建筑火灾烟气流动规律及通风空调系统管路

建筑物发生火灾后，烟气在建筑物内不断流动传播，不仅导致火灾蔓延，也引起人员恐慌，影响疏散与扑救。引起烟气流动的因素有如下几点。

（一）烟囱效应引起的烟气流动

当建筑物内外有温度差时，在空气的密度差作用下引起垂直通道内（楼梯间、电梯间）的空气向上（或向下）流动，从而携带烟气向上（或向下）传播。图3-1　表示了火灾烟气在烟囱效应作用下引起的传播。图3-1（a）表示室外温度t0小于楼梯间内的温度ts，室外空气密度ρ0大于楼梯间内的空气密度ρs，当着火层在中和面以下时，火灾烟气将传播到中和面以上各层中去，而且随着温度较高的烟气进入垂直通道，烟囱效应和烟气的传播将增强。如果层与层之间没有缝隙渗漏烟气，中和面以下除了着火层以外的各层是无烟的。当着火层向外的窗户开启或爆裂，烟气逸出，会通过窗户进入上层房间。当着火层在中和面以上时，如无楼层间的渗透，除了火灾层外其他各层基本上是无烟的。图3-1（b）是t0＞ts。， ρ0＜ρs的情况，建筑物内产生逆向烟囱效应。当着火层在中和面以下时，如果不考虑层与层之间通过缝隙的传播，除了着火层外，其他各层都无烟。当着火层在中和面以上时，火灾开始阶段烟气温度较低，则烟气在逆向烟囱效应的作用下传播到中和面以下的各层中去；一旦烟气温度升高后，密度减小，浮力的作用超过了逆向烟囱效应，烟气转而向上传播。建筑的层与层之间、楼板上总是有缝隙（如在管道通过处）的，则在上下层房间压力差作用下，烟气也将渗透到其他各层中去。

图3-1　火灾烟气的传播

（二）浮力引起的烟气流动

着火房间温度升高，空气和烟气的混合物密度减小，与相邻的走廊、房间或室外的空气形成密度差，引起烟气流动，如图3-2所示。实质上着火房间与走廊、邻室或室外形成热压差，导致着火房间内的烟气与邻室或室外的空气相互流动，中和面的上部烟气向走廊、邻室或室外流动，而走廊、邻室或室外的空气从中和面以下进入。这是烟气在室内沿水平方向流动的原因之一。浮力作用还将通过楼板上的缝隙向上层渗透。

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图3-2　在浮力作用下的烟气流动

（三）风力作用下的烟气流动

建筑物在风力作用下，迎风侧产生正风压；而在建筑侧部或背风侧，将产生负风压。当着火房间在正风压侧时，将引导烟气向负风压侧的房间流动。反之，当着火房间在负风压侧时，风压将引导烟气向室外流动。

（四）通风空调系统引起的烟气流动

通风空调系统的管路是烟气流动的通道。当系统运行时，空气流动方向也是烟气可能流动的方向，烟气可能从回风口、新风口等处进入系统。当系统不工作时，由于烟囱效应，以及浮力、热膨胀和风压的作用，各房间的压力不同，烟气可通过房间的风口、风道传播，也将使火势蔓延。

建筑物内火灾的烟气是在上述多因素共同作用下流动、传播的。各种作用有时互相叠加，有时互相抵消，而且随着火势的发展，各种因素都在变化着；另外，火灾的燃烧过程也各有差异，因此要确切地用数学模型来描述烟气在建筑物内动态的流动状态是相当困难的。但是了解这些因素作用下的规律，有助于正确地采取防烟、排烟措施。