侧向排烟系统排烟口机械排烟数值分析

侧向排烟系统排烟口机械排烟数值分析　杨　娟　，。一，潘旭海　，汪志雷　，华　敏　，蒋军成　，。　（１．南京工业大学安全科学与工程学院，江苏南京２１０００９；　２．南京工业大学火灾与消防工程研究所，江苏南京２１０００９；　３．南京工业大学江苏省城市与工业安全重点实验室，江苏南京２１００Ｏ９）　摘　要：针对侧向排烟系统在隧道中的应用，采用ＦＤＳ数　系统排烟风速设计提供参考。　１数值模型　值模拟，根据Ｎ百分法计算分界面温度，研究隧道发生火灾时　排烟口吸穿现象。通过分析排烟口处的温度、ｈＤＥＰ和ＣＯ质量　数值模拟是有效的火灾风险评估方法，以ＦＤＳ为主　的ＣＦＤ计算软件在火灾烟气模拟中得到了广泛应用。　前人已经对数值模拟的可靠性进行了许多研究，合理设　分数变化研究侧向排烟口的排烟效率。研究表明：适当增大排　烟风速可以加快烟气排出隧道，同时降低隧道顶棚处温度，但　是排烟风速过大会造成吸穿现象，导致排烟效率低。为保证排　烟效率，应控制烟气层覆盖至少一半排烟口，单个排烟口的排　烟风速宜取４．５～６．０　ｍ／Ｓ。　置模拟网格能够得到较精确的结果。采用ＬＥＳ模型，其　主要控制方程包括质量、能量、动量守恒方程。　以某双层隧道中侧向排烟系统为原型建立模拟模　型，模拟区域长１１０　ｒｎ、宽８　ｍ、高５　Ｉｎ。火源距离左端出　口３０　ｒｎ，排烟口距离火源４０　ｉｎ。排烟口长４　ｉｎ、宽１　Ｉｎ，　关键词：公路隧道；侧向排烟口；机械排烟；吸穿；Ｎ百分　法；排烟效率　中图分类号：Ｘ９２４．４。ＴＵ８３４．２，Ｕ４５３．５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—００２９（２０１７）Ｏ３—０３ｌ９—０４　位于隧道侧壁上，底端距地面高度为４　ｍ。如图１所示，　模拟区域两端设置开放边界。模拟一辆小汽车发生火　灾，火源功率４　Ｍｗ，根据Ｊ　ＴＩ１　０２６．１—１９９９｛公路隧道通　隧道火灾极易造成极大的伤亡，由于隧道内空间狭　窄封闭，隧道火灾产生的大量烟气难以迅速排除，烟气中　风照明设计规范》，风道内设计风速宜取１３．０～１８．０　ｍ／　Ｓ；排烟口处的风速不宜大于ｌＯ．０　ｍ／ｓ。因此，设计单个　排烟口最大排烟风速１０．０　ｍ／Ｓ，设计关闭排烟口的情形　进行对照实验，排烟风速增加量为０．５　ｍ／ｓ，从０　ｍ／ｓ增　毒和窒息是造成人员伤亡的主要因素。设计有效的排烟　系统能够将大多数烟气排除，保障人员的安全疏散环境。　目前，利用隧道内富余空间形成排烟道进行区域集中排　烟成为隧道火灾排烟系统的发展趋势。集中排烟系统排　加到ｌＯ．０　ｍ／ｓ共２１个工况。排烟口附近布置了监测设　备监测温度、气体浓度，并在高度２．０　ｍ以上位置布置切　片监测温度变化。　４１１１　烟口风速对排烟效率有很大影响，排烟口吸入的烟气越　多，说明排烟效率越高。但在实际的排烟过程中，排烟口　处往往不只吸入烟气。还会大量卷吸烟气层下方的冷空　气，造成排烟效率降低，同时冷空气和烟气混合使得烟气　层迅速沉降，对人员疏散极为不利，选择合适的排烟口风　速极为重要。前人对排烟口风速设计已经做了一些研　究，ＢＴ　Ｌｕｂｉｎ等人在实验中研究发现了过大流速会引起　３０１１１　４０１１１　４０Ｉ１１　平稳液体表面出现凹陷的现象，介绍了流体的吸穿现象。　纪杰等研究了竖井自然排烟下的吸穿和边界层分离现　象，得出当纵向风速过大时会引起吸穿造成排烟效率降　低的结论。李林杰等研究了隧道内机械排烟下的风速过　大引起的吸穿现象，修正了布置在顶部的排烟系统吸穿　图１隧道３Ｄ模型图　根据世界道路协会（ＰＩＡＲＣ）针对不同交通工具在道　路隧道火灾实验中热释放速率峰值实验总结资料，一辆　小汽车发生火灾的火源功率为４　Ｍｗ。数值模拟中网格　精度对模拟结果的可靠性影响很大。研究中常用Ｄ　／ａｘ　ｎ　临界值。现有的研究主要针对排烟口布置在顶部的排烟　系统，对侧向排烟口风速设计的研究较少，已有的研究成　表征火源特征精度（Ｄ　一ｆ——　＼１，Ｑ为火源功率，　ｐ　ｃ　ｌ。一～ｇ　Ｐ　为空气密度，ｃ　为比热容，　为空气温度，ｇ为重力加　速度）。