CN107174771B - 一种高层建筑火灾中水幕防烟方法及其水幕防烟系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种高层建筑火灾防排烟方法，特别是一种高层建筑的水幕防烟方法及其水幕防烟系统。该方法是将水幕系统设置于高层建筑疏散楼梯间前室与通道门处，防止烟气进入疏散楼梯间，以保护人员安全疏散。其属于高层建筑通风空调防排烟技术领域。包括消防进水管、压力表、过滤器、流量控制阀、稳流装置、流量分配装置、均流装置、导流装置、水幕水箱、楼板、型钢支架、门套和连续水幕；由消防进水管连接压力表、过滤器以及流量调节阀后接流量分配装置，均流装置后进入水幕储水装置，水幕水箱由型钢支架固定在楼板与门套之间，水幕水箱内设置有稳流装置、导流装置，使水流形成连续水幕。

Description

一种高层建筑火灾中水幕防烟方法及其水幕防烟系统

技术领域

本发明涉及的是一种高层建筑火灾防排烟方法，特别是一种高层建筑的水幕防烟方法及其水幕防烟系统。该方法是将水幕系统设置于高层建筑疏散楼梯间前室与通道门处，防止烟气进入疏散楼梯间，以保护人员安全疏散。其属于高层建筑通风空调防排烟技术领域。

背景技术

高层建筑自身的特点决定了高层建筑火灾的危险性大。具体体现在：火灾产生烟气多，疏散的人员多，火灾遇难人员多，烟气的毒性大，火势蔓延快，烟气扩散快，人员安全疏散难，消防灭火扑救难。因而，一旦发生火灾，人员伤亡总和财产损失重。国内外的高层建筑火灾统计资料表明：在火灾死亡的人员中，大部分是被熏死的，比例超过约75%。造成人员伤亡的主要原因是高层建筑中的人员不能及时疏散，因烟气窒息而死。

当火灾发生时，高层建筑的楼梯间就成为垂直安全疏散的主要通道，如烟气不加控制，烟气垂直扩散速度可超过3~4m/s，100m的高层建筑只需0.5min时间，烟气就会从底层扩散到顶层。这要求高层建筑的楼梯间前室，既能防火又能防烟，才具备人员安全疏散的功能。

为了延长疏散时间，防止烟气侵入前室，减少人员伤亡，保证疏散通道畅通。国内外目前在楼梯间或前室的防烟方式有以下几种：

（1）自然排烟方式：利用可开启的外窗或阳台、凹廊排烟或设排烟竖井或进风竖井的排烟方式。受室外风向、风速、气流等因素的影响。排烟效率不稳定，甚至会造成楼梯间或前室灌烟现象，严重影响人员疏散；

（2）前室机械排烟、自然进风方式：烟气会进入前室，并随之扩散蔓延至楼梯间，不利于人员的安全疏散。利用排烟风机将烟气抽走，从而降低被保护区的烟气浓度；

（3）前室机械加压、走廊排烟方式：前室加压送风使楼梯间前室有足够的正压。火灾发生时，因门被打开很难保持足够的正压，而且大量的新鲜空气流入会助长火势；

（4）前室送排烟方式：火灾发生时，一旦前室门打开，烟气仍能进入室内，影响人员疏散；

（5）高层建筑防烟空气幕：是安装在走廊与前室门的上部阻烟装置，自带动力的空气幕体积较大难以布置，需进风竖井与之配合，无动力空气幕需层顶风机提供动力源，通过送风管道与之连接进行防烟，新鲜空气进入走廊起到了助燃作用；

（6）消防水幕：是由高压水幕喷头、感温雨淋阀、水流报警装置等组成的主要起阻火、冷却、隔离作用的一种防火系统。由于水幕喷头将水喷洒成水帘状，不是直接用来灭火的，其作用是冷却简易防火分隔物（如防火卷帘、防火幕），提高其耐火性能，或者形成防火水帘阻止火焰穿过开口部位。主要作用在于防火，辅助以阻烟，且喷口处需提供高压，能量损失较大，综上所述，1-5方式需要通风设备。送风管件与设备难以管理，设备复杂。6方式主要用于防火而不是防烟，通过多个喷嘴形成水帘进行防火。以上方式共同特点投资高，增加了工程建设成本，维护管理不方便。

在高层建筑中迫切需要结构简单，管理方便，占用较小建筑空间的防火防烟方法。建筑消防水幕进行灭火和建筑消防水幕进行防火的方法在实际工程中有应用。但高层建筑火灾水幕防烟方法尚属空白。

