CN213580132U - 一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，测试平台包括用于产生烟气并测试自然排烟设施排烟效能的烟气发生装置、用于模拟环境风场的环境风模拟发生装置及与二者均相连的控制器。本实用新型可以更加精细化地对多种火源功率、多种环境风速和风向角影响下顶开及侧开式自然排烟设施的流量系数及有效排烟面积进行测试，极大提升了测试平台及测试方法的合理性和测试结果的准确性，有效改善了现有测试技术测试环境单一、可模拟的影响因素有限，从而难以精确反映自然排烟设施真实排烟环境的缺陷。

Description

一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台

技术领域

本实用新型涉及消防检测设备技术领域,具体涉及一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台。

背景技术

火场烟气的高效排除对于火灾发生时的人员逃生及消防救援至关重要，其中自然排烟作为一种经济高效的排烟方式被广泛应用于大量建筑工程中。自然排烟窗等自然排烟设施作为自然排烟设施的核心组件，是助力火灾烟气排至室外的重要桥梁和媒介，在进行自然排烟设施设计时，对每个自然排烟设施有效排烟面积的确定均应力求准确，否则所计算的系统总有效排烟面积可能并未真正达到设计要求，从而使自然排烟设施在火灾发生时无法具备应有的排烟能力，加剧人员伤亡和财产损失。

目前，我国和日本主要通过简易计算法，即通过计算设施开启扇叶在水平或垂直方向上的投影面积或烟气流经设施孔洞时有效可流通通路的截面积来确定自然排烟设施的有效排烟面积。此种方式很难等效体现设施孔洞长宽比及扇叶开启方向等几何特性的差异在有效排烟面积大小上的反映，并且完全无法体现室内火场烟气特性和室外环境风场特性对自然排烟设施排烟效能产生的影响。欧美等国则主要以空气动力学有效面积为指标，即基于空气动力学原理，以自然排烟设施的流量系数与设施孔洞面积的乘积作为有效排烟面积。此种方式可以在同一基准下将各类因素对有效排烟面积的影响均等效反映于流量系数这一指标中，是较为科学合理的确定方法。而有效排烟面积的确定是否准确就取决于自然排烟设施流量系数的确定是否合理准确。

目前，美国的相关标准规范中除规定可参照制造商或标准中提供的推荐值以外，并未提供自然排烟设施流量系数的具体测试平台及测试方法。澳大利亚虽制定了测试标准AS 2428.5-2004(R2016)，但标准中规定的测试平台并未引入环境风场模拟装置，无法测试在环境风场影响下自然排烟设施的排烟效能。此外，待测自然排烟设施被安装于一位置固定的瘦长型风洞测试平台的末端，无法反映在同样火场环境下由于安装位置不同(如顶开或侧开)导致的自然排烟设施排烟效能的差异。目前代表国际领先水平且相对完善的是欧洲标准EN 12101-2:2017中所规定的测试平台及测试方法，但仍存在较多待优化完善之处。首先，该测试平台虽包含环境风场模拟装置，但测试方法中对于有环境风工况仅要求测试平台提供一种风速值不小于10m/s的风场环境即可，从而无法对各环境风速条件下自然排烟设施的排烟效能进行考察。其次，该测试方法虽然考虑了顶开式和侧开式自然排烟设施排烟效能的差异，但在环境风的影响方面则仅关注了顶开式，其规定顶开式自然排烟设施需分别进行无环境风工况和有环境风工况的测试计算，侧开式则仅需进行无环境风工况的测试计算。此外，无论顶开式还是侧开式，测试平台中自然排烟设施的安装位置均在测试腔体顶部，并未在测试平台的几何构造上体现出二者的差异。最后，无论是上述欧标还是前述澳标，标准中所规定的测试平台中，流经自然排烟设施的气体均是由风机机械动力所驱动的常温空气，这与实际火场中高温烟气在浮力驱动下自然上升并流经自然排烟设施的流场特性并不相同，较难真实反映实际火场的烟气特性。

综上，目前国内外成熟技术中，尚未有一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台及测试方法充分考察了自然排烟设施安装位置、室内火场烟气特性及室外环境风场特性三方面因素对自然排烟设施排烟效能的影响。