根据Ｍｃ　Ｇｒａｔｔａｎ经验公式，Ｄ　／Ｓｘ的取值为４～　果是否可以应用在侧向排烟系统中还需要进一步验证和　探讨。因此，笔者对侧向排烟系统下的排烟口风速对烟　气层的影响进行研究，得出合适的排烟风速，为侧向排烟　１６时模拟精度较好。将各个参数代入，求得　取值在　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１４７６０７５）；江苏高校优势学科建没工程资助项目；江苏省普通高校研究生科研创新计划项日（ＫＹＩ　Ｘ１　６　０６２Ｏ）　消防科学与技术２０１７年３月第３６卷第３期　３１９　０．１－－０．４　ｍ时模拟结果较精确。同时。考虑到模拟运行　时间，最终选取０．２　ｍ的网格进行计算。　２理论分析　Ⅵ一丁Ａ　一（７、Ｍ＾ｘ一了　＾　）Ｎ　１Ｏ０　（Ｉ）　式中：了’　为烟气层分界处温度；７、　为卒气温度；ｒｒ、　１为排烟口处烟气最高温度。　由于火灾产生大量热量．对隧道内空气何热辐射和　当排烟阴完全浸没在烟气层之中时．烟气的排除效　率较高。排烟口附近能够保持较厚的烟气层或者排烟口　处流速较小时，排烟口排除的气体中烟气含量较高。但　是，当排烟Ｅｌ附近的烟气层较稀薄或者排烟风速较大时，　烟气层就会发生吸穿现象。图２和图３为顶部排烟和侧　向排烟的吸穿现象示意图。其中，　和ｚ　分别表示　顶棚高度和烟气层高度，Ｐ。　和　Ｍ¨分别表示烟气层密度　和空气密度，＾表示烟气层厚度，ｈｎＥ　表示凹陷距离，当　一ｈ时出现完全吸穿。隧道集中排烟系统一般利用　热对流等热量交换过程，使烟气分界层处的空气温度部　分升高。根据前人对隧道火灾的研究，这里的Ｎ选择　２０。由Ｃｏｏｐｅｒ的临界温度公式计算出烟气层临界处温　度为３２　Ｃ，即当某高度处温度为３２　Ｃ时．则认为烟气层　已经到了此高度。　３结果与分析　不同排烟风速对直的不同高度处的温度及温度降　低，如图４所示。由图４（ａ）可以看出，在相同排烟风速的　情形下，随着热电偶高度的增加，温度逐步增加并趋于平　顶部空余空间搭建排烟道，将排烟口布置在隧道顶部．此　时的吸穿现象如图２所示。由于排烟口的抽吸力增大．　烟气在竖直方向一　出现凹陷，当排烟风速超过一定值时，　会发生冷空气直接穿过烟气层被吸人排烟道的现象，造　成排烟效率降低。而在侧向排烟口中．发生吸穿的现象　如图３所示。冷空气先从排烟口下边沿被吸人排烟口发　缓。由于火源产生的热烟气聚集在隧道顶棚位置，较高似　置的热电偶温度较高。开启机械排烟后．不同位置的温　度发生变化．较低位置处温度迅速降低，而较高位置处温　度变化较缓，温度随着高度增加而变化的趋势变缓。排　烟风速增大到２．０　ｍ／Ｓ时，４．４　ｍ处的热电偶温度全部低　于了烟气分层界面温度，即此时烟气层高度已经在排烟　口下边沿之上，此时已经有部分空气被吸人排烟口。排　生吸穿。而继续增大排烟风速对烟气层的抽吸作用也增　大，造成吸穿现象更明显。顶部吸穿的情形发生在排烟　口的中间吸进冷空气，而侧向吸穿则是排烟口下边沿最　烟风速大于５．５　ｍ／ｓ后，最高处的温度降低幅度增大．说　明较多冷空气被卷吸到上层烟气中。降低了顶棚处的温　度。因此．适当增大排烟风速能够降低隧道顶棚处的温　度．减轻高温对隧道洞体和内部设备的破坏程度。但是．　当排烟风速进一・步增大，最高处的烟气温度大幅降低．即　增大排烟风速只能适当降低顶棚烟气温度，火灾产生的　先吸进冷窄气．排烟口处风速对烟气的运动影响存在很　大区别，需要进一步进行讨论研究。　、　热烟气会不断补充过来，使顶棚处温度保持相对较高。　ｚ㈠１　｝　｝　｝　图２顶部排烟吸穿现象图　７　一　一…一　……一…　一～　：；　－　、　＾　ｂ　０　ｊ　２　３　４　５　６　７　８　９　１　０　《　　ｌｌ　　ｌｊ　　Ｉ　ｊ｛　、、１ｌＭ　＿一　ｎ一谴　排燃；帆述／ｍ　ｓ　（ａ）相同排烟风速下温度变化　图３侧向排烟吸穿现象图　当排烟风速较大时，烟气与下层冷空气的分层处扰　动剧烈，更多的冷窄气与上层烟气混合降低烟气层温度，　同时增大了烟气的体积。根据前人的研究认为，当排烟　口处温度为烟气层分界层的温度时，吸穿现象发生。对　于烟气层与空气分界面的计算。