火災(zāi)場景設(shè)計

1、第一章 火災(zāi)場景設(shè)計        本節(jié)介紹了什么是火災(zāi)場景，如何設(shè)定火災(zāi)場景，包括火源功率的設(shè)定，火災(zāi)增長分析等。        一、火災(zāi)場景        火災(zāi)場景是對一次火災(zāi)整個發(fā)展過程的定性描述，該描述確定了反映該次火災(zāi)特征并區(qū)別于其他可能火災(zāi)的關(guān)鍵事件?；馂?zāi)場景通常要定義引燃、火災(zāi)增長階段、完全發(fā)展階段、衰退階段以及影響火災(zāi)發(fā)展過程的各種消防措施和環(huán)境條件。        火災(zāi)、建筑和人員之間的相互作用會形成一種非常復(fù)雜的系統(tǒng)

2、。因此，為了采用確定性評估大型復(fù)雜建筑的消防安全，需要做一些保守的簡化。根據(jù)這一理論，有一些因素會對火災(zāi)場景做出貢獻，而許多因素對火災(zāi)場景的貢獻并不顯著。通過仔細(xì)選擇對火災(zāi)場景設(shè)計影響較大的因素，然后運用適當(dāng)?shù)挠嬎慵夹g(shù)，可以較容易地得到等效安全解決方案。火災(zāi)場景的確定應(yīng)根據(jù)最不利的原則確定，選擇火災(zāi)風(fēng)險較大的火災(zāi)場景作為設(shè)定火災(zāi)場景，如：火災(zāi)發(fā)生在疏散出口附近并令該疏散出口不可利用、自動滅火系統(tǒng)或排煙系統(tǒng)由于某種原因失效等。火災(zāi)風(fēng)險較大的火災(zāi)場景一般應(yīng)包括發(fā)生概率高，但火災(zāi)危害不一定最大，或者火災(zāi)危害大，但發(fā)生概率低的火災(zāi)場景。        火災(zāi)場景必

3、須能描述火災(zāi)引燃、增長和受控火災(zāi)的特征以及煙氣和火勢蔓延的可能途徑、設(shè)置在建筑室內(nèi)外的所有滅火設(shè)施的作用、每一個火災(zāi)場景的可能后果。在設(shè)計火災(zāi)場景時，應(yīng)確定設(shè)定火源在建筑物內(nèi)的位置及著火房間的空間幾何特征，例如火源是在房間中央、墻邊、墻角還是門邊等以及空間高度、開間面積和幾何形狀等。        確定可能火災(zāi)場景可采用下述方法：故障類型和影響分析、故障分析、如果怎么辦分析、相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、工程核查表、危害指數(shù)、危害和操作性研究、初步危害分析、故障樹分析、事件樹分析、原因后果分析和可靠性分析等。        在進行

4、火災(zāi)場景設(shè)計時，應(yīng)該指定設(shè)定火源的位置及空間的幾何形狀，如有必要，還應(yīng)指定房間內(nèi)火源的位置，例如火是否在房間中央、墻邊、墻角或門邊。在消防隊員到達現(xiàn)場開始撲救之前，建筑物內(nèi)火災(zāi)的位置同樣會造成撲救延遲。例如，消防隊員撲救高層建筑中較高樓層的火災(zāi)的準(zhǔn)備時間要比比單層建筑火災(zāi)多。            二、設(shè)定火災(zāi)             設(shè)定火災(zāi)是對一個設(shè)定火災(zāi)場景假定火災(zāi)特征的定量描述。典型的情況就是對重要

5、的火災(zāi)參數(shù)隨時間的變化進行描述。如熱釋放速率和毒性組分的生成量。同時描述其他重要的模型輸入數(shù)據(jù)，如火災(zāi)荷載密度。            在設(shè)定火災(zāi)時，一般不考慮火災(zāi)的陰燃階段、衰退階段，而主要考慮火災(zāi)的增長階段及全面發(fā)展階段。但在評價火災(zāi)探測系統(tǒng)時，不應(yīng)忽略火災(zāi)的陰燃階段；在評價建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能時，不應(yīng)忽略火災(zāi)的衰退階段。             

6、0; 在設(shè)定火災(zāi)時，需要分析和確定建筑物的基本情況，包括：建筑內(nèi)的可燃物、建筑結(jié)構(gòu)、平面布置、建筑物的自救能力與外部救援力量等。        在進行建筑物內(nèi)可燃物的分析時，應(yīng)著重分析以下因素：        1）潛在的引火源。        2）可燃物的種類及其燃燒性能。        3）可燃物的分布情況