发明内容

本发明目的在于针对上述不足之处提供一种高层建筑的水幕防烟方法及其水幕防烟系统，是一种结构简单，使用方便，不占有效建筑空间，人员安全疏散的高层建筑水幕防烟方法。它既能阻止烟气蔓延，又能防火冷却降低防火门的等级，节省工程投资。本发明的任务是由以下的技术方案完成的。研制一种高层建筑水幕防烟系统，其特征在于：位于高层建筑楼梯间前室与通道门处，设置高层建筑防烟水幕的装置，通过装置形成的水幕阻挡烟气进入前室，实现对烟气的蔓延扩散能进行有效控制。

一种高层建筑的水幕防烟方法及其水幕防烟系统是采取以下技术方案实现：

一种高层建筑的水幕防烟系统包括消防进水管、压力表、过滤器、流量控制阀、稳流装置、流量分配装置、均流装置、导流装置、水幕水箱、楼板、型钢支架、门套和连续水幕。

由消防进水管连接压力表、过滤器以及流量调节阀后接流量分配装置、均流装置后进入水幕储水装置。水幕水箱由型钢支架固定在楼板与门套之间。水幕水箱内设置有稳流装置、导流装置，使水流形成连续水幕。

所述的流量分配装置包括渐缩式、均衡式、渐扩式。所述的流量分配装置中渐缩式是由圆形三通分别与两个渐缩圆管相连接组成，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力，增大水在均流装置出口平均流速的作用。所述的均衡式是由圆形三通分别与两个直管段相连构成平衡管式出流，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力的作用。所述的渐扩式是由圆形三通分别与两个渐扩圆管相连接组成，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力，减少水在均流装置出口平均流速的作用。

所述的均流装置包括单排圆孔式、双排圆孔式或单排条形孔式。

所述的均流装置是由两根接近于水箱一半长度的圆管构成，单排圆孔式是在圆形管上均匀布置一定数量的圆形出水孔，孔径从中间向两端逐渐增大；其作用是保持每个出水口的流量及速度均匀；双排圆孔式。是在圆管上下布置如式的圆孔，使得均流装置能形成双层均匀出流；单排条形孔式是在圆形管上布置一个从中间向两端减扩的条形出水口，为保持从中间至两端出水压力相同，实现均匀出水。

所述的水幕可为单层单侧，双层单侧，双层双侧：单层单侧是在门套单侧布置水幕系统。流向流量分配装置的水管布置在门套内，水幕单层出流；双层单侧是将另一单层单侧水幕水箱对称布置，且两层出流，且双层水幕均布置与门套外侧；双层双侧水幕是将另一类似于的单层水幕对称布置在门套两层，流向流量分配装置的两根水管均布置在门套内。

所述的穏流装置是在水幕水箱中间布置高度小于水幕水箱后壁，大于水幕水箱前沿的固体挡板，挡板边缘均采用密封胶与储水箱密封，确保水仅从上侧溢出。具有稳定水流速的作用。

所述的导流装置包括弧形导流、斜角导流，是在水幕水箱出口前沿固定长度约为5cm的弧形或斜角导流面，在水幕水箱出口前均匀设置宽度为水幕水箱宽度1/6,高度低于水幕水箱导流面1cm的垂直隔板，用于疏导水流。

一种高层建筑的水幕防烟方法如下：

火灾发生时，水流从消防进水管经压力表、过滤器、流量调节阀进入流量分配装置以及均流装置后进入水幕水箱，继而经过水幕水箱中的稳流装置、导流装置后形成一道连续水幕用于阻隔高层建筑走廊中的烟气，并起到冷却周围空气的作用。

该水幕防烟方法可由高层建筑高位水箱或循环水提供水幕系统防烟所需要的水量（约1.2-1.8m3/h），水通过管道和调节阀门组成的输配管网与水幕装置连接，水幕装置包括流量分配装置、水流稳定装置、溢流装置、均流装置、导流装置等的结构组成、水通过高位水箱的静水压头或循环水系统的循环泵提供动力，经过管道、调节阀和压力表等输送到水幕装置。防烟水幕装置通过型钢支架固定于楼梯间前室和通道处门的上部（门约2.0m左右）。当高层建筑发生火灾时，火灾报警信号传递到防烟水幕系统的控制阀门，阀门接收信号开启调节阀，给防烟水幕装置供水，进入水幕装置的水经过流量分配、稳流、导流和依据装置堰上水头的特别设计，在水幕出口处形成一道厚度约为0.5~2mm的水幕帘。该水帘幕具有隔烟、阻火、冷却、降低防火门级别，自由出入隔烟场所和不影响视野等功能。

本发明的优点在于：其在设计中采取了简单有效的防烟阻火设计方法。产生防烟水幕装置，具有结构简单，使用方便，又不占有效建筑空间，造价低，具有隔烟、阻火、冷却、降低防火门级别或改善普通门，不需要使用通风设备，自由出入隔烟场所和不影响视野等功能。本发明对烟气的蔓延扩散能进行有效控制，彻底改善现有防排烟方式的不足，保证人员安全疏散。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步说明

