火灾场景设计

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1、第一 章 火灾场景设计本节介绍了什么是火灾场景，如何设定火灾场景，包括火源功率的设定，火灾增长 分析等。一、火灾场景火灾场景是对一次火灾整个发展过程的定性描述，该描述确定了反映该次火灾特征 并区别于其他可能火灾的关键事件。火灾场景通常要定义引燃、火灾增长阶段、完全发展阶 段、衰退阶段以及影响火灾发展过程的各种消防措施和环境条件。火灾、建筑和人员之间的相互作用会形成一种非常复杂的系统。因此，为了采用确 定性评估大型复杂建筑的消防安全，需要做一些保守的简化。根据这一理论，有一些因素会 对火灾场景做出贡献，而许多因素对火灾场景的贡献并不显著。通过仔细选择对火灾场景设 计影响较大的因素，然后运用适当的

2、计算技术，可以较容易地得到等效安全解决方案。火灾 场景的确定应根据最不利的原则确定，选择火灾风险较大的火灾场景作为设定火灾场景，如： 火灾发生在疏散出口附近并令该疏散出口不可利用、自动灭火系统或排烟系统由于某种原因 失效等。火灾风险较大的火灾场景一般应包括发生概率高，但火灾危害不一定最大，或者火 灾危害大，但发生概率低的火灾场景。火灾场景必须能描述火灾引燃、增长和受控火灾的特征以及烟气和火势蔓延的可能 途径、设置在建筑室内外的所有灭火设施的作用、每一个火灾场景的可能后果。在设计火灾 场景时，应确定设定火源在建筑物内的位置及着火房间的空间几何特征，例如火源是在房间 中央、墙边、墙角还是门边等以及

3、空间高度、开间面积和几何形状等。确定可能火灾场景可采用下述方法：故障类型和影响分析、故障分析、如果-怎么办分析、相关统计数据、工程核查表、危害指数、危害和操作性研究、初步危害分析、故障树分析、事件树分析、原因后果分析和可靠性分析等。在进行火灾场景设计时，应该指定设定火源的位置及空间的几何形状，如有必要，还应指定房间内火源的位置，例如火是否在房间中央、墙边、墙角或门边。在消防队员到达现场开始扑救之前，建筑物内火灾的位置同样会造成扑救延迟。例如，消防队员扑救高层建筑中较高楼层的火灾的准备时间要比比单层建筑火灾多。二、设定火灾设定火灾是对一个设定火灾场景假定火灾特征的定量描述。典型的情况就是对重要的

4、火灾参数随时间的变化进行描述。如热释放速率和毒性组分的生成量。同时描述其他重要的模型输入数据，如火灾荷载密度。在设定火灾时，一般不考虑火灾的阴燃阶段、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；在评价建筑结构的耐火性能时，不应忽略火灾的衰退阶段。在设星火灾时，可来収闱热释魏述率拘述的火灾稅凰和用温度瞄述的.火典模馳口在卄算烟汽温度. 建度、烟厲軽性能见度尊火灭环境蛊数时官选用采用热蹲啟述举描述的畑模型，讪6二yu戒 q =/（，叫.m 在进行樹件耐火分析时！宜选用采用温度捕建的呢说模型如 m 或?在设定火灾时，需要分析和确定建筑物的基本情况

5、，包括：建筑内的可燃物、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

6、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

7、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火灾模型在有条件时，应尽量采用实验模型。但由于目前很多实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实验结果的影响，因此在应用中应注意 实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公式（5-4-1） 计算。对于面积较大的着火空间，可采用空间内热烟气层的温度达到500C600C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。5 = 7輕宀羽4曙典-4詡式中；哄轰燃时的热釋散淒率X kW；4 -封if空间

8、的总表面面识，沐同-逋凤口的面#乐曲咚-通風口的高度，皿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考虑以下三种情况：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，

9、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，水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地控制火势的时间，一般按 15min 考虑。三、火灾增长分析（一）描述可燃物燃烧性能的主要参数1）可燃物的点火性能，通常采用单位面积可燃物在一定功率热辐射作用下的点火时 间表示，s ；2 ）可燃物的热值（kJ/kg ）。3 ）单位面积上的质量损失速率kg/.s。4 ）单位面积上的热释放速率kJ/9 （mis）.5）毒性气体的

10、生成率 （Kg/Kg）。6 ）烟气的遮光性，一般采用减光系数（m-1）表示、（二）可燃物的状况及火灾荷载密度可燃物的状况主要考虑可燃物的形状、分布、堆积密度、高度、含水率、可燃烧的类 型或燃烧性能等。建筑物内的火灾荷载密度用室内单位地板面积的燃烧热值表示，见式（5-4-2）:式朴丹-啸农荷载密啓町輕旦-某种可燃物的质码-某种可雄物单便质矍的岌热量，町他g；鼻-着欣区憾的地板面稅，呼。一个空间内的火灾荷载密度也可以参考同类型建筑内火灾荷载密度的统计数据确 定。在进行此类统计时，应该至少对五个典型建筑取样。在一定种类可燃物分布和相应的通风条件下，火灾发展的最大热释放速率主要受最 大的火源面积控制。

11、此外，用参数计算的方法确定火灾热释放速率随时间的变化，也需要最 大火源面积这一参数。灭灾发展的面积可乘用可醸韧*平方向的火焰蔓延速度克示，见公式5-4-3：勺=F或坷=*只5_4-3）JT = 5-4-1 ；氏焰水平菱延速度藝戲脩 M注秦注朗fl. 002954丰谨4).Oii71292憂埠禺煉 堆贺的木掠fl. 0469L4S俣遠舉坯的站荃巫杷0. LB7673（五）MRFC模型MRFC模型是火灾与烟气在建筑物内蔓延的多室区域模拟软件。该软件中运用可燃物火焰蔓延速度及其燃烧特性参数计算热释放速率，其计算公式为公式5-4-6或公式5-4-7 :过 5-4-6）（式 5-4-7）式中；匚-单位面稅上的馬里损失谨奉，k就解詁H-可燃杨的平均热值kjAgJ彳-可癒物的撚烧敷率，紂在充分燃烧築件下，取孑二。; -火源燃烧面联哦q单位面租上的塾释放速率，辭 （六）热释放速率曲线叠加模型当房间内某可燃物着火后，会因火源和热