7、。        4）可燃物的火災(zāi)荷載密度。        在分析建筑的結(jié)構(gòu)和平面布置時，應(yīng)著重分析以下因素：        1）起火房間的外形尺寸和內(nèi)部空間情況。        2）起火房間的通風(fēng)口形狀及分布、開啟狀態(tài)。        3）房間與相鄰房間、相鄰樓層及疏散通道的相

8、互關(guān)系。        4）房間的圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件和材料的燃燒性能、力學(xué)性能、隔熱性能、毒性性能及發(fā)煙性能。        在分析和確定建筑物的自救能力與外部救援力量時，應(yīng)分析以下因素：        1)  建筑物的消防供水情況和建筑物室內(nèi)外的消火栓滅火系統(tǒng)。        2)  建筑內(nèi)部的自動噴水滅火系統(tǒng)和其他自動滅火系統(tǒng)（包

9、括各種氣體滅火系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)等）的類型與設(shè)置場所。        3)  火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型與設(shè)置場所。        4)  消防隊的技術(shù)裝備、到達火場的時間和滅火控火能力。        5)  煙氣控制系統(tǒng)的設(shè)置情況。        在確定火災(zāi)發(fā)展模型時，應(yīng)至少分析下列因素：   

10、;     1）初始可燃物對相鄰可燃物的引燃特征值和蔓延過程。        2）多個可燃物同時燃燒時熱釋放速率的疊加關(guān)系。        3）火災(zāi)的發(fā)展時間和火災(zāi)達到轟燃所需時間。        4）滅火系統(tǒng)和消防隊對火災(zāi)發(fā)展的控制能力。        5）通風(fēng)情況對火災(zāi)發(fā)展的

11、影響。        6）煙氣控制系統(tǒng)對火災(zāi)發(fā)展蔓延的影響。        7）火災(zāi)發(fā)展對建筑構(gòu)件的熱作用。        對于建筑物內(nèi)的初期火災(zāi)增長，可根據(jù)建筑物內(nèi)的空間特征和可燃物特性采用下述方法之一確定：        1）試驗火災(zāi)模型。        2）t2

12、火災(zāi)模型        3）MRFC 火災(zāi)模型        在有條件時，應(yīng)盡量采用實驗?zāi)Ｐ汀５捎谀壳昂芏鄬嶒灁?shù)據(jù)是在大空間條件下采用大型錐形量熱計測量的結(jié)果，并沒有考慮圍護結(jié)構(gòu)對實驗結(jié)果的影響，因此在應(yīng)用中應(yīng)注意實驗邊界條件和通風(fēng)條件與應(yīng)用條件的差異。        對于面積較小的著火空間，判斷達到轟燃時的臨界熱釋放速率可采用公式（5-4-1）計算。對于面積較大的著火空間，可采用空間內(nèi)熱煙氣層的溫度達到

13、 500600 或單位地板面積接受的輻射熱流量達到20kW作為著火房間達到轟燃的標(biāo)志。          對于火災(zāi)從轟燃到最高熱釋放速率之間的增長階段，可以假設(shè)當(dāng)轟燃發(fā)生時，火災(zāi)的熱釋放速率同時增長到最大值，此時房間內(nèi)可燃物的燃燒方式多為通風(fēng)控制燃燒，熱釋放速率將保持最大值不變。        火災(zāi)的最大熱釋放速率可根據(jù)火災(zāi)發(fā)展模型結(jié)合滅火系統(tǒng)的滅火效果來計算確定。滅火系統(tǒng)的滅火效果可以考慮以下三種情況：        1）在

14、滅火系統(tǒng)的作用下，火災(zāi)最終熄滅。        2）火災(zāi)被控制到恒穩(wěn)狀態(tài)。在滅火系統(tǒng)的作用下，熱釋放速率的不再增長，而是以一個恒定熱釋放速率燃燒。        3）火災(zāi)未受限制。這代表了滅火系統(tǒng)失效的情況。        滅火系統(tǒng)的有效控火時間可按下述方式考慮：        1）對于自動噴水滅火系統(tǒng)，可采用頂棚射流的方法確定噴頭的動作時間，再考

