CN100435888C - 离心式火灾防烟空气幕 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一个利用空气幕能阻止冷热空气交换的工作原理设计的、能满足建筑火灾防烟需要的、能产生足够强的空气隔断的离心式火灾防烟空气幕，用于隔断火灾产生的烟气进入建筑电梯或楼梯前室中，为火灾逃生赢得宝贵的时间，其特征是在电梯或楼梯前室门上方安装有能产生空气幕的送风装置，送风装置的进气端通过管道或建筑内的不带动力的送风通道与外界自然空气相通；送风装置包括电机、离心式风机，离心式风机由电机带动旋转，将外界自然空气从进气端吸入并增压后送入与风机出风口相连的静压导流箱中，静压导流箱通过与之相连的导流板将带有压力的自然空气均匀地从射流口中以15～20m/s的射流速度、25～35°的射流角度、2.5～4.5cm的射流厚度从上向下前方喷出，产生带有压力的空气幕，将烟气阻挡在电梯或楼梯前室门外。

Description

离心式火灾防烟空气幕

技术领域

本发明涉及一种建筑火灾防烟装置，具体地说是一种利用离心式风机产生带有压力的空气幕将火灾产生的烟气阻挡在电梯或楼梯前室门外，为逃生赢得宝贵时间的离心式火灾防烟空气幕。

背景技术

目前，建筑物，尤其是高层建筑越来越多，而建筑物一旦发生火灾将会造成群死群伤的重大安全事故，因此世界各国对建筑物的防火均十分重视，除采取了严格的管理措施外，对防火器材的配备、安全通道的设置均有严格的规定。

据统计，在火灾死亡原因中，真正一开始即被火烧死的比例很小，真正引起死亡的火灾时产生的烟气，首先令人产生窒息，既而被随之而来的大火所吞噬，特别是现代建筑物中大量使用有机材料，其燃烧时会产生大量有毒烟气，人一旦吸入很容易产生中毒而失去知觉，因此及时离开火灾时产生的烟气区是现共建筑逃生的前提。

在现代建筑物中，逃生的途径主要有二条，一是通过电梯逃生，二是通过楼梯实现逃生。由于建筑结构的特点，在电梯井和楼梯间会产生一种烟囱效应，一旦打开电梯间门和安全门，大量的有毒烟气会在烟囱效应的作用下大量进入电梯中或安全楼梯中，造成人员因烟气中毒而发生伤亡事故，因此，在建筑物中均设有防烟装置，以便为逃生赢得宝贵的时间。

传统的防烟装置是在建筑物的每层电梯或楼梯前室位置处设置一个送风装置，送风装置通过一个风阀与送风通道相连，在送风通道的顶部(即楼顶的送风通道入口处)安装有大功率的风机，一旦发生火灾，大楼控制中心的火灾控制系统自动打开大功率风机向送风通道内送进带有一定压力的风，同时自动打开火灾层及火灾层上二层和下一层前室中的风阀，使送风通道内的带有压力的风从已打开的风阀中通过送风装置送风，使前室中的空气压力大于前室门外火灾发生区的压力，其风量要求大于2倍的烟气压力，这样能有效地将火灾烟气阻挡在前室门外。

上述这种结构虽然能起到一定的阻烟效果，但仍存在如下影响逃生效果的问题：

一是由于前室门的面积较大，而一般情况下前室门在闭门器的作用下处于自动关闭状态，送风装置工作时，前室门内的大气压力大于前室门外火灾发生区的大气压力，这样前室门在内外压差的作用下打开就相当困难，特别是对于老弱病残等最容易受到火灾伤害的人群而言，很难以自身的力量打开前室门逃生。

二是对于对火灾环境不熟悉的单个逃生人员而言，由于前室门是关闭的，在惊惶失措的情形下很难发现前室门的位置，给其逃生产生很大的困难，极易产生严重的不良后果。

三是由于提供的风量很大，使得火势会加速漫延，扩大火灾损失。

现代的大型商场或购物中心为了让顾客在适宜的温度下购物，均配备了空调系统，顾客不论是在冬季或夏季进场购物均能感觉春天一般的舒适。逛过大型商场或购物中心的人可能都会发现，在这些商场的入口处均安装了空气幕，这些空气幕的主要作用是减少室内外空气的对流，在冬季可有效地防止室外的冷空气进入室内，在夏季可有效地防止室内的冷空气流外室外，其最终目的都是为了节能，以尽可能地保持室内的温度。为此本发明人受到其启发，如果在建筑物的电梯间入口入或安全楼梯入口处也装上相应的空气幕就有可能将有毒烟气和正常空气隔开，阻止或有效地减缓、减少有毒烟气进入电梯间门或安全通道的时间和烟气量，为逃生赢得宝贵的时间。

发明人经过调研和大量的实验证明，现有的大型商场或购物中心的普遍采用的是贯流式风机空气气幕机，这种风机在商场或购物中心使用完全能满足其使用要求，且具有结构简单，维修方便，成本低的特点。在正压状态下能耗低，出风量大，但贯流式风机在负压状态下其出风量衰减急剧，不足以提供足够的带有一定压力和流量的风，无法形成强力空气幕，如果将其直接用在建筑物的电梯或楼梯前室中则无法完成阻烟的作用。这是因为：

一、采用空气幕作为防烟装置时，其楼顶的送风通道均为不带动力的送风通道，否则就失去了采用空气幕作防烟装置的意义，其防烟投资不仅不会减少，而且会增加。

二、根据流体力学的规律，空气在通道中流动时由于与通道壁体的摩擦，会产生压降，任一位置处的压力与其离进口端的压力成反比关系，空气在送风通道中流动时，其离进口端的距离越大，压力损失则越大。因此与不带动力的送风通道相连的贯流式风机的进气端的压力小于大气压力，而贯流式风机一旦工作在负压状态下就会风量急剧衰减，就不可能形成有效的空气幕，使空气幕形同虚设，安全事故的发生就在所难免，而这是绝对不允许的事情。

发明内容

本发明的目的是利用空气幕能阻止冷热空气交换的工作原理，为建筑火灾防烟提供一种能产生足够强的空气隔断的离心式火灾防烟空气幕。

本发明的技术方案是：

一种离心式火灾防烟空气幕，用于隔断火灾产生的烟气进入建筑电梯或楼梯前室中，为火灾逃生赢得宝贵的时间，其特征是在电梯或楼梯前室门上方安装有能产生空气幕的送风装置，送风装置的进气端通过管道或建筑内的不带动力的送风通道与外界自然空气相通；送风装置包括电机、离心式式风机，离心式风机由电机带动旋转，将外界自然空气从进气端吸入并增压后送入与风机出风口相连的静压导流箱中，静压导流箱通过与之相连的导流板将带有压力的自然空气均匀地从射流口中以15～20m/s的射流速度、25～35°的射流角度、2.5～4.5cm的射流厚度从上向下前方喷出，产生带有压力的空气幕，将烟气阻挡在电梯或楼梯前室门外。

