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【防排煙規(guī)范】火災燃燒發(fā)展過程模型如下:
火災的發(fā)展過程有自身的特點,一般分為四個階段。
火災初起
發(fā)生火災后,最初只是起火部位及其周圍小范圍燃燒。
火災初起,燃燒面積不大,僅限于初始起火點附近;
在燃燒區(qū)域及附近存在高溫,室內(nèi)平均溫度低,室內(nèi)溫差大。
這個階段對人的危害非常小,但是正是危害小,也會讓人失去警惕。讓很多人認為沒有疏散的必要。
火災發(fā)展
初起階段后期,火災燃燒面積迅速擴大,室內(nèi)溫度不斷升高,熱對流和熱輻射顯著增強。
當發(fā)生火災的房間溫度達到一定值(圖中的B點)時,聚積在房間內(nèi)的可燃物分解產(chǎn)生的可燃氣體突然起火,整個房間都充滿了火焰,房間內(nèi)所有可燃物表面部分都卷入火災之中,使火災轉化為一種極為猛烈的燃燒,即產(chǎn)生了轟燃。
若在轟燃之前火場被困人員仍未從室內(nèi)逃出,基本上就逃不出去了。
防排煙系統(tǒng)主要是應對這之前的兩個階段。
規(guī)范把不同的火災分為4個層次,設置噴淋的情況下(1.5MW、2.5MW、3.0MW、4.0MW)
從實驗統(tǒng)計來看,這個穩(wěn)定的狀態(tài)出現(xiàn)在火災發(fā)生后5-20min之間,和之前#火災增長時間的估計差不多。
這個速度基本上等于噴淋的啟動時間(10min)和控制時間(10min)。
根據(jù)統(tǒng)計噴淋噴水一般都在火災發(fā)生后5-10min,凈高小的區(qū)域更早。
并不代表噴淋系統(tǒng)開啟后,火就馬上熄滅了,很多情況下,噴淋只有工作一段時間后,才能熄滅火焰或者壓制火勢的增長。
由于這個階段對排煙設計非常重要,已經(jīng)得到了相當?shù)难芯俊?火焰模型#煙氣流動模型都是對這一階段的研究。
火災猛烈燃燒
如果轟燃發(fā)生,室內(nèi)所有可燃物都會猛烈燃燒,室內(nèi)溫度急劇上升,并持續(xù)性高溫,最高溫度可達800~1100℃。
這個階段機電專業(yè),不論是排煙、噴淋甚至消火栓系統(tǒng)都無濟于事。
只能等火災進入衰減熄滅階段,再進行滅火。
可是很多大型火災就是在這個時候,消防隊員進去,從而導致生命危險。
火災衰減階段
經(jīng)過猛烈燃燒之后,室內(nèi)可燃物大都被燒盡,火場的余熱還能維持一段時間的高溫,為200~300℃衰減熄滅階段溫度下降速度是比較慢的。
消防隊員可以給建筑降溫,防止復燃。
此時正壓送風系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)經(jīng)過猛烈燃燒階段后,已經(jīng)不起作用了。
但是,此時火場溫度還是非常高的,需要設置固定窗,以保證安全。
基于這樣的原因,規(guī)范對固定窗的設置做出了明確的固定。
[煙規(guī)3.3.11]
設置機械加壓送風系統(tǒng)的封閉樓梯間、防煙樓梯間,尚應在其頂部設置不小于1m2的固定窗??客鈮Φ姆罒煒翘蓍g,尚應在其外墻上每5層內(nèi)設置總面積不小于2m2的固定窗。
[[煙規(guī)4.1.4]]
下列地上建筑或部位,當設置機械排煙系統(tǒng)時,尚應按本標準第4.4.14條~第4.4.16條的要求在外墻或屋頂設置固定窗:
1任一層建筑面積大于2500m2的丙類廠房(倉庫);
2任一層建筑面積大于3000m2的商店建筑、展覽建筑及類似功能的公共建筑;
3總建筑面積大于1000m2的歌舞、娛樂、放映、游藝場所;
