建筑物内烟雾流动的形成,总的来说,是由于风和各种通风系统造成的压力差,以及由于温度差造成气体密度差而形成的烟囱效应,其中温差和温度变化是烟雾流动最为重要的因素。它与建筑物的烟囱效应、防排烟方式、火灾温度等诸多因素有关。
1.建筑物内通风、空调系统对建筑物内压力的影响,取决于供风和排风的平衡状况。如果各处的供风和排风是相同的,那么该系统对建筑物内的压力不会产生影响,如果某部位的供气超过排气,那里便出现增压,空气就从那里流向其他部分。反之,在排气超过供气的部位,则出现相反的现象。因此,建筑物内通风、空调系统可以按照某种预定而有益的方式设计,以控制建筑物内的烟雾流动。
2.室外风向、风力、风速对高层建筑烟雾流动有显著影响,且这种影响随建筑物的几何形状而变化。简单地讲,风力作用使得迎风面的墙壁经受向内的压力,而背风面和两侧的墙壁有朝外的压力,平顶层上有向上的压力。这两种压力,使空气从迎风面流入建筑物内,从背风面流出建筑物外,建筑物顶上的负压力对顶层上开口的垂直通风管道有一种吸力的作用。同时正的水平风压力促使中性面上升,负的水平风压力促使中性面下降。
3.烟囱效应。在建筑物的竖直通道中,由于自然对流循环加强,促使烟气上升流动得效应就是建筑物的烟囱效应。它是由高层建筑物内外空气的密度差造成的。高层建筑的外部温度低于内部温度而形成的压力差将空气从低处压入,穿过建筑物向上流动,然后从高处流出建筑物,这种现象被称为正热压作用。在低处外部压力大于内部压力,在高处则相反,在中间某一高度,内外压力相同,即存在一个中性压力面。烟囱效应随建筑物的内外温度差以及建筑物高度的增加而增加,在火灾发生于较低层时,烟囱效应对竖井和较高层的烟污染的影响尤为显著,因为此时烟从低层上升至高层内的潜力更大。火灾时,由于燃烧放出大量热量,室内温度快速升高,建筑物的烟囱效应更加显著,使火灾的蔓延更加迅速。因此烟囱效应是高层建筑烟气扩散流动和火灾蔓延扩大的重要机理。
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