消防安全性能评估导则1.1初稿).pdf

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1、消防安全性能评估导则消防安全性能评估导则 1.1(1.1(初稿初稿)1总则1.0.1为推动建筑物性能化防火设计与评估技术的应用与发展，指导实际工程的性能化设计与评估，能基本定量地认识建筑物的整体消防安全性能，使其达到预定的消防安全目标，有效地满足社会公众和建筑物业主对建筑物消防安全的需求，编制本导则。1.0.2本导则适用于工业与民用建筑物的性能化防火设计，也适用于对某一新建建筑物的设计方案或现有建筑物难以满足现行国家标准规定而需改建或其中一部分专门消防问题进行技术评估。其他建构筑物（如甲、乙、丙类液体储罐、隧道、地铁等）的性能化防火设计与消防安全性能评估，可参照本导则进行。1.0.3建筑物性能

2、化防火设计可以完全按照消防安全工程分析的方法进行，也可以与现行规格式规范结合使用。1.0.4建筑物的性能化防火设计应包括设计、技术评估和方案选择与完善。任何一项性能化防火设计均必须在设计后经过有资质的第三方中介机构独立进行的消防安全性能评估。1.0.5建筑物性能化防火设计宜在方案设计或扩初设计阶段进行，由设计单位、投资方、消防技术咨询机构等共同参与实施。1.0.6 消防安全水平不应低于现有规范的安全水平。1.0.7 采用模型和方法要进行有效性验证。2术语、符号（有待进一步充实完善）2.1术语1火灾场景(Fire scnerio)：对火灾发展过程中的一些关键要素(引燃与发展阶段、完全发展阶段和衰

3、退阶段)随时间变化规律的定性描述，反映火灾在建筑空间环境与消防系统作用下的整个发展历史。2设定火灾场景：建筑物性能化防火设计和消防安全性能评估分析中，经过综合分析所确定的火灾场景的部分或全部。3设定火灾：对设定火灾场景中火灾特性的定量描述，如热释放速率、火场温度、某些火灾的热解产物和毒性产物等一些重要火灾参数随时间的变化规律。4火源：在热作用下可燃物表面热解气化而产生可燃性气体，与空气混合后所形成的预混可燃性气体，在高温作用下被点燃并失去控制导致火灾的燃烧区域。5火羽流：火灾中由可燃物上方的连续火焰区、间断火焰区和浮力羽流区所构成的空间区域。6顶棚射流：火灾的火羽流上升并撞击顶棚后，沿顶棚以下

4、空间流动所形成的水平流动体。7热烟气层：当火灾所产生的烟气在热浮力作用下向着火空间顶部流动时，因受顶棚等空间封闭围护体的限制而在顶棚下积聚所形成的、具有较高温度和一定厚度的烟气区。8冷空气层：因火灾的热作用而使流入着火空间的新鲜空气在热烟气层下方所形成的、具有一定厚度且温度较低的空气区。9火灾荷载：设定空间内所有可燃物（包括所有围护体的内表面层）完全燃烧所释放出的总热量。火灾荷载密度：10燃料控制型燃烧：可燃物的燃烧速率取决于可燃物的燃烧特性及其燃烧面积，而与流入着火空间的空气质量流量无关的燃烧形式。11通风控制型燃烧：可燃物的燃烧速率受流入着火空间的空气质量流量控制的燃烧形式。12安全系数：

5、用以调整工程设计过程中使用的方法、计算和假设中的不确定因素的系数。13火灾风险：在一定时间内预期损失可能发生的频度及其潜在后果，通常为所有火灾场景中每个火灾场景火灾风险的总和。14火灾风险分析：对所有相关火灾场景的发生概率和严重程度进行分析的过程。15火灾危害：火灾可能造成的伤害或损失。16火灾危害分析：对与一个或多个火灾场景以及一个研究对象（如试设计）有关火灾损失的预测或预期大小进行分析的过程。RSET:ASET:2.2符号符号意义封闭空间的总表面面积燃料的表面积单位m2m2AtAFAwAfA通风口的面积火源燃烧面积火灾范围的地板面积点火源面积在 X 方向的长度点火源面积在 Y 方向的长度火

6、灾发展系数，m2m2m2mmkW/s2W/s2人/m2人/ms人/skgmMJ/kgkJ/kga0b0bbcDFFGi/t2bQ00火灾衰减阶段的系数，/(t t)2b Qmax23考虑建筑构件导热作用的系数人员密度流量系数流量某种可燃物的质量通风口的高度某种可燃物单位质量的发热量可燃物的平均热值hwHiHuLQQfo可燃物与火源边界的距离源热释放速率轰燃时的热释放速率单位面积上的热释放速率mkWkWkW/skWWkW/m2kW/m2mmm1/2s1/2mqQ0初始火源的热释放速率火源的最大热释放速率单位面积上的热释放速率受火源辐射作用而接收到的热流量火源中心的距离火源的等效半径响应时间指数点