为了保证隔烟的效果，应保证射流口中流出的空气流量与烟气流量之比至少应大于或等于0.6。

本发明的有益效果：

1、为建筑火灾防烟找到了一种新的十分简便、可靠的解决方案，解决了现有技术中建筑火灾防烟中存在的问难，使得逃生更为方便、直观。

2、结构简单，成本低，既适用于新楼建设，也适用于老楼的改造，且改造成本低，简单易行。

3、本发明还可用其它公共场所，如地铁、地下商场等防火要求等级较高的场所，一般的低层办公建筑也可采用本发明的方法进行有效的火灾防烟，进一步提高火灾的生还率。

4、本发明具有投资少、维护、运行成本低的特点。利用本发明的装置可省去现有技术中的大功率风机(含正常的保养和零部件更换)，以及价格昂贵的风阀、闭门器等设备及零部件的投资。而轴流式风机具有价格低、安装和维护简单方便等优点。

5、利用空气幕防烟一方面可使老弱病残等弱势群体的逃生更为省力，而且由于前室门是处于打开状态，使逃生者很容易发现逃生出口。

6、采用离心式风机作为产生空气幕的动力源，由于其转速高，在负压状态下能正常工作，其流量和压力不受进气端大气压力的影响，能提供满足要求的足够的空气流量和压力，克服了贯流式风机存在的缺陷，这是发明人经过大量的试验论证得出的结论，试验数量详见附件一至三所列。

7、经过大量的试验证明，只要空气幕中的空气流量与烟气流量之比大于0.6时即可起到很好的隔烟效果，因此与传统的正压式防烟装置相比，本发明可大大减少设备的输出功率。

8、由于本发明所使用的风机的供风量只有传统的正压式防烟装置所提供的风量的三分之一，因此，有利延缓火势的漫延和扩大。

附图说明

图1是本发明的空气幕的结构示意图。

图2是本发明的导流板的侧视图。

图3是本发明实施例的安装结构示意图。

图4本发明的自带动力防烟空气幕测试方案图。

图5本发明的自带动力防烟空气幕风量、风速与功率性能曲线。

图6是建筑物中的气压差特点图。

图7是建筑物前室门设计流场图。

图8是本发明的实验装置结构示意图。

图9是本发明测试时的矩形截面内的测点位置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2、3所示。

一种离心式火灾防烟空气幕，用于隔断火灾产生的烟气进入高层建筑电梯或楼梯前室10中，为火灾逃生赢得宝贵的时间，在建筑电梯或楼梯前室门1的上方安装有能产生空气幕的送风装置2，送风装置2的进气端通过管道或建筑内的送风通道9与外界自然空气相通；送风装置2包括一台电机3、二台离心式风机4，离心式风机4由电机3带动旋转，将外界自然空气从进气端吸入并增压后送入与风机4的出风口相连的静压导流箱5中，静压导流箱5通过与之相连的导流板6将带有压力的空气均匀地从与射流口7中以15～20m/s的射流速度、25～35°的射流角度、2.5～4.5的射流厚度从上向下前方喷出，产生空气幕8，将火灾烟气隔离在电梯或楼梯前室门1外，使之不能或至少延缓烟气进入电梯或楼梯前室10中的时间。

为了保证隔烟的效果，应保证射流口7中流出的空气流量与烟气流量之比至少应等于0.6。射流口7的宽度应大于等于前室门1的宽度。

本实施例的电机的工作状态由现有的建筑火灾控制中心相应的控制装置控制，而不必另行设计，火灾发生时需要运行的相应楼层的电机可与现有技术一样由火灾控制中心自动侦测并运行。

附件一：防烟空气幕性能测试报告。

一、测试目的

此项测试的目的主要是为了获得防烟空气幕风量、风速和电机功率之间的关系，为防烟空气幕装置的设计与制造提供依据。

二、测试方案

1、假设条件

通风竖井高度100m，管道尺寸：1550*450，考虑进气阻力损失由进口局部阻力损失、管道内沿程阻力损失和支管拐弯处的局部阻力损失共同构成。

2、自带动力防烟空气幕测试方案

自带动力防烟空气幕测试方案如图4。由防烟空气幕提供动力源。采用对开阀局部管件产生阻力模拟建筑进气阻力损失，利用U形压力计测量对开阀局部管件前后的压差。设置格栅进行整流，用毕托管和微压计测量管道中的气流流量。用热球风速仪测量带动力防烟空气幕射流口气流速度，并根据射流宽度计算射流风量，然后比较管道中的气流流量与射流口气流流量，并计算相对误差。

三、测试仪器

1.标准毕托管  TKS型5～4m/s  基本格数为0.998±0.002

2.热球风速仪  QDF-3型  0.05～30m/s

3.斜管式微压计  YYT-20000～2000Pa  精度等级为1级

4.U型压力计  0～2000Pa

5.钳式电流表  0～20A  精度等级为1级

四、计算公式

1.建筑风道模拟阻力计算式：

ΔP＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃    (1)

式中：ΔP₁-入口阻力；ΔP₂-风道沿程阻力；ΔP₃-支管弯头阻力。

$\mathrm{\Δ}{P}_2=\mathrm{\λ}\frac{l}{2d}\mathrm{\ρ}{V_1}^2---\left(3\right)$

2.平均射流速度与射流宽度

(1)射流平均速度v：

$v=\frac{1}{5}\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{v}_i---\left(5\right)$

(2)射流平均宽度b：

$b=\frac{1}{5}\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i---\left(6\right)$

3.射流流量L₁

L₁＝36*v*b    (7)

4.进口模拟损失相对误差

5.流量相对误差

$e_2=\frac{|L_1-L_2|}{L_2}\·100\%---\left(9\right)$

6.功率

W＝I×V    (10)

