申请/专利权人：应急管理部四川消防研究所

申请日：2019-04-09

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN109859561B

主分类号：G09B9/00

分类号：G09B9/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.07.02#实质审查的生效;2019.06.07#公开

摘要：本发明公开了满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台和方法，主要解决了现有技术中存在的尚无针对在火灾工况下防烟楼梯间前室不同朝向自然通风口的通风效果可靠性进行研究的手段和方案的问题。该平台包括楼梯间本体，与楼梯间本体连接的前室，与前室连通的起火室，开设在前室墙体上的平开窗，设置在前室外侧的风幕系统，安装在楼梯间本体、前室和起火室中并用于采集温度、烟密度和风速的采集仪器组，与采集仪器组通过信号连接的数据采集器，以及通过数据线与数据采集器连接并用于显示与统计采集数据的PC机。通过上述方案，本发明达到了对不同朝向自然通风口通风效果测试的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

主权项：1.满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的方法，其特征在于，包括满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，该平台包括楼梯间本体1，与楼梯间本体1通过防火门连接的前室2，通过门洞与前室2连通且用于模拟起火的起火室3，若干开设在前室2不同墙体上的平开窗4，设置在前室2外侧并对外部环境风的风量和风向进行调节的风幕系统5，安装在楼梯间本体1、前室2和起火室3中并用于采集温度、烟密度和风速的采集仪器组，与采集仪器组通过信号连接的数据采集器6，以及通过数据线与数据采集器6连接并用于显示与统计采集数据的PC机7；所述风幕系统不在与前室连接的楼梯间本体和起火室的所在侧；所述采集仪器组包括分别设置在楼梯间本体1、前室2和起火室3墙体上且与数据采集器6信号连接的第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组；所述方法包括以下步骤：S1搭建满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，在起火室内点燃火源；S2根据不同的实验工况，判断开启平开窗的位置、是否开启防火门；S3通过第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组分别采集楼梯间本体、前室和起火室内的相关参数信息，并通过信号传输方式将采集到的参数经数据采集器传送至PC机上显示并保存；S4移动风幕系统并根据实验需求对平台内环境风的风量和风向进行设置；S5通过PC机显示第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组采集的相关参数信息并保存；S6实验结束后，对PC机中存储的监测信息进行分析、判断、整理。

