某民用機場航站樓旅客公共區控火效果的研究

宋玉華 王珺

摘要：本文基于某民用機場旅客公共區的實際情況，設置了不同的火源位置，采用火災動力學模擬軟件（FDS）對此類區域不同工況下的各火災場景進行數值模擬計算，得出各火災場景的控火效果，通過對比分析確定防火分區劃分的實效性，為工程實際提供指導性意見。

關鍵詞：民用機場航站樓;旅客公共區;防火分區;控火效果

中圖分類號：TU998.1 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：2096-6903（2021）11-0000-00

0 引言

隨著國家經濟快速發展和交通便利水平的提升，大型民用機場航站樓規模越來越大，功能越來越復雜，航站樓內集合了商業、餐飲、辦公、物流、交通等功能，同時由于大量新技術、新工藝造型及新材料和新設備的使用，給此類建筑的消防工作帶來新的挑戰，一旦發生火災，人員傷亡多，財產損失大[1，2]。因此，結合此類實際工程，在航站樓的公共區內設置不同的火源位置，在不同工況下，模擬分析公共區域實際控火效果，對工程實際建設有重要的實際應用價值[3，4]。

1 工程概況

某民用機場航站樓，地上二層。工程占地面積103412m2，總建筑面積26000余m2，建筑屋頂最高點21.7m。根據使用功能主要劃分為7個防火分區，最大的三個防火分區面積分別達到6788.37m2、7817.04m2、6628.92m2。防火分區劃分及面積如圖1、圖2所示。該工程設有火災自動報警系統、自動噴水滅火系統、機械排煙系統等。本文主要研究對象為一層3#防火分區旅客公共區，主要有行李提取、商業、辦公、通行等使用功能。

2 研究內容

根據現行的《民用機場航站樓設計防火規范》（GB51236-2017）[5]，航站樓內設置自動滅火系統和自動報警系統，采用不燃或難燃裝修材料，且區域內功能房間采取了防火分隔措施時，航站樓內旅客公共區可按照功能劃分防火分區，這就導致航站樓內公共區域防火分區面積驟增[6]。防火分區面積增大后，一旦發生火災，實際工程中的旅客公共活動區在不同的工況下控火效果如何，是本次研究的主要內容。

3 研究方案

3.1模型建立

采用美國國家標準與技術研究院（NIST）開發的用于火災煙氣流動及控制分析的FDS軟件建立模型進行數值模擬分析[7]。在綜合考慮經濟性與保證滿足工程計算精度的前提下，分析網格獨立性和延展區域影響之后，采用多塊非均勻網格劃分方法，網格尺寸為 [8]。

3.2火源設置

在旅客公共活動區（防火分區3）火災荷載比較大的行李提取廳、商業區和辦公區都設有火災場景，可燃物包括行李、商品、家具、電氣設備、人員隨身攜帶的物品，以及裝修材料等，因此在行李提取廳設置火源A，在商業區設置火源B，在辦公區設置火源C。如圖3所示。

3.3火災場景

根據民用機場航站樓實際火災危險性分析和文獻調研，依據《建筑設計防火規范》、《建筑防排煙技術規程》（上海標準）、等現行相關規范及標準，從最不利安全角度出發，結合前人類似研究，考慮一定安全冗余：取火災場景A、B、C火源為t2快速增長火，火災發展速率為0.0469kW/s2。根據火源位置和不同的工況狀態，可設置以下3種火災場景，詳見表1。

4 模擬計算與分析

4.1火災場景A

（1）火災發生后，煙氣以軸對稱羽流上升至頂棚[9]，撞擊頂棚形成頂棚射流，然后開始沿屋頂蔓延，由于一層行李提取廳的空間較大，煙氣在蔓延過程中不斷與空氣摻混稀釋，當撞擊到側壁時，煙氣開始向下填充建筑空間。（2）從CO濃度2m高度的平面上的CO濃度分布圖可以明顯看出，行李提取廳的CO濃度顯著升高，但在1800s是只有行李提取廳南邊較小區域的CO濃度達到最大的250ppm，CO濃度始終沒有超過500ppm。（3）從距地面2m安全高度處的溫度分布圖可看出，450s時火源所在的防煙分區的邊界局部溫度超過60℃，800s后相鄰的兩個防煙分區邊界的溫度也超過60℃;在模擬的1800s內，行李提取廳只有局部的溫度超過60℃。（4）從距地面2m安全高度處的能見度分布圖可看出，火災發生約1400s時，2m高度的能見度持續下降;1400s行李提取廳2m高度的能見度比較穩定，維持在15m之間，始終沒有低于10m。

