一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，涉及火灾安全与消防工程领域，含步骤如下：（1）安装烟气控制系统；（2）确定热烟试验初步方案；（3）针对试验方案开展数值模拟，并根据数值模拟数据判断初步方案是否合理，不合理则重新调整试验方案直至合理；（4）现场搭建试验平台并开展热烟实验；（5）获取试验数据并根据试验数据判断烟气控制系统的性能。本发明专利技术主要用于大空间建筑烟气控制系统的设计和工作性能评估测试，还可用于评判大空间建筑的消防系统联动控制的逻辑合理性，评判火灾自动报警系统、应急照明系统、疏散指示系统的工作效果和有效性，评判疏散通道的防烟性能和人员疏散的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火灾安全与消防工程领域，尤其涉及。
技术介绍
随着我国经济建设的发展，城市中大空间建筑不断出现，如大型会展中心、航站楼和交通枢纽等等。这些建筑的共同特点是结构复杂，内部空间大，人流量大，一旦发生火灾，可能会造成非常严重的后果。建筑火灾中，烟气是对人员危害最大的因素。据统计，火灾中75%-85%的人员死亡是由烟气造成的。因此，火灾发生时，应尽快地将烟气排出，阻止火灾和烟气蔓延，这就需要大空间建筑的烟气控制系统能够有效地对烟气进行控制，以帮助人员安全逃生。如何评判大空间建筑防排烟系统的设计和工作性能是否满足消防安全目标，是消防领域的一个重要问题。目前我国主要采用的方法是与规范进行对比，但处方式规范只可视为系统设计的最低要求标准。根据一些火灾事后调查，经常发现符合消防安全设备设置规范，通过相关机关的消防安检，但却无法确保消防安全的事故。随着各种超出规范的复杂大空间建筑的出现，这种“处方式”方法的不足越来越明显，因此越来越多的复杂建筑防排烟系统需要进行性能化评估。而当前我国在很多性能化消防评估中只使用CFD数值模拟来考察防排烟系统的性能，由于数值模拟计算只是对假定的火灾场景进行模拟，且缺乏实验验证的数值计算本身存在一定的误差，一些情况甚至会得出截然相反的结果。因此国外开始采用另外一种评判防排烟系统有效性的方法，就是对其进行现场烟气测试，这种方法在我国用的还比较少，也无统一的标准予以规范。以上各种评判方法均存在不足之处，有必要建立一套完善的大空间建筑烟气控制系统性能设计评估方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，该方法可用于大空间建筑的烟气控制系统的设计、模拟评估和现场检测，验证烟气控制系统评估模型的准确性，检测大空间建筑的火灾自动报警、疏散照明指示等系统的工作性能、联动状况和设计合理性，为大空间建筑烟气控制系统设计、调试和性能评判提供科学的依据，解决现有各种大空间建筑烟气控制系统性能评判方法存在的不足之处。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为，，包括以下步骤(I)安装烟气控制系统；(2)确定热烟试验初步方案；(3)针对试验方案开展数值模拟，并根据数值模拟数据判断初步方案是否合理，不合理则重新调整试验方案直至合理；(4)现场搭建试验平台并开展热烟实验；(5)获取试验数据并根据试验数据判断烟气控制系统的性能；(6)对比试验数据和数值模拟数据，评判数值模拟结果的准确性，并利用获取的试验数据修正数值模拟所需要的数值模型。优选步骤步骤(I)还包括烟控方式的选择，根据大空间建筑的空间高度、开敞条件，选择自然烟气控制模式或者机械烟气控制模式。优选步骤采用机械烟气控制模式之时，根据建筑设计参数计算排烟量、补风量、正压送风量，布置排烟口、补风口和正压送风口的位置，设计排烟、补风和正压送风风管的走向和尺寸；根据排烟量、补风量和送风量，确定相应的排烟风机、补风机和送风机选型。优选步骤采用自然防烟排烟模式之时，根据建筑设计参数计算自然排烟面积，布置自然排烟窗的位置，确定采用自动开启模式还是手动开启模式。优选步骤步骤(3)具体方法为针对热烟试验初步方案的现场安全数值模拟在开展热烟试验之前，根据大空间建筑的空间设计参数、烟气控制系统设计安装情况和热烟试验初步方案，运用专业流体力学软件进行数值模拟，按照热烟试验初步方案设定火源热释放功率，初步掌握现场烟流特性和烟气控制系统性能，并判断试验现场的人员和财产是否安全，是否需要采取必要的现场保护措施，是否需要对热烟试验方案进行必要的调整。优选步骤步骤(4)现场搭建热烟试验平台的具体方法为利用浓度为95%的工业乙醇作为火源，发烟装置产生的烟气作为示踪烟气，在典型位置设置照相、录像、温度和风速数据采集系统。优选步骤步骤(4)开展热烟试验的具体方法为点燃火源的同时启动发烟装置向火源注入烟气，并记录试验开始时间，记录自动报警系统启动时间、烟气控制系统等消防系统的联动时间，记录大空间内和壁面温度、烟流流速、烟气高度沉降情况，照相记录大空间内典型的烟流特性及烟气控制状况，摄像动态记录大空间内烟流蔓延及烟气控制状况。优选步骤步骤(4)后还包括(a)结束大空间建筑热烟试验现场测试熄灭火源，停止发烟装置继续向火源注入烟气，大空间建筑的烟气控制系统继续工作，直到将空间内的烟气排尽；(b)重复试验设计不同的火源规模和位置、烟气控制方案，在大空间的环境参数恢复到正常状态之时，重复以上步骤(2)至(4)。优选步骤步骤(6)的具体方法为运用热烟试验采集的温度、CO、CO2等烟流特性参数，与数值模拟结果进行对比分析，验证专业流体力学软件建立的针对大空间建筑的数值模型的模拟精度和准确性，并修正初始边界条件。