《火灾烟气控制》复习提纲
第一章
火灾烟气组成
火灾烟气由热解和燃烧所生成的气（汽）体、悬浮颗粒及剩余空气三部分组成。 有机化合物在一般温度条件下，燃烧产物主要有：CO 2、CO 、H 2O 、SO 2、P 2O 5等，此外还有少量的碳氢化合物。
烟气中飘流的热解和燃烧所生成的悬浮颗粒，一般称为烟粒子，通常有游离碳（碳黑）、焦油类粒子和高沸点物质的凝缩液滴等。
在燃烧过程中没有参与燃烧反应的空气成为剩余空气。
火灾烟气的毒害性
缺氧、毒害、尘害、高温。
火灾烟气的基本状态参数（温度、密度）
压力、温度、比容或密度。
火灾烟气的绝对压力为：P y =B+P ys ≈B 。 不计围护结构的冷却作用，烟气与周围冷空气混合后的温度为：000y y k k
y y k V t V t t V V +=+ ℃。
经验公式计算混合后的烟温：t y =α1·t y0，α1烟气冷却系数，经过走道取0.7，经过走道和排烟竖井取0.5。t y0为着火房间窜出的烟气温度，一般取500 ℃。 烟气的密度可利用理想气体的状态方程导出：y 0y y
y b P 273=T P ρρ，对于火灾烟气，Py ≈B ，0y y y b y b y
273B 353B 353=T P T P T ρρ≈≈ kg/m 3。 烟粒子浓度的表示方法及关系
烟粒子浓度通常有质量浓度、颗粒浓度和光学浓度三种表示方法。 质量浓度：单位容积的烟气中所含烟粒子的质量，s s y
m V μ= mg/m 3。 颗粒浓度：单位容积的烟气中所含烟粒子的颗粒数，s s y
N n V = 1/m 3。 光学浓度用减光系数Cs 表示，采用光学法，根据Lamber Beer 定律测定，0s C l I I e
-= Cd 。 三种烟粒子浓度的相互关系： 质量浓度与颗粒浓度呈线性关系：36s s
n d πμρ= 减光系数与质量浓度呈线性关系：32s s C d μρ=
减光系数与颗粒浓度呈线性关系：24s s C d n π=
? 以上线性关系只是近似的线性关系。
第二章
烟气扩散路线、防烟分区划分方法
高层建筑发生火灾时，烟气在其内的流动扩散一般有三条路线：第一条，也是最主要的一条：着火房间→走廊→楼梯间→上部各楼层→室外；第二条：着火房间→室外；第三条；着火房间→相邻上层房间→室外。
防烟分区划分方法：1. 按面积划分：高层建筑/剧场、影院、体育馆等；2. 按用途划分：居住区、办公区、疏散走道、楼梯、电梯及前室等；3. 按方向划分：水平方向，垂直方向。
主要的防烟方式和排烟方式
防烟方式：非燃化防烟、密闭防烟、阻碍防烟、加压防烟。
非燃化防烟方式：包括材料本身和收藏方式的非燃化。非燃材料的特点是不易燃烧且发烟量很少，所以可使火灾时产生的烟气量大大减少，烟气光学浓度大大降低。收藏方式的非燃化指将易燃物品存放在专门设计的以非燃化或难燃材料制作的壁橱、钢橱等橱柜中。
密闭防烟方式：采用密闭性能很好的墙壁和门窗等将房间封闭起来，并对进出房间的气流加以控制。当房间一旦起火时杜绝新鲜空气流入，使着火房间内的燃烧因缺氧而自行熄灭。
阻碍防烟方式：在烟气扩散流动的路线上设置各种阻碍以防止烟气继续扩散的方式，常用在防烟分区的分界处。
加压防烟方式：对着火区以外的区域进行加压送风，使其保持一定的正压，以防止烟气的侵入的防烟方式。
排烟方式：自然排烟、机械排烟。
自然排烟的原理、影响因素和优缺点
原理：利用火灾产生的热烟气流的浮力和外部风力作用，通过建筑物对外的开口把烟气排出室外的排烟方式。
影响因素：烟气和空气之间的温度差，排烟口和进风口的高度差，室外风力的影响，高层建筑热压作用的影响。
优点：结构简单，投资少，不需外加动力，运行维护费用少。
缺点：排烟效果不稳定，对建筑物的结构有特殊要求，存在火灾通过排烟口漫延到紧邻上层的危险性。
三种机械排烟的工作原理和优缺点
负压机械排烟的工作原理：利用排烟机把着火区域中产生的高温烟气通过排烟口排至室外。优点：克服自然排烟受外界气象条件以及高层建筑热压作用的影响，排烟效果比较稳定，特别是火灾初期能有效地保证非着火层或区域的人员疏散和物资转移时安全。缺点：在火灾猛烈发展阶段效果可能大大降低；排烟风机和管道必须能在高温下工作；初投资和维修费用高。