全文数据：满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台和方法技术领域本发明属于消防领域，具体地讲，是涉及满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台和方法。背景技术前室是人流在进入消防电梯、防烟楼梯间或者没有自然通风的封闭楼梯间之前的过度空间，一般是设置于消防电梯出入口供人员通行、疏散用的小房间，或设于防烟楼梯间进口处以防止烟气进入防烟楼梯间的小房间，通常情况下其防烟措施包括自然防烟和机械防烟两种。《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017中的3.1.3条提出《建筑设计防火规范》GB50016-2014中的8.5.1条类似，且为强条，建筑高度小于等于50m的公共建筑和工业建筑，建筑高度小于等于100m的住宅建筑，其防烟楼梯间、独立前室、合用前室、共用前室及消防电梯前室应采用自然通风系统；当不能设置自然通风系统时，应采用机械加压送风系统。防烟系统的选择，应符合当独立前室或合用前室满足下列条件之一时，楼梯间可不设置防烟系统：1采用敞开的阳台或凹廊，2设有两个及以上不同朝向的可开启外窗，且独立前室两个外窗面积分别不小于2.0m2，合用前室两个外窗面积分别不小于3.0m2。条文中的“前室或合用前室具有不同朝向的可开启外窗”在相关规范和标准中没有明确不同朝向的定义，也没有对不同朝向的外窗间的距离做出规定，设计时可能会出现满足规范要求但不能保证自然排烟效果的情况。因此，设计一种专门用于火灾工况下防烟楼梯间前室不同朝向自然通风可靠性研究的全尺寸平台成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容本发明的目的在于提供满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台和方法，主要解决现有技术中存在的尚无针对在火灾工况下防烟楼梯间前室不同朝向自然通风口的通风效果可靠性进行研究的手段和方案的问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，包括楼梯间本体，与楼梯间本体通过防火门连接的前室，通过门洞与前室连通且用于模拟起火的起火室，若干开设在前室不同墙体上的平开窗，设置在前室外侧并对外部环境风的风量和风向进行调节的风幕系统，安装在楼梯间本体、前室和起火室中并用于采集温度、烟密度和风速的采集仪器组，与采集仪器组通过信号连接的数据采集器，以及通过数据线与数据采集器连接并用于显示与统计采集数据的PC机。进一步地，所述采集仪器组包括分别设置在楼梯间本体、前室和起火室墙体上且与数据采集器信号连接的第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组。进一步地，所述第一采集仪器组包括四支分布在楼梯间本体墙体上且与数据采集器信号连接的第一热电偶。进一步地，所述第二采集仪器组包括五支分布在前室墙体上且与数据采集器信号连接的第二热电偶，四支分布在前室墙体上且与数据采集器信号连接的风速仪，以及一支用于监测烟雾密度的烟密度仪。具体地，所述第三采集仪器组包括三支分布在起火室墙体上且与数据采集器信号连接的第三热电偶，其中，第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶结构相同。满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的方法，包括如下步骤：S1搭建如权利要求1～5任一项所述的平台，在起火室内点燃火源；S2根据不同的实验工况，判断是否开启平开窗与防火门；S3通过第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组分别采集楼梯间本体、前室和起火室内的相关参数信息，并通过信号传输方式将采集到的参数经数据采集器传送至PC机上显示并保存；S4移动风幕系统并根据实验需求对平台内环境风的风量和风向进行设置；S5通过PC机显示第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组采集的相关参数信息并保存；S6实验结束后，对PC机中存储的监测信息进行分析、判断、整理。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1本发明提出的一种专门用于火灾工况下防烟楼梯前室不同朝向自然通风口通风效果的可靠性及相关安全强化措施进行研究和实验验证的平台，填补了行业内在该领域的研究空白；通过将本发明应用于火灾工况下的平台，获得的研究成果可为现行消防规范的制修订提供坚实的技术支撑，使防烟楼梯间前室的自然排烟口的设计与建审均有法可依、有据可循；并且本发明结构简单、设计合理，使用方便，通过采集仪器组所测数据精准并且代表性强。2本发明自然排烟口的平开窗位置及火源功率均可根据实际需要进行调整，这样既可更加真实准确地反映出不同的火灾场景；同时本平台自动化程度高，风幕系统可实现对风量和风向的调节，热电偶、烟密度仪和风速仪采集到的数据也可通过数据采集器实时传输至计算机显示和存储。3本发明在热电偶、烟密度仪和风速仪的布置上，不仅考虑了整体也考虑了关键位置，在起火室、前室和楼梯间中部设置有采集点，在前室多个自然口处也设置了采集点，从而确保了本发明所采集数据的代表性和真实性。附图说明图1为本发明的系统结构示意图。图2为本发明的第一采集仪器组的安装结构示意图。图3为本发明的第二采集仪器组的安装结构示意图。图4为本发明的第三采集仪器组的安装结构示意图。上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：1-楼梯间本体，2-前室，3-起火室，4-平开窗，5-风幕系统，6-数据采集器，7-PC机，8-第一热电偶，9-第二热电偶，10-风速仪，11-烟密度仪，12-第三热电偶，13-火源。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例如图1至图4所示，满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台和方法，包括楼梯间本体1，与楼梯间本体1通过防火门连接的前室2，通过门洞与前室2连通且用于模拟起火的起火室3，若干开设在前室2不同墙体上的平开窗4，设置在前室2外侧并对外部环境风的风量和风向进行调节的风幕系统5，安装在楼梯间本体1、前室2和起火室3中并用于采集温度、烟密度和风速的采集仪器组，与采集仪器组通过信号连接的数据采集器6，以及通过数据线与数据采集器6连接并用于显示与统计采集数据的PC机7。在进行平台搭建时，为了避免平台的庞大笨重，因此前室2部分采用常规全尺寸设计，楼梯间本体1和起火室3采用缩尺比例设计，该平台可以兼顾真实可靠与结构紧凑两方面特性。前期准备：在起火室3的中部布置好火源13位置，并将三支第三热电偶12安装在起火室3火源13的正上方，呈纵向分布，距离顶棚的位置分布是0m、0.5m和1m如图4；并且平台的平开窗4是开设在前室2所有能够开窗的位置上，并且满足背景技术中的相关要求，平开窗4具体的开设情况如图1所示，风幕系统5位于前室2墙体的一侧不是与前室2连接的楼梯间本体1和起火室3所在侧，风幕系统5设备本身可以移动摆放位置，系统内的出风口还可根据实验需求进行风速和风向的调整，本发明采用上述设备能更加真实准确地反映出不同的火灾场景，极大地扩展了本发明的适用范围。在前室2的中间、门洞和窗口位置分布安装风速仪10，三支分别位于前室的三面墙体，可根据开窗位置的不同移动到相应位置，另外一支位于前室2与楼梯间本体1连接处的防火门上，且位于前室2内，另外设置的五支第二热电偶9的其中四支的设置方式与风速仪10相同，另外一支设置于前室2中部位置，同时将烟密度仪11安装在前室2的内部如图3，其中烟密度仪11最好门洞平行安装；在楼梯间本体1中将四支第一热电偶纵向分布在楼梯间本体1内，并模拟常规房屋建筑高度进行设置，平均间隔高度为3m如图2。测试时：点燃火源13，根据不同的实验工况判断是否开启平开窗4与防火门，并将风幕系统5接入电源准备工作，当火源13燃烧起来后，相互连通的前室2和起火室3内必定会升温且充满烟雾，此时设置在前室2和起火室3内的第二、三热电偶将采集到的温度信息实时通过有线或无线的传输方式将信息传输到数据采集器6中，与数据采集器6通过数据线连接的PC机7进行实时显示并保存，同时设置在前室2内的烟密度仪11将室内的烟雾浓度信息反馈至PC机7中，随着烟雾浓度的增大，不定时的将风幕系统5进行移动，并根据实验需求对平台内环境风的风量和风向进行设置，从而观察风速仪10采集的风速信息，并且PC机7观察在不同风向的情况下，各个风速仪10、烟密度仪11和第二、三热电偶监测的数据变化情况，同时由于楼梯间本体1与前室2通过防火门连接，由于防火门可以阻隔一定的热量和烟雾，通过PC机7观察楼梯间本体1内的第一热电偶8的监测信息，然后持续燃烧一定时间后，对PC机7中保存的监测数据信息进行分析判断，其中本发明中的风幕系统和数据采集器均为现有技术，故在本发明中不再对其工作原理进行赘述。不同的实验工况的种类根据是否开启的平开窗、开启平开窗的位置、是否开启防火门而不同，例如实验场景A:开启西侧和东侧各一个平方的窗户，楼梯间本体与前室的防火门关闭，风幕系统关闭；实验场景B：开启东侧和南侧各一个平方的窗户，楼梯间本体与前室的防火门开启，风幕系统关闭；实验场景C:开启西侧和南侧各一个平方的窗户，楼梯间本体与前室的防火门关闭，开启风幕系统，设置风向为西风，风速为2ms等等，其中西侧、东侧等方位词是根据图1中的位置关系来进行描述的，默认图1中楼梯间本体位于前室的北侧。通过将本发明应用于火灾工况下的平台，获得的研究成果可为现行消防规范的制修订提供坚实的技术支撑，使防烟楼梯间前室的自然排烟口的设计与建审均有法可依、有据可循；并且本发明结构简单、设计合理，使用方便，通过采集仪器组所测数据精准并且代表性强。上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

