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文档简介
消防安全性能评估导则.DOC1、1(初稿)1总则1、0、1为推动建筑物性能化防火设计与评估技术的应用与发展,指导实际工程的性能化设计与评估,能基本定量地认识建筑物的整体消防安全性能,使其达到预定的消防安全目标,有效地满足社会公众和建筑物业主对建筑物消防安全的需求,编制本导则。1、0、2本导则适用于工业与民用建筑物的性能化防火设计,也适用于对某一新建建筑物的设计方案或现有建筑物难以满足现行国家标准规定而需改建或其中一部分专门消防问题进行技术评估。其他建构筑物(如甲、乙、丙类液体储罐、隧道、地铁等)的性能化防火设计与消防安全性能评估,可参照本导则进行。1、0、3建筑物性能化防火设计可以完全按照消防安全工程分析的方法进行,也可以与现行规格式规范结合使用。1、0、4建筑物的性能化防火设计应包括设计、技术评估和方案选择与完善。任何一项性能化防火设计均必须在设计后经过有资质的第三方中介机构独立进行的消防安全性能评估。1、0、5建筑物性能化防火设计宜在方案设计或扩初设计阶段进行,由设计单位、投资方、消防技术咨询机构等共同参与实施。1、0、6消防安全水平不应低于现有规范的安全水平。1、 0、7采用模型和方法要进行有效性验证。2术语、符号(有待进一步充实完善)2、 1术语1火灾场景(Firescnerio):对火灾发展过程中的一些关键要素(引燃与发展阶段、完全发展阶段和衰退阶段)随时间变化规律的定性描述,反映火灾在建筑空间环境与消防系统作用下的整个发展历史。2设定火灾场景:建筑物性能化防火设计和消防安全性能评估分析中,经过综合分析所确定的火灾场景的部分或全部。3设定火灾:对设定火灾场景中火灾特性的定量描述,如热释放速率、火场温度、某些火灾的热解产物和毒性产物等一些重要火灾参数随时间的变化规律。4火源:在热作用下可燃物表面热解气化而产生可燃性气体,与空气混合后所形成的预混可燃性气体,在高温作用下被点燃并失去控制导致火灾的燃烧区域。5火羽流:火灾中由可燃物上方的连续火焰区、间断火焰区和浮力羽流区所构成的空间区域。6顶棚射流:火灾的火羽流上升并撞击顶棚后,沿顶棚以下空间流动所形成的水平流动体。7热烟气层:当火灾所产生的烟气在热浮力作用下向着火空间顶部流动时,因受顶棚等空间封闭围护体的限制而在顶棚下积聚所形成的、具有较高温度和一定厚度的烟气区。8冷空气层:因火灾的热作用而使流入着火空间的新鲜空气在热烟气层下方所形成的、具有一定厚度且温度较低的空气区。9火灾荷载:设定空间内所有可燃物(包括所有围护体的内表面层)完全燃烧所释放出的总热量。火灾荷载密度:10燃料控制型燃烧:可燃物的燃烧速率取决于可燃物的燃烧特性及其燃烧面积,而与流入着火空间的空气质量流量无关的燃烧形式。11通风控制型燃烧:可燃物的燃烧速率受流入着火空间的空气质量流量控制的燃烧形式。12安全系数:用以调整工程设计过程中使用的方法、计算和假设中的不确定因素的系数。13火灾风险:在一定时间内预期损失可能发生的频度及其潜在后果,通常为所有火灾场景中每个火灾场景火灾风险的总和。14火灾风险分析:对所有相关火灾场景的发生概率和严重程度进行分析的过程。15火灾危害:火灾可能造成的伤害或损失。16火灾危害分析:对与一个或多个火灾场景以及一个研究对象(如试设计)有关火灾损失的预测或预期大小进行分析的过程。RSET:ASET:2、2符号符号意义单位封闭空间的总表面面积m2燃料的表面积m2通风口的面积m2火源燃烧面积m2火灾范围的地板面积m2点火源面积在X方向的长度m点火源面积在Y方向的长度m火灾发展系数,kW/s2火灾衰减阶段的系数,W/s2考虑建筑构件导热作用的系数一D人员密度人/m2F流量系数人/m-sF流量人/s某种可燃物的质量kg通风口的高度m某种可燃物单位质量的发热量MJ/kg可燃物的平均热值kJ/kg可燃物与火源边界的距离m源热释放速率kW轰燃时的热释放速率kW单位面积上的热释放速率kW/s初始火源的热释放速率kW火源的最大热释放速率W单位面积上的热释放速率kW/m2受火源辐射作用而接收到的热流量kW/m2火源中心的距离m火源的等效半径mRTI响应时间指数m1/2s1/2点火源的直径m单位面积上的质量损失速率kg/m2s温度。