五、测试结果分析

测试结果如附表1～4所示，并将附表中流量相对误差小于10％的管内流量与功率数据制成图5所示。

六、误差分析

1、从附表1～4可以看出，有少数点的流量相对误差超过了10％，这是由于热球风速仪测量误差所引起的，所以需把这种点的数据剔除掉。

2、由于测量现场电源电压在白天和晚上波动较大，所以出现了个别点的功率值反常的现象。

3、由于空气幕射流速度难以在几个测试点达到同一速度，所以测试点只能在等速曲线两旁。

七、结论

1、外加动力空气幕等速空气流量与功率曲线呈伞状辐射，是由于模拟建筑的空气流动阻力损失位于动力之后造成的。而自带动力空气幕等速空气流量与功率曲线呈平行辐射，是由于模拟建筑的空气流动阻力损失位于动力之前造成的。

2、100米高的建筑的火灾空气幕空气流量通过理论计算应为3240m³。实验研究表明射流速度应为15m/s～20m/s，通过测试，使用外加动力的空气幕从图3可以看出应配备1.3kw～1.6kw的功率；使用自带动力的空气幕从图4可以看出应配备0.9kw～1.0kw的功率。

附件二：技术报告

一、建筑火灾时烟气流动的机理分析

1、影响烟气流动的因素

由于火灾所产生的烟气在建筑物内扩散，必然会侵入疏散通道，造成居住人员因烟气窒息而死亡，或是找不到疏散通道，脱离不了危险区等。防烟设计的目的就是为了防止这样的烟害而对烟气扩散进行有效的控制。为了获得较好的效果，必须掌握烟气的流动特性。就流动方式而言，烟气与一般空气几乎没有区别，只是所含氧及二氧化碳量有所不同，而对气体物理特性并不造成重大影响，即使烟气浓度达到使能见度降到几乎为零的程度，也不足以改变流动的总方式。一般说引起烟气流动的主要因素是：温度上升引起的气体膨胀、烟囱效应，室外风力和建筑物内通风、空调系统的影响。

1.1气体膨胀

一般烟气的容重与空气在同温度下比，约重3％，烟气中含有凝结的液滴沉降或吸附在墙壁上，从烟气中分离出来后，烟气容重接近于空气的容重。可近似看作为理想气体。则烟气受热后的体积膨胀可以用理想气体方程表示：

V_s＝V₀[1+β(t_s-t₀)]    (1)

式中：V_s——温度为t_s时烟气体积，m³；

      V₀——温度为t₀时烟气体积，m³；

t_s——燃烧时的烟气温度，℃；

t₀——室内常温，℃；

β——烟气体积膨胀系数，β＝1/273，1/℃。

当燃烧达到爆炸点时，温度一般在800℃左右，从式(1)可看出烟气体积只增加了三倍，所以在火灾房间附近，烟气流动的主要因素是烟气的热膨胀。烟气在走廊中流动时，从火源附近顶棚面流动的烟气逐步下降，这是由于烟气接触顶棚和墙面被冷却后逐渐失去浮力的结果。燃烧产生的烟气膨胀造成的压力差是极小的，对建筑总泄漏的影响也是微小的。所以烟气的热膨胀并不是引起烟气在疏散通道内扩散的主要因素。

1.2烟囱效应

烟囱效应的特点是当室外温度低于室内时，在建筑物的竖井中(如楼梯井、电梯井)存在一股上升气流，这种现象称为热压作用，它是由于温度差所形成的热压差造成一股由建筑物底部到顶部的强大抽风作用所形成的气流。烟囱效应在建筑物中的气压差特点如图6所示：

在建筑物内外压力差为零处称为中和面，在中和面以下室外空气流入室内，中和面以上室内空气流出室外，中和面的位置由式(2)确定：

$\left.\begin{array}{c}{L}_n=\mathrm{sgn}(h_0-h_n)\·{\mathrm{\α}}_n{A}_n\sqrt{{2g}^3\mathrm{\ρ}\left|(h_n-h_0)\right|({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)}\\ \underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n=0\end{array}\right\}---\left(2\right)$

式中：L_n——计算层(第n层)空气流入或流出量，kg/s；

      α_n——流量系数，s²/m；

      A_n——计算层对外开口面积，m²；

      ρ——空气密度，kg/m³，流进时为ρ_w，流出时为ρ_n；

      ρ_w——温度为t_w的室外空气密度，kg/m³；

      ρ_n——温度为t_n的室内空气密度，kg/m³；

      h_n——从地面起算到计算层高度，m；

      h₀——从地面起到中和面高度，m；

      sgn()——符号函数。

只要求解式(2)，即可求得未知数h₀，可以从上面的分析看出，引起烟气在建筑物中流动扩散的主要原因是烟囱效应作用。

1.3室外风力

室外风向、风速对建筑物内烟气的流动有着显著的影响。风的压力和吸力会影响建筑物内的空气自然对流，迎风面会使中和面上升，背风面会使中和面下降。风力作用于建筑表面的压力Δp如式(3)所示：

$\mathrm{\Δp}=c_f\frac{{\mathrm{\ρ}}_w}{2}{v}^2---\left(3\right)$

式中：c_f——风压系数；

      v——室外风速，m/s。

而室外风速一般是随着高度的增加而增加的，特别对建筑来说，这一点就更加重要。根据参考文献：

$v=v_{10}{\left(\frac{h}{10}\right)}^{\frac{n}{2-n}}---\left(4\right)$

式中：v₁₀——距地面10米处风速(由当地气象部门提供)，m/s；

      h——距地面计算高度，m；

      n——大气状态参数，n＝0.2～0.25。

1.4通风空调的影响

由于通风空调系统在建筑物发生火灾时，往往会使烟气通过风道转移到非火灾区，另外会将新空气输送到火灾区加速燃烧。因此发生火灾时，必须立即停止通风空调系统的运行，这样就可以消除通风空调系统对烟气扩散的影响。

综上所述，使得烟气在竖井通道内扩散的主要因素是烟囱效应，而室外风力的影响也必须考虑。烟气的热膨胀和通风空调则是很次要的因素，可以忽略不计。

2.前室门的流场特性

在前室门口处的空气或烟气可以近似地认为是不可压流体，则当前室门打开时，在无空气幕的情况下，由于热压造成的门口空气的自然流动，在无室外风力的影响下，它的压差为：

Δp₁＝g(ρ_n-ρ_w)(h₀-h)    (5)

室外风速的影响最不利因素为风向垂直于外墙面，此时附加的压差Δp₂根据式(3)和式(4)确定为：

${\mathrm{\Δp}}_2=c_f\frac{{\mathrm{\ρ}}_w}{2}{v}_{10}^2{\left(\frac{h}{10}\right)}^{\frac{2n}{2-n}}---\left(6\right)$