模擬結果表明：一層行李提取廳火災在滅火系統有效的情況下，現有的排煙方案至少在模擬的1800s內可以保證人員安全疏散。模擬計算結果如圖4所示。

4.2火災場景B

（1）火災發生后，煙氣以軸對稱羽流上升至頂棚，撞擊頂棚形成頂棚射流，然后開始沿屋頂蔓延，由于一層行李提取廳的空間較大，煙氣在蔓延過程中不斷與空氣摻混稀釋，當撞擊到側壁時，煙氣開始向下填充建筑空間，400s后煙氣蔓延至行李提取廳內，行李提取廳內有排煙系統，所以使得整個模擬過程中煙氣層最終穩定在一定高度。（2）從CO濃度2m高度的平面上的CO濃度分布圖可以明顯看出，除火源所在辦公室的CO濃度增大外，其他區域的CO濃度基本上沒變化，而且辦公室2m高度的CO濃度沒有超過500ppm。（3）從距地面2m安全高度處的溫度分布圖可看出，250s時火源附近區域2m高度的溫度到達60℃，商業區的溫度顯著升高，但沒有超過60℃;1200s時商業區2m高度的溫度到達60℃，在模擬的1800s內，只有商業區2m高度的溫度超過60℃，其他區域例如應急通道和海關通道2m高度的溫度均沒有超過60℃。（4）從距地面2m安全高度處的能見度分布圖可看出，250s時火源附近區域2m高度的能見度降低，400s是商業區2m高度的能見度降低，但是沒有低于10m;1200s火源附近以及商業區墻壁邊緣2m高度的能見度低于10m，其他區域的能見度有所下降，但沒有低于10m;在模擬的1800s內，商業區2m高度的能見度下降，火源附近和墻壁附近的能見度1200s后低于10m，其他區域的能見度基本沒有變化。

模擬結果表明：一層商業區火災在滅火系統有效的情況下，現有的排煙方案可也保證在模擬的1800s內人員可以安全疏散。模擬計算結果如圖5所示。

4.3火災場景C

（1）火災發生后，煙氣以軸對稱羽流上升至頂棚，撞擊頂棚形成頂棚射流，然后開始沿屋頂蔓延，由于一層行李提取廳的空間較大，煙氣在蔓延過程中不斷與空氣摻混稀釋，當撞擊到側壁時，煙氣開始向下填充建筑空間。（2）從CO濃度2m高度的平面上的CO濃度分布圖可以明顯看出，除火源所在辦公室的CO濃度增大外，其他區域的CO濃度基本上沒變化，而且辦公室2m高度的CO濃度沒有超過500ppm。（3）從距地面2m安全高度處的溫度分布圖可看出，火災發生300s時邊防檢查區墻邊區域的溫度超過60℃，火災發生350s時邊防檢查區2m高度的溫度均超過60℃，1440s時遠機位到達廳的溫度超過60℃;在模擬的1800s內，除去火源所在辦公室、邊防檢查區和遠機位到達廳2m高度的溫度超過60℃，其他區域的溫度均沒有超過60℃。（3）從距地面2m安全高度處的能見度分布圖可看出，100s時火源附近區域2m高度的能見度降低，200s是邊防檢查區2m高度的能見度降低，但是沒有低于10m;300s辦公室以及邊防檢查區墻壁邊緣2m高度的能見度低于10m，其他區域的能見度有所下降，但沒有低于10m，490s時邊防檢查區和遠機位到達廳2m高度的能見度均低于10m;在模擬的1800s內，火源所在辦公室、邊防檢查區、遠機位到大廳以及部分辦公室的2m高度的能見度低于10，其他區域的能見度基本沒有低于10m。

模擬結果表明，一層辦公室火災在滅火系統無效的情況下，現有的排煙方案可保證在模擬的350s內人員可以安全疏散。模擬計算結果如圖6。

4.4對比分析

經過各火災場景的數值模擬結果分析，得出各場景可用安全疏散時間ASET見表2：

5 結論

綜合分析可知，按照《民用機場航站樓設計防火規范》（GB51236-2017），結合該民用機場航站樓實際使用功能劃分防火分區時，雖然防火分區面積顯著增大，但只要設置可靠的排煙系統，整個防火分區的控火效果能達到滿足人員安全疏散的要求。即使滅火系統失效的最不利狀態下，排煙系統能正常開啟，整個防火分區的控火效果也能達到人員安全疏散的基本要求。可見依據現行《民用機場航站樓設計防火規范》（GB51236-2017）對民用機場航站樓內大空間公共區域防火分區面積劃分的要求，配合好排煙系統和滅火系統的設置，工程實際控火效果能達到最佳狀態。

參考文獻

[1] 霍然，胡源，李元洲.建筑火災安全工程導論[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2009.

[2] 周星.大型劇院消防設計探討[J].武警學院學報，2011（2）：56-58.

[3] 霍然，袁宏永.性能化建筑防火分析與設計[M].合肥：安徽科學技術出版社，2003.

[4] 宋玉華，李煥群.某大劇院觀眾廳不同排煙方式控煙效果研究[J].武警學院學報，2017（4）：60-63.

[5] GB51236-2017.民用機場航站樓設計防火規范[S].

[6]李鵬哲.某航站樓性能化防火設計中的人員安全疏散研究[D].天津：中國民航大學，2019.

[7] 孫承華，付強.基于FDS模擬的屋頂停車場汽車火災火場特性研究[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2016（4）：415-421.

[8] 王旭，石鶴.國家大劇院高大空間排煙系統的分析設計[J].暖通空調，2008（9）：52-54.

[9]易亮，楊洋，李勇，等.水平風作用下火羽流的質量流率[J].燃燒科學與技術，2011（6）：505-511.

收稿日期：2021-09-30

*基金項目：山東省重點研發計劃（軟科學項目），山東省應急救援大規模知識庫構建與智慧消防服務（2020RKB01772）。

作者簡介：宋玉華（1981—），男，山東文登人，碩士，工程師，研究方向：火災煙氣流動與控制。

Abstract： Based on the actual situation of passenger public area of a civil airport， different fire source locations are set， use fire dynamics simulation software （FDS） to perform numerical simulation calculations on various fire scenarios under different working conditions in such areas， the fire control effect of each fire scene is obtained， the effectiveness of fire compartment division is determined through comparative analysis， provide guidance for engineering practice.

Keywords： Civil airport terminal; Passenger public area; Fire compartment; Fire control effect