通常采用Ｃｏｏｐｅｒ提出的　Ｎ百分法，根据上层热烟气和下层冷空气的温度差计算　烟气分层处的温度，如式（１）所示。　３２０　ｎ　排烟风速，１１１　ｓ　（ｂ）不同高度处温度变化　图４排烟口处温度变化图　Ｆｉｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｍａｒｃｈ　２０ｌ　７．ＶｏＩ　３６．Ｎｏ．３　图４（ｂ）为排烟ｕ处不同高度处的温度降低曲线　。　△Ｔ一　一　（Ｔ　为排　速为０　ｎ１／ｓ时排娴口的最高　５　４　温度，　，为肝启排烟小ｌ卅高度处的温度值．ｈ取４．２、　４．６、５．０　ｎ１）。¨１　４（ｂ）Ｈｒ以看Ⅲ．“｛排烟风速增大到‘　定值之后。排焖Ｅｌ处的温度趋于平缓，即温度稳定，变化　较小。当排烟风速增人列２．０　Ｔｌ１／．ｓ时．排烟［＿１　４．２　Ｉｎ高　度处温度不冉变化；排娴风速增人剑６．０　ｍ，／ｓ时，排烟ｒ＝１　３　’　一　１　ｌ】　４．６　ＦＩ１高度处温度变化半缓；继续增大排烟风速到７．　ｎ　后，排烟门最高处的温度波动也趋于平缓．４．５　ｎ　以　下高度的热电偶温度低于ｒ　３２（、（根据Ｎ　分法计算　出的　气层分界【自ｆ温度）．即此时的烟气层商度　在４．５　ｍ以【：（即排烟口高度的一半以　），　的排烟口处于　下层冷　气Ｉ｛　，大量冷　气随着：ｊ＝Ｉ８｝气被吸入ｒ排烟口．此　时的排烟效牢低。因此．　一味地增ＪＪｆｌ排烟风速并不能带　来较好的排　效果。『司时需要较大功率的风机．增大ｒ—Ｉ：　程成本。　闱５为小　排烟风述　排　口附近的温度分布　从ｌ冬１　５（ａ）可以看　，　Ｊｆ启机械排烟时，排烟口附近的娴　气层稳定，分层清晰明　．最高温度出现在顶蝴处，一　厚度的烟气　『Ｉ．Ｉ；于高温区域，从上到下温度降低，烟气层的　厚度接近排娴ｒＪ宽度的两倍。排炯门完令被高温烟气掇　盖。排烟『¨ｌＩＪｉ：脑机械排州后．一部分冷空气从排炯口下　边沿被【及入排烟道．＿ｌＩ『以看出叫娃的温度线向ｌ－，凹，成　“倒Ｕ彤”．Ｊｉ－　Ｉ．随荷排州ＪｘＬ速增大．温度线【ｉｑ进的范…　增人　此时排删｜｜Ｆ边ｊｆ｝的温度降低，甚至接近ｒ环境　温瞍。…于机械排烟广：，卜的较大『ｘｌ速使大　冷　气被卷　吸ｆＩ　ｊＩ　冷　混合．降低ｒ排州Ｉ　Ｉ　Ｆ边滞处的温Ｊ｛￡。　图５排烟口处温度分布图　６为ｈ　（煳气层ｌ¨＝１陷值）变化『殳１。【１』以胥“１．排　烟　速　直增人【ｊｌｆ．ｈ　最终趋Ｊ　缓．保持　１．５　ｎｌ附　近．小ｊ　ｈ一２．０　ｎ１。顶部排烟－｝　定义ｈ　一川时发生完　排州风速越人．越多的冷　气被吸入排烟口，排烟效率降　ｆ【Ｉ　ｌ欠ＩｊｆＥ．十ｊＩ．　ｊｘＩ速　ｌ　（过大。　山　ｊ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）Ｉｌｆ以看出．排：｝ｆｊｊ风速较小时，上游　令＿Ｊ殷穿．　侧向排烟中．１．１ｌ　ｔ　热烟气源源不断地补充。　排焖【＿ｌ附近　不会ｆｎ现ｈ　一ｈ的情肜．但根据前义的分　能　持＿牛１ｊ对稳定的分　由于歼启ｒ机械排　析．ｆ！ｌ！Ｉｊ向排娴¨也…现丫吸穿，降低ｒ排烟效率。因此．　顶部排烟的定义小能完全啦ｊｆｊ　侧…排烟口ｒ｝１。定义　侧㈣排烟｜１【１＿１．、Ｉｉ　ｈ　稳定之后即为吸穿。　【矧７为排删【Ｉ处吸人烟气的Ｃ（）质鲢分数。质量分　烟．ＪＪｕ速ｆ　拼烟　（扩敞＂通过排烟¨排除了部分：Ｊ４ｊ＝ｌ气．ｊ　游的　气层　度降低．排则口处的温度层小现弯曲。下　游州　的稳定　被破坏，过大的州　娴风速对Ｆ游烟　的蔓延形成＿ｒ　乃，延缓＿ｒ烟气向Ｆ游的正常毪延，甚　数越夫．说明吸入的气体ｔｆ】（、（）越多．即吸入的烟气量　大。增人排　风速町以加怏烟气排除。但较人的排烟风　使　分　气，皮，卜逆流．卜　的冷夺　更多被卷吸和七层　烟　混合。＿卜游娴气层　度火于术Ｊ卜启排炯时的烟气厚　速会吸人很多冷　，造成排烟效率降低，需要选择合适　．排烟风速人＿ｆ　５．Ｏ　ｍ　ｓ后排　度．比Ｊ－游Ｊ＝Ｉ）：Ｉ　排娴兀　紊乱．比Ｉ　游烟气层厚。从　３比较不　的排娴风速。ｍ　Ｉ矧７　同排炯风速卜温度分布ｎ　．排烟　速小丁５．０　ｍ，／ｓ日寸，　＿；ｆ｝人部分被焖气樱盖．　卜边沿血接接触空　ｔ。排　Ｊｘｌ速继续增大时．　