实用新型内容

针对现有自然排烟设施有效排烟面积测试技术测试环境单一、可模拟的影响因素有限，从而难以精确反映自然排烟设施的真实排烟环境，导致测试准确性较差的缺陷，本实用新型公开了一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台及测试方法，可以更加精细化地对多种火源功率、多种环境风速和风向角影响下顶开及侧开式自然排烟设施的流量系数及有效排烟面积进行测试，极大提升了测试平台及测试方法的合理性和测试结果的准确性。

一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台,其特征在于：包括用于产生烟气并测试自然排烟设施排烟效能的烟气发生装置、用于模拟环境风场的环境风模拟发生装置及分别与二者相连的控制器。

优选的，烟气发生装置包括相互连接的旋转安装台、集烟罩、蓄烟静压室，及分别用于采集烟气质量流量、温度和气压差的第一测试装置、第二测试装置和第三测试装置。

优选的，集烟罩顶部通过引流管与蓄烟静压室连通，所述蓄烟静压室的顶面及任意一侧面均设置有用于安装待测自然排烟设施的安装口；所述第一测试装置设置于引流管内，第二测试装置和第三测试装置设置于蓄烟静压室内，所述第一测试装置、第二测试装置和第三测试装置分别与控制器相连。

优选的，引流管共设置有2-6根，且其沿环形轨迹均匀布置；所述引流管内还固定设置有均流格栅；根据需要，部分所述引流管还通过设置快拆堵头控制其通断状态，且安装有所述快拆堵头的引流管关于环形轨迹的圆心呈中心对称设置。

优选的，蓄烟静压室内设置有导流板，所述导流板正对引流管设置；所述蓄烟静压室内还设置有多个用于控制导流板位置的电动推杆，所述电动推杆与控制器相连。

优选的，环境风模拟发生装置包括剪式升降台、变频风机和均风腔体，所述变频风机和均风腔体均固定于剪式升降台上；所述变频风机与控制器相连，其出风口与均风腔体连通；所述均风腔体上还设置有均流格栅和送风口。

优选的，控制器包括数据采集器，控制柜和PC终端，所述数据采集器的输入端通过RS485总线分别与第一测试装置、第二测试装置和第三测试装置相连，其输出端通过RS485总线与PC终端相连，所述PC终端与控制柜相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的蓄烟静压室的顶面及任意及一侧面均设置有用于安装待测自然排烟设施的安装口，可根据需要对不同安装形式的自然排烟设施进行测试，对自然排烟设施的排烟形式还原度高，改进了现有测试平台中待测自然排烟设施仅能固定安装于风洞末端或测试腔体顶部、无法体现排烟天窗与排烟侧窗排烟效能差异的弊端。

2、本实用新型的测试平台设有真实火源，进行测试时流经自然排烟设施的气体为浮力驱动下自然上升的高温烟气，改进了现有测试平台仅用风机驱动的常温空气代替高温烟气从而无法反映火场环境下自然排烟设施周围真实流场特性的弊端。

3、本实用新型的测试方法要求侧开式及顶开式待测自然排烟设施均需进行无环境风工况和有环境风工况的测试，改进了现有测试方法或无有环境风工况的测试要求或仅要求顶开式自然排烟设施做有环境风工况测试，从而无法全面考察待测自然排烟设施排烟效能的弊端。

4、本实用新型的测试平台可通过调节剪式升降台的高度及其与待测自然排烟设施的相对位置，使无论侧开式或顶开式的待测自然排烟设施均可处于环境风模拟发生装置的风场覆盖范围内，从而确保了各测试工况环境风场的一致性，提高了有环境风工况测试结果的准确性。

5、本实用新型的测试平台可通过调节变频风机的风量及均风腔体送风口与待测自然排烟设施的距离，使均风腔体出风口输出的风场于待测自然排烟设施几何开口中心点处实现各种所需的环境风速，从而真实还原待测自然排烟设施于不同安装地不同标高处所面临的各种风速，改进了现有测试平台仅能提供单一风速值，无法充分考察真实风场环境所产生影响的弊端。

6、本实用新型的引流管共设置有2-6个，并沿环形轨迹均匀布置，根据需要可通过快拆堵头将若干组以环形轨迹中心点对称设置的引流管封堵以控制其通断状态，从而既可始终确保蓄烟静压室中烟气流场的均匀性，又可解决部分测试工况因烟气上升动力不足导致导流管内烟气流量过小从而无法准确采集相关参数的问题。