图1 为一种高层建筑的水幕防烟系统示意图。

图2为一种高层建筑的水幕防烟系统的流量分配装置示意图。

图3为一种高层建筑的水幕防烟系统的均流装置示意图。

图4为一种高层建筑的水幕防烟系统的导流装置示意图。

图5为一种高层建筑的水幕防烟系统的水幕结构示意图。

附图1的标号表示：（1）消防进水管，（2）压力表，（3）过滤器，（4）流量控制阀，（5）稳流装置，（6）流量分配装置，（7）均流装置，（8）导流装置，（9）水幕水箱，（10）楼板，（11）型钢支架，（12）门套，（13）连续水幕。

附图2、3、4中的标号表示：（6-1）渐缩式分流器，（6-3）均衡式分流器，（6-3）渐扩式分流器，（7-1）单排圆形均流装置，（7-2）双排圆形均流装置，（7-3）单排条形均流装置，（8-1）弧形导流装置（8-1a为正视图，8-1b为俯视图，8-1c为侧视图），（8-2）斜角导流装置。

附图5的标号表示：（A-1-1）单层单侧水幕剖面，（A-1-2）双层单侧水幕剖面，（A-1-3）双层双侧水幕剖面。

具体实施方式

参照附图1-5，一种高层建筑的水幕防烟系统包括消防进水管（1）、压力表（2）、过滤器（3）、流量控制阀（4）、稳流装置（5）、流量分配装置（6）、均流装置（7）、导流装置（8）、水幕水箱（9）、楼板（10）、型钢支架（11）、门套（12）和连续水幕（13）。

由消防进水管（1）连接压力表（2）、过滤器（3）以及流量调节阀（4）后接流量分配装置（6），均流装置（7）后进入水幕储水装置（9）。水幕水箱（19）由型钢支架（11）固定在楼板（10）与门套（12）之间。水幕水箱（9）内设置有稳流装置（5）、导流装置（8），使水流形成连续水幕（13）。所述的流量分配装置（6）包括渐缩式（6-1）、均衡式（6-2）、渐扩式（6-3）。所述的流量分配装置（6）中渐缩式（6-1）是由圆形三通分别与两个渐缩圆管相连接组成，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力，增大水在均流装置（7）出口平均流速的作用。所述的均衡式（6-2）是由圆形三通分别与两个直管段相连构成平衡管式出流，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力的作用。所述的渐扩式（6-3）是由圆形三通分别与两个渐扩圆管相连接组成，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力，减少水在均流装置（7）出口平均流速的作用。所述的均流装置（7）是由两根接近于水箱一半长度的圆管构成，单排圆孔式（7-1）是在圆形管上均匀布置一定数量的圆形出水孔，孔径从中间向两端逐渐增大；其作用是保持每个出水口的流量及速度均匀；双排圆孔式（7-2）。是在圆管上下布置如（7-1）式的圆孔，使得均流装置（7）能形成双层均匀出流；单排条形孔式（7-3）是在圆形管上布置一个从中间向两端减扩的条形出水口，为保持从中间至两端出水压力相同，实现均匀出水。

所述的水幕可为单层单侧（A-1-1），双层单侧（A-1-2），双层双侧（A-1-3）。单层单侧（A-1-1）是在门套单侧布置水幕系统。流向流量分配装置的水管布置在门套内，水幕单层出流；双层单侧（A-1-2）是将另一单层单侧水幕水箱（9）对称布置，且两层出流，且双层水幕均布置与门套外侧；双层双侧（A-1-3）水幕是将另一类似于（A-1-1）的单层水幕对称布置在门套两层，流向流量分配装置的两根水管均布置在门套内。

所述的稳流装置（5）是在水幕水箱（9）中间布置高度小于水幕水箱（9）后壁，大于水幕水箱（9）前沿的固体挡板，挡板边缘均采用密封胶与储水箱密封，确保水仅从上侧溢出。具有稳定水流速的作用。

所述的导流装置（8）包括弧形导流（8-1）、斜角导流（8-2）。是在水幕水箱（9）出口前沿固定长度约为5cm的弧形或斜角导流面，在水幕水箱（9）出口前均匀设置宽度为水幕水箱（9）宽度1/6,高度低于水幕水箱（9）导流面1cm的垂直隔板，用于疏导水流。（如图4所示）所述的水幕水源来源于可为消防高位水箱或其他消防储水设备。

楼梯间的上层楼板（10）与门套（12）之间设置的连续水幕（13），水幕水箱（9）用型钢支架（11）固定于楼板（10）与门套（12）处，可为单层单侧式（A-1-1），双层单侧式（A-1-2），双层双侧式（A-3-3）从而形成的水幕（水墙、水帘、水面体）将走廊中的烟气控制在走廊内。