烟效率ｆｉｊ现人幅　降，Ｉ　增人到６．５　ｎ　ｓ之后吸入气体　中（、（）禽　较低。即州气含　低。为保证排烟效率．应　气．傲吸人的人部分都足　虑排则风速小人ｊ　６．Ｏ　ｍ　ｓ　增大排娴风速的好处是确　实引起＿ｒ拱顶温度降低．　【■温度降低ｒ约ｌ（）Ｃ，　排　炯『ｘ【速增人到７．３　ｌ＇Ｉ１／　后排娴明处的最高温度卡Ｈ差小　层士ｆｑ气越来越溥．同时州　层波动　增大。排烟风速增　大刮１　０．０　ｍ，，ｓ　ｌＪ、ｆ，仪有少髓烟气　排炯门附近。因此．　在没汁排炯　速流　叫小应过分增人排烟　速，应保　人．排烟ｌＩ１处的烟气层厚度降低，发生“ｕ及穿”现象，烟气　分　被破坏，火城冷空气傲『ｌ发人排州道．排炯效率降低。　：３２］　娴　少覆盖排烟ｒｌ的一半高度。　消防科学与技术２ｔ　１　７年３』ｊ　３６捂第３期　１　６　ｌ　４　ｌ　２　ｌ　０　（）８　０　６　０　４　ｅｒｉＣ］／／１４ｔｈ　Ａｕｓｔｒａｌａｓｉｏｎ　Ｆｌｕｉｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ａｄｅ１ａｉｄｅ　Ａｄｅｌａｉｄｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００　ｌ：５２９　５３２．　Ｌ８Ｊ　ＳＭＡＧ（）ＲＩＮＳＫＹ　Ｊ．Ｇｅｎｅｒａｌ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｔ１ｅ　ｔ３ｒｉｎ１　ｉｔｉｖｅ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｍｏｎｔｈｌｙ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｒｅｖｉｅｗ，１９６３，９１（３）：９９～ｌ６４．　［９］Ｉ　Ｉ　ＩＪ，ＧＡ（）Ｚ，ＪＩ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ（）ｎ　ｔｈｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ｐｌｕｇ　ｈｏ　ｌｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｆｉｒｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｄｉａ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，６２：１１１２—１１２０．　Ｏ　２　捌　煳风速／　Ｉｌｌ／Ｓ　图６　ｈｏ　ｒ变化曲线　Ｌ　ｌＯ］ＨＡＤＪＩＳ（）ＰＨＯＣＩ　ＥＯＵＳ　Ｇ，儿Ａ　Ｑ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ＦＤＳ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｍｏｋｅ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ａ　１　０　ｓｔｏｒｅｙ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　［Ｊ］．Ｆｉｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，４５（２）：１６３—１７７．　［１　１］ＴＩＩ　Ｉ　ＥＹ　Ｎ，ＲＡＵＷＯＥＮＳ　Ｐ，ＭＥＲＣＩ　Ｂ．Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｕ—　ｒａｃｙ　ｏｆ　ＣＦＤ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｓｍａｌｌ—・ｓｃａｌｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ａｔｒｉｕｍ　ｆｉｒｅ　ｃｏｎ——　排娴风迷／ｍ／ｓ　图７排烟口处ＣＯ质量分数图　４　结　论　（１）排烟风速不宜过大。