4商店建筑、展覽建筑及類似功能的公共建筑中長度大于60m的走道;
5靠外墻或貫通至建筑屋頂?shù)闹型ァ?nbsp;
注:當符合本標準第4.4.17條規(guī)定的場所時,可采用可熔性采光帶(窗)替代作固定窗。
指數(shù)增長
針對防排煙來講,確定轟然之前的#火災熱釋放速以及#火災增長時間對防排煙參數(shù)的確定有重要的意義。
#火災熱釋放速代表火勢的劇烈程度,火勢的劇烈程度與燃燒物質的性質和數(shù)量有關系。
而燃燒的物質、物質的布置,和火災的蔓延速度直接相關。
隨著時間的流逝加入火災中的可燃物越來越多,導致火災蔓延的越來越快一直達到一個穩(wěn)定狀態(tài)。
所以火災熱釋放速率是按照時間的指數(shù)增長,不難理解。
[[煙規(guī)4.6.10]]
火災熱釋放速率應按下式計算:
Q=α·t2(4.6.10)
式中:Q——熱釋放速率(kW);
t——火災增長時間(s);
α——火災增長系數(shù)(按表4.6.10取值)(kW/s2)。
表4.6.10火災增長系數(shù)
就是表達了這種意思。只是不同的火災其#火災增長系數(shù)不一樣而已
火災增長系數(shù)
#火災增長系數(shù)和物質的性質和材料的擺放有很大關系。由于材料的擺放具有隨機性,一般不考慮。
由于物質的種類實在太多了,要想準確確定火場內(nèi)的#火災增長系數(shù)還是很為難的。
于是乎,規(guī)范確定了四種類別,分別對應一些典型的可燃材料。
這種區(qū)分方法在實際項目中很難對應,一個火場區(qū)域,可能同時有慢速火和快速火,這樣選擇就非常隨意,并不嚴謹。
而且這種分類方法也是參考國外標準,和我國現(xiàn)在的標準并不匹配。
目前,國內(nèi)采用的燃燒等級分類是按照[[建筑材料及制品燃燒性能分級GB8624-2012]]來分類的。
其實可是根據(jù)燃燒性能分級的基礎,研究出AB1B2B3等級別材料的#火災增長系數(shù)。
畢竟,國內(nèi)材料的定性還是比較容易的。
例如:論文《古建筑性能化防火設計中火災場景的設置》中就對墻面裝飾材料,按照現(xiàn)行國家標準做出了示范。
建議后期,規(guī)范可以做出調(diào)整,從而和相關標準的協(xié)調(diào)。
火災增長時間
火災增長時間也是一個非常難以確定的時間,如果能夠確定#火災增長時間,這樣就可以推算出火災熱釋放速率。
反過來也是如此,如果能夠知道火災熱釋放速率,也能知道#火災增長時間。
#火災增長時間是非常重要的,必須在這個時間之間就完成疏散,否則會有生命危險。
根據(jù)[[煙規(guī)4.6.7]]可以推算出,#規(guī)范認為的火災時間。
[[煙規(guī)4.6.7]]
各類場所的火災熱釋放速率可按本標準第4.6.10條的規(guī)定計算且不應小于表4.6.7規(guī)定的值。設置自動噴水滅火系統(tǒng)(簡稱噴淋)的場所,其室內(nèi)凈高大于8m時,應按無噴淋場所對待。
表4.6.7火災達到穩(wěn)態(tài)時的熱釋放速率
對于商場、展覽廳一般可以認為是快速火。
按照#熱釋放速率為3.0MW推算:0.044·t2=3000.
可以推算出:t=4.35min。
如果按照中速火來推算:0.011·t2=3000
可以推算出:t=17min。
如果按照超快火來推算:0.178·t2=3000
可以推算出:t=2.16min。
所以可以認為商場的火災增長時間(2.16,17)min之間,大概率為4.35min。
通過這樣的計算,可以對火災增長時間有個大致的認識。
其實大部分火災發(fā)生以后,能夠留個大家的疏散時間是非常短的。一般都少于20min。