优选步骤步骤(6)后还可以运用验证后的数值模型开展全尺寸火灾规模的数值模拟在确认大空间建筑的数值模型准确可信之后，按照大空间建筑的实际火灾规模，模拟研究大空间建筑的烟流特性和烟气控制系统的排烟性能。本专利技术的有益效果为可用于大空间建筑的烟气控制系统的设计和工作性能评估测试，还可用于评判大空间建筑的消防系统联动控制的逻辑合理性，评判火灾自动报警系统、应急照明系统、疏散指示系统的工作效果和有效性，评判疏散通道的防烟性能和人员疏散的安全性。为大空间建筑烟气控制系统的设计、安装、调试和评估提供科学合理的依据，为相关防排烟设计规范提供修订依据。附图说明图I为本专利技术的流程示意图。具体实施例方式结合以上大空间建筑烟气控制设计和评估技术方法的优缺点和适用性，本项专利技术建立了一种大空间建筑烟气控制性能综合设计评估方法，包含以下具体内容和步骤如下(I)大空间建筑烟气控制设计过程中，依照相关规范设计并安装烟气控制系统；亦可根据大空间建筑的实际情况，采用性能化的方法设计烟气控制系统。(2)根据现场状况，以保证试验现场人员生命和财产安全为前提，完成热烟试验初步方案设计。(3)依照设计参数和热烟试验初步方案，在开展现场热烟之前进行数值模拟，初步掌握现场烟流特性和烟气控制系统性能，并判断试验现场的人员和财产是否安全，是否需要采取必要的现场保护措施，是否需要对热烟试验方案进行必要的调整。(4)现场搭建热烟试验平台，利用浓度为95%的工业乙醇作为火源，发烟装置产生烟气作为示踪烟气，在典型位置设置照相、录像、温度、风速等数据采集系统，并采取必要的安全防护措施，开展热烟试验，采集相关数据。(5)通过现场试验评估大空间建筑烟气控制系统的性能是否能够满足设计的要求。(6)对比试验数据和数值模拟数据，评判数值模拟结果的准确性，并利用试验获取的数据修正数值模型。(7)运用经过验证、已确认准确性的数值模型，按照实际的设计火灾规模，模拟分析大空间建筑的烟流特性和烟气控制系统的性能是否能够满足设计的要求。所建立的大空间建筑烟气控制性能综合设计评估方法的设计和评估流程如图I所示，涵盖设计、数值模拟评估和现场热烟测试三个阶段的内容。一种大空间建筑烟气控制设计方法,包括(I)根据大空间建筑的空间高度、开敞条件，选择自然烟气控制模式或者机械烟气控制模式。(2)高层大空间建筑依照《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)的规定进行烟气控制系统设计，多层大空间建筑依照《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)进行烟气控制系统设计。(3)对于目前规范难以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，其特征在于：包含步骤如下：（1）安装烟气控制系统；（2）确定热烟试验初步方案；（3）针对试验方案开展数值模拟，并根据数值模拟数据判断初步方案是否合理，不合理则重新调整试验方案直至合理；（4）现场搭建试验平台并开展热烟实验；（5）获取试验数据并根据试验数据判断烟气控制系统的性能；（6）对比试验数据和数值模拟数据，评判数值模拟结果的准确性，并利用获取的试验数据修正数值模拟所需要的数值模型。

【技术特征摘要】
1.一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，其特征在于包含步骤如下 (1)安装烟气控制系统； (2)确定热烟试验初步方案； (3)针对试验方案开展数值模拟，并根据数值模拟数据判断初步方案是否合理，不合理则重新调整试验方案直至合理； (4)现场搭建试验平台并开展热烟实验； (5)获取试验数据并根据试验数据判断烟气控制系统的性能； (6)对比试验数据和数值模拟数据，评判数值模拟结果的准确性，并利用获取的试验数据修正数值模拟所需要的数值模型。2.根据权利要求I所述的一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，其特征在于步骤(I)还包括烟控方式的选择，根据大空间建筑的空间高度、开敞条件，选择自然烟气控制模式或者机械烟气控制模式。3.根据权利要求2所述的一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，其特征在于采用机械烟气控制模式之时，根据建筑设计参数计算排烟量、补风量、正压送风量，布置排烟口、补风口和正压送风口的位置，设计排烟、补风和正压送风风管的走向和尺寸；根据排烟量、补风量和送风量，确定相应的排烟风机、补风机和送风机选型。4.根据权利要求2所述的一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，其特征在于采用自然防烟排烟模式之时，根据建筑设计参数计算自然排烟面积，布置自然排烟窗的位置，确定采用自动开启模式还是手动开启模式。5.根据权利要求I或2所述的一种大空间建筑烟气控制系统的性能评估方法，其特征在于步骤(3)具体方法为针对热烟试验初步方案的现场安全数值模拟在开展热烟试验之前，根据大空间建筑的空间设计参数、烟气控制系统设计安装情况和热烟试验初步方案，运用专业流体力学软件进行数值模拟，按照热烟试验初步方案设定火源热释放功率，初步掌握现场烟流特性和烟气控制系统性能，并判断试验现场的人员和财产是否安全，是否需要采取必要的现场保护措施，是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢元一，李乐，张晓明，胡忠日，卢国建，
申请(专利权)人：公安部四川消防研究所，
类型：发明
国别省市：