设计火灾中火灾热释放速率曲

《设计火灾中火灾热释放速率曲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、设计火灾中火灾热释放速率曲线的确定基金项目：国家“十五”科技攻关项目“建筑物性能化防火设计技术导则的研究”(2001BA803B02-04)王志刚倪照鹏王宗存姜明理（公安部天津消防研究所天津300381）摘要：火灾的热释放速率是火灾发展过程中十分重要的参数，在运用火灾模型进行建筑物性能化消防设计与评估时，确定正确合理的火灾热释放速率曲线至关重要。本文总结了几种确定火灾热释放速率曲线和计算火灾热释放速率的方法，列举了相关计算实例。关键词：性能化消防设计；设计火灾；热释放速率1前言在进行性能化消防设计与评估时，通常需要运用火灾模型对建筑内发生火灾时

2、的可能场景进行模拟计算，得到建筑内各区域有关火灾参数的变化发展情况，如温度、燃烧产物浓度、火焰高度、烟气层界面高度等，然后根据这些计算结果，判断不同条件下的火灾是否会对建筑内人员生命安全或结构稳定等造成危害，评价相关消防设计能否将火灾危险降低到一个合理的水平以及确定是否需要进一步完善修改或调整相关措施。火灾发展过程中的各种火灾参数直接取决于火灾的热释放速率。但当前绝大多数火灾模型都没有包含燃料的燃烧模型，其主要原因是燃烧是一个相当复杂的物理化学过程，对其进行数值模拟是一项极其艰巨的任务，在目前条件下还无法完全实现。鉴于这种状况，各种火灾模型都把

3、热释放速率作为一个输入参数由用户来输入，因此输入的火灾热释放速率曲线能否代表真实的火灾情况将决定火灾模拟结果的精确程度。本文根据国家“十五”科技攻关项目“建筑物性能化消防设计导则的研究”所进行的研究工作并结合一些工程实例的经验，总结了几种确定火灾热释放速率曲线的方法，并以某高架库房的设计火灾分析作了一实际算例。2火灾的发展过程火灾的整个发展过程按时间先后顺序分为阴燃、增长阶段、充分发展阶段、衰退阶段直到最终熄灭，如图1所示。视燃料的燃烧特性，阴燃阶段的持续时间有所不同，对于液体和气体火灾甚至没有阴燃阶段。在火灾增长阶段，随着持续燃烧时间的延长，

4、如无外界条件干涉，会有越来越多的可燃物参与燃烧，火灾的热释放速率也相应不断增大。当火灾发展到一定程度，（如着火室空间条件合适，还会出现轰燃现象）火灾进入其充分发展阶段，随后的一段时间内的火灾热释放速率基本保持稳定。其最大热释放速率主要取决于燃料的数量与性质、着火空间的通风条件等。火灾经过一段时间的持续发展后，随着燃料数量的减少，火灾最终进入衰退阶段，当燃料全部耗尽后火灾随之熄灭。在消防安全工程学中，通常选取火灾危害可能较小但发生火灾的可能性很大的火灾以及发生火灾的可能性较小但危害较大的多个火灾场景组成一组，来对现有的消防设计进行评估。对于火灾的

5、各个阶段，也是如此。由于阴燃阶段产生的热量较少，发展缓慢，在对常见建筑物的消防安全进行评估时通常忽略火灾的阴燃阶段。火灾在衰退阶段时的热释放速率呈下降趋势，而且通常情况下，此时火灾已经过了相当长的时间。为简化处理，对于衰退阶段也不予考虑。因此在实际中，人们最关心的就是火灾的增长阶段和充分发展阶段，在构建火灾的热释放速率曲线时，也主要是考虑这两个阶段。阴燃增长阶段充分发展阶段衰退阶段火灾热释放速率时间图1火灾的各个发展阶段示意3热释放速率曲线的确定燃料的燃烧是一个相当复杂的物理化学过程，对其进行数值模拟是一项极其艰巨的任务。当前绝大多数火灾模型都

6、没有包含燃料的燃烧模型，在运用火灾模型进行火灾危害分析时，通常都直接采用实验测量得到的热释放速率曲线，或采用一些简化的特征火灾发展模型，如T平方发展火灾。以下是几种确定火源热释放速率曲线的方法：3.1实际火灾实验通过实际的火灾实验，可以得到火灾的热释放速率曲线。根据实验的规模，火灾实验可分为实验室规模实验、中型实验以及实尺寸火灾实验。其中实验室规模的实验主要通过锥形量热器测量单一可燃物的热释放速率，试样的大小约为100mm×100mm。中型实验除了可以测量单一可燃物的热释放速率外，还可以测量几种可燃物组成的可燃组件的热释放速率，试样的大小最大可

7、达1m×1m。大型实尺寸火灾实验模拟建筑的实际尺寸，根据实际的可燃物种类、火灾荷载及摆放方式进行实验，其实验结果与真实火灾较为接近。但由于这类实验的花费较大，目前此类实验的相关数据较少。相对较多的是单一可燃组件的火灾实验数据。三种实验方法中，最有实用价值的是实尺寸火灾实验，其次是中型火灾实验，而实验室规模实验结果则常用于分析火灾引燃源。3.2类似实验由于已做的火灾实验有限，多数情况下找不到有待分析的可燃组件的实验数据。在这种情况下，可以找其他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，所采数据的实验条件与实际要考虑的情况越接近越

8、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[1]，实验的照片见图2。实验中的