多驱动力作用下高层建筑火灾烟气流动规律及控制技术研究试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于火灾安全技术领域，具体涉及城市(超)高层建筑室内火灾烟气流动规律及控制技术试验台。
【背景技术】
[0002]近年来，随着经济的发展和城镇化进程的加快，为解决城市人口增长和土地资源日益紧缺的问题，城市建筑不断向高层发展。主要呈现出以下特点:高层建筑的数量越来越多；建筑体型和结构形式日趋复杂，功能日趋综合，高层综合性建筑群不断涌现。有关统计显示，我国目前有高层建筑大约有15万余幢，其中高度在100m以上的超高层建筑约有1800多栋，且该数量仍在快速增长中。
[0003]高层建筑给我们带来舒适、美观、宏伟的视觉感受和优越的居住环境，但是高层建筑所引发的安全问题，尤其是消防安全问题也相当严峻，由各种原因导致的高层建筑火灾事故时有发生。高层建筑发生火灾的起数在火灾总数中所占比例虽然不是很大，但所造成的损失很大。
[0004]高层建筑发生火灾时，其火灾烟气在各种驱动力的作用下，在建筑内首先水平蔓延，然后竖向蔓延。蔓热烟气蔓延的驱动力主要包括高温引起的热浮力，烟囱效应、外界风力、机械加压送风及机械排烟的影响。在各种因素的影响下，火灾烟气在高层建筑内。
[0005]疏散走廊作为疏散通路的第一安全区，不能绝对防止火灾烟气的侵入，任何一个房间发生火灾时所产生的烟气都有可能侵入到疏散走廊中。普通建筑发生火灾时，火灾烟气主要受热浮力的驱动，建筑内热压作用、室外风压和通风空调的驱动作用较小，因此疏散走廊中火灾烟气输运的动能较小。而高层建筑内热压作用显著，且室外风压大，火灾时外窗破碎导致室外风灌入，这两种驱动力显著增加了火灾烟气在疏散走廊输运的动能。机械加压送风启动后，正压送风会阻挡火灾烟气在疏散走廊的输运，同时机械排烟会对火灾烟气造成较大的扰动。因此，在多驱动力耦合作用下，疏散走廊内火灾烟气输运过程更加复杂，烟气流动更加难以控制。
[0006]目前高层建筑烟气控制方法一般对楼梯间、前室或消防电梯合用前室进行机械加压送风，对疏散走廊进行排烟，防止火灾烟气由疏散走廊进入垂直疏散通道，以确保人员安全疏散。由上述可知，高层建筑发生火灾后，火灾烟气除了热浮力驱动外，建筑内热压、室外风压、机械加压送风和机械排烟等驱动力对火灾烟气的驱动作用也比较显著。然而目前高(超)高层建筑的防排烟设计，多数仍依照普通高层建筑有关防排烟的规定执行，此种设计方法只考虑对热浮力驱动作用下火灾烟气进行控制，并没有考虑高层建筑发生火灾后建筑内热压、室外风压等多种驱动力对火灾烟气输运的显著影响。虽然国外有学者对这些问题进行了关注，但缺乏进一步的深入考虑，这些因素对传统的排烟措施和防烟措施的有效性提出了挑战。
[0007](超)高层建筑所具备的上述特点，使其较普通建筑具有更大的火灾危险性和更高的消防安全目标，需要更加完善的消防安全保障体系。然而目前国内外还没有形成较完善的针对(超)高层建筑火灾烟气控制的规范或指南，许多建筑设计者在遇到此类建筑时都感到无章可循。因此，有必要对(超)高层建筑开展火灾烟气输运规律与优化控制方面的系统研究。
【发明内容】
[0008]鉴于上述科学问题的解决，在现有的技术资料中未发现有关这方面专用建筑的报道，为了阻止火灾烟气的蔓延扩散，减少火灾带来的人员伤亡和财产损失，故研制开发了这样一套控制火灾蔓延扩散的试验台。
[0009]一种多驱动力作用下高层建筑火灾烟气流动规律及控制技术研究试验台，试验台包括高层建筑模型和室外实验装置。
[0010]进一步地，高层建筑模型按照1/3比例搭建；
[0011]进一步地，高层建筑模型包括电梯间、楼梯间、合用前室、送风竖井、排烟竖井、环形走廊、送风口、排烟口、实验房间；
[0012]进一步地，楼梯间、电梯间和合用前室被环形走廊围绕，是火灾发生时需要保护的区域，是机械加压送风的加压区域；