水幕水箱（9）中的水是通过流量分配装置（6）连接均流装置（7），并在水幕水箱（9）内设置稳流装置（5）与导流装置（8）达到均匀稳定后形成的水幕（水墙、水帘、水面体）。其中流量分配装置（6）可为渐缩式（6-1），均衡式（6-2），渐扩式（6-3）等；均流装置（7）可为单排圆孔（7-1），双排圆孔（7-2），单排条形孔（7-3）等形式；导流装置（8）可为弧形导流（8-1）、斜角导流（8-2）等。

一种高层建筑的水幕防烟方法如下：

火灾发生时，水流从消防进水管（1）经压力表（2），过滤器（3），流量调节阀（4）进入流量分配装置（6），流量分配装置（6）以及均流装置（7）后进入水幕水箱（9），继而经过水幕水箱中的稳流装置（5），导流装置（8）后形成一道连续水幕（13）用于阻隔高层建筑走廊中的烟气，并起到冷却周围空气的作用。

所述的一种高层建筑的水幕防烟方法，该水幕防烟方法由高层建筑高位水箱或循环水提供水幕系统防烟所需要的水量为1.2-1.8m3/h。

所述的一种高层建筑的水幕防烟方法，在水幕出口处形成一道厚度约为0.5~2mm的水幕帘。

Claims (6)

1.一种高层建筑的水幕防烟系统，其特征在于：包括消防进水管、压力表、过滤器、流量控制阀、稳流装置、流量分配装置、均流装置、导流装置、水幕水箱、楼板、型钢支架、门套和连续水幕；

由消防进水管连接压力表、过滤器以及流量调节阀后接流量分配装置，均流装置后进入水幕储水装置，水幕水箱由型钢支架固定在楼板与门套之间，水幕水箱内设置有稳流装置、导流装置，使水流形成连续水幕；

所述的流量分配装置包括渐缩式、均衡式、渐扩式；所述的流量分配装置中渐缩式是由圆形三通分别与两个渐缩圆管相连接组成，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力，增大水在均流装置出口平均流速的作用；所述的均衡式是由圆形三通分别与两个直管段相连构成平衡管式出流，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力的作用；所述的渐扩式是由圆形三通分别与两个渐扩圆管相连接组成，具有分配水管水流量，减少水的流动阻力，减少水在均流装置出口平均流速的作用；

所述的均流装置包括单排圆孔式、双排圆孔式或单排条形孔式；

所述的稳流装置是在水幕水箱中间布置高度小于水幕水箱后壁，大于水幕水箱前沿的固体挡板，挡板边缘均采用密封胶与储水箱密封，确保水仅从上侧溢出，具有稳定水流速的作用；

所述的导流装置包括弧形导流、斜角导流；是在水幕水箱出口前沿固定长度为5cm的弧形或斜角导流面，在水幕水箱出口前均匀设置宽度为水幕水箱宽度1/6，高度低于水幕水箱导流面1cm的垂直隔板，用于疏导水流。

2.根据权利要求1所述的一种高层建筑的水幕防烟系统，其特征在于：所述的均流装置是由两根水箱一半长度的圆管构成，单排圆孔式是在圆形管上均匀布置一定数量的圆形出水孔，孔径从中间向两端逐渐增大，其作用是保持每个出水口的流量及速度均匀；双排圆孔式是在圆管上下布置如式的圆孔，使得均流装置能形成双层均匀出流；单排条形孔式是在圆形管上布置一个从中间向两端减扩的条形出水口，为保持从中间至两端出水压力相同，实现均匀出水。

3.根据权利要求1所述的一种高层建筑的水幕防烟系统，其特征在于：所述的水幕可为单层单侧，双层单侧，双层双侧；单层单侧是在门套单侧布置水幕系统，流向流量分配装置的水管布置在门套内，水幕单层出流；双层单侧是将另一单层单侧水幕水箱对称布置，且两层出流，且双层水幕均布置与门套外侧；双层双侧水幕是将另一单层水幕对称布置在门套两层，流向流量分配装置的两根水管均布置在门套内。

4.权利要求1所述的一种高层建筑的水幕防烟系统的防烟方法，其特征在于：火灾发生时，水流从消防进水管经压力表、过滤器、流量调节阀进入流量分配装置以及均流装置后进入水幕水箱，继而经过水幕水箱中的稳流装置、导流装置后形成一道连续水幕用于阻隔高层建筑走廊中的烟气，并起到冷却周围空气的作用。

5.根据权利要求4所述的一种高层建筑的水幕防烟系统的防烟方法，其特征在于：该水幕防烟方法由高层建筑高位水箱或循环水提供水幕系统防烟所需要的水量为1.2-1.8m ³ /h。

6.根据权利要求4所述的一种高层建筑的水幕防烟系统的防烟方法，其特征在于：在水幕出口处形成一道厚度为0.5-2mm的水幕帘。

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