加壓防煙的機理使用風機在防煙分隔物的兩側造成壓力差從而抑制煙氣（控制煙氣蔓延最基本的方法）直接利用空氣流阻擋煙氣（對有較大開口的擋煙物而言）空氣氣流（普遍用于門口與走廊）加壓（當擋煙物只有很小的縫隙時）空氣凈化（被保護區域）加壓防煙的機理

1、加壓

通過建筑結構縫隙、門縫以及其它流動路徑的空氣體積流率正比于這些路徑兩端壓差的n次方。對于除極窄的狹縫以外的所有流動路徑，均可取n=0.5。根據伯努利方程，可以近似地計算出通過門縫等的空氣泄漏量：

式中，W——空氣泄漏量，m3/sA——流動面積，m2，通常等于流動路徑的截面積；?P——流動路徑兩端的壓差，Pa；

ρ——流動空氣的密度，kg/m3；

C——流動系數，它取決于流動路徑的幾何形狀及流動的湍流度等，其值通常在0.6~0.7的范圍內。取C為0.65，ρ為1.2kg/m3，則上述方程可表示為：式中系數Kf

=0.839。于是得空氣的體積流量與壓差和縫隙面積關系圖。利用這個關系圖也可確定空氣體積流率。例如，關閉的門周圍縫隙的面積為0.01m2，兩邊壓差為2.5Pa時空氣體積流量約為0.013m3/s。當壓差增至75Pa時空氣體積流量增至0.073m3/s。

2、空氣氣流從理論上而言，合理利用空氣氣流能夠有效地阻止煙氣向任何空間蔓延。托馬斯（Thomas）提出了阻止煙氣侵入走廊所需臨界氣流速度的經驗公式：式中，Vk——阻止煙氣擴散的臨界氣流速度，m/s；E——走廊中的能量進入速率，取其為火源熱釋放速率中的對流換熱部分Qc；W——走廊的寬度，m；

——上游空氣密度(冷空氣)，kg/m3；Cp——下游氣體的比熱，kJ/kg·C；T——下游氣體的絕對溫度，K；k——量級為1的常數；g——重力加速度，m/s2。

考慮到距火區較遠處物性參數在流動截面上的分布近似均勻，取

=1.3kg/m3，Cp=1.005kJ/kg·C，T=300K，g=9.81m/s2和k=1，則臨界氣流速度為：系數kv取0.292。此公式適用于火區在走廊以及煙氣通過敞開的門、透氣窗和其它開口進入走廊的情況。但是，它不適用于水噴淋作用下的火災情況，因為這時上游空氣和下游氣體之間的溫差很小。圖2-29（下頁）給出了上式的圖解.機械加壓防煙的優點（1）確保疏散通道的絕對安全。（2）降低對建筑物某些部位的耐火極限要求。（3）便于舊式建筑物的防排煙技術改造。但這種防煙方式也存在一定的問題，當正壓值過高時，會影響疏散通道防火門的開啟。目前對加壓區域所維持的正壓值要求各國有所不同，一般為25～50Pa。3.3.1自然排煙

定義：利用火災熱煙氣流的浮力和外部風壓作用，通過建筑開口將建筑內的煙氣直接排至室外的排煙方式，其實質是熱煙氣和冷空氣的對流運動。

方式：專門設置在側墻上部或屋頂的排煙口，專用的排煙豎井。3.3排煙方式圖3-9（a）是利用可開啟的外窗進行排煙。如果外窗不能開啟或無外窗，可以專設排煙口進行自然排煙。專設的排煙口也可以是外窗的一部分，但它在火災時可以人工開啟或自動開啟。開啟的方式也有多樣，如可以繞一側軸轉動，或繞中軸轉動等。

窗戶自然排煙的典型形式圖3-9（b）是利用豎井排煙。各層房間設排煙風口與排煙豎井相連接，當某層起火有煙時，排煙風口自動或人工打開，熱煙氣即可通過豎井排到室外。這種排煙方式實質上是利用煙囪效應的原理。在豎井的排出口設避風風帽，還可以利用風壓的作用。但是由于煙囪效應產生的熱壓很小，而排煙量又大，因此需要豎井的截面和排煙風口的面積都很大。豎井排煙的典型形式3.3.1自然排煙優點：構造簡單、經濟，不需要專門的排煙設備及動力設施；運行維修費用低，排煙口可以兼做平時通風換氣使用，避免設備的閑置；對于頂棚較高的房間（中庭），若在頂棚上開設排煙口，自然排煙的效果很好。

3.3排煙方式3.3.1自然排煙缺點：（1）自然排煙的效果不穩定。火災時煙氣溫度隨時間發生變化、室外風向和風速隨季節變化、高層建筑的熱壓作用隨季節發生變化。3.3排煙方式圖3-10自然排煙時煙氣倒灌現象

