下沉式广场防风雨蓬排烟口开口形式对其排烟效果的影响分析

刘洪义，张奇志，唐述桥

(邵阳市公安消防支队，湖南 邵阳，422000)



下沉式广场防风雨蓬排烟口开口形式对其排烟效果的影响分析

刘洪义，张奇志，唐述桥

(邵阳市公安消防支队，湖南 邵阳，422000)

文章运用Pyrosim软件分别模拟地下一层下沉式广场防风雨蓬排烟口顶开和侧开两种形式下烟气蔓延过程,对比分析两种开口形式对地下一层下沉式广场的防火隔烟效果的影响。

下沉式广场；雨蓬；排烟效果

下沉式广场是指广场的设计地面一部分或整体下沉于周围的环境地面，形成一个低于环境地面的开敞空间，其具有采光、通风、消除地下空间压抑感等多重功能。具备一定条件的下沉式广场能有效防止烟气积聚、阻止火灾的蔓延，有较强的防火隔烟能力[1]。

随着我国经济社会的迅速发展，城市用地日益紧张，商业建筑不断向地下扩展，大型的地下商业综合体如雨后春笋；地下商业建筑规模越来越大、装修越来越豪华，而地下建筑烟气易聚集、采光通风不畅、人员疏散困难等消防安全隐患也越来越突出，商业效果和消防安全的矛盾日益严重。因而下沉式广场作为一种新型的防火分隔形势，既能满足地下商业建筑空间联通的商业要求，又能在一定程度上进行防火隔烟，在工程实际中得到越来越多的应用[2]。

1 仿真模型建立

《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)第5.3.5条、第6.4.12条对下沉式广场的适用条件、空间尺寸、开口距离、自然排烟口的开口面积做了明确要求，但仍存在一些不明确的地方，如下沉式广场防风雨蓬开口的设置形式。设置防风雨蓬后，下沉式广场从完全开口到部分封闭，烟气排放受到影响，烟气在下沉式广场内聚积并逐步扩散到相邻的防火分区，如果防风雨蓬设置不当，将会严重影响下沉式广场的消防安全性能。根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)第5、3、4条第3项对地下商场防火分区面积的要求，本文利用Pyrosim软件建立64m×64m的地下一层下沉式广场仿真模型。模型由2个通过下沉式广场相连的面积不超过2000m2的地下商场防火分区(防火分区一、防火分区二)组成[3]。

图1 防风雨篷排烟口“侧开”Fig.1 Side-open somke vent of the shelter

图2 防风雨篷排烟口“顶开”Fig.2 Top-open somke vent of the shelter

根据《商店建筑设计规范》(JGJ48-2014)第4.2.3条的规定，营业厅的最小净高不小于3.5m，考虑到商场吊顶及设备安装的需要，综合确定模型层高为4m。火源设在防火分区一，火灾烟气通过下沉式广场从防火分区一扩散至对侧的防火分区二。下沉式广场为13m×13m的正方形，防火分区一和防火分区二的安全出口分别设置于下沉式广场的两侧，距离为13m，安全出口宽度为3m、高度为2m。防风雨篷架高1m，排烟口侧开时(见图1)，在四周均匀布置10.6m×1m的排烟口；排烟口顶开时(见图2)，在雨篷中心设置6.5m×6.5m的开口，均确保排烟面积不小于下沉式广场地面面积的25%[4]。

2 火灾场景设定

《建筑防烟排烟系统技术规范》(GBxxxxx—2015)根据不同材料的热释放速率随时间发展变化情况，将火灾为四类：超快速火、快速火、中速火、慢速火[5](见表1)。

Q=α×t2

(1)

表1 四种典型火灾的火灾增长系数

为保证仿真分析的可靠性，本文参照火灾风险评估的最不利原则，将地下商场防火分区一的火灾场景应为可能导致最大火灾风险的场景，暨自动消防设施全部失效、火灾自由发展、火灾烟气完全依靠下沉式广场排出，火源为距防火分区一通往下沉式广场安全出口处1m的超快速火。

