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【排煙設(shè)計】火焰模型：
在排煙量、儲煙倉以及清晰高度的確定中，不同的場合方法都不一樣，其實這些都和火災(zāi)火焰模型有密切關(guān)系。只是規(guī)范沒有明確說出來。下面挖掘排煙設(shè)計背后的火焰模型。
火焰高度模型
根本上來說，固體火災(zāi)都是氣體火災(zāi)，固體在高溫下分解出可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w在上升的過程中，與空氣接觸發(fā)生燃燒，從而形成火焰。
火焰的產(chǎn)物就是熱量、煙霧以及一些有害氣體。根據(jù)#規(guī)范設(shè)定火災(zāi)基本上認(rèn)為是單點著火。
燃燒過程中，與可燃物表面連接會形成穩(wěn)定的火焰，這一部分火焰清晰可見、穩(wěn)定，并且溫度非常高，這一部分可以稱為：穩(wěn)定火焰。
高溫氣體在上升的過程中，劇烈的膨脹，并與空氣混合。
讓那些原本在火焰內(nèi)部，沒有機(jī)會接觸到氧氣的可燃?xì)怏w，迅速燃燒。
一直到可燃?xì)怏w燃燒掉完，火焰也終止了。
這一部分可以稱為：間歇火焰
從上面可以明顯區(qū)分：穩(wěn)定火焰和間歇火焰。
一般說的火焰是穩(wěn)定火焰和間歇火焰之和。由于間歇火焰是變化的，一般取值其50%幾率以上有火焰的高度。
通過[[煙規(guī)4．6．11]]可以計算出火焰高度：
煙羽流質(zhì)量流量計算宜符合下列規(guī)定：
1軸對稱型煙羽流：
式中：Qc——熱釋放速率的對流部分，一般取值為Qc＝0．7Q（kW）；
Z——燃料面到煙層底部的高度（m）（取值應(yīng)大于或等于最小清晰高度與燃料面高度之差）；
Z1——火焰極限高度（m）；
Mρ——煙羽流質(zhì)量流量（kg／s）。
可以根據(jù)#熱釋放速率計算出，對應(yīng)的#火焰極限高度
1.5MW,2.683m;
3.5MW,3.291m;
3.0MW,3.540m;
4.0MW,3.972m
一般來講，民用建筑中，設(shè)置噴淋狀態(tài)下#熱釋放速率基本上在（1.5WM，4.0WM）之間。
為了簡化認(rèn)識，#規(guī)范認(rèn)為：一般火災(zāi)的火焰高度都超過3m。
如此3m以下煙氣的核心溫度和火焰溫度差不多，都非常高。而且火焰內(nèi)部還有非常多高溫可燃?xì)怏w，因沒有接觸到氧氣，而無法燃燒。
如果在#凈高不大于3m的走道或空間中，火焰接觸到吊頂后，火焰的運動方向，從垂直向上轉(zhuǎn)變90°，順著吊頂散開。這種狀態(tài)稱為：頂棚射流
吊頂?shù)慕禍刈饔?，讓火焰中沒有燃燒的可燃?xì)怏w溫度降低到自燃點以下，無法完成燃燒。
一方面減少了火場的煙氣量和發(fā)熱量，另一方面也為后期全室轟然增加了隱患，這是#凈高不大于3m的走道或空間這種情況主要的特點。
規(guī)范專門把這種情況單獨確定為一種類型，其排煙風(fēng)口、排煙量等設(shè)置都有自己的特點。
如果凈高足夠高，讓火焰完全展現(xiàn)，即火焰中的可燃?xì)怏w全部參與了燃燒，進(jìn)行了放熱反應(yīng)。熱量都已經(jīng)釋放完畢。
根據(jù)燃燒的原理，燃燒前后氣體的物質(zhì)的量基本保持不變，也就是一份氧氣，變成一份二氧化碳。如果不考慮溫度的變化，體積基本不變，也就氣體流量基本一樣。
由于反應(yīng)非常劇烈，時間很短，這個過程，間歇火焰的核心溫度，相比穩(wěn)定火焰核心溫度下降很少。