在４　ＭＷ火灾情况下，单个　侧向排烟口的排烟风速增大到６．０　ｍ／ｓ以后，排烟口温　度降低不明显，增大了排烟口处的烟气紊乱程度，造成烟　气层混乱。　（２）排烟风速增大对上、下游烟气层影响不同。增大　排烟风速，上游烟气层可以相对保持分层稳定，但下游烟　气层反而变厚，分层不明显。而且由于排烟口处的风速　过大，下游烟气被卷吸发生回流，不利于烟气层稳定扩散　和沉降。　（３）排烟风速过大会造成排烟口处发生吸穿，降低排　烟效率，应保证至少一半的排烟口可被烟气覆盖。侧向　排烟系统中，单个排烟口排烟风速宜取４．５～６．０　ｍ／ｓ。　参考文献　［１］翁韬，胡隆华．交通隧道火灾防治研究综述［Ｊ］．中国公共安全：学术　版，２０１１，（３）：４１　４　４．　［２］Ｉ　ＵＢＩＮ　Ｂ　Ｔ，ＳＰＲ１ＮＧＥＲ　Ｇ　Ｓ．Ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｄｉｐ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｎｒ　ｆａｃｅ　ｏｆ　ａ　ｌｉｑｕｉｄ　ｄｒａｉｎｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ａ　ｔａｎｋ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｌｕｉｄ　Ｍｅｃｈａｎ—　ｉｔｓ，１　９６７，２９（２）：３８５　３９０．　［３］ＪＩ　Ｊ，ＧＡ（）Ｚ　Ｈ，ＦＡＮ　Ｃ　Ｇ，　￡ａ１．Ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｌｕｇ　ｈｏ—　ｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｌａｙｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｖｅｒｔｉ　ｃａｌ　ｓｈａｆｔ　ｉｎ　ｕｒｂａｎ　ｒｏａｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｆｉｒｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　ａｎｄ　Ｍａｓｓ　Ｆｒａｎｓｆｅｒ．２０１２，５５（２１）：６０３２—６０４１．　［４］Ｉ　ｌ　Ｉ　，ＧＡＯ　Ｚ，儿Ｊ，ｅｌ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ｐｌｕｇ—ｈｏ—　ｌｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｆｉｒｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｄｉａ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，６２：１１１２一ｌ１２０．　］徐志胜，姜学鹏．防排烟工程［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２ｏ１１．　［６］钟委，纪杰，杨健鹏，等．地铁站内排烟¨设置对排烟效果影响的实　验和模拟研究［Ｊ］．１：程力学，２０ｌ０，２７（３）：１　６３　１６８．　［７］ＶＩ（）Ｔ．Ｉ，ＶＡＵＱＵＥＩ　１Ｎ（），ＲＨ（）ＤＥＳ　Ｎ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｌｕｇ—ｈｏｌｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｘｈａｕｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｇａｓ　ｌａｙ——　３２２　　、ｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｆｉｒｅ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１１，４６（４）：１８６一ｌ９３．　