C时间s火源热释放速率时所需要的时间s火源热释放速率达到最大值时所需要的时间s火源热释放速率开始衰减时所需要的时间s火源热释放速率衰减至0时所需要的时间sTd报警时间sTpre人员的疏散预动时间sTt人员疏散行动时间s火焰沿X方向的蔓延速度m/s火焰沿Y方向的蔓延速度m/s火焰沿径向的蔓延速度m/sV人员行走速度m/s考虑开口或通风影响的系数一We有效疏散宽度m火灾增长系数s空气密度kg/m3可燃物的燃烧效率%3性能化防火设计的基本程序与步骤3、1一般要求3、1、1建筑物性能化防火设计的一般程序为:1确定建筑物的使用功能和用途、建筑设计的适用标准;2确定需要采用性能化设计方法进行设计的问题;2确定建筑物的消防安全总体目标;3进行性能化防火试设计和评估验证;4修改、完善设计并进一步评估验证确定是否满足所确定的消防安全目标;5编制设计说明与分析报告,提交审查与批准。3、1、2建筑物性能化防火试设计一般程序为:1确定建筑设计的总目标或消防安全水平及其子目标;2确定需要分析的具体问题及其性能判定标准;3建立火灾场景、设定合理的火灾和确定分析方法;5进行设计与计算分析;6选择和确定最终设计(方案)。3、1、3建筑物性能化防火设计与计算分析一般应包括下列全部或其中几项:1针对设定的性能化分析目标,确定相应的定量判定标准;2合理设定火灾;3分析和评价建筑物的结构特征、性能和防火分区;4分析和评价人员的特征、特性以及建筑物和人员的安全疏散性能;5计算预测火灾的蔓延特性;6计算预测烟气的流动特性;7分析和验证结构的耐火性能;8分析和评价火灾探测与报警系统、自动灭火系统、防排烟系统等消防系统的可行性与可靠性;9评估建筑物的火灾风险,综合分析性能化设计过程中的不确定性因素及其处理。3、2建筑物性能化防火设计的消防安全目标3、2、1消防安全总目标可能包括人员和财产保护等级或者能够提供建筑使用的连续性、古迹或文物保护和环境保护。根据业主的需要,不同工程的消防安全总目标可能互不相同,其表述方式也不尽相同。无论采用什么方式描述消防安全总目标,都应注意使其能够满足某特定规范条款的要求(规格式规范或者性能化规范)或满足其他特殊要求。建筑防火设计的总目标应在进行性能化设计开始之前作为设计的重点问题,由设计师、公安消防监督机构、业主、投资方、消防安全技术评估或咨询机构的专家等共同研究确定。3、2、2建筑物的消防安全总目标包括:1在火灾条件下,保证建筑物内使用人员以及救援人员的人身安全;2建筑物的结构不会因火灾作用而受到严重破坏或发生垮塌,或虽有局部垮塌,但不会发生连续垮塌而影响建筑物结构的整体稳定性;3建筑物不会因火灾对其商业运营、生产过程中断而产生较大损失;减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断。4保证建筑物内财产的安全;5建筑物发生火灾后,不会引燃其相邻建筑物。6减小火灾发生的可能性。(是不是放在第一条)7尽可能减少火灾对周围环境的污染。3、2、3建筑物的消防安全总目标视其使用功能、性质及建筑高度而有所区别,设计时应根据实际情况在上述六个目标中确定一个或者两个目标作为主要目标,并列出其他目标的先后次序。例如,对于人员聚集场所或旅馆等公共建筑,其主要目标是保护人员的生命安全;对于仓库,则更注重于保护财产和建筑结构安全。