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建筑性能化防火设计评估:热释放率
2017年04月10日
来源:消防工程师考试网
(一)实际火灾实验
通过实际的火灾实验,获得火灾的热释放速率曲线。但在应用中应注意实验的边界条件和通风条件与应用条件的差异。实验结果表明,在一个大约和ISO9705房间大小相当的房间内燃烧带座垫的椅子,当考虑从100kW~1000kW范围的火灾时,要比在敞开式大空间内的燃烧速率增加20%。
(二)类似实验
如果缺少分析对象的可燃组件的实验数据,可以采用具有类似的燃料类型、燃料布置及引燃场景的火灾实验数据。当然,实验条件与实际要考虑的情况越接近越好。
例如:在考虑会展中心中的一个展位发生火灾时,因缺少展位起火的实验数据,可以采用一个办公一个展位相当。因此,在缺少展位火灾实验数据的情况下,可以用这样一个办公家具组合单元的火灾试验数据来替代。
(三)稳态火灾
对于稳态火灾,在其整个发展过程中,火源的热释放速率始终保持一个定值。火灾发展过程中的充分发展阶段可以近似看成是稳态火灾。某些时候,为了简化计算,一般保守地设定火灾为稳态火灾,尤其是在进行排烟系统的计算时,这种方法可以为防排烟系统的设计提供相对保守的结果。稳态火灾的火灾热释放速率可采用公式5-4-4计算:
??m?hcQ (式5-4-4)
其中:Q-稳态火灾的热释放速率,kW;
?-燃料的质量燃烧速率,kg/s; m
hc-燃料的燃烧值,kJ/kg。
稳态火灾的热释放速率应该对应预期火灾增长的最大规模,因此稳态火灾的热释放速率也可以基于在自动喷水灭火系统的第一个洒水喷头启动时的火灾规模。当评估探测系统或感温灭火系统(如自动喷淋)的反应时间时,不应采用恒稳态设定火灾。
(四) vyt2模型
t2模型描述火灾过程中火源热释放速率随时间的变化关系,当不考虑火灾的初期点燃过程时,可用公式5-4-5表示:
式中:-火源热释放速率,kW;
?/t2??Q00,kW/s2; α-火灾发展系数,
439
????t2Q (式5-4-5) ?Q
t-火灾的发展时间,s;
??1MWt0-火源热释放速率 Q0 时所需要的时间,s。
根据火灾发展系数?,火灾发展阶段可分为极快、快速、中速和慢速四种类型,表5-4-1给出了火灾发展系数?与美国消防协会标准中示例材料的对应关系。
表5-4-1 火焰水平蔓延速度参数值
可燃材料
没有注明
无棉制品
聚酯床垫
塑料泡沫
堆积的木板
装满邮件的邮袋
甲醇
快速燃烧的软垫座椅 火焰蔓延分级 慢速 中速 ? (kJ/s3) ??1Q0MW时的时间(s) 584 292 0.0029 0.0117 快速 0.0469 146 极快 0.1876 73
(五)MRFC模型
MRFC模型是火灾与烟气在建筑物内蔓延的多室区域模拟软件。该软件中运用可燃物火焰蔓延速度及其燃烧特性参数计算热释放速率,其计算公式为公式5-4-6或公式5-4-7:
??r?u??Q
或
?Q
?spr (5-4-7) 式中:-单位面积上的质量损失速率,kg/㎡s;
Hu-可燃物的平均热值,kJ/kg;
?-可燃物的燃烧效率,%;在充分燃烧条件下,取??100%;
Af-火源燃烧面积,㎡;
?-单位面积上的热释放速率,kW/㎡。 q
(六)热释放速率曲线叠加模型
当房间内某可燃物着火后,会因火源和热烟气层的热辐射作用,而在一定时间内引燃其周围可燃物,使热释放速率增长。此时的热释放速率应为原着火可燃物的热释放速率和被引燃可燃物热释放速率的叠加。距火源中心距离为R处所接收到的火源辐射热流量和火源热释放速率的关系可用公式5-4-8表示:
(式5-4-8)
邻近可燃物与火源中心的距离R可按公式5-4-9计算:
R?r?L (式5-4-9)
式中:Q-火源热释放速率,kW;
R-距火源中心的距离,m;
受火源辐射作用而接收到的热流量,kW/㎡。 q
r-火源的等效半径,m;
L-可燃物与火源边界的距离,m;受热辐射作用引燃可燃物的最小热流量因可燃物不同而;第三节烟气流动与控制;统计表明:火灾中85%以上的死亡者是由于烟气的作;总体上建筑的防烟和排烟的设计理论就是烟气控制理论;对于大规模建筑其内部结构相当复杂,建筑物的烟气控;为了减少烟气的危害,应当了解建筑烟气流动的各种驱;当外界温度较低时,在诸如楼梯井、电梯井、垃圾井、;11?
L-可燃物与火源边界的距离,m。
受热辐射作用引燃可燃物的最小热流量因可燃物不同而有所差异,如聚氨酯泡沫的最小引燃热流量约为7kW/㎡,木材的最小引燃热流量约为10~13kW/㎡,小汽车的最小引燃热流量约为16kW/㎡。当着火房间高度较高时,空间内的冷空气层较高、热烟气层温度较低,可忽略热烟气层的热辐射作用,而直接运用公式5-4-8判断相邻可燃物的引燃状况。反之,不能忽略热烟气层的热辐射作用。判断相邻可燃物的引燃状况时,除了用公式5-4-8计算火源的辐射热流外,还要计算热烟气层的辐射热流量。