『１　２　ＨＥ　Ｙ，ＦＥＲＮＡＮＩ）Ｏ　Ａ，ＬＵ（）Ｍ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｈｅｉｇｈｔ　ｆｒｏｍ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｉｎ　ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ　ｆｉｒｅ　ｅｘｐｅｒｉ—　ｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｆｉｒｅ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９８，３１（１）：１９　３８．　［１　３２　ＬＩ　Ｊ　Ｓ　Ｍ，ＣＨＯＷ　Ｗ　Ｋ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｅｖａｌｕａ　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｓａｆｅｔｙ　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎ　ｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，ｌ８（５）：４３５—４５２．　［１４］陈星星，童艳，郑浩，等．机械送风与自然排烟结合的叶　庭火灾烟气　控制［Ｊ］．消防科学与技术，２０１５，３４（６）：７４３—７４７．　［１５］梁强，李炎锋，李俊梅．狭长通道内火灾烟气流动特性实验研究　［Ｊ］．消防科学与技术，２Ｏｌ６，３５（９）：１２２ｌ一１２２４．　［１６］张培红，俞艳秋，赵鹏程，等．狭长受限空间火灾演化规律的实验研　究［ｊ］．消防科学与技术，２０１５，３４（６）：７１９—７２１．　Ｎ　ｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ａｔ　ｓｍｏｋｅ　ｖｅｎｔ　ｉｎ　ｌａｔｅｒａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ＹＡＮＧ　Ｊｕａｎ　＇　～，ＰＡＮ　Ｘｕ—ｈａｔ　’　‘。。，　ＷＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｌｅｔ　。。ＨＵＡ　Ｍｉｎ　’　～。　ＪＩＡＮＧ　Ｊｕｎ—ｃｈｅｎｇ　’　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉ　ｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｆｉｒｅ　Ｓｃｉ—　ｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ・Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎ—　ｊｉｎｇ　２１０００９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｋｅｙ　１．ａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　ａｎｄ　Ｉｎ—　ｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００９。