7、本实用新型的蓄烟静压室内还设置有导流板和与控制器相连的电动推杆，根据待测目标自然排烟设施安装部位的不同可通过电动推杆对导流板的高度进行有针对性的调节，从而使蓄烟静压室内的烟气流场更加均匀，使各测点读取的参数更具备代表性，极大提升了测试的准确性。

8、本实用新型的测试方法以间接测量各引流管内烟气质量流量的方式来确定流经待测自然排烟设施的烟气质量流量，利用质量守恒原理巧妙解决了因自然排烟设施开口处于浮力驱动下自然上升的烟气流场较为紊乱且流速较低，从而较难于该处直接准确采集流经整个开口截面的烟气质量流量的难题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型沿A-A线剖视结构示意图

附图标记：1、烟气发生装置，2、环境风模拟发生装置3、控制器，11、旋转安装台，12、集烟罩，13、蓄烟静压室，14、第一测试装置，15、第二测试装置，16、第三测试装置，17、引流管，18、安装口，19、均流格栅，21、剪式升降台，22、变频风机，23、均风腔体，24、送风口，31、数据采集器，32、控制柜，33、PC终端，131、导流板，132、电动推杆，171、快拆堵头。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型做进一步说明：

实施方式

本实施方式作为本实用新型的基本实施方式，其公开了一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其具体结构如图1到图2所示，包括本实施方式作为本实用新型的基本实施方式，其公开了一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其具体结构如图1到图2所示，包括控制器3、烟气发生装置1和环境风模拟发生装置2，其中烟气发生装置1包括蓄烟静压室13、引流管17、集烟罩12 和旋转安装台11，所述蓄烟静压室13的顶部和任意一侧面设置有用于安装待测自然排烟设施的安装口18，蓄烟静压室13的底部通过引流管17与集烟罩12的顶部相连，从而将蓄烟静压室13与集烟罩12相互连通；所述集烟罩12呈圆锥、方锥或其他适合于集蓄烟气的形状，其四角通过连接柱与旋转安装台11固定相连；所述旋转安装台11上还放置有用于承载模拟火源的燃烧盘，燃烧盘正对集烟罩12的中心设置；同时旋转安装台11可以采用万向轮以人工驱动的方式旋转，也可以通过步进电机驱动旋转，从而间接调节环境风模拟发生装置2的送风作用于待测自然排烟设施的风向角。

同时根据实际工况的需要，所述引流管17共设置有2-6根，以4根为最佳，所有引流管17以集烟罩12的中心为圆心，以圆形的安装轨迹对称布置于蓄烟静压室13和集烟罩12之间；引流管17中部固定设置有第一测试装置14，第一测试装置14采用质量流量计，从而实现对烟气质量流量参数的采集，其安装于引流管17横截面的中心位置；同时在第一测试装置14的下部还固定设置有均流格栅19；

根据测试需求，确定是否需要在部分引流管17的烟气进口端设置快拆堵头 171，以通过封堵引部分流管17的方式调节蓄烟静压室13与集烟罩12之间所流通的烟气质量流量；安装有快拆堵头171的引流管17需以集烟罩12的中心为对称点对称布置；

所述蓄烟静压室13的顶部设置有多个第二测试装置15和多个第三测试装置16，其中第二测试时装置15为采集蓄烟静压室13内温度参数的温度传感器，根据需要，第二测试装置15共设置4个，其固定设置于蓄烟静压室13中上部的四角；第三测试装置16为测试蓄烟静压室13与外界大气压力差的压差传感器，第三测试装置16的数量与蓄烟静压室13侧壁的数量相同，其分布于蓄烟静压室13各个侧壁的中上部，并固定于侧壁上；从而确保采集数据的准确性和代表性；

同时在蓄烟静压室13室内的中下部还设置有导流板131，导流板131正对各个引流管17，其在引流管17轴向方向上的投影完全覆盖所有引流管17；所述导流板131四周不与蓄烟静压室13各个内壁接触，从而保证在导流板131边缘与蓄烟静压室13各个内壁之间留有相应的缝隙供烟气流动，蓄烟静压室13 的底部还设置有电动推杆132，电动推杆132与导流板131相连，从而通过电动推杆132改变导流板131的位置；所述蓄烟静压室13内还设置有相应的距离传感器以检测导流板的高度；距离传感器与控制器3相连。