[0013]进一步地，环形走廊位于试验台的四周边沿，是火灾发生时人员水平疏散区域和机械排烟排除火灾烟气的区域，应保证着火楼层环形走廊内的清晰度；
[0014]进一步地，排烟竖井位于试验台一角或者试验台一边中心位置朝向室外的一侧，用于发生火灾时用来排除烟和热气；
[0015]进一步地，高层建筑模型至少包括10层；
[0016]进一步地，高层建筑模型房间周边以及环形走廊周边均采用透明防火玻璃8。
[0017]高层建筑模型每层靠近顶棚处设置能自由开、闭状态的排烟口，并根据量纲相似理论计算，设置相应排烟量的风机。
[0018]楼梯间包括竖井，所述竖井每隔一层设置一个常开式送风口。
[0019]合用前室为电梯间和楼梯间开门处公用的空间，每层设置一个可自由调节开、闭状态的送风口，楼梯间和电梯井每层均设置能通往所述合用前室的可自由调节开、闭状态的门。
[0020]合用前室4在3、4、5层设置两处通向走廊不同方向的可自由调节开、闭状态的门。
[0021]室外实验装置包括机械加压送风机、机械排烟机、室外风模拟产生装置、流量计、变频调节器、多点温度采集系统、多点压力采集系统，该装置用于火灾发生时，为高层建筑提供实验条件。
[0022]高层建筑物模型的门窗采用采用活页式，便于调节开、闭状态；所述高层建筑物模型的起火房间在外侧预留可变开窗，以分析室外风影响；所述排风烟机配备有变频器，用以调节风量和风速；所述合用前室门多方向预留空间，以便于改变开门方向。
[0023]一种多驱动力作用下高层建筑火灾烟气流动规律及控制技术研究试验台的试验方法包括以下步骤:
[0024]在所述的高层建筑模型的任意一层点燃可燃物；
[0025]实验分析不同室外风速对室内可燃物热释放速率、火灾烟气温度变化规律及烟气蔓延扩散速度的影响；
[0026]研究内走道机械排烟设施布置方式不同对火灾烟气蔓延规律及温度分布规律的影响；
[0027]研究合用前室机械加压送风口布置位置对前室机械加压送风防烟效果的影响；
[0028]研究机械加压送风情况下，楼梯间及前室内速度和压力分布的规律，从而确定机械加压送风的防烟效果；
[0029]还包括以下步骤:
[0030]在所述高层建筑模型的3、4、5层任意一层点燃可燃物；
[0031]研究前室送风口与合用前室门相对位置不同时的防烟效果；
[0032]研究楼梯间机械加压送风时不同楼层的压力分布规律及楼梯间门出的风速分布规律；
[0033]研究楼梯间、合用前室单独送风及同时送风时压力、速度的分布规律及防烟效果。
[0034]本发明首次建立了一套集研究高层建筑内部火灾发展蔓延规律、机械排烟策略优化设计与机械加压送风防烟效果等多种功能为一体的实体研究平台，该试验台按照实际建筑1: 3缩尺建造，具有真实性强、功能多样、构造精细、形象实用的优点。
【附图说明】
[0035]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0036]附图1为试验台剖面图。
[0037]附图2为楼梯示意图。
[0038]附图3为试验台平面图。
[0039]附图标号:
[0040]1.排烟竖井2.环形走廊 3.送风道4.合用前室
[0041]5.电梯间6.楼梯间7.实验房间 8.防火玻璃
[0042]9.外挂上人简易楼梯10.变频风机 11.鼓风机 12.楼梯扶手
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图对本申请的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释发明，并非用于限定本发明的范围。
[0044]—种多驱动力作用下高层建筑火灾烟气流动规律及控制技术研究试台，试验台包括高层建筑模型和室外实验装置。
[0045]进一步地，高层建筑模型按照1/3比例搭建；
[0046]进一步地，高层建筑模型包括高层建筑模型包括电梯间