不同总目标的先后次序应以建筑的未来用途和使用形式为基础确定,并有利于阐明消防措施的用途,帮助确定消防分析和设计中要求特别注意的部分(例如,如果生命安全比保护财产更优先,则消防分析和设计就应着重于如何保护人身安全)。3设计时应首先将消防安全总目标进一步转化为设计目标,使之成为可以采用工程语言表述的可量化参数,一般包括火灾后果的影响、人员伤亡和财产损失、温度以及燃烧产物的扩散等。建筑火灾具有确定性和随机性的双重特性,建筑的消防安全与任何其他系统安全一样,无论采取什么措施,一座可用的建筑物的消防安全总是相对的。因此,上述安全目标所表达的总是与将要发生的消防投入水平相一致的相对安全水平。这实际上决定了投资方以及社会公众的安全期望和建设投资的关系。3、2、2建筑物的消防安全水平应依据现有规范的规定和建筑物的实际情况,由建筑业主、设计师、当地公安消防机构、消防安全技术评估或咨询机构的专家共同确定。3、2、3建筑物的子目标为:3、2、4建筑物的性能目标为:3、4建立各设计目标的性能判定标准设计目标的性能判定标准应能够体现由火灾或消防措施造成的人员伤亡、建筑及其内部财产的损害、生产或经营被中断、风险等级等的最大可接受限度。性能判定标准是一系列在设计前把各个清楚明确的性能目标转化成用确定性工程数值或概率表示的参数。性能判定标准包括材料温度、气体温度、碳氧血红蛋白(COHb)含量、能见度以及热暴露水平。人的反应,如决策、反应和运动次数在一定的数值范围内变动。如在评估某疏散系统设计是否可行时,需要为计算选择或假设合适的数值以考虑人员暴露于火灾的判定标准。一项设计目标可能需要多个性能判定标准来验证,而一个性能判定标准也可能需要多个参数值予以支持。但并不是每一个性能目标都能采用这种方式表达,因此,在量化时应主次有别,把握关键性参数。常见的性能判定标准包括生命安全标准,如热效应、毒性、和能见度,和非生命安全标准,如热效应、火灾蔓延、烟气损害、防火分隔物受损和结构的完整性和对暴露于火灾中财产所造成的危害。3、6对试设计进行评估和修改完善设计3、3、8在对建筑物性能化防火设计进行评估时,应将所设计的建筑物作为一个整体,对其内外消防措施及其在可能发生的火灾场景下能否达到设定的设计目标进行分析评价。3、3、9在对试设计进行评估时,不能为了确保试设计达标而随意改变性能判定标准,并应验证以下主要设计参数:1所确定的火灾场景及其设定火灾的合理性与典型性;2所设定的性能判定标准是否合适;3所选择的分析方法和工具是否适用、有效;4火灾风险分析和不确定性分析是否科学、完整、可靠。3、3、10若性能化的试设计不能满足设定的消防安全目标或低于规范规定的性能水平,则可认为需要对其进行修改与完善,并重新进行评估直至其满足设定的消防安全目标为止,否则,该试设计将被淘汰。3、3、11设计报告书中应包括工程范围、总目标、子目标、试设计、性能判定标准、设定火灾场景以及分析方法,性能设计报告、详细的说明书和图纸、火灾风险管理等。3、3性能化防火设计中有关问题的处理3、3、1对于需要进行性能化防火设计的问题,必须按照国家规定程序由规定的公安消防机构核准。必要时,如某些重大或较复杂的工程建设项目,还应组织有关专家及相关国家标准管理机构共同复审确定。3、3、2在确定采用性能化防火设计方法进行设计的问题时,设计者应了解和分析以下情况:1建筑的周围环境条件,如规划的建筑场地、相邻建筑的相对关系、周围的消防道路与消防给水、城市规划要求、市政设施情况等条件;2所设计建筑的规模与平面形状、建筑高度、建筑师的构想(或改建的方式及范围)、建筑内部平面布置等;3所设计建筑的功能和用途(或改建后的用途)、预计使用人员的特性与数量以及建筑的重要程度等;4业主或投资方的要求、建筑(改造)预计投资大小、计划工程进度;5建筑设计所遵循的标准与法规等;6当地公安消防机构的消防装备、人员素质、应急响应时间和第一出动力量等消防力量。