令K＝2n/(2-n)， $c=c_f\frac{{\mathrm{\ρ}}_w}{2}{v}_{10}^2\·{10}^{-K},$

则式(6)可简化为：

Δp₂＝c·h^K    (7)

则总压差为：

Δp＝Δp₁+Δp₂＝g(ρ_n-ρ_w)(h₀-h)+c·h^K    (8)

又根据流体力学原理，由压差引起的流动为：

$\mathrm{\Δp}=\frac{\mathrm{\ρ}}{2}\·\mathrm{\ξ}\·v_h^2---\left(9\right)$

式中：ξ——阻力系数；

      v_h——计算高度处通过门的空气流速，m/s。

二、烟气流动及防烟空气幕数学模型

1、一维数学模型

1.1一维烟气流动数学模型

将式(8)代入式(9)中得：

$v_h={\left\{\frac{2}{\mathrm{\ρ}\·\mathrm{\ξ}}\right[g({\mathrm{\ρ}}_n-{\mathrm{\ρ}}_w)(h_0-h)+c\·h^K\left]\right\}}^{\frac{1}{2}}---\left(10\right)$

现在以前室门的竖向为x轴，以前室门的垂直方向为y轴，以计算层前室门顶部为0点建立座标系。由于走廊内烟气水平流速较小，且与前室门平行，所以可以忽略它的影响，则在压差作用下通过前室门的流动近似为一维流动，即：v_h＝v_y，且h＝h_n-x。如图2所示，则根据流函数的定义，由压差引起的流函数为：

${\mathrm{\ψ}}_1={\∫}_0^x{v}_y\mathrm{dx}$

$={\∫}_0^x{\left\{\frac{2}{\mathrm{\ρ}\·\mathrm{\ξ}}\right[g({\mathrm{\ρ}}_n-{\mathrm{\ρ}}_w)(h_0-h_n+x)+c\·{(h_n-x)}^K\left]\right\}}^{\frac{1}{2}}\mathrm{dx}---\left(11\right)$

根据安装、维护、美观、适用及可靠性上考虑，以上吹式空气幕为宜，又根据文献[5]所推导的倾斜吹出的平面射流，在其基本段的流函数为：

${\mathrm{\ψ}}_2=\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_0{\left(\frac{a{b}_{0}x}{\cos \mathrm{\ϵ}}\right)}^{\frac{1}{2}}\mathrm{th}\left[\left(\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{\mathrm{ax}}\right)(y-x\·\mathrm{tg\α})\right]---\left(12\right)$

式中：v₀——射流的出口速度，m/s；

      b₀——吹风口宽度，m；

      a——紊流系数，根据实验结果，a＝0.04～0.1；

      α——射流轴线与x轴夹角；

      th()——双曲正切函数。

在此处认为空气是不可压流体，所以可以将平面射流近似看作为势流，根据流场叠加原理，上述两股气流叠加后的流函数为：

$\mathrm{\ψ}={\mathrm{\ψ}}_1+{\mathrm{\ψ}}_2$

$={\∫}_0^x{v}_y\mathrm{dx}+\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_0{\left(\frac{a{b}_{0}x}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}\mathrm{th}\left[\left(\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{\mathrm{ax}}\right)(y-x\·\mathrm{tg\α})\right]---\left(13\right)$

又： $\∂\mathrm{\ψ}/\∂x\∂y=\∂\mathrm{\ψ}/\∂y\∂x$ (数学证明过程略)，说明此流函数ψ是存在的，设计流场为：

当x＝0时y＝0；

  x＝H  时y＝0。

2、二维数学模型

2.1二维烟气流动数学模型

烟气在走廊内流动的沿程损失：

由文献， $D=\frac{4A}{\mathrm{\χ}}=\frac{2\mathrm{cd}}{c+d}---\left(14\right)$

X-湿周，m；

D-当量直径，m；

A-过烟截面，m²；

c-走廊宽，m；

d-走廊高，m。

下面根据尼古拉兹实验公式计算沿程损失系数λ，当雷诺数Re＜2320，烟气的流动处于层流区，λ的计算式为：

λ＝64/Re    (15)

当2320＜Re＜4000时，为过度区，可能为层流，也可能为紊流，实验较为分散，计算时将其按紊流计算。当Re＞4000时，为紊流光滑管区，沿程损失系数只与Re有关：

λ＝0.3164/Re^0.25    (16)

由上判断并计算出λ，设走廊长度为L，则有

$h_f=\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}\frac{{\mathrm{\υ}}_y^2}{2g}---\left(17\right)$

压降损失：

$\mathrm{\Δ}{P}_3={\mathrm{\ρ}}_{f}g{h}_f={\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{g\λ}\frac{(L-y)}{D}\frac{{\mathrm{\υ}}_y^2}{2g}={\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\λ}\frac{(L-y)}{D}\frac{{\mathrm{\υ}}_y^2}{2}---\left(18\right)$

式中：ρ_f-烟气密度，Kg/m³；

h_f-沿程损失。

前室门处总压差为：

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\ΔP}={\mathrm{\ΔP}}_1+{\mathrm{\ΔP}}_2-{\mathrm{\ΔP}}_3\\ {\mathrm{\ΔP}}_1=K_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)(h_0-h)\\ {\mathrm{\ΔP}}_2=C\·h^m\\ {\mathrm{\ΔP}}_3={\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}\frac{{\mathrm{\υ}}_y^2}{2}\\ h=h_i-x\end{array}\right\}---\left(19\right)$

由 $\mathrm{\ΔP}=|K_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)(h_0-h_i+x)+C{(h_i-x)}^m|-{\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}\frac{{\mathrm{\υ}}_y^2}{2}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}\mathrm{\ξ}{\mathrm{\υ}}_y^2---\left(20\right)$

则： ${\mathrm{\υ}}_y^2=\frac{|K_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)(h_0-h_i+x)+C{(h_i-x)}^m|}{{\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\λ}\frac{L-y}{2D}+\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}\mathrm{\ξ}}---\left(20\right)$

设 $f\left(x\right)={\left(\right|K_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)(h_0-h_i+x)+C{(h_i-x)}^m\left|\right)}^{\frac{1}{2}}---\left(21\right)$

$g\left(y\right)={\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ξ})\right]}^{-\frac{1}{2}}---\left(22\right)$

则有υ_y＝-f(x)·g(y)    (23)

