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NFPA92B购物中心、中庭和大面积建筑的烟气管理系统指南(2000版)××××××目录第1章概述第2章设计考虑第3章计算步骤第4章设备与控制第5章测试第6章参考文献附录:A说明性材料B火灾热释放速率的预测Ct-平方火D第3章中使用国际单位(SI)的方程E演示在NFPA92B中的方程的示例问题购物中心、建筑中庭和大面积厅堂的烟气控制系统指南2000年修订版NFPA92B版,《购物中心、建筑中庭和大面积厅堂的烟气控制系统指南》,是由烟气控制系统技术委员会修订,于2000年5月14日至17日在佛罗里达州丹弗市举行的世界火灾安全大会暨展览会上由美国消防协会决议通过的。标准化组织于2000年7月20日颁布实施,同年8月18日起执行,并替代所有以前的版本。NFPA92B版于2000年8月18日被定为美国国家标准。NFPA92B的起源与发展NFPA2000年版实质上是对以前版本的文档作修改厚的版本,反映了建筑中庭、购物中心和其它大空间建筑烟气控制的昀新信息和技术;主要修改内容包括昀新的定义、有关水喷淋系统对烟气控制的影响的补充数据、对烟气控制的基本原理和局限性的深入讨论、估算火灾热释放速率的附加说明以及系统核查的新标准。注:数字或字母后标有*的段落为解释说明段,见附录A;有关参考文献的信息见第六章和附录F。第1章概述1.1目标这本规范的目标是为业主、设计者、规范制订者和防火部门提供一种大体积、无间隔空间内烟气控制的方法,主要对以下问题进行了阐述:(1)室内空间烟气运动的问题(2)室内空间烟气运动的基本规律(3)烟气控制方法(4)数据和技术(5)建筑设施和控制(6)测试与维修方法1.2*范围这本规范提供了估计大空间内或相邻房间起火的烟气层位置的方法,这些方法包括在大空间建筑内新安装或改造烟气控制系统的设计、安装、测试、运行和维修等的技术基础。在大空间内安装烟气控制系统因为在这样的空间内发生的火灾没有挡烟垂壁的遮挡。这本规范涉及的建筑包括建筑中庭、购物中心和小型大空间建筑(见NFPA92A《烟气控制系统和由挡烟垂壁划分防火分区的建筑的机械排烟系统的推荐实施稿》和NFPA204《烟气和热量排放指南》)。不本规范不适用于仓库、制造车间和其它小空间建筑,也不提供烟气对人身安全、财产安全和营运的连续性的破坏的评价方法。本指南中假定烟气控制方式为机械排烟方式,在很多情况下,可以采用自然排烟。自然排烟口的排烟量是排烟口宽度和热烟气层温度的函数。确定自然排烟能力的方法见NFPA204,《烟气和热量排放指南》,与NFPA92B不同,这篇文档仅限于自然排烟所涉及的范围。一般地,如果不能够对场景进行深入地模型化以确保自然排烟不会失效和不会被机械排烟所干扰,同一空间中不能同时应用自然排烟和机械排烟系统。1.3目的1.3.1本文档的目的是提供执行烟气控制系统指南,完成以下工作:(1)在人员疏散所需的时间内,维持人员从大体积建筑的出口逃出的稳定环境。(2)控制和减少烟气从着火区域向临近区域的蔓延。(3)提供说明着火区域内外的状况,帮助进行紧急人员搜救和确定火灾发生位置以及进行灭火。(4)人员生命保护和减少财产损失。(5)帮助火灾后的排烟。1.3.2特定的设定目标可在其它法规和标准中设立,也可由有权威的专家提出。1.4定义本指南中所用的术语在本章中列出,解释如下:1.4.1中庭。由一个或连接两个或两个以上有顶棚覆盖的的楼层的地面敞开式开口所围成的大体空间,用来除了封闭楼梯间、升降货架、扶梯开口和用作安装管道设备、电线、空调系统、或通讯设备的其它用途。1.4.2*顶棚射流。在顶棚下从火羽流与顶棚接触点按径向发展的烟气流动。1.4.3*交通间。建筑物内有通向大体积空间的通道的空间,使得发生在交通间和大体积空间的火灾烟气能够不受限制地从一个地方蔓延到其它地方。1.4.4覆盖通廊。用作步行通道和连接到整个建筑或连接到单一或多种住宅群的覆有雨棚和屋顶的内部空间。1.4.5终端对终端验证。