3、3、3在进行性能化防火设计时,应完整、等效地将消防安全总目标转化为子设计目标及其性能判定标准,并确保分析过程中所选用方法的有效性,明确其限制条件和在设计中如何消除这些限制条件所带来的影响。3、3、4在比较和选择试设计方案时,应考虑消防的投资效益、消防系统和防火材料的安装、维护和方便使用等因素。最终设计的确定必须按照国家规定的程序,经过有关部门组织的评审。3、 3、5在性能化防火分析与设计过程中所采用的假设和可能的限制条件,均必须能够通过一定途径保证其有效和可实现,并应在最终设计文件中给以明确说明。此外,还应明确指出如改变设计使用功能或用途以及建筑设计可能带来的危害。评估试设计确定工程范围确定总体目标确定委托人和设计子目标建立性能标准(第七章)建立设定火灾场景建立试设计所选设计达到性能指标吗?修改设计或子目标建立性能判定标准选择最终设计编写设计文件性能化设计报告编写消防工程设计大纲图1防火设计性能化分析和概念设计步骤4火灾场景与火灾增长分析4、 1火灾场景4、1、1设定火灾场景的确定应根据最不利的原则确定,选择火灾危害较大的火灾场景、最有可能发生,但火灾危害不一定最大以及火灾危害大,但发生的可能性较小的火灾场景作为设定火灾场景。如火灾发生在疏散出口附近并令该疏散出口不可利用、自动灭火系统或排烟系统由于某种原因而失效等。4、1、2设定火灾场景必须能描述火灾引燃、增长和受控火灾的特征以及烟气和火势蔓延的可能途径、设置在建筑室内外的所有灭火设施的作用、每一个火灾场景的可能后果。4、1、3在进行火灾场景设计时,应指定设定火源在建筑物内的位置及着火房间的空间几何特征,例如火源是在房间中央、墙边、墙角还是门边等以及空间高度、开间面积和几何形状等。4、1、4疏散场景的选择应考虑建筑的功能及其内部的设备情况、人员类型等因素,反映可能的火灾场景而对影响人员疏散过程的人员条件及环境条件。4、1、5确定可能火灾场景可采用下述方法:故障类型和影响分析、故障分析、如果一怎么办分析、相关统计数据、工程核查表、危害指数、危害和操作性研究、初步危害分析、故障树分析、事件树分析、原因后果分析和可靠性分析等。4、2设定火灾4、2、1建筑火灾发展包括点燃阶段、增长阶段(包括轰燃)、全面发展阶段和衰减阶段。点燃阶段一般包括阴燃和有焰燃烧,在性能化设计中一般不考虑阴燃阶段,而主要分析有焰燃烧过程。对于有焰火的增长,可以使用实验数据、经验数据或特征火灾增长曲线。当可燃物燃烧量达到或超过可燃物总量的70%以后火灾进入衰退阶段,在设定火灾时对衰退阶段也不予考虑。4、2、2在设定火灾时,应分析和确定建筑物的以下基本情况:1建筑物可能发生的火灾场景,特别是威胁人员疏散安全和结构安全的火灾场景;2房间的外形尺寸和内部空间情况;3建筑物内的可燃物;4房间的围护结构构件和材料的燃烧性能、力学性能、隔热性能、毒性性能及发烟性能;5房间的通风口形状及分布、开启状态;6房间与相邻房间、相邻楼层及疏散通道的相互关系;7建筑物的自救能力与外部救援力量。4、2、3在进行建筑物内可燃物的分析时应着重分析以下因素:1可燃物的种类及其燃烧性能;2可燃物的分布情况;3可燃物的火灾荷载密度;4潜在的引火源。4、2、4分析和确定建筑物在发生火灾时的自救能力与外部救援力量:1建筑物的消防供水情况(包括室内外、供水管网、水泵结合器等)和建筑室内外的消火栓灭火系统;2建筑内部的自动喷水灭火系统和其他自动灭火系统(包括各种气体灭火系统、干粉灭火系统等)的类型与设置场所;3火灾报警系统的类型与设置场所;4消防队的技术装备、到达火场的时间和灭火控火能力。4、2、5在确定火灾发展模型时,应至少考虑下列参数:1初始可燃物对相邻可燃物的引燃特征值和蔓延过程;2多个可燃物同时燃烧时热释放速率的叠加关系;3火灾的发展时间和火灾达到轰燃所需时间;4灭火系统和消防队对火灾发展的控制能力;5通风情况对火灾发展的影响因子;6烟气控制系统对火灾发展蔓延的影响因子;7火灾发展对建筑构件的热作用。