15、慮一定安全系數(shù)（如1.5）后確定該系統(tǒng)的有效作用時間。        2）對于智能控制水炮和自動定位滅火系統(tǒng)，水系統(tǒng)的有效作用時間可按火災(zāi)探測時間、水系統(tǒng)定位和動作時間之和乘以一定安全系數(shù)計算；        3）對于消防隊控火，可計算從火災(zāi)發(fā)生到消防隊有效地控制火勢的時間，一般按 15min 考慮。         三、火災(zāi)增長分析        （一）描

16、述可燃物燃燒性能的主要參數(shù)        1）可燃物的點火性能，通常采用單位面積可燃物在一定功率熱輻射作用下的點火時間表示，s；        2）可燃物的熱值（kJ/kg）。        3）單位面積上的質(zhì)量損失速率kg/.s 。        4）單位面積上的熱釋放速率 kJ/9（.s). &

17、#160;      5）毒性氣體的生成率 (Kg/Kg）。        6）煙氣的遮光性，一般采用減光系數(shù)（m-1）表示、        （二）可燃物的狀況及火災(zāi)荷載密度        可燃物的狀況主要考慮可燃物的形狀、分布、堆積密度、高度、含水率、可燃燒的類型或燃燒性能等。      

18、0; 建筑物內(nèi)的火災(zāi)荷載密度用室內(nèi)單位地板面積的燃燒熱值表示，見式 （5-4-2）：                                                                一個空間內(nèi)的火災(zāi)荷載密度也可以參考同類型建筑內(nèi)火災(zāi)荷載密度

19、的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定。在進行此類統(tǒng)計時，應(yīng)該至少對五個典型建筑取樣。        在一定種類可燃物分布和相應(yīng)的通風(fēng)條件下，火災(zāi)發(fā)展的最大熱釋放速率主要受最大的火源面積控制。此外，用參數(shù)計算的方法確定火災(zāi)熱釋放速率隨時間的變化，也需要最大火源面積這一參數(shù)。        著火房間內(nèi)煙氣層的中性面位置，隨熱煙氣溫度和開口位置而變化。在中性面上方，著火房間內(nèi)部的氣體壓力大于相鄰房間或外部的氣體壓力；在中性面下方，著火房間內(nèi)部的氣體壓力小于相鄰房間或外部的氣體壓力。     &

20、#160;  通風(fēng)口的形狀、大小和分布影響著火房間內(nèi)的燃燒類型、氣體流動狀態(tài)和火災(zāi)煙氣及熱的排放。        四、熱釋放速率        （一）實際火災(zāi)實驗        通過實際的火災(zāi)實驗，獲得火災(zāi)的熱釋放速率曲線。但在應(yīng)用中應(yīng)注意實驗的邊界條件和通風(fēng)條件與應(yīng)用條件的差異。實驗結(jié)果表明，在一個大約和 ISO9705 房間大小相當(dāng)?shù)姆块g內(nèi)燃燒帶座墊的椅子，當(dāng)考慮從100kW1000kW 范圍的火災(zāi)時，要比在敞開式大空間內(nèi)的燃燒速率增加 20。

21、0;       （二）類似實驗        如果缺少分析對象的可燃組件的實驗數(shù)據(jù)，可以采用具有類似的燃料類型、燃料布置及引燃場景的火災(zāi)實驗數(shù)據(jù)。當(dāng)然，實驗條件與實際要考慮的情況越接近越好。        例如，在考慮會展中心中的一個展位發(fā)生火災(zāi)時，因缺少展位起火的實驗數(shù)據(jù)，可以采用一個辦公家具組合單元的火災(zāi)試驗數(shù)據(jù)。實驗中的辦公家具組合單元包括兩面辦公單元的分隔板、組合書架、軟墊塑料椅、高密度層壓板辦公桌以及一臺電腦，還有98kg紙張和記事本等紙制品。該辦公家具組合單元中包含了展覽中較為常見的可燃物，物品的擺放形式也基本與展位的布置相同，且其尺寸與一個展位相當(dāng)。        （三）穩(wěn)態(tài)火災(zāi)        對于穩(wěn)態(tài)火災(zāi)，在其整個發(fā)展過程中，火源的熱釋放速率始終保持一個定值?；馂?zāi)發(fā)展過程中的充分發(fā)展階段可以近似看成是穩(wěn)態(tài)火災(zāi)。某些時候，為了簡化計算，一般保守地設(shè)定火災(zāi)為穩(wěn)態(tài)火災(zāi)，尤其是在進行排煙系統(tǒng)的計算時，這種方法可以為防排煙系統(tǒng)的設(shè)計提供相對保守的結(jié)果。