7、火源的直径Qmaxq qRrRTIR0rsp单位面积上的质量损失速率温度时间火源热释放速率kg/m2ssTtt01MWQ0时所需要的时间时所需要的时间sssssssm/sm/sm/sm/st1t2t3火源热释放速率达到最大值Qmax火源热释放速率开始衰减时所需要的时间火源热释放速率衰减至 0 时所需要的时间报警时间人员的疏散预动时间人员疏散行动时间TdTpreTtvxvy火焰沿 X 方向的蔓延速度火焰沿 Y 方向的蔓延速度火焰沿径向的蔓延速度人员行走速度考虑开口或通风影响的系数vVwWe有效疏散宽度火灾增长系数空气密度可燃物的燃烧效率3性能化防火设计的基本程序与步骤3.1一般要求mskg/m3

8、%3.1.1建筑物性能化防火设计的一般程序为：1确定建筑物的使用功能和用途、建筑设计的适用标准；2确定需要采用性能化设计方法进行设计的问题；2确定建筑物的消防安全总体目标；3进行性能化防火试设计和评估验证；4修改、完善设计并进一步评估验证确定是否满足所确定的消防安全目标；5编制设计说明与分析报告，提交审查与批准。3.1.2建筑物性能化防火试设计一般程序为：1确定建筑设计的总目标或消防安全水平及其子目标；2确定需要分析的具体问题及其性能判定标准；3建立火灾场景、设定合理的火灾和确定分析方法；5进行设计与计算分析；6选择和确定最终设计（方案）。3.1.3建筑物性能化防火设计与计算分析一般应包括下列

9、全部或其中几项：1针对设定的性能化分析目标，确定相应的定量判定标准；2合理设定火灾；3分析和评价建筑物的结构特征、性能和防火分区；4分析和评价人员的特征、特性以及建筑物和人员的安全疏散性能；5计算预测火灾的蔓延特性；6计算预测烟气的流动特性；7分析和验证结构的耐火性能；8 分析和评价火灾探测与报警系统、自动灭火系统、防排烟系统等消防系统的可行性与可靠性；9 评估建筑物的火灾风险，综合分析性能化设计过程中的不确定性因素及其处理。3.2建筑物性能化防火设计的消防安全目标3.2.1消防安全总目标可能包括人员和财产保护等级或者能够提供建筑使用的连续性、古迹或文物保护和环境保护。根据业主的需要，不同工程

10、的消防安全总目标可能互不相同，其表述方式也不尽相同。无论采用什么方式描述消防安全总目标，都应注意使其能够满足某特定规范条款的要求（规格式规范或者性能化规范）或满足其他特殊要求。建筑防火设计的总目标应在进行性能化设计开始之前作为设计的重点问题，由设计师、公安消防监督机构、业主、投资方、消防安全技术评估或咨询机构的专家等共同研究确定。3.2.2建筑物的消防安全总目标包括：1在火灾条件下，保证建筑物内使用人员以及救援人员的人身安全；2建筑物的结构不会因火灾作用而受到严重破坏或发生垮塌，或虽有局部垮塌，但不会发生连续垮塌而影响建筑物结构的整体稳定性；3建筑物不会因火灾对其商业运营、生产过程中断而产生较

11、大损失；减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断。4保证建筑物内财产的安全；5建筑物发生火灾后，不会引燃其相邻建筑物。6减小火灾发生的可能性。(是不是放在第一条)7尽可能减少火灾对周围环境的污染。3.2.3建筑物的消防安全总目标视其使用功能、性质及建筑高度而有所区别，设计时应根据实际情况在上述六个目标中确定一个或者两个目标作为主要目标，并列出其他目标的先后次序。例如，对于人员聚集场所或旅馆等公共建筑，其主要目标是保护人员的生命安全；对于仓库，则更注重于保护财产和建筑结构安全。不同总目标的先后次序应以建筑的未来用途和使用形式为基础确定，并有利于阐明消防措施的用途，帮助确定消防分析和设计中要求特

12、别注意的部分（例如，如果生命安全比保护财产更优先，则消防分析和设计就应着重于如何保护人身安全）。3 设计时应首先将消防安全总目标进一步转化为设计目标，使之成为可以采用工程语言表述的可量化参数，一般包括火灾后果的影响、人员伤亡和财产损失、温度以及燃烧产物的扩散等。建筑火灾具有确定性和随机性的双重特性，建筑的消防安全与任何其他系统安全一样，无论采取什么措施，一座可用的建筑物的消防安全总是相对的。因此，上述安全目标所表达的总是与将要发生的消防投入水平相一致的相对安全水平。这实际上决定了投资方以及社会公众的安全期望和建设投资的关系。3.2.2建筑物的消防安全水平应依据现有规范的规定和建筑物的实际情况，