X方向的烟气流动速度，将走道内的烟气流动当作二维定常流动，由连续性方程：

$\frac{{\∂\mathrm{\υ}}_x}{\∂x}+\frac{{\∂\mathrm{\υ}}_y}{\∂y}=0---\left(24\right)$

又由式(35)得：

$\frac{{\∂\mathrm{\υ}}_x}{\∂x}=f\left(x\right)\·g^{\′}\left(y\right)---\left(25\right)$

则： ${\mathrm{\υ}}_x={\∫}_0^x{g}^{\′}\left(y\right)f\left(x\right)\mathrm{dx}+W\left(y\right)---\left(26\right)$

由边界条件：X＝0时，V_x＝0，确定W(y)＝0

因此 ${\mathrm{\υ}}_x={\∫}_0^x{g}^{\′}\left(y\right)\·f\left(x\right)\mathrm{dx}---\left(27\right)$

对不可压缩烟气的平面流动由图2的坐标系，建立流函数：

dψ₁＝υ_ydx-υ_xdy    (28)

将式(35)和式(39)代入式(40)得：

$d{\mathrm{\ψ}}_1=-f\left(x\right)g\left(y\right)\mathrm{dx}-{\∫}_0^x{g}^{\′}\left(y\right)f\left(x\right)\mathrm{dxdy}$

${\mathrm{\ψ}}_1=-{\∫}_0^{x}f\left(x\right)g\left(y\right)\mathrm{dx}-{\∫}_L^y{\∫}_0^x{g}^{\′}\left(y\right)f\left(x\right)\mathrm{dxdy}$

${\mathrm{\ψ}}_1=-{\∫}_0^{x}f\left(x\right)\mathrm{dx}[2g\left(y\right)-g\left(L\right)]$

$g\left(y\right)={\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}$

$g\left(L\right)={\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_F}{2}\mathrm{\ξ}\right]}^{-\frac{1}{2}}$

得到 ${\mathrm{\ψ}}_1=-{\∫}_0^{X}f\left(x\right)\mathrm{dx}\{2{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}-{\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}\mathrm{\ξ}\right)}^{-\frac{1}{2}}\}---\left(29\right)$

如果为无旋流场，则将式(35)和式(39)代入式(36)得

$-f^{\′}\left(x\right)g\left(y\right)-g^{\′\′}\left(y\right){\∫}_0^{x}f\left(x\right)\mathrm{dx}=0$

由 $f\left(x\right)={(K_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)(h_0-h_i+x)+c{(h_i-x)}^m)}^{\frac{1}{2}}$

$g\left(y\right)={\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ξ})\right]}^{-\frac{1}{2}}$

代入得：

$-\frac{1}{2}{[k_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)(h_0-h_i+x)+c{(h_i-x)}^m]}^{-\frac{1}{2}}\×$

$(k_{1}g({\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_n)-\mathrm{cm}{(h_i-x)}^{m-1}){\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}---\left(30\right)$

$-\{\frac{3{\mathrm{\ρ}}_f^2{\mathrm{\λ}}^2}{16D^2}{y}^2{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}+\frac{{\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\λ}}{4D}{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L-y}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{3}{2}}\}\×{\∫}_0^{x}f\left(x\right)\mathrm{dx}=0$

2.2二维烟气流动防烟空气幕数学模型

空气幕的射流形式为矩形条缝射流，下面为其基本段的一些参数。

2.2.1轴心速度u_m

$\frac{u_m}{{\mathrm{\υ}}_0}=\frac{1.2}{\sqrt{\frac{2\mathrm{as}}{b_0}+0.41}}---\left(31\right)$

2.2.2断面平均速度v₁

$\frac{{\mathrm{\υ}}_1}{{\mathrm{\υ}}_0}=\frac{0.492}{\sqrt{\frac{2\mathrm{as}}{b_0}+0.41}}---\left(32\right)$

2.2.3质量平均流速v₂

$\frac{{\mathrm{\υ}}_2}{{\mathrm{\υ}}_0}=\frac{0.833}{\sqrt{\frac{2\mathrm{as}}{b_0}+0.41}}---\left(33\right)$

根据文献，所推导的倾斜吹出的平面射流，在其基本段的流函数为：

${\mathrm{\ψ}}_2=\frac{\sqrt{3}}{2}{\mathrm{\υ}}_0{\left(\frac{a{b}_{0}x}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}\mathrm{th}\left[\left(\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{\mathrm{ax}}\right)(y-x\tan \mathrm{\α})\right]---\left(34\right)$

由流函数微分方程变为：dψ₂＝υ_ydx-υ_xdy

所以 ${\mathrm{\ψ}}_2=-\frac{\sqrt{3}}{2}{\mathrm{\υ}}_0{\left(\frac{{\mathrm{ab}}_{0}x}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}\mathrm{th}\left[\left(\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{\mathrm{ax}}\right)(y-x\tan \mathrm{\α})\right]---\left(35\right)$

烟气流函数和空气幕流函数相加：

ψ＝∑ψ＝ψ₁+ψ₂    (36)

$\mathrm{\ψ}=-{\∫}_0^{x}f\left(x\right)\mathrm{dx}\{2{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{l-d}{d}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}-{\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}\mathrm{\ζ}\right)}^{-\frac{1}{2}}\}-\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_0{\left(\frac{{\mathrm{ab}}_{0}x}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}\×\mathrm{th}\left[\left(\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{\mathrm{ax}}\right)(y-x\tan \mathrm{\α})\right]$

$\frac{{\∂}^2\mathrm{\ψ}}{\∂x\∂y}=\frac{{\∂}^2\mathrm{\ψ}}{\∂y\∂x}=-2f\left(x\right)g^{\′}\left(y\right)+\frac{1}{2}h{x}^{-\frac{1}{2}}\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{{\mathrm{ch}}^2\left(w\right)\×\mathrm{ax}}+{\mathrm{hx}}^2\left(\frac{-2\mathrm{sh}\left(w\right)}{{\mathrm{ch}}^3\left(w\right)}\right)(-\frac{{\cos }^4\mathrm{\α}}{a^2{x}^3})$

$=-2f\left(x\right)g^{\′}\left(y\right)+\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{2c{h}^2\left(w\right)x^{\frac{2}{3}}}+\frac{2h\×\mathrm{sh}\left(w\right){\cos }^4\mathrm{\α}}{a\×{\mathrm{ch}}^3\left(w\right)x}$

即流函数存在：

其中

$h=-\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_0{\left(\frac{{\mathrm{ab}}_0}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}$