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦＤＳ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｌａｔｅｒａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｒｏａｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｍｏｋｅ　ｌａｙｅｒ　ｉｎｔｅｒ—　ｆａｃｅ　ｗａｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｎ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｐｌｕｇ　ｈｏ—　ｌｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｉｎ　ｆｉｒｅ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｔＯＯ．Ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｍｏｋｅ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｍｏｎｏｘｉｄｅ　ｎｅａｒ　ｔｈｅ　ｓｍｏｋｅ　ｖｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｉｎ　ｌａｔｅｒａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ａｎ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｃａｎ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｓｍｏｋｅ　ｒａｐｉｄｌｙ　ａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｅｉｌｉｎｇ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｍａｙ　ｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｐｌｕｇ　ｈｏｌｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ａｎｄ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘ　Ｆｉｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ．ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａｒｃｈ　２０１７，Ｖｏｌ　３６，Ｎｏ．３　　．养老机构火灾智能安全疏散系统及ＳＷＯＴ分析　谢尊贤，薛琪　（西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西西安７１００４３）　摘要：分析养老机构突发火灾事故疏散困难的主观、客　体，其中相当一部分为失能或半失能老人，一旦发生火灾　观原因，提出建立突发火灾事故智能安全疏散系统。系统由中　等紧急情况，如果不能进行安全、快速、有序疏散，就会造　枢控制系统、可穿戴式智能终端和手持智能终端组成。启动方　成大量的人员伤亡。但目前，我国对养老机构突发火灾　式包括自动启动和手动启动两种。中枢控制系统发出预警信　事故应急疏散工作的研究较少，现有研究大多是针对老　号后，可穿戴式智能终端震动并闪光，提醒佩戴终端的老年人　年住宅防火设计方面存在的问题。因此，针对养老机构　尽快疏散，手持智能终端显示屏显示定位点，便于看护人员协　突发火灾事故设计一套智能安全疏散系统，对于提高疏　助疏散。运用ＳＷＯＴ分析法对系统进行综合性分析，明确其　散效率，保障老年人生命安全，具有重要的现实意义。　对养老机构突发火灾事故的安全疏散的积极作用，分析此系统　推广的困难及未来发展方向。　１　养老机构火灾安全隐患分析　关键词：养老机构；突发火灾事故；智能安全疏散系统；　建筑物发生火灾后，人员能否安全疏散主要取决于　可穿戴；智能终端；ＳＷＯＴ分析法　可用安全疏散时间和所需安全疏散时间。当所需时间小　中图分类号：Ｘ９１　３．４，ＴＵ２４６．２　文献标志码：Ａ　于可用安全疏散时间时，即可以判定人员能够安全疏散。　