4、2、6对于建筑物内的初期火灾增长,可根据建筑物内的空间特征和可燃物特性采用下述方法之一确定:①实验火灾模型;②火灾模型;③MRFC火灾模型;④按叠加原理确定火灾增长的模型。在有条件时应尽量采用实验模型,但由于目前很多实验数据是在大空间条件下大型锥形量热计的实验结果,并没有考虑维护结构对实验结果的影响,在应用中应注意实验边界条件和通风条件与应用条件的差异。4、2、7对于体积和面积较小的着火空间,判断达到轰燃时的临界热释放速率可采用(公式一3)计算,也可采用空间内热烟气层的温度达到600°。作为着火房间达到轰燃的标志:(公式一3)式中:一轰燃时的热释放速率,kW;一封闭空间的总表面面积,m2;-通风口的面积,m2;-通风口的高度,m。对于从轰燃到最高热释放速率之间的增长阶段,可以假设当轰燃发生时,热释放速率同时增长到最大值,此时房间内可燃物的燃烧方式多为通风控制燃烧,热释放速率将保持最大值不变。4、2、8火灾的最大热释放速率可根据火灾发展模型有效控火时间结合灭火系统的灭火效果来计算确定。在有效控火条件下,火灾的最大热释放速率可简化为一常数。灭火系统的灭火效果可以考虑以下三种情况:1)在灭火系统的作用下,火灾最终熄灭。2)火灾被控制到恒稳状态。在灭火系统的作用下,热释放速率的不再增长,而是以一个恒定热释放速率燃烧。3)火灾未受限制。这代表了灭火系统失效的情况。4、2、9灭火系统的有效控火时间可按下述方式考虑:1对于自动喷水灭火系统,可采用顶棚射流的方法确定喷头的动作时间,再考虑一定安全系数(如1、5)后确定该系统的有效作用时间。2对于智能控制水炮和自动定位灭火系统,水系统的有效作用时间可按火灾探测时间、水系统定位和动作时间之和乘以一定安全系数计算。3对于消防队控火,从火灾发生到消防队有效地控制火势的时间可按15min、考虑。4、3、3在疏散分析时,应分析和确定疏散通道的以下情况:1建筑防火分隔情况(包括防火分区、防烟分区、防火分隔物等);2建筑物疏散通道的分布情况;3自然排烟系统及其动作方式;4机械排烟、机械送风防烟系统及其控制系统。4、4火灾增长的分析方法4、4、1在计算烟气温度、浓度、烟气毒性、能见度等火灾环境参数时构件温度和运用区域模型进行火灾模拟时,宜选用采用热释放速率描述的火灾模型,如或;在进行构件耐火分析时,宜选用采用温度描述的火灾模型,如或;其中,t为时间,w为考虑开口或通风影响的系数,c为考虑建筑构件导热作用的系数,q为单位面积上的热释放速率。4、4、2描述可燃物燃烧性能的主要参数如下:1可燃物的点火性能,通常采用单位面积可燃物在一定辐射功率条件下的点火时间表示,s;2可燃物的热值,Kg/Kg;3单位面积上的质量损失速率,Kg/m2、s;4单位面积上的热释放速率,KJ/m2;5毒性气体的生成率,Kg/Kg;6烟气的遮光性,一般采用减光系数表示,1/m。4、4、3可燃物的状况及火灾荷载密度可燃物的状况主要考虑可燃物的形状、分布、堆积密度、高度及湿度等。建筑物内的火灾荷载密度用室内单位地板面积的燃烧热值表示的火灾荷载密度:(公式一4)式中:一火灾荷载密度,MJ/m2;一某种可燃物的质量,kg;一某种可燃物单位质量的发热量,MJ/kg;一火灾范围的地板面积,m2。一个空间内的火灾荷载密度也可以参考同类型建筑内火灾荷载密度的统计数据确定,在进行此类统计时,应该至少对5个典型建筑取样。3点火初期火源的面积点火初期火源的面积可用点火源的能量表示:(公式6)式中:一火灾增长系数,sT;—初始火源的热释放速率,kW;—火灾的发展时间,s。4最大的火源面积在一定种类可燃物分布和相应的通风条件下,火灾发展的最大热释放速率主要受最大的火源面积控制。此外,用参数计