是一种提供肯定询证的自检方法,验证诸如在烟气控制、系统测试或者人表现出超常迹象。1.4.6*烟气的昀初迹象。是指过渡区和烟气自由卷吸空气的边界。公式(3)和(4)用来预测没有机械排气装置启动的情况下烟气填充下的边界层高度。1.4.7指南。咨询性和信息性的文档,它的条文是非强制性的;一本指南可以包括用于实际使用的强制性的条文,但本指南不适于以法律条文的形式规定。1.4.8*大体积空间。是一种无房间的建筑,高度约2-3层,在其中或与其相连的交通间内发生的火灾,烟气都能够自由地、不受限制地运动和加速蔓延。1.4.9穿插效应。在很高的抽气速率下,烟气层下部的空气穿过烟气层被抽吸出去的效应。1.4.10隔间。在建筑中以挡烟垂壁为分隔而从大体积空间中分离出来的空间,挡烟垂壁不依赖于气流而对烟气运动进行限制。可燃材料热解或燃烧释放出的固体颗粒、液滴、气体以及卷吸和混合进入的空气的混合物。1.4.12挡烟屏障。水平的或竖直的连续阻隔物,如墙、地板、顶棚或其它有同样作用的类似结构等,用来限制烟气的流动。这种挡烟屏障可用来保护开口,可以有一定的耐火等级,也可以对耐火等级不作规定。1.4.13挡烟板。按照《UL555S-烟气控制系统中挡烟板的计算安全泄漏面积标准》而设计的用于阻挡空气和烟气流动的装置。联用防火隔板和挡烟板应符合《UL555-防火隔板安全标准》和《UL555S-烟气控制系统中挡烟板的计算安全泄漏面积标准》的要求。1.4.14烟气层。在物理障碍和热障下面的聚积烟气层,烟气层既不是各组分的均匀混合物,也没有固定的温度;为计算方便,可以假设为均匀混和的情形。烟气层包括了过渡区,它是非均匀混合区,把热烟气层和烟气自由卷吸空气区分隔开。1.4.15烟气层界面。烟气层和烟气自由卷吸空气层的理论边界,如图A.1.4.6所示。实际中烟气层界面是在过渡缓冲区内的一个有效边界,可能有几英尺厚。在这个有效边界下面,过渡区内的烟气密度降为0,这个高度常用公式(8)、(9)、(10)和(15)计算。1.4.16烟气控制系统。一种包含多种烟气控制方法的系统,这些方法可以单独或者共同作用来控制烟气的运动。1.4.17烟囱效应。在建筑内外或建筑内不通空间,温度不通而引起的气体密度差,从而引起的竖向空气流动。1.4.18稳定环境。限制烟气和热量的排放,或者使其维持在不会对人员的人身安全造成威胁的水平,这样的环境称为稳定环境1.4.19*过渡区。烟气层界面和烟气的昀初迹象层之间的区域,在这个区域的烟气层温度降至环境温度。1.5设计原则1.5.1大体积空间、购物中心和建筑中庭的火灾1.5.1.1在大型敞开空间的火灾所产生的烟气可假定为在福利作用下形成羽流撞击顶棚,,或者由于温度逆增形成烟气分层,在烟气撞击顶棚或出现分层以后,整个空间内烟气开始填充,烟气层界面的下降,烟气层下降的速率取决于烟气由羽流中补充到烟气层中的速率。这种烟气填充过程可用双区模型表示,烟气层的底层与环境空气有一个明显的界面,在工程计算中,烟气补充速率可以估算为烟气层下面羽流卷吸空气的速率;水喷淋系统会降低火源的热释放速率和羽流卷吸空气的速率。1.5.1.2按照区域模型假设,从烟气层界面到顶棚,再水平到整个烟气层到达区域的烟气保持常物性(烟气密度和温度)。1.5.1.3以与空气补充到烟气层的速率相同的速率排烟,可以使烟气层界面达到一个平衡位置,同时,排烟还会减小烟气层下降速率。1.5.1.4当烟气降低到相邻的、烟气可填充的空间的高度时,可以用物理阻隔的方式或者反向气流来抑制烟气从中庭和商场向相邻空间的蔓延流动。《NFPA92A-烟气控制系统推荐实施稿》,说明了用固壁阻挡烟气流动的应用情况。反向空气流利用在相邻的空间内反向补风来抑制烟气向其中蔓延;达到抑制烟气流动的空气流速时所需的补气的体积流率可能很大。1.5.1.5要实现有效的排烟,必须及时地以低速补充空气;为了能够实现有效的烟气控制,补充空气必须充分扩散,不致影响火焰、烟气羽流和烟气层界面。补气速率不应超过排烟速率,这样在中庭和商场内能够保持对相邻空间的正压。