:建筑防火设计i加压送风时楼梯间内压力与空气流速的数值模拟游宇航I,孙晓乾2(1.重庆市长寿区消防支队，重庆401220；2.罗尔夫杰森消防技术咨询(上海)有限公司，上海200120)基金项目：重庆市公安局科研项目“高层建筑竖向通道内火灾烟气的蔓延及控制研究”(2009—22)摘要：采用数值模拟的方法对不同火源位置和不同加压送风量下高层建筑楼梯间内加压送风的效果开展研究。结果表明，当加压送风机位于底部时，楼梯间内的正压值在着火楼层以下随高度的增加而降低，在着火楼层处达到最低，在着火楼层以上随高度的增加而增加并最终趋于一稳定值，该稳定值与加压送风量近似呈线性增长的关系。着火楼层开门处的空气流速较快，其他楼层的门缝流速相对较小。门缝隙处的空气流速随加压送风量的增大而增大，通过着火层开门流出空气的流速增加明显。关键词：高层建筑；楼梯间；加压送风；数值模拟中图分类号：X913.4,TU972.4文献标志码：A文章编号：1009—0029(2012)06-0575—04高层建筑内可燃物集中，火灾荷载密度大，用电设备多内部竖向管道井种类多。一旦发生火灾，烟火蔓延途径多，易形成立体火灾，人员疏散困难，灭火救援难度大，极易造成群死群伤的严重后果。有毒有害烟气是火灾中造成人员死亡的最主要因素。各种竖向通道(楼梯间、电梯井、管道井等)既是高层建筑内特有的基本单元，也是火灾烟气迅速蔓延的重要途径。因此，研究高层建筑竖向通道内的烟气控制对于高层建筑的消防安全具有重要的意义。高层建筑内烟气控制的基本策略是加压送风，而将加压送风直接作用于楼梯间是其中一种重要的模式。高层建筑楼梯间的加压送风研究中，大部分研究集中在对风量、风压的推导上，Klote、Tamura和Evans等人均做了类似的推导，但是对于楼梯间内加压送风的效果如风压分布、速度分布等的研究还处于起步阶段，目前还没有较为全面、系统的研究笔者采用数值模拟的方法对不同火源位置和不同加压送风量下楼梯间内加压送风的效果开展了研究，得出了风压分布和速度分布的规律，为高层建筑加压送风系统的设计提供基础理论依据。1物理模型设置数值模拟的物理模型基于某高层建筑的加压送风系统建立，模型模拟某高层建筑的加压送风系统保护的一个区段，共31层，层高为3.5m,总高108.5m,由设置在底层的加压送风机为楼梯间送风，风机风量为22000m3/ho楼梯间每隔一层(即在偶数层)设置一个常开式加压送风口，风口大小为0.5mX0.6m。物理模型包括楼梯间、前室、着火房间和加压送风管道。研究仅对楼梯间加压送风系统进行分析，不对前室的加压送风进行研究。模型中前室的送风口全部关闭。模型的壁面均设定为绝热壁面，不考虑壁面的热损失。该模型平面图如图1所示，楼梯间平面尺寸为3.0m(X)X3.6m(Y),楼梯宽度为1.4m,加压送风管道的平面尺寸为2.5mX0.4m,加压送风口下沿距离各层地板0.5m。在楼梯间、前室、一道门门缝和二道门门缝处分别设置速度和压力测点，测点布置如图1和表1所示。楼株间前室V3P3•o1ST压力测点测量参数位置速度测点测最参数位置P1楼梯间正压值距送风口中心0.8mVI楼梯间加压送风口风速距送风门中心0.8mP2一道门门缝正压值距门缝中心0.1mV2一道门门缝风速距门缝中心0.1mP3前室正压值距送风口中心0.8mV3前室加压送风口风速距送风口中心0.8mP4二道门门缝正压值距门缝中心0.1mV4二道门门缝风速距门缝中心0.1m数值模拟计算采用NIST开发的场模拟程序FDS(4.07)。FDS处理湍流流动一般使用大涡模拟。该程序将房间或建筑分成小的三维计算单元(控制体)，可以计算每个单元内气体的密度、速度、温度、压力和组分浓度，给出火灾中的烟气流动和传热过程，是目前应用于火灾研究方面比较成熟的数值模拟研究程序。模拟研究设置起火楼层为5层、15层和25层，风量为22000.25000.27500.30000.35000n?/h,加压送风；:道图1楼梯间加压送风抑制火灾烟气建模平面图表1压力和速度测点布置2模拟计算设置共计15个工况，见表2。3结果与讨论图2〜图4为不同送风量下楼梯间内压力分布。可以看出，在着火楼层以上，整个楼梯间内的正压值随着高度的升高而升高，并最终趋于一个稳定值，这说明楼梯间内着火层上部有一定的压力积累并逐渐达到稳定。而在...