學生食堂發生火災時人員疏散研究

林辰

摘要：為了有效避免學校食堂發生火災，應用火災模擬軟件FDS+EVAC，建立某學校食堂火災事故模型進行數值模擬分析。通過試驗模擬所得到的數據，分析不同因素對人員疏散的影響。

關鍵詞：食堂火災;FDS+EVAC;人員疏散

近年來，高校學生食堂火災時有發生，已引起我們的重視。食堂是人員滯留較多的區域，一旦發生火災就勢必牽涉大量人員的疏散問題，這樣不僅對學校所有人員的生活產生影響，造成很大的經濟代價，而且會讓學生惶恐，萬一解決不及時且人員疏散工作不到位，則易發生危險事故，最終的損失不可估量。

一、軟件應用簡介

FDS（FireDynamicsSimulator）是由美國國家標準與技術研究院（NIST）（McGrattan等，2007）開發的一個功能強大的火災模擬器。FDS以計算流體力學（CFD）為基礎，適用于模擬低速和熱驅動流的火災場景，可廣泛地模擬多種火災，如爐火。

二、實驗模型建立

實驗研究對象為某學校食堂，食堂長38m，寬34.2m，樓層高4.2m，共3層。食堂一層的總體布局如圖1所示。圖中A區域表示食堂的主餐廳，為學生們的主要就餐區，B區域為廚房和取飯處，C區域為存放貨物的地方，D區域為回收臺（餐具回收和剩余飯菜處理處），E、F、G、H分別為門1、門2、門3、門4，是食堂前后大門，也是主要的逃生出口，4個門的寬度均為3m。

火源的設置。筆者將火源設置在B區域廚房和取飯處。這樣設置的原因是廚房比較容易著火，易燃物較多，能模擬出起火時最嚴重情景。

初始條件設置。環境溫度設置為20℃;氣壓設置1.01*105Pa;模擬時間設置為450秒;地面為絕熱材料;墻體為混凝土，厚度為0.2米;桌椅為松木材料;回收臺為鋁合金材料。

人員參數設定。食堂人員類別為成年人，總人數設定為950人（對于餐廳區域的人員密度采用1.39m2/人）人員初始位置在主餐廳均勻分布。

三、模擬結果及分析

（一）煙氣

許多火災事例結果表明，在火災中2/3以上的死亡者的死亡原因是煙氣造成的，其中大多數是吸入了煙氣中有毒氣體昏迷而死。因此，對煙氣層的研究有很重要的意義。以下是煙氣模擬截圖。

在空間較大的地方，煙氣伴隨熱氣流先是沿垂直的方向向上運動，達到頂棚后，煙氣變成水平方向的頂棚射流并逐步擴散至整個頂棚表面，100s時蔓延至整個食堂，此時的煙氣高度還在1.8m高的范圍內，如圖2所示。隨著火勢在繼續加劇，煙氣層的厚度在下降，煙氣對于個子較高同學的逃離產生較嚴重的影響。

（二）人員疏散

疏散時間包括察覺火災時間與行為反應時間。計算機自動設置40s左右是人的察覺火災時間，這段時間人們會發現火情，并作出相應的逃離判斷。以下是人員疏散情況截圖。

通過預動作反應后，30s時進入疏散狀態。由圖4可觀察到，人員離開食堂時間約為120s，在60s時由于安全出口寬度不夠造成大多數人擁堵在四個門的安全出口附近，雖然最終所有人員能從四個出口逃離，但出口的寬度不夠寬，在人員逃離中容易造成危險事故。

（三）模擬結果分析

結合FDS+EVAC模擬的結果可以看出，30s時已經進入疏散狀態，考慮到煙氣擴散時間，人員還未完全疏散，煙氣已經降到人的高度范圍內了，再加上障礙物過多，內部疏散空間受到障礙物的限制;逃生出口不夠寬，大量人員擁擠在出口處，在疏散中容易造成踩踏等事故，這勢必對疏散帶來嚴重影響。因此，可以減少桌椅的數量;出口的數量可以增加，出口寬度要在一定程度上增加。

四、結語

本文通過對某學校食堂火災疏散模擬實驗，為學生食堂的消防工作給予了一定程度上的幫助，但這次實驗人員逃生對出口的選擇以及疏散路徑的選擇算法是依據最短的路線，未考慮群組集中效應等現象造成的影響，因此與實際情況存在一些差異。

參考文獻：

徐艷秋，王振東.基于Pathfinder和FDS的火場下人員疏散研究[J].中國安全生產科學技術，2012，8（2）：50-54.

李文娜.FDS_EVAC在老舊廠房火災隱患整改中的應用[J].科技展望，2016，26（13）：119-120.