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1、第一章 火灾场景设计本节介绍了什么是火灾场景，如何设定火灾场景，包括火源功率的设定，火灾增长分析等。一、火灾场景火灾场景是对一次火灾整个进展过程的定性描述，该描述确定了反映该次火灾特征并区分于其他可能火灾的关键大事。火灾场景通常要定义引燃、火灾增长阶段、完全进展阶段、衰退阶段以及影响火灾进展过程的各种消防措施和环境条件。火灾、建筑和人员之间的相互作用会形成一种格外简单的系统。因此，为了承受确 定性评估大型简单建筑的消防安全，需要做一些保守的简化。依据这一理论，有一些因素会 对火灾场景做出奉献，而很多因素对火灾场景的奉献并不显著。通过认真选择对火灾场景设 计影响较大的因素，然后运用适当的计算技术
2、，可以较简洁地得到等效安全解决方案。火灾 场景确实定应依据最不利的原则确定，选择火灾风险较大的火灾场景作为设定火灾场景，如： 火灾发生在疏散出口四周并令该疏散出口不行利用、自动灭火系统或排烟系统由于某种缘由 失效等。火灾风险较大的火灾场景一般应包括发生概率高，但火灾危害不肯定最大，或者火 灾危害大，但发生概率低的火灾场景。火灾场景必需能描述火灾引燃、增长和受控火灾的特征以及烟气和火势集中的可能途径、设置在建筑室内外的全部灭火设施的作用、每一个火灾场景的可能后果。在设计火灾场景时，应确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心、墙边、墙角还是门边等以及空间高度、开间
3、面积和几何外形等。确定可能火灾场景可承受下述方法：故障类型和影响分析、故障分析、假设怎么 办分析、相关统计数据、工程核查表、危害指数、危害和操作性争论、初步危害分析、故障树分析、大事树分析、缘由后果分析和牢靠性分析等。在进展火灾场景设计时，应当指定设定火源的位置及空间的几何外形，如有必要， 还应指定房间内火源的位置，例如火是否在房间中心、墙边、墙角或门边。在消防队员到达现场开头扑救之前，建筑物内火灾的位置同样会造成扑救延迟。例如，消防队员扑救高层建 筑中较高楼层的火灾的预备时间要比比单层建筑火灾多。二、设定火灾设定火灾是对一个设定火灾场景假定火灾特征的定量描述。典型的状况就是对重要的火灾参数随
4、时间的变化进展描述。如热释放速率和毒性组分的生成量。同时描述其他重要的模型输入数据，如火灾荷载密度。在设定火灾时，一般不考虑火灾的阴燃阶段、衰退阶段，而主要考虑火灾的增长阶段及全面进展阶段。但在评价火灾探测系统时，不应无视火灾的阴燃阶段；在评价建筑构造 的耐火性能时，不应无视火灾的衰退阶段。在设定火灾时，需要分析和确定建筑物的根本状况，包括：建筑内的可燃物、建筑构造、平面布置、建筑物的自救力量与外部救援力气等。在进展建筑物内可燃物的分析时，应着重分析以下因素：1） 潜在的引火源。2） 可燃物的种类及其燃烧性能。3） 可燃物的分布状况。4） 可燃物的火灾荷载密度。在分析建筑的构造和平面布置时，应
5、着重分析以下因素：1） 起火房间的外形尺寸和内部空间状况。2） 起火房间的通风口外形及分布、开启状态。3） 房间与相邻房间、相邻楼层及疏散通道的相互关系。4） 房间的围护构造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。在分析和确定建筑物的自救力量与外部救援力气时，应分析以下因素：1) 建筑物的消防供水状况和建筑物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力量。5) 烟气掌握系统的设置状况。在确定火灾进展模型时
6、，应至少分析以下因素：1） 初始可燃物对相邻可燃物的引燃特征值和集中过程。2） 多个可燃物同时燃烧时热释放速率的叠加关系。3） 火灾的进展时间和火灾到达轰燃所需时间。4） 灭火系统和消防队对火灾进展的掌握力量。5） 通风状况对火灾进展的影响。6） 烟气掌握系统对火灾进展集中的影响。7） 火灾进展对建筑构件的热作用。对于建筑物内的初期火灾增长，可依据建筑物内的空间特征和可燃物特性承受下述方法之一确定：1） 试验火灾模型。2） t2 火灾模型3） MRFC 火灾模型在有条件时，应尽量承受试验模型。但由于目前很多试验数据是在大空间条件下承受大型锥形量热计测量的结果，并没有考虑围护构造对试验结果的影响
7、，因此在应用中应留意 试验边界条件和通风条件与应用条件的差异。对于面积较小的着火空间，推断到达轰燃时的临界热释放速率可承受公式5-4-1 计算。对于面积较大的着火空间，可承受空间内热烟气层的温度到达 500600 或单位地板面积承受的辐射热流量到达20kW 作为着火房间到达轰燃的标志。对于火灾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，火灾 的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掌握燃烧，热释放速率将保持最大值不变。火灾的最大热释放速率可依据火灾进展模型结合灭火系统的灭火效果来计算确定。灭火系统的灭火效果可以考虑以下三种状况：1） 在灭火系统的作用下，
