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消防工程师技术实务考点与习题：烟气流动与控制

一、烟囱效应。

举个例子，当外界温度较低时，在诸如楼梯井、电梯井、垃圾井、机械管道、邮件滑运槽等建筑物中的竖井内，与外界空气相比，由于温度较高而使内部空气的密度比外界小，便产生了使气体向上运动的浮力，导致气体自然向上运动，这一现象就是烟囱效应。

当外界温度较高时，则在建筑物中的竖井内存在向下的空气流动，这也是烟囱效应，可称之为逆向烟囱效应。

在烟囱效应中，我们还要知道一个概念，就是中性面。中性面指内外静压相等的建筑横截面，高于中性面为正，低于中性面为负。

烟囱效应通常是发生在建筑内部和外界环境之间，会产生正、逆向烟囱效应。在考虑烟囱效应时，如果建筑与外界之间空气交换的通道沿高度分布较为均匀，则中性面位于建筑物高度的一半附近；否则，中性面的位置将有较大偏离。

烟囱效应是建筑火灾中竖向烟气流动的主要因素。

烟气蔓延在一定程度上依赖于烟囱效应，在正向烟囱效应的影响下，空气流动能够促使烟气从火区上升很大高度。

如果火灾发生在中性面以下区域，则烟气与建筑内部空气一道窜入竖井并迅速上升，由于烟气温度较高，其浮力大大强化了上升流动，一旦超过中性面，烟气将窜出竖井进入楼道。

若相对于这一过程，楼层间的烟气蔓延可以忽略，则除起火楼层外，在中性面以下的所有楼层中相对无烟，直到着火区的发烟量超过烟囱效应流动所能排放的烟量。

如果火灾发生在中性面以上的楼层，则烟气将由建筑内的空气气流携带从建筑外表的开口流出。若楼层之间的烟气蔓延可以忽略，则除着火楼层以外的其它楼层均保持相对无烟，直到火区的烟生成量超过烟囱效应流动所能排放的烟量。若楼层之间的烟气蔓延非常严重，则烟气会从着火楼层向上蔓延。

逆向烟囱效应对冷却后的烟气蔓延的影响与正向烟囱效应相反，但在烟气未完全冷却时，其浮力还会很大，以至于甚至在理想烟囱效应的条件下烟气仍向上运动。

第二种驱动作用是浮力作用。着火区产生的高温烟气由于其密度降低而具有浮力。若着火房间顶棚上有开口，则浮力作用产生的压力会使烟气经此开口向上面的楼层蔓延。同时浮力作用产生的压力还会使烟气从墙壁上的任何开口及缝隙、或是门缝中泄露。

当烟气离开火区后，由于热损失及与冷空气掺混，其温度会有所降低，因而，浮力的作用及其影响会随着与火区之间距离的增大而逐渐减小。

第三种是气体热膨胀作用。燃料燃烧释放的热量会使气体明显膨胀并引起气体运动。若考虑着火房间只有一个墙壁开口与建筑物其它部分相连，则在火灾过程中，建筑内部的空气会从开口下半部流入该着火房间，而热烟气也会经开口的上半部从着火房间流出。

对有多个门或窗敞开的着火房间，由于流动面积较大，因气体膨胀在开口处引起的压差较小而可以忽略，但对于密闭性较好或开口很小的着火房间，如燃烧能够持续较长时间，则因气体膨胀作用产生的压差将非常重要。

第四种是外部风向作用。在许多情况下，外部风可在建筑的周围产生压力分布，这种压力分布可能对建筑物内的烟气运动及其蔓延产生明显影响。

在门窗关闭、密封性较好的建筑中，风压对空气流动的影响很小，但对密闭性较差或门窗均敞开的建筑，风压对其中空气流动的影响则很大。

最后一种是供暖通风和空调系统。许多现代建筑都安装有供暖、通风和空调系统（HVAC），火灾过程中，HAVC能够迅速传送烟气。

消防工程师技术实务考点与习题：烟气流动与控制

烟气流动的驱动作用包括()

A.烟囱效应

B.浮力作用

C.气体热膨胀作用

D.内部风向作用

E.供暖、通风和空调系统

正确答案：ABCE

为了减少烟气的危害，应当了解建筑烟气流动的各种驱动作用，以便对火势发展做出正确的判断，在建筑设计中做好烟气控制系统的设计。包括：(1)烟囱效应；(2)浮力作用：(3)气体热膨胀作用；(4)外部风向作用；(5)供暖、通风和空调系统。