【防排烟规范】火灾燃烧发展过程模型如下:
火灾的发展过程有自身的特点,一般分为四个阶段。
火灾初起
发生火灾后,最初只是起火部位及其周围小范围燃烧。
火灾初起,燃烧面积不大,仅限于初始起火点附近;
在燃烧区域及附近存在高温,室内平均温度低,室内温差大。
这个阶段对人的危害非常小,但是正是危害小,也会让人失去警惕。让很多人认为没有疏散的必要。
火灾发展
初起阶段后期,火灾燃烧面积迅速扩大,室内温度不断升高,热对流和热辐射显著增强。
当发生火灾的房间温度达到一定值(图中的B点)时,聚积在房间内的可燃物分解产生的可燃气体突然起火,整个房间都充满了火焰,房间内所有可燃物表面部分都卷入火灾之中,使火灾转化为一种极为猛烈的燃烧,即产生了轰燃。
若在轰燃之前火场被困人员仍未从室内逃出,基本上就逃不出去了。
防排烟系统主要是应对这之前的两个阶段。
规范把不同的火灾分为4个层次,设置喷淋的情况下(1.5MW、2.5MW、3.0MW、4.0MW)
从实验统计来看,这个稳定的状态出现在火灾发生后5-20min之间,和之前#火灾增长时间的估计差不多。
这个速度基本上等于喷淋的启动时间(10min)和控制时间(10min)。
根据统计喷淋喷水一般都在火灾发生后5-10min,净高小的区域更早。
并不代表喷淋系统开启后,火就马上熄灭了,很多情况下,喷淋只有工作一段时间后,才能熄灭火焰或者压制火势的增长。
由于这个阶段对排烟设计非常重要,已经得到了相当的研究。#火焰模型#烟气流动模型都是对这一阶段的研究。
火灾猛烈燃烧
如果轰燃发生,室内所有可燃物都会猛烈燃烧,室内温度急剧上升,并持续性高温,最高温度可达800~1100℃。
这个阶段机电专业,不论是排烟、喷淋甚至消火栓系统都无济于事。
只能等火灾进入衰减熄灭阶段,再进行灭火。
可是很多大型火灾就是在这个时候,消防队员进去,从而导致生命危险。
火灾衰减阶段
经过猛烈燃烧之后,室内可燃物大都被烧尽,火场的余热还能维持一段时间的高温,为200~300℃衰减熄灭阶段温度下降速度是比较慢的。
消防队员可以给建筑降温,防止复燃。
此时正压送风系统、排烟系统经过猛烈燃烧阶段后,已经不起作用了。
但是,此时火场温度还是非常高的,需要设置固定窗,以保证安全。
基于这样的原因,规范对固定窗的设置做出了明确的固定。
[烟规3.3.11]
设置机械加压送风系统的封闭楼梯间、防烟楼梯间,尚应在其顶部设置不小于1m2的固定窗。靠外墙的防烟楼梯间,尚应在其外墙上每5层内设置总面积不小于2m2的固定窗。
[[烟规4.1.4]]
下列地上建筑或部位,当设置机械排烟系统时,尚应按本标准第4.4.14条~第4.4.16条的要求在外墙或屋顶设置固定窗:
1任一层建筑面积大于2500m2的丙类厂房(仓库);
2任一层建筑面积大于3000m2的商店建筑、展览建筑及类似功能的公共建筑;
3总建筑面积大于1000m2的歌舞、娱乐、放映、游艺场所;
4商店建筑、展览建筑及类似功能的公共建筑中长度大于60m的走道;
5靠外墙或贯通至建筑屋顶的中庭。
注:当符合本标准第4.4.17条规定的场所时,可采用可熔性采光带(窗)替代作固定窗。
指数增长
针对防排烟来讲,确定轰然之前的#火灾热释放速以及#火灾增长时间对防排烟参数的确定有重要的意义。
#火灾热释放速代表火势的剧烈程度,火势的剧烈程度与燃烧物质的性质和数量有关系。
而燃烧的物质、物质的布置,和火灾的蔓延速度直接相关。
随着时间的流逝加入火灾中的可燃物越来越多,导致火灾蔓延的越来越快一直达到一个稳定状态。
所以火灾热释放速率是按照时间的指数增长,不难理解。
[[烟规4.6.10]]
火灾热释放速率应按下式计算:
Q=α·t2(4.6.10)
式中:Q——热释放速率(kW);
t——火灾增长时间(s);
α——火灾增长系数(按表4.6.10取值)(kW/s2)。
表4.6.10火灾增长系数
就是表达了这种意思。只是不同的火灾其#火灾增长系数不一样而已
火灾增长系数
#火灾增长系数和物质的性质和材料的摆放有很大关系。由于材料的摆放具有随机性,一般不考虑。
由于物质的种类实在太多了,要想准确确定火场内的#火灾增长系数还是很为难的。
于是乎,规范确定了四种类别,分别对应一些典型的可燃材料。
这种区分方法在实际项目中很难对应,一个火场区域,可能同时有慢速火和快速火,这样选择就非常随意,并不严谨。
而且这种分类方法也是参考国外标准,和我国现在的标准并不匹配。
目前,国内采用的燃烧等级分类是按照[[建筑材料及制品燃烧性能分级GB8624-2012]]来分类的。
其实可是根据燃烧性能分级的基础,研究出AB1B2B3等级别材料的#火灾增长系数。
毕竟,国内材料的定性还是比较容易的。
例如:论文《古建筑性能化防火设计中火灾场景的设置》中就对墙面装饰材料,按照现行国家标准做出了示范。
建议后期,规范可以做出调整,从而和相关标准的协调。
火灾增长时间
火灾增长时间也是一个非常难以确定的时间,如果能够确定#火灾增长时间,这样就可以推算出火灾热释放速率。
反过来也是如此,如果能够知道火灾热释放速率,也能知道#火灾增长时间。
#火灾增长时间是非常重要的,必须在这个时间之间就完成疏散,否则会有生命危险。
根据[[烟规4.6.7]]可以推算出,#规范认为的火灾时间。
[[烟规4.6.7]]
各类场所的火灾热释放速率可按本标准第4.6.10条的规定计算且不应小于表4.6.7规定的值。设置自动喷水灭火系统(简称喷淋)的场所,其室内净高大于8m时,应按无喷淋场所对待。
表4.6.7火灾达到稳态时的热释放速率
对于商场、展览厅一般可以认为是快速火。
按照#热释放速率为3.0MW推算:0.044·t2=3000.
可以推算出:t=4.35min。
如果按照中速火来推算:0.011·t2=3000
可以推算出:t=17min。
如果按照超快火来推算:0.178·t2=3000
可以推算出:t=2.16min。
所以可以认为商场的火灾增长时间(2.16,17)min之间,大概率为4.35min。
通过这样的计算,可以对火灾增长时间有个大致的认识。
其实大部分火灾发生以后,能够留个大家的疏散时间是非常短的。一般都少于20min。