$w=\left(\frac{{\cos }^2\mathrm{\α}}{\mathrm{ax}}\right)(y-x\tan \mathrm{\α})$

由边界条件：当x＝0，y＝0时：

ψ₀＝0(37)

又当x＝H，y＝0时：

${\mathrm{\ψ}}_H=-{\∫}_0^{H}f\left(x\right)\mathrm{dx}\{2{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}-{\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\ζ}}{2}\right)}^{-\frac{1}{2}}\}+\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_0{\left(\frac{{\mathrm{ab}}_{0}H}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}\mathrm{th}\left(\frac{\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\α}}{a}\right)---\left(38\right)$

两条流线的流函数之差即为以两条流线为边界的体积流量。即

$L=B({\mathrm{\ψ}}_H-{\mathrm{\ψ}}_0)$

$=-B{\∫}_0^{H}f\left(x\right)\mathrm{dx}\{2{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}-{\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\ζ}}{2}\right)}^{-\frac{1}{2}}\}+\frac{\sqrt{3}}{2}{v}_{0}B{\left(\frac{{\mathrm{ab}}_{0}H}{\cos \mathrm{\α}}\right)}^{\frac{1}{2}}\mathrm{th}\left(\frac{\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\α}}{a}\right)$

令： $L_p=B{\∫}_0^{H}f\left(x\right)\mathrm{dx}\{2{\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}_f}{2}(\mathrm{\λ}\frac{L}{D}+\mathrm{\ζ})\right]}^{-\frac{1}{2}}-{\left(\frac{{\mathrm{\ρ}}_f\mathrm{\ζ}}{2}\right)}^{-\frac{1}{2}}\}$

则    L＝L₀×e(H/b₀)^1/2-L_p＝-L₀-L’

如完全隔烟，则有L’＝0，则：

      L_p-L₀×e(H/b₀)^1/2＝L₀

得：  L₀＝L_p/(1+e(H/b₀)^1/2)    (39)

式(50)即为计算二维烟气流动防烟空气幕风量的计算模型。

三、防烟空气幕计算的数学方法

1、应用Mathematica数学软件包计算

由于L_p不能用初等函数表示，可用数值算法求解。过程如下：

令a₁＝g(ρ_n-ρ_w)；b₁＝h₀-h_n；

则f[x-]：＝(Abs[a1(b1+x)+c·(hn-x)^K])^0.5；(定义被积函数)

  ff＝Table[f[x]，{x，0，H，ε}]；(建立步长为ε的函数表)

  fp＝Fit[ff，{1，x，x∧2}，x]；(用二次函数拟和f[x])

{x，0，H}]；(在[0，H]上计算fp[x]的积分)

只要给出ρ_n，ρ_w，ξ，c，h₀，h_n，K，H和ε(一般取ε＝0.1or 0.2)，用上述算法，在Mathematica软件包上即可求出L_p。

2自编计算程序

本程序采用最新版的VB6.0高级编程语言为工具进行编程计算，设五个用户界面，分别为：主窗口界面，参数选择界面，中和面计算界面，数值积分计算界面，设计计算界面。

四、防烟空气幕装置设计

1、防烟空气幕风量计算

由上述计算方法，取ρ_n＝1.185kg/m³，ρ_w＝1.293kg/m³，ξ＝6，c＝0.05，h₀＝31m，h_n＝30m，n＝0.2，H＝2.0m，B＝1.2m及步长ε(一般取ε＝0.1或0.2)，用上述算法，在Mathematica软件包上求得烟气流量为L_ρ＝6964m³/h，根据实验研究结果，取空气幕流量与烟气流量之比为：L₀/L_P＝0.6，则得防烟空气幕风量L₀＝4178m³/h。

2、防烟空气幕喷口宽度和喷口空气射流速度计算

根据计算所得风量，取空气幕射流角度α＝30°，紊流系数a＝0.069，由公式(23)和(24)计算得防烟空气幕喷口宽度为：b₀＝43mm，喷口空气射流速度为：V₀＝20.75m/s

3、防烟空气幕风机基本几何参数

防烟空气幕的核心部分是风机，按工作原理的不同，风机分为叶轮式和容积式两大类。根据防烟空气幕的用途和特点，选用叶轮式风机，采用贯流送风方式。根据防烟空气幕性能参数要求，选取空气幕风机几何参数如下表所示：

圆弧半径	0.236m	圆弧对应角	131.5°
				间隙1	0.00472m	间隙2	0.00295m
蜗舌角	35°	输出弧	166.5°
				叶片数	48	叶片宽度	0.0533m
叶轮内径	0.25m	叶轮外径	0.31m
				内周叶片角	90°	外周叶片角	19.3°

4、防烟空气幕结构设计

目前，空气幕主要应用于冷热空气的隔断，隔断效率一般可达到80％左右。然而，建筑消防关系到人民的生命安全，空气幕用于防烟需要有更高的隔断率要求。根据对建筑物火灾时烟气流动和空气幕射流特性的理论分析及实验研究，通过调整空气幕的射流速度、空气的喷射角和空气幕的厚度可大幅度提高空气幕的隔断率，获得满足火灾时烟气隔断率要求的防烟空气幕各项技术参数。在此基础上对防烟空气幕装置进行了结构设计。

自带动力式结构方案：

常用的自带动力式空气幕多为贯流式风机结构。贯流式风机的特点是结构简单，具有薄而细长的出口截面，与其它风机相比，其动压较高，气流平稳，可获得扁平而高速的气流，且气流到达的距离较长。特别适宜于装置在各种扁平形或细长形的设备中，因而被广泛应用低压通风换气及空调等设备上。但贯流式风机的最大不足是射流压头小，目前贯流式风机空气幕的应用主要限于冷热空气的隔断。而空气幕用于防烟时，喷射气流不仅要求有一定的速度，而且要求有足够的射流距离和压头，以确保对烟气进行隔断，防止烟气进入安全疏散通道。因此自带动力式防烟空气幕采用离心式风机结构，其结构原理如图1所示。

设计总结：

防烟空气幕安装于建筑前室门上方，受建筑结构空间的限制，空气幕结构不易过大，但根据流体力学原理，要保证空气幕射流的均匀分布，则必须有足够大的静压箱，为此在防烟空气幕结构设计中，采用了在静压箱中安置若干导流板的方法(如图1所示)，使静压箱尺寸大大减小，同时确保了空气幕流场的均匀分布。