3.3.1自然排煙缺點：（2）對建筑結構有特殊要求。排煙的房間必須靠室外或在樓層頂部；房間的進深不宜過長，避免煙氣流動路徑過長，熱浮力下降，煙氣在流動過程中發生沉降，導致煙氣滯留室內，不能從排煙口流出；排煙口的有效排煙面積要達到一定比例，有時會影響到建筑結構和功能，如，有明確要求作分隔的房間采用自然排煙，必須設置外窗或排煙口，會帶來諸如隔聲、防塵、防雨等問題。3.3排煙方式3.3.1自然排煙缺點：（3）存在火勢蔓延至上層的可能性。由外窗或排煙口向外排煙時，當煙氣排出時的溫度很高，如果煙氣中含有大量未燃盡的可燃物質，則煙氣排至室外后會形成火焰。因為火焰四周補氣條件不同，靠近外墻面的火焰內側，空氣得不到補充，造成負壓區，致使火焰有撲向墻壁面的貼壁現象。3.3排煙方式3.3.1自然排煙缺點：（3）存在火勢蔓延至上層的可能性。為了防止火焰或煙氣蔓延到上部樓層而引起火災擴大，可以在建筑結構上采用以下措施：①建筑外墻上、下層開口之間設置高度不小于1.2m的實體墻或挑出寬度不小于1.0m、長度不小于開口寬度的防火挑檐；當室內設置自動噴水滅火系統時，上、下層開口之間的實體墻高度不小于0.8m。②當上、下層開口之間設置實體墻有困難時，可設置防火玻璃墻，且高層建筑的防火玻璃墻的耐火完整性不低于1.00h，多層建筑的防火玻璃墻的耐火完整性不低于0.50h。③建筑幕墻與煤層樓板、隔墻處的縫隙采用防火封堵材料封堵。3.3排煙方式3.3.2機械排煙

1、定義：機械排煙是借助機械力作用強迫送風或排氣的手段來排除火災煙氣的一種方式。

圖2-30機械集中排煙方式使用這種方式需要在進煙管口處形成相當大的負壓，否則難以將煙氣吸過來。如果負壓程度不夠，在室內遠離進煙管口區域的煙氣往往無法排出。若煙氣生成量較大，煙氣仍然會沿著門窗上部蔓延出去。另外，由于這種方式下風機直接接觸高溫煙氣，所以應當能耐高溫，同時還應當在進煙管中安裝防火閥，以防煙氣溫度過高而損壞風機。綜合評價：這種排煙方式的設計、安裝都比較方便，因此成為目前采用最多的機械排煙方式。a）機械排煙-自然進風方式：在需要排煙的上部安裝某種排煙風機，風機的啟動可使進煙管口處形成低壓，從而使煙氣排出。而房間的門、窗等開口便成為新鮮空氣的補充口。優點：全面通風排煙方式的防排煙效果良好，運行穩定，且不受外界氣象條件的影響。缺點：使用兩套風機，其造價較高，且在風壓的配合方面需要精心設計，否則難以達到預定的排煙效果。

a）機械排煙-機械進風方式：一般稱這種方式為全面通風排煙方式，使用這種方式時，通常讓送風量略小于排煙量，即讓房間內保持一定的負壓，從而防止煙氣的外溢或滲漏。3.3.2機械排煙

2、優點：

能夠克服自然排煙受外界氣象條件以及高層建筑熱壓作用的影響，不受外界條件的影響；能保證有穩定的排煙量，排煙效果比較穩定，特別是火災初期，能有效地保證非著火層或區域的人員疏散和物資轉移的安全。

3.3.2機械排煙

2、缺點：

（1）排煙效果與火災發展密切相關火災的情況錯綜復雜，某些場合下，火災進入猛烈發展階段，煙氣大量產生，可能出現煙氣的生成量短時內超過風機排煙量的情況，這時排煙風機來不及把所生成的煙氣完全排除，使著火房間內形成正壓，從而使煙氣擴散到非著火區中去，因此防煙效果大大降低。這就是說，機械排煙方式在火災初期行之有效，在火災猛烈發展階段可能失效。為保證機械排煙在整個火災過程中絕對有效，就需大大增大排煙風機的容量，這將使設備投資增高。

3.3.2機械排煙

2、缺點：

（2）系統設計難度較大距離排煙口一段距離后，排煙口的抽吸效果急速下降，此時較遠距離的煙氣就無法被排出，而加大排煙風速會造成“吸穿效應”，即吸氣氣流穿透了煙氣層，排煙口吸進了大量的煙氣層以下的空氣，煙氣層吸穿會導致機械排煙效率下降。因此，為保證系統的有效排煙，要求設計人員需要具備較深厚的煙氣控制理論功底和實踐經驗。

