高层建筑烟囱效应分析

烟囱的主要作用是拔火排烟，排出烟气，改善燃烧条件。高层建筑一般设置楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井、管道井等竖井。当室内温度高于室外温度时，室内热空气空会沿着这些垂直通道自然上升，通过门窗缝隙和各种孔洞从高层部位渗出，室外冷空气空会从低层渗透补充，这是烟囱效应中室内外温差造成的热压和室外风压共同作用的结果。通常前者占优势，热压值与室内外温差引起的空气体密度差和进出口高度差成正比。这说明室内温度比室外温度越高，建筑越高，烟囱效应越明显。同时也说明民用建筑的烟囱效应通常只发生在冬季。就建筑物而言，理论上以建筑物高度的一半作为中性面。认为空气体从外部渗入中性面以下的房间，空气体从中性面以上的房间渗出。
在烟囱效应的作用下，可以实现室内有组织的自然通风和排烟，但其负面效应是多方面的:一是风沙通过下层的各种孔洞和缝隙吹进室内，消耗热量，污染室内；其次，在风通过电梯井从底层厅门抽到顶层的过程中，梯门无法正常关闭；再次，火灾发生时，随着室内空气体温度的急剧上升，体积迅速增大，烟囱效应更加明显。这时候各种竖井就成了拔火拔烟的垂直通道，是火势垂直蔓延的主要途径，从而助长了火势，扩大了灾情。据资料显示，烟气在垂直管井内的垂直扩散速度为3-4m/s，也就是说100m高的高层建筑内的烟花从底层直接到达顶层只需要30秒左右。如果满足燃烧条件，整栋楼可能会立刻起火。为了有效减少烟囱效应的负面影响，可以采取以下措施。
1。冬季，空气体主要从底层通过各种外门流入室内。最直接的方法就是将建筑所有对外的门设置为双扇门，旋转门，在外门内侧加装门斗或设置空空气幕等。这对于厅门，以及那些与地下停车场外门一起的次要通道尤其必要。冬季应适当调整或关闭电梯井道顶部的通风孔。
2。对于采暖建筑，尽量不要使低层部分的室内温度高于高层部分。
3。火灾发生时，不仅在任何季节会通过各种竖井产生烟囱效应，而且在小面积内通过空可调管道穿越楼板，甚至一些不显眼的毛孔也会产生烟囱效应。对此，《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995)有如下明确规定。
(1)当围护结构采用幕墙形式时，“与各楼层、隔墙的缝隙应用不燃性材料填实”。
(2)“建筑高度小于100m的高层建筑，电缆井和管道井应每隔2~3层用相当于该层耐火极限的不燃体与该层隔开；高度超过100米的高层建筑，应在每层用相当于楼层耐火极限的不燃体隔开”。施工缺陷形成的各种孔隙，桥架和管道根部必须用不燃性材料填充。
(3)“楼梯间和前室的门为乙级防火门”、“应具有自关功能”；对于各种垂直管井，“井壁上的检查门应采用丙类防火门”:“电缆井、管井与房间、走道连接的孔洞的空缝隙应用不燃材料填塞”:“每层垂直风管与水平风管连接处的水平管段应设置防火阀”:“厨房、浴室、卫生间等处的垂直排气管，应采取措施防止回流或