正压送风防烟的工作原理：在疏散通道等重要防烟部位送入足够的新鲜空气，使其维持高出建筑物其它部位的压力，从而把着火区产生的烟气堵截于防烟部位之外。优点：确保疏散通道的安全；降低建筑物某些部位的耐火要求；便于旧式建筑物防排烟技术改造。缺点：当正压送风楼梯间的正压值过高时，会使楼梯间通向前室或走廊的门打不开。
全面通风排烟的工作原理：就是把正压送风防烟和负压机械排烟两者结合起来的防排烟方式。当建筑物发生火灾时，在着火区域即有烟区利用排烟风机把烟气排至室外，并造成微负压，以防止烟气蔓延扩散出去；同时在非着火区域采用送风机加压送风，造成微正压，以防止烟气的侵入。优点：防排烟效果良好；布置灵活，适应性广；可借用通风空调系统实现排烟。缺点：系统复杂，自动控制要求高；采用专用设备，造价高。
第三章
流量平方根法则
通过管状开口或薄壁开口的流量都与开口两侧的压力差的平方根成正比例关系，称为流量
平方根法则。对于各种结构型式的开口：Q=KAΔP1/n。一般孔口n取1.6，狭窄缝隙取2.0。
中性层理论
通风工程中，常把由于室内外温度差和窗孔的高度差引起的浮力作用称为热压作用。窗孔内外的压差称为余压。余压为正，向外排气，是排气窗孔；余压为负，向里进风，是进风窗孔。在某一个位置，室内外各点的静压相等，是余压为零的水平面，称为中性层或中和面。
中性层理论的基本思路
公式推导详见P63~P70。
着火房间具有上下开口时的气流状况：
2
21
12
n
w
T
h A
h A T
??
=?
?
??
.表明自然排烟时，中性层位置与
上下开口面积、着火房间内气体温度及室外空气温度之间的关系。火灾温度越高，中性层下移；下部吸入口面积增大，中性层下移。中性层的下移有利于对外排烟，所以在进行自然排烟设计时，应适当加大底层的开口面积，有利于上层的对外排烟。
着火房间门窗开启时的气流状况：
1/31/3
2
1
w n
n w
T
h
h T
ρ
ρ
????
==
? ?
????
。排出
：
2
3c
M B h
α
''=
2
3c
M B h
α
'=
高层建筑的中性层：
21
11
n n
i j
A A
==
=
∑∑。高层建筑各楼层的开
口面积分布比较均匀时（无专设排气竖井），中性层将位于整个建筑物总高度的中部附近。40层以上的高层建筑，中性层位置在其高度的50~70%处，气密性很好的高层建筑，中性层位置在其高度的30%处。一般计算时，位置可设定在建筑物的中部。
烟囱效应、正反热压作用，及其影响
高层建筑物内一些贯通上下的竖直通道，如电梯间、管道竖井、通风排烟竖井等，当建筑物内外存在温差时，将产生“烟囱效应”。
正热压作用：建筑物内温度高于室外温度时在其各种竖直通道中存在一股上升气流的现象。
反热压作用：建筑物内温度低于室外温度时在其各种竖直通道中存在一股下降气流的现象。
热压作用对火灾烟气流动的影响：
正热压作用下，如果火灾发生在中性层之下，烟气流人竖井后使井内气温升高、浮力增大、上升气流加强。当上升到中性层以上时，烟气流出竖井进入建筑物上部各楼层。如果楼层上下之间无渗漏，则中性层以下楼层，除着火层外，将不存在烟气：如果存在渗漏，则中性层以下楼层进烟后烟气将随空气流人竖井向上流动；中性层以上楼层进烟后烟气将随空气排至室外。如火灾发生在中性层之上，着火房间中的烟气将随着建筑物中的气流通过外墙开口排至室外。当楼层上下之间无渗漏状况时，除着火层之外，其余楼层将不存在烟气。当存在渗漏状况时烟气将渗漏到其上部的楼层中去，然后随气流通过各楼层的外墙开口排至室外。
反热压作用下，如火灾发生在中性层之上且烟气温度较低时，烟气流入竖井后，竖井内气流方向朝下，烟气被带到中性层以下，然后随气流流入各楼层中，如果建筑物楼层上下无渗漏，除着火层外中性层以上各楼层均无烟气侵入；如存在渗漏，烟气将向上部楼层渗漏，然后随空气流人竖井。如火灾产生的烟气温度较高，烟气进入竖井后导致井内气温高于空外气温，则反热压作用转变为火灾条件下的正热压作用，烟气在竖井内转向为上升流动。火灾发生在中性层之下且烟温较低时，着火层中的烟气将随空气排至室外。当楼层上下无渗漏时，除着火层外其余楼层均无烟气侵入；当存在渗漏时烟气可能渗漏到其上部楼层中，并随空气流排至室外。同样，如火灾所产生的烟气温度较高也可能导致转变为正热压作用。