3.3.2機械排煙

2、缺點：

（3）系統設備和設施要求較高著火房間內的煙氣溫度可能高達600~1000oC，要求排煙風機和排煙管道承受如此高的溫度是不可能的。

排煙風機與排煙管道的連接部件應能在280℃時連續30min保證其結構完整性；排煙風機應滿足280℃時連續工作30min的要求，排煙風機應與風機入口處的排煙防火閥連鎖，當該閥關閉時，排煙風機應能停止運轉；排煙管道的設置和耐火極限也應滿足規范標準的具體要求。。

3.3.2機械排煙

2、缺點：

（4）建設和維護費用高完整的機械排煙系統包括風機、管道排煙口、閥門和控制裝置等，加上設計與施工，需要較大的初期投資；同時，為了能夠正常使用，平時也要定期保養維護。因此，在系統的整個生命周期，需要較高的費用。最后應強調的是，防煙、排煙兩者是一個有機的整體，是煙氣控制的兩個方面。在建筑防排煙工程中，上述各種防煙和排煙的方式往往不是單一的應用，而是多種方式的綜合應用，這種綜合性應用的結果，往往比采用單一方式的效果更好。圖3-16為機械加壓防煙與機械排煙兩種組合形式。

圖3-16機械加壓防煙與機械排煙組合示意（a）樓梯間及其前室分別機械加壓送風，房間和走道機械排煙（b）樓梯間自然通風，前室機械加壓送風，房間和走道機械排煙3.4.1防煙分區的劃分1.防火分區防煙分區是在建筑防火分區的基礎上進行劃分的。防火分區是指在建筑內部采用防火墻、樓板及其他防火分隔設施分隔而成，能在一定時間內防止火災向同一建筑的其余部分蔓延的局部空間。

3.4防煙分區3.4.1防煙分區的劃分1.防火分區3.4防煙分區名稱耐火等級允許建筑高度或層數防火分區的最大允許建筑面積（m2）備注高層民用建筑一、二級按本規范第5.1.1條確定1500對于體育館、劇場的觀眾廳，防火分區的最大允許建筑面積可適當增加單、多層民用建筑一、二級按本規范第5.1.1條確定2500三級5層1200-四級2層600-地下或半地下建筑（室）一級-500設備用房的防火分區最大允許建筑面積不應大于1000m23.4.1防煙分區的劃分2.防煙分區定義防煙分區是指在建筑內部屋頂或頂板、吊頂下采用具有擋煙功能的構、配件分隔成具有一定蓄煙能力的局部空間。儲煙倉是位于建筑空間頂部，由擋煙垂壁、梁或隔墻等形成的用于蓄積火災煙氣的空間。

3.4防煙分區（a）密閉式吊頂的儲煙倉示意圖（b）無吊頂或通透式吊頂的儲煙倉示意圖3.4.1防煙分區的劃分2.防煙分區劃分原則（1）防煙分區不應跨越防火分區。

3.4防煙分區3.4.1防煙分區的劃分2.防煙分區劃分原則（2）每個防煙分區的建筑面積不宜超過相關規范標準要求。

3.4防煙分區3.4.1防煙分區的劃分2.防煙分區劃分原則（3）通常應按樓層劃分防煙分區。（4）特殊用途的場所應單獨劃分防煙分區。對有特殊用途的場所，如疏散樓梯間及其前室、消防電梯間前室或合用前室，作為疏散和撲救的主要通道，應單獨劃分防煙分區。對于一些重要的、大型的、復雜的高層建筑，尤其是超高層建筑，為了保證建筑物內所有人員在發生火災時能安全疏散脫險，往往設置了專門的避難間或避難層，不論面積多大，都應單獨劃分防煙分區，并應有良好的防排煙設施。

3.4防煙分區3.4.1防煙分區的劃分2.防煙分區劃分原則通過擋煙垂壁等劃分防煙分區，實際上是在建筑的上部構成了若干個儲煙倉，這些儲煙倉將煙氣聚攏起來，便于其內部的排煙設施進行排煙。儲煙倉的厚度取決于隔煙設施的深度，因此擋煙垂壁等擋煙分隔設施的深度不應小于儲煙倉厚度。當采用自然排煙方式時，儲煙倉的厚度不應小于空間凈高的20%，且不應小于500mm；當采用機械排煙方式時，不應小于空間凈高的10%，且不應小于500mm。同時儲煙倉底部距地面的高度應大于安全疏散所需的最小清晰高度，最小清晰高度應由計算確定。

3.4防煙分區3.4.1防煙分區的劃分2.防煙分區劃分原則對于有吊頂的空間，吊頂開孔不均勻或開孔率小于或等于25%時，吊頂內空間高度不得計入儲煙倉厚度。

3.4防煙分區3.4.2防煙分區的劃分方法（1）按用途劃分對于建筑物的各個部分，按其不同的用途，如廚房、衛生間、起居室、客房及辦公室等，來劃分防煙分區比較合適，也較方便。國外常把高層建筑的各部分劃分為居住或辦公用房、疏散通道、樓梯間及其前室、停車庫等防煙分區。但是按此種方法劃分防煙分區時，應注意對通風空調管道、電氣配管、給排水管道等穿墻和樓板處，用不燃燒材料填塞密實。