文章编号：１００９—００２９（２０１７）０３—０３２３—０４　所需安全疏散时间主要分为三个阶段：预动作、疏散　过程、疏散完成。　截至２０１５年底，我国６Ｏ岁以上老年人口已经达到　１．１预动作阶段分析　２．２亿，占总人口的１６　。据预测，２０３３年前后将达到４　预动作时间分为预警阶段、反应阶段和响应阶段。　亿，到２０５０年，老年人口将达到全国人口的三分之一，因　由于老年人对火灾前兆不如成年人敏感，其对火灾的警　而社会对养老机构的需求将与日俱增。但由于我国养老　觉性比较低，火灾前期反应时间较长。容易错失疏散的最　机构的发展正处于探索阶段，缺乏较为成熟的安全体系，　佳时间。　养老机构的安全问题日益凸显。据不完全统计，自２０１３　（１）预警阶段。预警阶段为从着火到发现火源的这　年来，报道的养老机构事故已有十余起，养老机构安全事　段时间。老年人对火灾的警觉性远低于普通成年人，不　故引起了广泛关注。　易察觉和观察到火灾初期产生的火苗或者烟雾等，对火　养老机构除工作人员外，大部分为６０岁以上老年群　灾反应所需要的时间比普通成年人更长，极易错失扑救　。’ＩＩ…。ｌｌ¨¨。ｌｌ¨¨。ｌｌ¨¨　。ｌｌ¨　‘ｌ’ｌ¨　｜¨＿　　。Ｉ［１￣１。‘’Ｉ…＿ｌ¨…＿＿¨…　”　Ｉ。ｌｌ¨ｌ－。ｌｌ¨ｌ－・。＿ｌ¨ｌ－・　ｑｌ　ｌ＿＿¨　‘Ｉ１ｈ”Ｉｌｌｌ１。‘¨¨　。‘Ｉｌｌｈ，，，ｏ＇ｌｌｌ…。ｌｌ¨ｌ－　火灾的最佳时机。　ｈａｕｓｔ　ｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅ　ｓｍｏｋｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｃｏｖｅｒ　ｈａｌｆ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍｏｋｅ　ｖｅｎｔ　（２）反应阶段。许多老年人有记忆力衰退、反应迟　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓｍｏｋｅ　ｖｅｎｔ　ｓｈｏｕｌｄ　缓、安全意识差、生活自理能力差等情况，往往难以意识　ｒａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　４．５　ｍ／ｓ　ｔｏ　６．０　ｍ／ｓ，ｔｏ　ｇｅｔ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｅｆｆｅｃｔ．　到制造火灾隐患的现场，应急反应时间长。　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄ　ｔｕｎｎｅｌ；ｌａｔｅｒａｌ　ｓｍｏｋｅ　ｖｅｎｔ；ｍｅｃｈａｎｉｃ　ｅｘｔｒａｃ—　（３）响应阶段。由于老年人行动迟缓，在出现安全隐　ｔｉｏｎ；ｐｌｕｇ　ｈｏｌｉｎｇ；Ｎ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ；ｅｘｈａｕｓｔ　ｅｆｆｅｃｔ　患时，不能及时发出预警，并采取一定的处置措施，往往　容易延误疏散。　作者简介：杨　娟（１９９３一），女，江苏盐城人，南京　１．２疏散过程阶段分析　工业大学安全科学与工程专业硕士研究生，主要从事　１．２．１客观因素分析　隧道火灾研究，江苏省南京市鼓楼区中山北路２００号，　（１）安全防护设施配置不完善。我国大部分养老机　２１０００９。　构都是在郊区自建或租用现有建筑，部分是由中小旅馆、　通信作者：潘旭海（１９７７一），南京工业大学安全与　校舍等改建而成，建筑内外消防没施相当薄弱，火灾自动　工程学院副院长，南京工业大学火灾与消防工程研究　报警系统、防排烟系统、应急照明等消防设施配置不完　所所长，教授，博士，主要从事建筑火灾与爆炸研究。　善，并且无人保养、看护，在长期缺少维护的情况下，消防　收稿日期：２０１６—１１—０９　设施逐渐损坏，无法在火灾中发挥应有的功效。同时，养　基金项目：陕西省社科界重大理论与现实问题研究项目“陕西多元化养老服务社会化体系建设研究”（２０ｌ５Ｚ０４４）　消防科学与技术２０１７年３月第３６卷第３期　３２３