附件三：实验报告

一、防烟实验目的

1、通过实验确定建筑防烟空气幕的设计方案。

2、通过实验初步了解建筑防排烟空气幕的流场特性。

3、通过实验初步确定合适的空气幕射流风量、速度、厚度、角度等，找到合理的流量比关系。

4、验证理论分析的正确性，为防烟空气幕的结构设计提供依据。

二、实验装置与仪器

1、实验装置：如图8所示。

2、测量仪器

①、热球风速仪  QDF-3型  0.05～30m/s

②、标准毕托管  TKS型5～4m/s  基本格数为0.998±0.002

③、斜管式微压计  YYT-2000  0～2000Pa  精度等级为1级

④、烟雾喷射器  DP-1A型  1.2Kw

⑤、水银温度计  0～50℃  分度值为0.1℃

⑥、空盒气压表  DYM3  800～1064KPa  最小分度值为1KPa。

三、流量测量方法

1、矩形风管断面的测量

①、测量矩形风管流速方法是将断面划分为若干个面积相等的小截面，并使小截面尽可能接近正方形，其面积不大于0.05m²，测定位置应处于各小截面的中心处。如图9所示：

②、风压的计算

a、算数平均值(各测点相差不大时)

$p=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i$

b、均方根值(各测点相差较大时)

$p={\left(\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{p_i}\right)}^2$

③、气流速度的计算

式中：

-标定的流速系数；

p-平均风压，Pa；

ρ₁-微压计工作介质密度，kg/m³；

ρ₂-被测空气密度，kg/m³；

2、热球风速仪的测量

①、首先调零和调满度；

②、当指针稳定后读数；

③、平均流速计算： $v=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{v}_i$

四、实验参数拟定及测试步骤

1、实验步骤

①启动斜流式风机，通过调整风机转速，确定烟气流动速度；

②启动风幕风机，通过调整风阀，确定风幕射流速度；

③使用发烟器将乙二醇烟雾从斜流式风机入口处喷入，观察阻烟情况，并记录阻烟时间；

④启动排烟风机，并观察阻烟情况。

2、实验参数拟定

①用热球风速仪测试水平烟气流速从0.2～1.2m/g，其步长为0.1m/s；

②空气幕射流厚度为5～80mm，其步长为5mm；

③空气幕射流角度从5°～45°，其步长为5°；

④空气幕流量由风阀控制，偏转角为0~90°，其步长为30°。

五、测试环境

气温：24～26°，气压：101053Pa。

六、测试数据

见附表。

七、测试数据分析

根据本实验装置测试的实验数据整理及结果分析如下：

1、防烟空气幕的射流厚度应在2.5～4.5之间。

2、防烟空气幕的射流角度应在25～35之间。

3、射流速度在流量相同情况下，速度大比速度小效果更好。

4、空气幕流量与烟气流量之比为0.6左右。

5、空气幕流量对防烟效果的影响是最重要的，射流角度次之，射流速度的影响最大。

八、误差分析

由于实验装置受到实验室空间的限制，导致实验装置内流场分布的不均匀，使得当采用毕托管测动压时，实验开始时的数据准确性受到一定影响，产生较大的误差。后改用热球风速仪直接测取空气幕出口速度。

九、结论

1、采用空气幕防烟对于建筑火灾时的疏散是可行的。

2、吹吸式优于单吹式，但优势不显著。从实用角度考虑，以单吹式为优。

3、空气幕流量与烟气流量之比大于0.6时，阻烟效果良好。

4、射流角宜在25°～35°之间，射流厚度在2.5～4.5cm之间。

5、射流紊流系数值随射流速度的变化而变化，变化范围应在0.04～0.1。

6、由于空气幕的卷吸作用，防烟效果不能达到100％，可达98％。

附表：空气幕实验数据记录表

表1(2003年4月26日)

时刻	烟气流速(m/s)	烟气流量(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕管动压(Pa)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													15:09	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.55	0.5	0	0.278	66
13:51	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.49	0.5	5	0.278	89
													13:58	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.51	0.5	10	0.278	75
14:03	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.50	0.5	15	0.278	84
													14:06	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.48	0.5	20	0.278	72
14:09	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.46	0.5	25	0.278	69
													14:13	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.55	0.5	30	0.278	74
14:20	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.50	0.5	35	0.278	65
													14:26	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.45	0.5	40	0.278	29	上部破
14:35	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.5	1.25	0	0.278	29
													14:40	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.58	1.25	5	0.278	30
14:45	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.53	1.25	10	0.278	33
													14:51	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.54	1.25	15	0.278	50
14:57	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.55	1.25	20	0.278	64
													15:01	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.60	1.25	25	0.278	62
15:07	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.54	1.25	30	0.278	85

表2(2003年4月26日)

时刻	水平风速(m/s)	烟气流量(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕管动压(Pa)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													15:09	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.51	1.25	35	0.278	13	上部破
													15:15	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.5	2.3	0	0.278	40
15:20	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.53	2.3	5	0.278	42.5
													15:26	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.55	2.3	10	0.278	53
15:30	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.53	2.3	15	0.278	40
													15:36	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.55	2.3	20	0.278	62
15:42	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.29	2.3	25	0.278	51
													27日13:10	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.38	2.3	30	0.278	49
13:15	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.26	2.3	35	0.278	36	中间破

表3(2003年4月27日)

时刻	水平风速(m/s)	烟气流量(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕管动压(Pa)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													13:20	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.32	3.3	0	0.278	24	上部破
13:25	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.32	3.3	5	0.278	32
													13:31	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.30	3.3	10	0.278	34
13:37	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.28	3.3	15	0.278	50
													13:50	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.32	3.3	20	0.278	90
13:55	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.40	3.3	25	0.278	33
													14:01	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.38	3.3	30	0.278	34
14:07	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.37	3.3	35	0.278	25
													14:12	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.38	4.3	5	0.278	17
14:20	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.36	4.3	10	0.278	16
													14:26	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.38	4.3	15	0.278	32
14:31	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.24	4.3	20	0.278	26
													14:38	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.38	4.3	25	0.278	16
14:42	0.2	2217.6	0.951	453.9	1.11	490.3	0.32	4.3	30	0.278	10

表4(2003年4月27日)