8、火灾最终熄灭。2） 火灾被掌握到恒稳状态。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状况。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，可承受顶棚射流的方法确定喷头的动作时间，再考虑肯定安全系数如 1.5后确定该系统的有效作用时间。2） 对于智能掌握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肯定安全系数计算；3） 对于消防队控火，可计算从火灾发生到消防队有效地掌握火势的时间，一般按15min 考虑。三、火灾增长分析一描述可燃物燃烧性能的主要参数1） 可燃
9、物的点火性能，通常承受单位面积可燃物在肯定功率热辐射作用下的点火时间表示，s；2） 可燃物的热值kJ/kg。3） 单位面积上的质量损失速率kg/.s 。4） 单位面积上的热释放速率 kJ/9.s).5） 毒性气体的生成率 (Kg/Kg。6） 烟气的遮光性，一般承受减光系数m-1表示、二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外形、分布、积存密度、高度、含水率、可燃烧的类型或燃烧性能等。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，见式 5-4-2：一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。在进展此类统计时，应当至少对五个典型建筑取样。在肯
10、定种类可燃物分布和相应的通风条件下，火灾进展的最大热释放速率主要受最大的火源面积掌握。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。着火房间内烟气层的中性面位置，随热烟气温度和开口位置而变化。在中性面上方， 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；在中性面下方，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。通风口的外形、大小和分布影响着火房间内的燃烧类型、气体流淌状态和火灾烟气及热的排放。四、热释放速率一实际火灾试验通过实际的火灾试验，获得火灾的热释放速率曲线。但在应用中应留意试验的边界条件和通风条件与应用条件的差异。试验结果说明，在一个大
11、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 100kW1000kW 范围的火灾时，要比在放开式大空间内的燃烧速率增加 20。二类似试验假设缺少分析对象的可燃组件的试验数据，可以承受具有类似的燃料类型、燃料布置及引燃场景的火灾试验数据。固然，试验条件与实际要考虑的状况越接近越好。例如，在考虑会展中心中的一个展位发生火灾时，因缺少展位起火的试验数据，可 以承受一个办公家具组合单元的火灾试验数据。试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
12、的可燃物，物品的摆放形式也根本与展位的布置一样，且其尺寸与一个展位相当。三稳态火灾对于稳态火灾，在其整个进展过程中，火源的热释放速率始终保持一个定值。火灾 进展过程中的充分进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，尤其是在进展排烟系统的计算时，这种方法可以为防排烟系统的设计供给相对保守的结果。稳态火灾的热释放速率应当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响时间时，不应承受恒稳态设定火灾。五MRFC 模型MRFC 模型是火灾与烟气在建筑
13、物内集中的多室区域模拟软件。该软件中运用可燃物火焰集中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 5-4-7：六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，而在肯定时间内引 燃其四周可燃物，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。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 1013kW/，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，可无视热烟气层的热辐射作用，而直接运用公式 5-4-8推断相邻可燃物的引燃状况。反之，不能无视热烟气层的热辐射作用。推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。