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烟囱效应。原图链接

烟囱效应(英文:Stack effect),是指户内空气沿著有垂直坡度的空间向上升或下降,造成空气加强对流的现象。它是令高层建筑火灾加剧的原因之一。在低层火灾造成的热空气,经竖井向上流动,使高热气体不断在通道的顶部积聚,结果会在大厦顶层制造另一个火场,危及前往天台逃生者的生命安全。[1]  

简介

最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时,产生的热空气随著烟囱向上升,在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流(Draft),将户外的空气抽入填补,令火炉的火更猛烈。 烟囱效应 烟囱效应 烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低(例如夏天使用空调时),气流可以在烟囱内向下流动,将户外空气从烟囱抽入室内。

烟囱效应的强度与烟囱的高度、户内及户外温度差距以及户内外空气流通的程度有关。

在高楼大厦的环境内,烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。在低层发生的火灾造成的热空气,因为密度较低,经电梯槽或走火通道内得以往上流动,使高热气体不断在通道的顶部积聚,结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不但使扑救变得更困难,更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。

烟囱最初的应用形式就是筒状的物体,安装在厨房或锅炉房等进行燃料燃烧的地方,利用热空气上升的原理,从上部出风口排出热烟气,外面的新鲜冷空气从入口被卷入,增加了燃料燃烧所需要的氧气,使燃料更加充分的燃烧,增强了火势。在锅炉房等这些地方,烟囱起到了拔火拔烟,排走烟气,改善燃烧条件的作用。

这种利用热空气上升,有拔风作用的烟囱效应,在建筑结构和建筑设备领域里被广泛的应用。

在建筑设计中,利用热压差实现自然通风就是利用的"烟囱效应"原理它是利用热空气上升的原理,在建筑上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出,而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入。热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关,室内外温差和进、出风口的高差越大,则热压作用越明显。在建筑设计中,可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔---如楼梯间、中庭、拔风井等满足进排风口的高差要求,并在顶部设置可以控制的开口,将建筑各层的热空气排出,达到自然通风的目的。与风压式自然通风不同,热压式自然通风更能适应常变的外部风环境和不良的外部风环境。

烟囱效应不仅实现了自然通风,它在双层玻璃幕墙中的使用,还有效的阻挡了热量的传递,降低建筑墙体的传热系数,达到了节约建筑能耗的作用。

概述

烟囱最初的应用形式就是筒状的物体,安装在厨房或锅炉房等进行燃料燃烧的地方,利用热空气上升的原理,从上部出风口排出热烟气,外面的新鲜冷空气从入口被卷入,增加了燃料燃烧所需要的氧气,使燃料更加充分的燃烧,增强了火势。在锅炉房等这些地方,烟囱起到了拔火拔烟,排走烟气,改善燃烧条件的作用。

最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时,产生的热空气随著烟囱向上升,在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流,将户外的空气抽入填补,令火炉的火更猛烈。

逆向的烟囱效应

烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低(例如在夏季时使用空气调节),气流可以在烟囱内向下流动,将户外空气从烟囱抽入室内。烟囱效应的强度与烟囱的高度,户内及户外温度差距,和户内外空气流通的程度有关。气压与烟囱高度的关系-高度越低压力越大,而压力对高度的曲线斜率与密度成正比,因此内部高温区的斜率较外部低温区平缓。烟囱上下的压力差比外面冷空气小。

加剧原因

高楼结构如大烟囱

在高楼大厦的环境内,烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。在低层发生的火灾造成的热空气,因为密度较低,经电梯槽或走火通道内得以往上流动,使高热气体不断在通道的顶部积聚,结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不单使扑救变得更困难,更会危及前往天台逃生者的生命安全。

现代的宾馆和饭店,很多都是高层建筑,楼梯间、电梯井、电缆井、垃圾道等竖井林立,如同一座座大烟囱;还有通风管道纵横交错,延伸到建筑的各个角落,一旦发生火灾,极易产生烟囱效应,使火焰沿著竖井和通风管道迅速蔓延、扩大,进而危及全楼。

共享中庭成拔风烟囱

在高楼大厦的环境内,烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。一旦发生火灾,在有共享中庭、竖向通风(排烟)风道、楼梯间等具有类似烟囱特征的部位就成了拔风的“烟囱”,加速火势的蔓延,建筑物越高,“烟囱效应”越明显。

经试验测试数据显示,一座高度为100米的建筑(约30层),在无阻挡的情况下,烟气顺竖向管井扩散至顶层只需要30秒,瞬间整栋建筑即可形成“立体火场”。在低层发生的火灾造成的热空气,因为密度较低,经电梯槽或走火通道内得以往上流动,使高热气体不断在通道的顶部积聚,结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。“烟囱效应”不单使扑救变得更困难,更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。[2]

京阿尼大火螺旋梯加速火势蔓延。原图链接

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影片

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参考资料