所述环境风模拟发生装置2包括剪式升降台21、变频风机22和均风腔体 23，其中变频风机22和均风腔体23均固定于剪式升降台21上，变频风机22 的出风口与均风腔体23底部的进风口连通，在均风腔体23的侧上部还设置有送风口24，同时在均风腔体23内部设置有均流格栅19；

所述控制器3包括数据采集器31、PC终端33和控制柜32，其中PC终端 33分别通过RS485总线连接数据采集器31和控制柜32，所述控制柜32通过变频器与变频风机22相连，同时控制柜32上还设置有与电动推杆132配套的调节器；所述数据采集器31的信号输入端通过RS485分别与第一检测装置14、第二检测装置15和第三检测装置16相连，所述电动推杆132通过控制柜与PC终端33相连。

本实用新型公开了一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，测试平台包括用于产生烟气并测试自然排烟设施排烟效能的烟气发生装置、用于模拟环境风场的环境风模拟发生装置及与二者均相连的控制器，本实用新型将自然排烟设施安装位置、室内火场烟气特性及室外环境风场特性三方面因素对待测自然排烟设施排烟效能的影响均纳入了测试平台的设计中，可以更加精细化地对多种火源功率、多种环境风速和风向角影响下顶开及侧开式自然排烟设施的流量系数及有效排烟面积进行测试，极大提升了测试平台及测试方法的合理性和测试结果的准确性，有效改善了现有测试技术测试环境单一、可模拟的影响因素有限，从而难以精确反映自然排烟设施真实排烟环境的缺陷。

Claims (7)

1.一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台,其特征在于：包括用于产生烟气并测试自然排烟设施排烟效能的烟气发生装置(1)、用于模拟环境风场的环境风模拟发生装置(2)及分别与二者相连的控制器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其特征在于：所述烟气发生装置(1)包括相互连接的旋转安装台(11)、集烟罩(12)、蓄烟静压室(13)，及分别用于采集烟气质量流量、温度和气压差的第一测试装置(14)、第二测试装置(15)和第三测试装置(16)。

3.根据权利要求2所述的一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其特征在于：所述集烟罩(12)顶部通过引流管(17)与蓄烟静压室(13)连通，蓄烟静压室(13)的顶面及任意一侧面均设置有用于安装待测自然排烟设施的安装口(18)；所述第一测试装置(14)设置于引流管(17)内，第二测试装置(15)和第三测试装置(16)设置于蓄烟静压室(13)内，第一测试装置(14)、第二测试装置(15)和第三测试装置(16)分别与控制器(3)相连。

4.根据权利要求3所述的一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其特征在于：所述引流管(17)共设置有2-6根，且其沿环形轨迹均匀布置；所述引流管(17)内还固定设置有均流格栅(19)；根据需要，部分所述引流管(17)还通过设置快拆堵头(171)控制其通断状态，且安装有快拆堵头(171)的引流管(17)关于环形轨迹的圆心呈中心对称设置。

5.根据权利要求2所述的一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其特征在于：所述蓄烟静压室(13)内设置有导流板(131)，导流板(131)正对引流管(17)设置；所述蓄烟静压室(13)内还设置有多个用于控制导流板(131)位置的电动推杆(132)，电动推杆(132)与控制器(3)相连。

6.根据权利要求1所述的一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其特征在于：所述环境风模拟发生装置(2)包括剪式升降台(21)、变频风机(22)和均风腔体(23)，所述变频风机(22)和均风腔体(23)均固定于剪式升降台(21)上；所述变频风机(22)与控制器(3)相连，其出风口与均风腔体(23)连通；所述均风腔体(23)设置有均流格栅(19)及送风口(24)。

7.根据权利要求2所述的一种自然排烟设施有效排烟面积测试平台，其特征在于：所述控制器(3)包括数据采集器(31)，控制柜(32)和PC终端(33)，所述数据采集器(31)的输入端通过RS485总线分别与第一测试装置(14)、第二测试装置(15)和第三测试装置(16)相连，其输出端通过RS485总线与PC终端(33)相连，所述PC终端(33)与控制柜(32)相连。

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