高層建筑煙囪效應(yīng)分析

 煙囪的主要作用是拔火拔煙，排走煙氣，改善燃燒條件。高層建筑內(nèi)部一般設(shè)置數(shù)量不等的樓梯間、排風(fēng)道、送風(fēng)道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道，當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，室內(nèi)熱空氣因密度小，便沿著這些垂直通道自然上升，透過門窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出，室外冷空氣因密度大，由低層滲入補(bǔ)充，這就形成煙囪效應(yīng)。煙囪效應(yīng)是室內(nèi)外溫差形成的熱壓及室外風(fēng)壓共同作用的結(jié)果，通常以前者為主，而熱壓值與室內(nèi)外溫差產(chǎn)生的空氣密度差及進(jìn)排風(fēng)口的高度差成正比。這說明，室內(nèi)溫度越是高于室外溫度，建筑物越高，煙囪效應(yīng)也越明顯，同時(shí)也說明，民用建筑的煙囪效應(yīng)一般只是發(fā)生在冬季。就一棟建筑物而言，理論上視建筑物的一半高度位置為中和面，認(rèn)為中和面以下房問從室外滲入空氣，中和面以上房間從室內(nèi)滲出空氣。

　　在煙囪效應(yīng)的作用下，室內(nèi)有組織的自然通風(fēng)、排煙排氣得以實(shí)現(xiàn)，但其負(fù)面影響也是多方面的：首先，風(fēng)沙通過低層部分各種孔洞、縫隙吹入室內(nèi)，消耗熱量并污染室內(nèi)；其次，風(fēng)通過電梯井由底層廳門人口被抽到頂層的過程中，導(dǎo)致梯門不能正常關(guān)閉；第三，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隨著室內(nèi)空氣溫度的急劇升高，體積迅速增大，煙囪效應(yīng)更加明顯，此時(shí)，各種豎井成為拔火拔煙的垂直通道，是火災(zāi)垂直蔓延的主要途徑，從而助長火勢擴(kuò)大災(zāi)情。有資料顯示，煙氣在豎向管井內(nèi)的垂直擴(kuò)散速度為3-4m／s，意味著高度為100m的高層建筑，煙火由底層直接竄至頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備，整個(gè)大樓頃刻問便可能形成一片火海。為有效減弱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)面影響，可采取以下一些措施∶

　　1.在冬季，空氣主要是通過各種外門從底層流入室內(nèi)，最直接的方法是將建筑通向外界的所有門，盡可能地設(shè)置成兩道門、旋轉(zhuǎn)門、加裝門斗或在外門內(nèi)側(cè)設(shè)置空氣幕等，這對于大廳門尤為必要，對于那些次要通道連同地下停車場的外門口等，在冬季也要裝門，至少應(yīng)增掛厚門簾。在冬季，電梯井頂部的通風(fēng)孔應(yīng)適當(dāng)向小調(diào)整或關(guān)閉。

　　2.對于已采暖的建筑物，盡量不使低層部分的室內(nèi)溫度高于高層部分。

　　3.當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，不僅在任何季節(jié)通過各類豎井產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，而且還可能在小范圍內(nèi)通過穿越樓板的空調(diào)管道，甚至是一些不引人注意的孔隙產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。對此，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-1995）有以下明確規(guī)定∶

　?。?）當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用幕墻形式時(shí)，“與每層樓板、隔墻處的縫隙，應(yīng)采用不燃燒材料嚴(yán)密填實(shí)”。

　　（2）“建筑高度不超過100m的高層建筑，其電纜井、管道井應(yīng)每隔2~3層在樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔；建筑高度超過100m的高層建筑，應(yīng)在每層樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔”。因施工缺陷、橋架和管道根部形成的各種孔隙，必須用不燃燒材料填塞密實(shí)。

　?。?）“樓梯間和前室的門均為乙級防火門”，并“應(yīng)具有自行關(guān)閉的功能”；各種豎向管井“井壁上的檢查門應(yīng)采用丙級防火門”：“電纜井、管道井與房間、走道等相連通的孔洞，其空隙應(yīng)采用不燃燒材料填塞密實(shí)”：“垂直風(fēng)管與每層水平風(fēng)管交接處的水平管段上應(yīng)設(shè)防火閥”：“廚房、浴室、廁所等的垂直排風(fēng)管道，應(yīng)采取防止回流的措施或在支管上設(shè)置防火閥”，以確?；馂?zāi)時(shí)與走道及房間的分隔，防止各樓層之間通過豎井交叉蔓延。