3 分析指标选取

火灾烟气的蔓延扩散是影响下沉式广场防火隔烟效果的关键因素，当地下商场某一防火分区发生火灾时，下沉式广场应能及时排出高温烟气，既保证通过下沉式广场相连的对侧防火分区不会被热烟气引燃，又保证相邻防火分区内人员的安全疏散。由于本文只讨论防风雨篷对烟气流动的影响，不讨论其火灾蔓延和安全疏散的问题，因此本文只选取通过下沉式广场进入对侧防火分区的“烟气体积流量”和“烟气层高度”作为判定下沉式广场防火隔烟效果的影响指标[6]。

4 模拟结果分析

本文利用FDS对两种排烟口开口形式进行烟气扩散的模拟仿真，烟气体积流量测量设施设置于防火分区二通往下沉式广场出口处，烟气层高度测量设施设置于距防火分区二通往下沉式广场出口2m处。根据仿真计算，火灾发生200s时，烟气已充满防火分区二，因此本文选取仿真前200s数据进行分析。

图3 排烟口顶开50s烟气进入情况Fig.3 The diffusion of somke at 50s when vent of the shelter is top-open

对比火灾发生50s、100s时排烟口顶开和侧开时的烟气扩散直观结果(图3-图6)，可以发现，排烟口侧开时，通过下沉式广场进入对侧防火分区的烟气体积要小于排烟口顶开时。

图4 排烟口侧开50s烟气进入情况Fig.4 The diffusion of somke at 50s when vent of the shelter is side-open

图5 排烟口顶开100s烟气进入情况Fig.5 The diffusion of somke at 100s when vent of the shelter is top-open

图6 排烟口侧开100s烟气进入情况Fig.6 The diffusion of somke at 100s when vent of the shelter is side-open

图7 排烟口侧开烟气流量图Fig.7 Smoke quantity through the sunken square when the vent of the shelter is side-open

图8 排烟口顶开烟气流量Fig.8 Smoke quantity through the sunken square when the vent of the shelter is top-open

图9 排烟口侧开烟气层高度图Fig.9 Smoke layer height of the second fire comp-artment when the vent of the shelter is side-open

从进入对侧防火分区的烟气体积流量的测量数据来看(图7-图8)，排烟口侧开时进入的烟气远小顶开时进入；从进入对侧防火分区烟气层高度的测量数据来看(图9-图10)，排烟口侧开时，对侧防火分区的烟气层高度数据波动剧烈，烟气层的平均高度要明显低于排烟口顶开时的平均高度。

5 结论

下沉式广场作为一种新型防火分隔形式，具有通风、采光、防火隔烟和人员疏散等多重功能，正被越来越多的地下商业工程采用。下沉式广场设置有防风雨篷后，其防火隔烟的性能在一定程度上受到影响。根据本文的仿真计算情况，地下一层下沉式广场防风雨篷在架高1m时，其排烟口侧开时的排烟效果要优于排烟口顶开时的情况。

[1]朱蕾,刘峰.论下沉式地下商场防火分隔的有效性[J].武警学院学报(自然科学版),2010,26(8):56-58.

[2]郑雁秋.地下商业建筑防火设计[J].消防科学与技术,2011,30(1):31-34.

[3]GB 50016-2014.建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[4]JGJ48-2014.商店建筑设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[5]GBxxxxx—2015.建筑防烟排烟系统技术规范[S](送审版).

[6]Thunderhear Engineerin.PyroSim User Manual [EB/OL].http://www.thunderheadeng.com/pyrosim/

Analysis on the influence of smoke exhaust effect about the opening style of the smoke vent of the shelter of the sunken square

LIU Hongyi，ZHANG Qizhi，TANG Shuqiao

(Shaoyang Fire Detachment，Shaoyang 422000，China)

In this paper，Pyrosim was used to simulate the smoke diffusion process about top-open and side-open smoke vent of the shelter of the sunken square to compare and analyse the effect of smoke extinguishing.

sunken square; shelter; smoke extinguishing effect

1672-7010(2017)03-0089-04

2017-02-22

刘洪义(1972-)，男，湖南长沙人，高级工程师，从事建筑防火研究； 张奇志(1971-)，女，湖南邵阳人，高级工程师，从事建筑防火研究。

X928.7

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