时刻	水平风速(m/s)	烟气流量(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕管动压(Pa)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													15:10	0.2	2217.6	0.951	453.9	22.58	22079	0.73	4.3	40	1.25	120
15:17	0.2	2217.6	0.651	453.9	22.58	2207.9	0.75	4.3	35	1.25		良好
													15:24	0.2	2217.6	0.951	453.9	22.58	2207.9	0.75	4.3	30	1.25		良好
15:29	0.2	2217.6	0.951	453.9	22.58	2207.9	0.75	4.3	10	1.25	180	中
													15:35	0.2	2217.6	0.951	453.9	22.58	2207.9	0.75	4.3	5	1.25	37
15:50	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.3	1.8	5	0.77	40
													15:58	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.0	1.8	10	0.77	51
16:14	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.0	1.8	15	0.77	59
													16:19	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.1	1.8	20	0.77	59
16:30	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.0	1.8	25	0.77	47
													16:38	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	0.9	1.8	30	0.77	40
28日13:00	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.1	1.8	30	0.77	60
													13:07	0.2	2217.6	0.951	453.9	8.72	1360.6	1.0	1.8	35	0.77	65
13:15	0.2	2217.6	0.951	453.9	6.30	1167.2	1.12	0.6	40	0.66	150
													13:24	0.2	2217.6	0.951	453.9	6.30	1167.2	1.0	0.6	45	0.66	72

表5(2003年4月28日)

表6(2003年4月28日)

表7(2003年4月28日)

时刻	水平风速(m/s)	烟气流量(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕管动压(Pa)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													18:30	0.5	5544	0.951	453.9	14.42	1767.5	1.1	3.0	15	0.35	20
18:45	0.5	5544	0.951	453.9	13.28	1696.0	1.1	2.9	25	0.33	25
													18:52	0.5	5544	0.951	453.9	6.60	1195.5	1.05	2.2	35	0.23	15
													19:04	0.5	5544	0.951	453.9	19.39	2049.2	1.02	5	10	0.40	20
19:10	0.5	5544	0.951	453.9	15.44	1830.4	1.02	47	20	0.36	30
													19:16	0.5	5544	0.951	453.9	6.55	1182.6	1.03	4.1	30	0.23	25
19:20	0.5	5544	0.951	453.9	3.12	822.3	0.9	3.6	40	0.16	13

表8(2003年4月29日)

时刻	水平风速(m/s)	烟气流速(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕流速(m/s)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													13:10	0.4	4435.2	0.951	453.9	11.73	2141	1.05	3.9	35	0.54		隔断
13:20	0.4	4435.2	0.951	453.9	11.16	2036.9	1.05	3.9	35	0.51		边缘良好
													13:25	0.4	4435.2	0.951	453.9	10.9	2346.5	1.05	4.6	30	0.59		隔断
13:40	0.4	4435.2	0.951	453.9	10.3	2407.3	1.05	5.0	20	0.60		边缘差
													13:52	0.4	4435.2	0.951	453.9	11.3	2476.3	1.05	4.7	25	0.62		边缘差
14:05	0.4	4435.2	0.951	453.9	15.3	1866.4	1.04	2.6	25	0.47	60
													14:24	0.4	4435.2	0.951	453.9	16.9	1977.5	1.01	2.5	35	0.50	14
14:37	0.4	4435.2	0.951	453.9	17.7	2075	1.04	2.5	35	0.52		良好隔断
													14:54	0.4	4435.2	0.951	453.9	16.8	2358.7	1.03	3.0	25	0.59	180
15:16	0.4	4435.2	0.951	453.9	17.3	2190	1.1	2.7	30	0.55		边缘差
													15:36	0.3	3326.4	0.951	453.9	17.3	2190	1.02	2.7	30	0.76	180
15:54	0.3	3326.4	0.951	453.9	18.4	2066.8	0.95	2.4	35	0.72	120	边缘状况
													16:21	0.3	3326.4	0	0	17.3	2190	1.01	2.7	30	0.66		自然排烟边缘状况
16:40	0.3	3326.4	0	0	18.4	2066.8	0.98	2.4	35	0.62		自然排烟边缘状况
													16:58	0.3	3326.4	0.951	453.9	17.3	2186.0	1.02	2.7	25	0.76		情况良好
17:27	0.3	3326.4	0	0	17.3	2186.0	1.0	2.7	25	0.66		自然排烟

表9(2003年4月29日)

时刻	水平风速(m/s)	烟气流速(m<sup>3</sup>/h)	排风管动压(Pa)	排风量(m<sup>3</sup>/h)	风幕流速(m/s)	风幕风量(m<sup>3</sup>/h)	综合速度(m/s)	风口宽度(cm)	风口角度(°)	流量比	阻烟时间(s)	阻烟情况
													17:46	0.3	3326.4	0.951	453.9	12	2527.2	1.2	4.5	25	0.88		良好
18:20	0.3	3326.4	0	0	12	2527.2	1.2	4.5	25	0.76		自然排烟良好
													18:41	0.3	3326.4	0.951	453.9	12.8	2575.8	1.04	4.3	30	0.90		良好
18:58	0.3	3326.4	0	0	12.8	2575.8	1.05	4.3	30	0.77		自然排烟良好
													19:32	0.3	3326.4	0.951	453.9	13.0	2494.4	1.12	4.1	35	0.87		良好
19:57	0.3	3326.4	0	0	13.0	2494.4	1.1	4.1	35	0.75		自然排烟良好

Claims (5)

1、一种离心式火灾防烟空气幕，用于隔断火灾产生的烟气进入建筑电梯或楼梯前室中，为火灾逃生赢得宝贵的时间，其特征是在电梯或楼梯前室门上方安装有能产生空气幕的送风装置，送风装置的进气端通过管道或建筑内的不带动力的送风通道与外界自然空气相通；送风装置包括电机、离心式风机，离心式风机由电机带动旋转，将外界自然空气从进气端吸入并增压后送入与风机出风口相连的静压导流箱中，静压导流箱通过与之相连的导流板将带有压力的自然空气均匀地从射流口中以15～20m/s的射流速度、25～35°的射流角度、2.5～4.5cm的射流厚度从上向下前方喷出，产生带有压力的空气幕，将烟气阻挡在电梯或楼梯前室门外。

2、根据权利要求1所述的离心式火灾防烟空气幕，其特征是从所述的射流口中流出的空气流量与烟气流量之比至少应大于或等于0.6。

3、根据权利要求1所述的离心式火灾防烟空气幕，其特征是射流口的宽度大于或等于电梯或楼梯前室门的宽度。

4、根据权利要求1所述的离心式火灾防烟空气幕，其特征是每个送风装置由一台电机和二台离心式风机组成，离心式风机安装在电机的二侧。

5、根据权利要求1所述的离心式火灾防烟空气幕，其特征是电机的工作状态由建筑火灾控制中心相应的控制装置控制。

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