13、由建筑业主、设计师、当地公安消防机构、消防安全技术评估或咨询机构的专家共同确定。3.2.3建筑物的子目标为：3.2.4建筑物的性能目标为：3.4建立各设计目标的性能判定标准设计目标的性能判定标准应能够体现由火灾或消防措施造成的人员伤亡、建筑及其内部财产的损害、生产或经营被中断、风险等级等的最大可接受限度。性能判定标准是一系列在设计前把各个清楚明确的性能目标转化成用确定性工程数值或概率表示的参数。性能判定标准包括材料温度、气体温度、碳氧血红蛋白（COHb）含量、能见度以及热暴露水平。人的反应，如决策、反应和运动次数在一定的数值范围内变动。如在评估某疏散系统设计是否可行时，需要为计算选择或假设合适

14、的数值以考虑人员暴露于火灾的判定标准。一项设计目标可能需要多个性能判定标准来验证，而一个性能判定标准也可能需要多个参数值予以支持。但并不是每一个性能目标都能采用这种方式表达，因此，在量化时应主次有别，把握关键性参数。常见的性能判定标准包括生命安全标准，如热效应、毒性、和能见度，和非生命安全标准，如热效应、火灾蔓延、烟气损害、防火分隔物受损和结构的完整性和对暴露于火灾中财产所造成的危害。3.6对试设计进行评估和修改完善设计3.3.8在对建筑物性能化防火设计进行评估时，应将所设计的建筑物作为一个整体，对其内外消防措施及其在可能发生的火灾场景下能否达到设定的设计目标进行分析评价。3.3.9在对试设计

15、进行评估时，不能为了确保试设计达标而随意改变性能判定标准，并应验证以下主要设计参数：1所确定的火灾场景及其设定火灾的合理性与典型性；2所设定的性能判定标准是否合适；3所选择的分析方法和工具是否适用、有效；4火灾风险分析和不确定性分析是否科学、完整、可靠。3.3.10若性能化的试设计不能满足设定的消防安全目标或低于规范规定的性能水平，则可认为需要对其进行修改与完善，并重新进行评估直至其满足设定的消防安全目标为止，否则，该试设计将被淘汰。3.3.11设计报告书中应包括工程范围、总目标、子目标、试设计、性能判定标准、设定火灾场景以及分析方法，性能设计报告、详细的说明书和图纸、火灾风险管理等。3.3

16、性能化防火设计中有关问题的处理3.3.1对于需要进行性能化防火设计的问题，必须按照国家规定程序由规定的公安消防机构核准。必要时，如某些重大或较复杂的工程建设项目，还应组织有关专家及相关国家标准管理机构共同复审确定。3.3.2在确定采用性能化防火设计方法进行设计的问题时，设计者应了解和分析以下情况：1建筑的周围环境条件，如规划的建筑场地、相邻建筑的相对关系、周围的消防道路与消防给水、城市规划要求、市政设施情况等条件；2所设计建筑的规模与平面形状、建筑高度、建筑师的构想（或改建的方式及范围）、建筑内部平面布置等；3所设计建筑的功能和用途（或改建后的用途）、预计使用人员的特性与数量以及建筑的重要程度

17、等；4业主或投资方的要求、建筑（改造）预计投资大小、计划工程进度；5建筑设计所遵循的标准与法规等；6当地公安消防机构的消防装备、人员素质、应急响应时间和第一出动力量等消防力量。3.3.3在进行性能化防火设计时，应完整、等效地将消防安全总目标转化为子设计目标及其性能判定标准，并确保分析过程中所选用方法的有效性，明确其限制条件和在设计中如何消除这些限制条件所带来的影响。3.3.4在比较和选择试设计方案时，应考虑消防的投资效益、消防系统和防火材料的安装、维护和方便使用等因素。最终设计的确定必须按照国家规定的程序，经过有关部门组织的评审。3.3.5在性能化防火分析与设计过程中所采用的假设和可能的限制条

18、件，均必须能够通过一定途径保证其有效和可实现，并应在最终设计文件中给以明确说明。此外，还应明确指出如改变设计使用功能或用途以及建筑设计可能带来的危害。确定工程范围确定总体目标确定委托人和设计子目标建立性能判定标准编 写 消 防工 程 设 计大纲建立设定火灾场景建立试设计评估试设计修改设计或子目标所选设计达到性能指标吗？性能化设计报告编写设计文件选择最终设计图 1防火设计性能化分析和概念设计步骤4火灾场景与火灾增长分析4.1火灾场景4.1.1设定火灾场景的确定应根据最不利的原则确定，选择火灾危害较大的火灾场景、最有可能发生，但火灾危害不一定最大以及火灾危害大，但发生的可能性较小的火灾场景作为设定