算的方法确定火灾热释放速率随时间的变化,也需要最大火源面积这一参数。表2〜表4中引用了德国有关火灾发展时间等的规定,可作参考。表2德国工业火灾防护标准DIN18232中有关火灾发展时间的规定灭火战斗条件火灾发展时间/min企业消防队伍投入灭火战斗或自动喷水灭火系统响应<5min公安消防队伍投入灭火战斗<10min在不利的条件下<15min在极不利的条件下<20min表3火灾的组别划分火灾发展时间(min、)火灾组别火灾发展速度的分类慢速中速快速<5123<10234<15345<20456<25567表4不同火灾组别的最大热释放速率项目单位火灾组别1234567面积m2510204080160320边长m2、63、24、26、58、12、17、2、33、85、67、10、14、20、7、11、15、22、31、23164723164732944649889直径m525604136093273185周长m92721085342070784063.413热释放速率kW150030006000120002400048000900005可燃物的火焰蔓延速度火灾发展的面积可采用可燃物水平方向的火焰蔓延速度表示,见(公式一7):或(公式一7),,式中:一点火源面积在X方向的长度,m;—点火源面积在Y方向的长度,m;—点火源的直径,m,—火焰沿X方向的蔓延速度,m/s;—火焰沿Y方向的蔓延速度,m/s;—火焰沿径向的蔓延速度,m/s;一点火后火焰的蔓延时间,so6通风口的形状和分布着火房间内烟气层的中性层位置,随热烟气温度和开口位置而变化。在中性层上方,着火房间内部的气体压力大于相邻房间或外部的气体压力;在中性层下方,着火房间内部的气体压力小于相邻房间或外部的气体压力。通风口的形状、大小和分布影响着火房间内的燃烧类型,气体流动状态和火灾烟气及热的排放。对于为通风口的面积为A,通风口自身高度为H的燃烧可根据下式判定燃烧的类型:当时,为通风控制型燃烧;当时,为燃料控制型燃烧。式中:一燃料的表面积;一空气密度。7采取灭火措施后可燃物的燃烧状态当建筑物中设有自动喷水灭火系统或其他自动灭火系统时,应考虑动灭火剂、灭火系统的类型及其喷洒强度等参数对燃烧状态的影响,并根据灭火措施后可燃物的燃烧状态来评价灭火系统灭火的有效性。现有描述灭火措施对燃烧状态影响的模型,包括一些区域火灾模拟软件,其效果均不理想。4、4、4火灾增长过程中热释放速率曲线的确定方法1、 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。因为目前很多实验数据是在大空间条件下大型锥形量热计的实验结果,并没有考虑维护结构对实验结果的影响。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100〜1000KW范围的火灾时,要比在敞开式大空间内的燃烧速率增加20%。2、 类似实验如果缺少有待分析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,进行实验时所采用的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,可以采用一个办公家具组合单元的火灾试验数据。实验中的办公家具组合单元包括两面办公单元的分隔板、组合书架、软垫塑料椅、高密度层压板办公桌以及一台电脑,还有98kg纸张和记事本等纸制品。该办公家具组合单元中包含了展览中较为常见的可燃物,物品的摆放形式也基本与展位的布置相同,且其尺寸与一个展位相当。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。3、 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(3)计算: 、(3)其中:Q—稳态火灾的热释放速率,kW;一燃料的质量燃烧速率,kg/s;hc一燃料的燃烧值,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。