#規(guī)范認(rèn)為這個階段火焰熱量完全散發(fā)，但是核心溫度降低比較少，煙氣溫度非常高，和#凈高不大于3m的走道或空間相當(dāng)。相比#凈高不大于3m的走道或空間，煙氣量變化并不是太明顯。
如果凈高更高，#凈高大于6m的場所，高溫的煙氣進(jìn)一步上升，不斷的和周圍空氣融合，并且開始橫向擴(kuò)展。
由于和環(huán)境空氣迅速融合，煙羽的核心溫度急劇降低，煙氣量也急劇攀升。
根據(jù)[[煙規(guī)4．6．6]]相關(guān)公式的含義：火焰中的可燃?xì)怏w全部參與燃燒，煙羽開始膨脹，并且核心溫度開始下降。
這些公式不適合穩(wěn)定火焰區(qū)、間歇火焰區(qū)。也就是說#凈高不大于6m的場所是不能采用這些公式的：熱量沒有完全釋放出來，很難通過可燃物判斷其參與燃燒的有多少。
當(dāng)煙羽平均溫度下降到一定值時，煙氣的升力不足，不能進(jìn)一步往上前進(jìn)了。
[[煙規(guī)4．6．8]]給出判別的依據(jù)：
[[煙規(guī)4.6.8]]當(dāng)儲煙倉的煙層與周圍空氣溫差小于15℃時，應(yīng)通過降低排煙口的位置等措施重新調(diào)整排煙設(shè)計。
不同#熱釋放速率的火災(zāi)，到達(dá)[[煙規(guī)4．6．8]]的高度條件都不一樣。
為了方便防排煙的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，#規(guī)范認(rèn)為這個界限為9m。也就是大于9m的空間，煙層并不會進(jìn)一步上升，煙氣的體積流量也進(jìn)一步增加了。
[[煙規(guī)4．6．3]]對上述的結(jié)論，進(jìn)行了確認(rèn)：
計算排煙量時，#凈高不大于6m的場所的場所按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)計算。
#凈高大于6m的場所按照公式或者表格計算。
對于大于9m的空間，認(rèn)為煙氣量的體積流量等于9m的情況。
總結(jié)如下：3m以下為火焰層，3-6m之間為完全燃燒層，6-9m為煙羽膨脹層，9m以上為少煙層。
火焰平面模型
在火焰高度模型中認(rèn)為，#凈高大于6m的場所火焰已經(jīng)完全燃燒，得到了充分的發(fā)展，這一種類型的排煙量可以通過[[煙規(guī)4．6．6]]來計算。
這只有部分的正確性，如房間面積很小（大于50㎡，小于100㎡），凈高很高（大于6m），很明顯不適合這種模型。主要原因是水平方向上火焰的發(fā)展受到了限制。
這里大致推斷一下，水平方向不受限，大概是多大。推斷只是方便對規(guī)范的一種理解，不作為工程實踐。
火災(zāi)空間是否受限，這是一個非常高深的理論問題，我們并不打算從這里入手。
從火災(zāi)過火面積入手，噴淋限定火災(zāi)規(guī)模，基本上能夠覆蓋絕大多數(shù)過火面積，水平方向不受限，以噴淋系統(tǒng)規(guī)范規(guī)定的作用面積：160㎡作為基點考慮。
根據(jù)[[自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50084-2017]]
9.1.2水力計算選定的最不利點處作用面積宜為矩形，其長邊應(yīng)平行于配水支管，其長度不宜小于作用面積平方根的1.2倍。
假定面積160㎡為12X18m的矩形，考慮到過火區(qū)域周邊需要有足夠的空氣，每邊預(yù)留1m的空間，這樣為14x20m矩形區(qū)域，大約280平米，取整為300㎡。
可以認(rèn)為當(dāng)面積大于等于300㎡，#凈高大于6m的場所才能認(rèn)為是不受火災(zāi)沒有受到限制。
掃一掃關(guān)注