3.4防煙分區3.4.2防煙分區的劃分方法（2）按面積劃分

3.4防煙分區表3-2公共建筑、工業建筑防煙分區的最大允許面積及其長邊最大允許長度空間凈高H/m最大允許面積/m2長邊最大允許長度/mH≤3.0500243.0＜H≤6.0100036H＞6.0200060m；具有自然對流條件時，不應大于75m3.4.2防煙分區的劃分方法（2）按面積劃分

3.4防煙分區不同凈高建筑防煙分區最大允許面積及長邊最大允許長度對于工業建筑，在采用自然排煙系統時，其防煙分區的長邊長度尚不應大于建筑內空間凈高的8倍3.4.2防煙分區的劃分方法（3）按方向劃分

3.4防煙分區盡可能根據房間的不同用途沿垂直方向按樓層劃分防煙分區。對于建筑高度超過100m的超高層建筑，可以把高層建筑按15~20層分段，一般是利用不連續的電梯井在分段處錯開，樓梯間也做成不連續的，這樣處理能有效地防止煙氣無限制地向上蔓延3.4.2防煙分區的劃分方法（4）特殊劃分

3.4防煙分區1）公共建筑、工業建筑中的走道寬度不大于2.5m時，其防煙分區的長邊長度不應大于60m，當把建筑內的走道作為一個防煙分區時，其長邊長度與走道的寬度有關，當寬度不大于2.5m時，防煙分區的長邊長度不應大于60m。2）當空間凈高大于9m時，防煙分區之間可不設置擋煙設施。這一條主要針對的是高大空間，如航站樓、高鐵候車大廳、會展中心、大型廠房等。3）汽車庫防煙分區建筑面積不宜大于2000m2，且防煙分區不應跨越防火分區。設置排煙設施的建筑內，為了防止煙氣通過豎向的通道迅速向建筑上部蔓延，在敞開樓梯和自動扶梯穿越樓板的開口部應設置擋煙垂壁等設施。復習題簡述火災煙氣控制基本策略。防煙和排煙的方式主要有哪些？自然排煙和機械排煙有哪些優缺點？防煙分區劃分原則是什么？列出至少三種防煙分區的劃分構件。4建筑防煙系統設計第四章建筑防排煙系統設計4.1防煙系統的設置部位4.1.1自然通風系統的選擇4.1.2機械加壓送風系統的選擇 4.2防煙系統設施4.2.1自然通風設施4.2.2機械加壓送風設施4.3機械加壓送風量計算4.3.1查表法4.3.2計算法4.4防煙系統設計要求4.4.1自然通風設計要求4.4.2機械加壓送風系統設計要求4.4.3機械加壓送風系統設施設計要求4.5防煙系統運行與控制4.5.1運行方式4.5.2余壓閥的設定4.5.3余壓值的設定4.1防煙系統的設置部位防煙系統定義：通過采用自然通風方式，防止火災煙氣在樓梯間、前室、避難層（間）等空間內積聚，或通過采用機械加壓送風方式阻止火災煙氣侵入樓梯間、前室、避難層（間）等空間的系統。防煙系統分類：自然通風系統機械加壓送風系統4.1防煙系統的設置部位防煙系統設置部位：防煙樓梯間及其前室消防電梯間前室或合用前室避難走道的前室避難層（間）4.1防煙系統的設置部位公共建筑、廠房、倉庫建筑高度≤50m，住宅建筑高度≤100m，當其防煙樓梯間的前室或合用前室符合下列條件之一時，樓梯間可不設防煙系統：前室或合用前室采用敞開的陽臺、凹廊前室或合用前室具有不同朝向的可開啟外窗，且獨立前室兩個外窗面積分別不小于2.0m2，合用前室兩個外窗面積分別不小于3.0m24.1.1自然通風系統的選擇自然通風系統是以熱壓和風壓作用的、不消耗機械動力的、經濟的通風方式。受風壓影響大。適用范圍：建筑高度≤50m的公共建筑、工業建筑

和

建筑高度≤100m的住宅建筑，其防煙樓梯間、獨立前室、共用前室、合用前室（除共用前室與消防電梯前室合用外）及消防電梯前室封閉樓梯間（靠外墻設置）：①地下僅為一層，且地下最底層的地坪與室外出入口地坪高度差小于10m；首層有直接開向室外的門或有≥1.2m2的可開啟外窗。②封閉樓梯間地上每五層內可開啟外窗的有效面積≥