CN108654268B - 声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统及消烟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统及采用该系统消烟的方法，属于消防及安全技术领域。本发明包括固定设置于建筑物通道侧壁或房间侧壁的喇叭声源以及固定设置于建筑物通道顶部或房间顶部的水雾化喷嘴。火灾中，当建筑物房间或通道弥漫火灾烟雾时，同时启动喇叭声源和水雾化喷嘴；其中喇叭声源用于产生高强声场，利用声波团聚机理，能够使火灾烟雾中的细颗粒物发生碰撞团聚，大幅减少颗粒物数量，改善可见度；水喷雾中所含的液滴，能够进一步增加团聚效果，并避免团聚后的颗粒物发生破碎。通过声场和水喷雾的耦合作用，能够在数秒的时间内大幅提高火场可见度，为火灾中人员逃生提高有利保障。
Description
技术领域
本发明涉及消防及安全技术领域，特别涉及一种声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统及采用该系统消烟的方法。
背景技术
火灾给人类带来了巨大危害，每年造成很大程度的人员伤亡和财产损失。烟雾是火灾中最大的致命因素，据研究，因烟雾致死的人数约占火灾死亡总数的80%左右。
火灾烟雾的最大危害体现在遮光性，导致火灾初期建筑物通道和室内空间能见度急剧降低，被困人员无法快速撤离火场，增加了中毒和被烧死的可能性。各国普遍认为，当能见距离降低至3米时，逃离火场就变得非常困难。火场经验表明，人员在烟雾中停留1~2分钟就有可能晕倒、4~5分钟就有死亡的危险。
因此，烟雾控制是减少建筑火灾中人员伤亡的重要措施，常见的手段包括档烟、机械排烟、自然排烟和加压送风防烟、喷射细水雾等，但是实际效果均不明显，难以在实际火灾中发挥作用。综上，目前亟需有效清除火灾烟雾的技术。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统及采用该系统消烟的方法。
本发明的技术方案为：
一种声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，包括固定设置于建筑物通道侧壁或房间侧壁的喇叭声源以及固定设置于建筑物通道顶部或房间顶部的水雾化喷嘴。
作为优选方案，所述喇叭声源的频率为2～20kHz；单个所述喇叭声源的功率为50～100w。在该参数范围内喇叭声源可发出足够的声场，以快速实现火灾烟雾细颗粒的团聚。
作为优选方案，所述水雾化喷嘴喷出的水雾粒径为10～100微米，水流量为20～200L/h。在该条件范围内，可以更好的配合声波团聚，使火灾烟雾细颗粒进一步团聚，快速消除火灾烟雾。
作为优选方案，建筑物通道侧壁或房间侧壁的长度方向每隔5-20米设置一个喇叭声源。该设置可进一步保证消除烟雾的效率。
作为优选方案，建筑物通道顶部或房间顶部每10-30平方米设置一个水雾化喷嘴。该设置可进一步保证消除烟雾的效率。
作为优选方案，所述喇叭声源分别设置于建筑物通道或房间内相对的两个侧壁。该设置可进一步提高消除烟雾的效率。
进一步地，水雾化喷嘴设置于带有喇叭声源的两侧壁连线的中心线所对应的建筑物通道顶部或房间顶部。
采用所述声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统消烟的方法，火灾中当建筑物通道或房间内时，同时启动喇叭声源和水雾化喷嘴；所述喇叭声源产生高强声场，同时水雾化喷嘴喷出水雾，火灾烟雾中的细颗粒在高强声场的作用下碰撞团聚，水雾进一步增加火灾烟雾颗粒团聚效果，从而清除火灾烟雾。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用声波团聚技术耦合水喷雾可实现火灾烟雾清除，高强声场能够使火灾烟雾中的细颗粒发生碰撞团聚，水喷雾中所含液滴可进一步增加团聚效果，同时可以避免团聚后的颗粒物发生破碎，通过声场和水喷雾的耦合作用，只需要数秒的时间即可大幅度提高可见度，效果迅速可靠；利用本发明系统可迅速清除通道和房间内的火灾烟雾，方便被困火场的人员逃生。
2、本发明系统结构简单，成本低，且适合对现有建筑物改造，运行费用和电耗均很低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统的立体示意图。
图2是图1的正视图。
图3是火灾烟雾在声场及喷雾中的颗粒物数目浓度减少情况。
图中：1、喇叭声源；2、水雾化喷嘴；3、天花板；4、侧墙壁。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，包括固定设置于房间侧墙壁4上的喇叭声源1以及固定设置在房间天花板3上的水雾化喷嘴2。