权利要求：1.满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，其特征在于，包括楼梯间本体1，与楼梯间本体1通过防火门连接的前室2，通过门洞与前室2连通且用于模拟起火的起火室3，若干开设在前室2不同墙体上的平开窗4，设置在前室2外侧并对外部环境风的风量和风向进行调节的风幕系统5，安装在楼梯间本体1、前室2和起火室3中并用于采集温度、烟密度和风速的采集仪器组，与采集仪器组通过信号连接的数据采集器6，以及通过数据线与数据采集器6连接并用于显示与统计采集数据的PC机7。2.根据权利要求1所述的满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，其特征在于，所述采集仪器组包括分别设置在楼梯间本体1、前室2和起火室3墙体上且与数据采集器6信号连接的第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组。3.根据权利要求2所述的满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，其特征在于，所述第一采集仪器组包括四支分布在楼梯间本体1墙体上且与数据采集器6信号连接的第一热电偶8。4.根据权利要求3所述的满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，其特征在于，所述第二采集仪器组包括五支分布在前室2墙体上且与数据采集器6信号连接的第二热电偶9，四支分布在前室2墙体上且与数据采集器6信号连接的风速仪10，以及一支用于监测烟雾密度的烟密度仪11。5.根据权利要求4所述的满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的平台，其特征在于，所述第三采集仪器组包括三支分布在起火室3墙体上且与数据采集器6信号连接的第三热电偶12，其中，第一热电偶8、第二热电偶9和第三热电偶12结构相同。6.满足火灾工况下前室不同朝向自然通风的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1搭建如权利要求1～5任一项所述的平台，在起火室内点燃火源；S2根据不同的实验工况，判断是否开启平开窗与防火门；S3通过第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组分别采集楼梯间本体、前室和起火室内的相关参数信息，并通过信号传输方式将采集到的参数经数据采集器传送至PC机上显示并保存；S4移动风幕系统并根据实验需求对平台内环境风的风量和风向进行设置；S5通过PC机显示第一采集仪器组、第二采集仪器组和第三采集仪器组采集的相关参数信息并保存；S6实验结束后，对PC机中存储的监测信息进行分析、判断、整理。

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