如果空气进入界面以上的烟气层,则一定可以用于排烟计算中。1.5.2交通间火灾交通间火灾产生的受浮力驱动的气体会溢进大空间内,这种情况下的烟气控制设计与在大空间内发生火灾情形的设计类似,但在设计中必须考虑自由羽流和溢流的输运行为的不同。如果敞开的交通间有自动喷水灭火系统保护,则在本指南中的计算可以不需要附加通风口。另外作为备选方案不管交通间又没有自动喷水灭火系统保护,如果交通间以一定的速率排烟,保证通过烟气层界面流入大空间的烟气有足够的大速度,这样就能够阻止烟气溢进大空间。1.5.3火灾探测有效的烟气控制系统的设计需要火灾早期探测系统。1.5.4灭火系统1.5.4.1*自动灭火系统的设计的目的是降低火灾中可燃物的质量燃烧速率,进而减少烟气的产生量,即通过降低火灾中可燃物的质量燃烧速率,烟气的产生量也会减少。在临近中庭和有上盖的步行街商场的空间内,在安装有水喷淋系统的情况下发生的火灾也能够被抑制到减小对中庭和有上盖的步行街商场的影响的状态,因此增加烟气控制系统的使用寿命。1.5.4.2喷头的动作取决于很多因素,其中包括火源的热释放速率及顶棚高度.因此,对于规模适中的火灾来说,安装在顶棚高度低的地方的喷头在合理时间内动作的可能性较大.比如顶棚高度为8ft-24ft(suchas8ftto25ft).着火点处喷头的动作使得烟气的温度下降,从而导致烟气的浮力减小.烟气浮力的减小又引起烟气层高度和能见度的下降.如果发生上述情况,第三章所述的关于烟气填充和烟气产生的方程就不再适用.1.5.4.3中庭临近空间的喷头动作致使烟气温度的下降.对热释放速率小的火灾来说,离开着火房间的烟气的温度与环境温度接近,烟气在开口处几乎消散殆尽.对于热释放速率大的火灾来说,烟气的温度高于环境温度,因此烟气很快进入中庭.1.5.5操作情况烟控系统的部件须能够承受要求的昀大温度.此温度可由导则中的方程来获得.1.5.6持续性分析基于保持烟气空间不变性的烟气控制系统设计可由两种方法来实现.第一,设计思想体现在防止烟气层高度的下降.第二,设计思想则体现为烟气层毒性物质的临近值.上述的方法则需要评价对象对烟气的反应特性.持续性的影响因素包括又不只包括以下几方面:(1)热辐射(2)烟气毒性(3)能见度持续性分析超出了本导则的范围.但是,众多资料对持续性分析方法作了具体分析.1.5.7疏散分析如果烟气控制系统的设计是基于人员在接触烟气之前或参数临近值达到之前时的疏散情况,我们就必须考虑人员的疏散时间问题.疏散分析超出了本导则的范围.但是,众多资料(Pauls(1995),NelsonandMaclennan(1995))对持续性分析方法作了具体分析.1.6设计参数1.6.1总述设计标准应该包括拥有系统性能与测试程序的专家的简介.1.6.2泄漏面积设计标准和烟控系统的测试原则都应当基于以下两方面的考虑:防烟分区和连接区域(1)防烟分隔的缝隙部分处应当保证足够的内外压力差,并使得防烟分区以外的区域保持正压(见NFPA92A,RecommendedPraticeforSmoke-ControlSystems)。缝隙部分包括结构结点、裂缝、门缝及距离相当的结构。(2)挡烟设施中大的孔洞,如开启的门及其它较大的孔洞,则需要维持足够大的空气流速。空气流流向着火区域。1.6.3气候数据建筑物内外的温度差会引起烟囱效应,并且决定了气流的移动方向及大小。因此,选择排烟风机时就必须考虑烟囱效应。温度及风速的影响随建筑物高度、布局、缝隙及墙地板的开口的变化而变化。1.6.4压力差在烟气控制区的边界上应当考虑允许压差的昀大值及昀小值(见NFPA92A,RecommendedPracticeforSmoke-ControlSystems)施加在门上的力的昀大值不能超出NFPA101、生命安全标准或当地的规范规则的要求。昀小的压力差必须能够保证人员疏散时无严重的烟气泄漏状况。系统的性能受风力、烟囱效应及火灾时热烟气浮力的影响
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