本实施例中的房间，长4.5米，宽4.0米，高2.8米；在本实施例中，天花板3的正中心固定设置一个水雾化喷嘴2；该水雾化喷嘴2连通室内水管。水雾化喷嘴喷出的水雾粒径为30～60微米，水流量为60～100L/h。
在侧墙壁4距离地面1.4米的高度、在侧墙壁4三分之一长度的位置固定安装一个喇叭声源1。与之相对的侧墙壁4距离地面1.4米高度、侧墙壁4三分之二长度的位置也固定安装一个喇叭声源1。两侧墙壁4上安装的喇叭声源1为相同。两相对的侧墙壁4上的喇叭声源1错开设置，进一步保证房间内声场的强度，提高烟雾消除效率。
喇叭声源1，即为可以发出正弦声波声音的装置。本实施例中喇叭声源由信号发生器、压缩式驱动器和喇叭筒组成。信号发生器与压缩式驱动器通过音频线相连，压缩式驱动器安装在喇叭筒的口部；压缩式驱动器在信号发生器的作用下产生高强声场，该高强声场进一步通过喇叭筒放大。由于信号发生器、压缩式驱动器和喇叭筒的连接以及发声方式为本领域所熟知，不作详述。在其他实施例中，还可采用电声喇叭或压电陶瓷换能器替换喇叭声源1中的压缩式驱动器和喇叭筒。
喇叭声源1中信号发生器的频率为10kHz，功率为70w。信号发生器电源线的插头与室内插孔连接供电，同时，采用蓄电池供电，万一室内由于火灾停电也不会影响喇叭声源的使用。
在本实施例中，房间较小，安装一个水雾化喷嘴2以及两个喇叭声源1足以实现火灾烟雾消除。如果在空间较大的地方，大厅或者通道，侧墙壁每隔5-20米设置一个喇叭声源；顶部（天花板）每10-30平方米设置一个水雾化喷嘴。
采用本发明声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统清除烟雾的方法：火灾中，当建筑物房间或通道弥漫火灾烟雾时，同时启动喇叭声源1和水雾化喷嘴2。其中喇叭声源1用于产生高强声场，利用声波团聚机理，能够使火灾烟雾中的细颗粒物发生碰撞团聚，大幅减少颗粒物数量，改善可见度；水喷雾中所含的液滴，能够进一步增加团聚效果，并避免团聚后的颗粒物发生破碎。通过声场和水喷雾的耦合作用，能够在数秒的时间内大幅提高火场可见度，为火灾中人员逃生提高有利保障。
如图3所示，采用燃烧烟雾为试验对象，研究在声场和水喷雾作用下颗粒物数目的减少情况。当仅采用声波时，可以减少40%～50%的火灾烟雾颗粒；仅用水喷雾时（声源功率为0时），可以减少50～73%的火灾烟雾颗粒；当水喷雾与声场耦合时，可以进一步提高团聚效果，能够减少80%～90%以上的颗粒物，从而大幅改善可见度。本发明主要是采用声波团聚原理的火灾烟雾消除装置，能够在数秒内即可大幅度改善火场可见度。
虽然结合附图对本发明进行了说明，本领域的普通技术人员不经创造性劳动就可做出的各种变形和修改，均在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，其特征在于：包括固定设置于建筑物通道侧壁或房间侧壁的喇叭声源以及固定设置于建筑物通道顶部或房间顶部的水雾化喷嘴；
所述喇叭声源的频率为2～20kHz；单个所述喇叭声源的功率为50～100w；
所述水雾化喷嘴喷出的水雾粒径为30-60微米，水流量为20～200L/h。
2.如权利要求1所述声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，其特征在于：建筑物通道侧壁或房间侧壁的长度方向每隔5-20米设置一个喇叭声源。
3.如权利要求1所述声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，其特征在于：建筑物通道顶部或房间顶部每10-30平方米设置一个水雾化喷嘴。
4.如权利要求1所述声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，其特征在于：所述喇叭声源分别设置于建筑物通道或房间内相对的两个侧壁。
5.如权利要求4所述声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统，其特征在于：水雾化喷嘴设置于带有喇叭声源的两侧壁连线的中心线所对应的建筑物通道顶部或房间顶部。
6.采用如权利要求1所述声波与喷雾耦合作用的火灾烟雾清除系统消烟的方法，其特征在于：火灾中，当建筑物房间或通道弥漫火灾烟雾时，同时启动喇叭声源和水雾化喷嘴；所述喇叭声源产生高强声场，同时水雾化喷嘴喷出水雾，火灾烟雾中的细颗粒在高强声场的作用下碰撞团聚，水雾进一步增加火灾烟雾颗粒团聚效果，从而清除火灾烟雾。
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