4、 模型模型描述火灾过程中火源热释放速率随时间的变化过程,当不考虑火灾的初期点燃过程时,可用下式表示:(公式10)式中:一火源热释放速率,kW;a—火灾发展系数,,kW/s2;—火灾的发展时间,s;—火源热释放速率时所需要的时间,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,其火灾发展过程如图6所示。表9给出了火灾发展系数a与NFPA标准中示例材料的对应关系。图6热释放速率的模型描述表9火焰水平蔓延速度参数值可燃材料火焰蔓延分级b(kJ/s3)MW时的时间(s)没有注明缓慢0.0029584无棉制品聚酯床垫中等0、0117292塑料泡沫堆积的木板装满邮件的邮袋快速0、0469146甲醇快速燃烧的软垫座椅极快0、1876735、MRFC软件中应用的模型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,其计算公式请见(公式12)或(公式13)[7]:(公式12)或(公式13)式中:一单位面积上的质量损失速率,kg/m2s;一可燃物的平均热值,kJ/kg;一可燃物的燃烧效率,%;在充分燃烧条件下,取;一火源燃烧面积,m2;-单位面积上的热释放速率,kW/m2。如令,则火焰的蔓延速度(m/s)为:(公式14)对应火灾发展类型为缓慢、中等、快速和极快的火焰蔓延速度,分别为5mm/s、8mm/s、12〜20mm/s和30〜50mm/s。在火灾轰燃阶段,火焰蔓延速度将达到80〜120mm/s。6、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。此时的热释放速率可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(公式一1)表示: (公式一1)邻近可燃物与火源中心、的距离可按(公式2)计算: (公式一2)式中:一火源热释放速率,kW;—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/m2。一火源的等效半径,山;一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/m2,木材的最小引燃热流量约为10〜13kW/m2,小汽车的最小引燃热流量约为16kW/m2。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(公式一1)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(公式一1)计算火源的辐射热流外,还要计算热烟气层的辐射热流量。表10可燃物燃烧参数表可燃材料热值/MJ/kg单位面积上的质量损失速率/kg/(m2、min)蔓延速度/mm/s纸卷13、680、454、5原木15、480、908板材15、480、9016甲醇27、000、9340表14给出了部分可燃物的热值范围。表14可燃物热值[5]材料名称热值/MJ/kg材料名称热值/MJ/kg固体聚四氟乙烯塑料4〜5无烟煤31〜36聚氨酯22〜24媒、焦炭28〜34聚氨酯泡沫23〜28木炭29〜31脲醛树脂14〜15蜂窝煤、泥煤17〜23脲醛泡沫12〜15煤焦油41〜44聚氯乙稀塑料16〜21沥青41〜43聚醋酸乙烯酯20〜21纤维素15〜16聚酰氨29〜30衣服17〜1发泡PVC壁纸18〜21木材17〜20不发泡PVC壁纸15〜20纤维板17〜20硬质PVC地板5〜10胶合板17〜20半硬质PVC地板15〜20棉花16〜20软质PVC地板17~21谷物15〜18腈纶化纤地毯2
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