二、设定火灾
在设定火灾时,一般不考虑火灾的引燃阶段、衰退阶段,而主要考虑火灾的增长阶段及全面发展阶段。但在评价火灾探测系统时,不应忽略火灾的阴燃阶段;在评价建筑构件的耐火性能时,不应忽略火灾的衰退阶段。
在设定火灾时,可采取用热释放速率描述的火灾模型和用温度描述的火灾模型。在计算烟气温度、浓度、烟气毒性、能见度等火灾环境参数时,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T=f(t)或T=f(t,w,c,q)。
在设定火灾时,需分析和确定建筑物的基本情况,包括:建筑物内的可燃物、建筑结构、平面布置、建筑物的自救能力与外部救援力量等。
在进行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)可燃物的分布情况。
4)可燃物的火灾荷载密度。
在分析建筑的结构和平面布置时,应着重分析以下因素:
1)起火房间的外形尺寸和内部空间情况。
2)起火房间的通风口形状及分布、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。
在分析和确定建筑物的自救能力与外部救援力量时,应分析以下因素:
1)建筑物的消防供水情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能力。
5)烟气控制系统的设置情况。
在确定火灾发展模型时,应至少分析下列因素:
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。
6)烟气控制系统对火灾发展蔓延的影响。
7)火灾发展对建筑构件的热作用。
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)试验火灾模型。
2)t2火灾模型。
3)MRFC火灾模型。
4)按叠加原理确定火灾增长的模型。
在有条件时,应尽量采用试验模型。但由于目前很多试验数据是在大空间条件下采用大型锥形量热计测量的结果,并没有考虑围护结构对试验结果的影响,因此在应用中应注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,判断达到轰燃时的临界热释放速率可采用式(5-4-1)计算。对于面积较大的着火空间,可将空间内热烟气层的温度达到500~600℃或单位地板面积接受的辐射热流量达到20kW作为着火房间达到轰燃的标志。
Qfo=7.8At+378Avhv1/2 (5-4-1)
式中 Qfo——轰燃时的热释放速率(kW);
At——封闭空间的总表面面积(m2);
Av——通风口的面积(m2);
hv——通风口的高度(m)。
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控制燃烧,热释放速率将保持最大值不变。
火灾的最大热释放速率可根据火灾发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参考以下三种情况:
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。
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,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,可计算从火灾发生到消防队有效控制火势的时间,一般按15min计算。