19、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而失效等。4.1.2设定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。4.1.3在进行火灾场景设计时，应指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空间高度、开间面积和几何形状等。4.1.4疏散场景的选择应考虑建筑的功能及其内部的设备情况、人员类型等因素，反映可能的火灾场景而对影响人员疏散过程的人员条件及环境条件。4.1.5 确定可能火灾场景可采用下述方

20、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。4.2设定火灾4.2.1建筑火灾发展包括点燃阶段、增长阶段（包括轰燃）、全面发展阶段和衰减阶段。点燃阶段一般包括阴燃和有焰燃烧，在性能化设计中一般不考虑阴燃阶段，而主要分析有焰燃烧过程。对于有焰火的增长，可以使用实验数据、经验数据或特征火灾增长曲线。当可燃物燃烧量达到或超过可燃物总量的 70以后火灾进入衰退阶段，在设定火灾时对衰退阶段也不予考虑。4.2.2在设定火灾时，应分析和确定建筑物的以下基本情况：1 建筑物可能发生的火灾

21、场景，特别是威胁人员疏散安全和结构安全的火灾场景；2 房间的外形尺寸和内部空间情况；3 建筑物内的可燃物；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；5 房间的通风口形状及分布、开启状态；6 房间与相邻房间、相邻楼层及疏散通道的相互关系；7 建筑物的自救能力与外部救援力量。4.2.3在进行建筑物内可燃物的分析时应着重分析以下因素：1 可燃物的种类及其燃烧性能；2 可燃物的分布情况；3 可燃物的火灾荷载密度；4 潜在的引火源。4.2.4 分析和确定建筑物在发生火灾时的自救能力与外部救援力量：1 建筑物的消防供水情况（包括室内外、供水管网、水泵结合器等）和建筑室

22、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。4.2.5 在确定火灾发展模型时，应至少考虑下列参数：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因子；6 烟气控制系统对火灾发展蔓延的影响因子；7 火灾发展对建筑构件的热作用。4.2.6 对于建筑物内的初期火灾增长，可根

23、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：实验火灾模型；t火灾模型；MRFC 火灾模型；按叠加原理确定火灾增长的模型。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大型锥形量热计的实验结果，并没有考虑维护结构对实验结果的影响，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。4.2.7对于体积和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3）计算，也可采用空间内热烟气层的温度达到600C 作为着火房间达到轰燃的标志：1/2Qfo7.8At378Awhw(公式3)2式中：Qfo轰燃时的热释放速率，kW；封闭空间的总表面面积，m2；通风口的面

24、积，m2；通风口的高度，m。AtAwhw对于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，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。4.2.8火灾的最大热释放速率可根据火灾发展模型有效控火时间结合灭火系统的灭火效果来计算确定。在有效控火条件下，火灾的最大热释放速率可简化为一常数。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。4.2.9灭火系统的有效控

25、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，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，从火灾发生到消防队有效地控制火势的时间可按15min.考虑。4.3.3 在疏散分析时，应分析和确定疏散通道的以下情况：1 建筑防火分隔情况（包括防火分区、防烟分区、防火分隔物等）；2 建筑物疏散通道的分布情况；3 自然排烟系统及其动作方式；4 机械排烟、机械送风防烟系统及其控制系统。4.4 火灾增长的分析

26、方法4.4.1 在计算烟气温度、浓度、烟气毒性、能见度等火灾环境参数时构件温度和运用区域 f(t)或模 型进行 火灾模 拟时，宜选用 采用热 释放 速 率描述 的火灾 模型，如Q f(t,w,c,q)；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QT f(t,w,c,q)；其中，t 为时间，w 为考虑开口或通风影响的系数，c 为考虑建筑构件导热作用的系数，q 为单位面积上的热释放速率。4.4.2描述可燃物燃烧性能的主要参数如下：1 可燃物的点火性能，通常采用单位面积可燃物在一定辐射功率条件下的点火时间表示，s；2 可燃物的热值，Kg/Kg；3 单位面积上的质量损失速率，

27、Kg/m2.s；4 单位面积上的热释放速率，KJ/m2；5 毒性气体的生成率，Kg/Kg；6 烟气的遮光性，一般采用减光系数表示，1/m。4.4.3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、高度及湿度等。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的火灾荷载密度：qfGiHi(公式4)A式中：qf火灾荷载密度，MJ/m2；Gi某种可燃物的质量，kg；Hi某种可燃物单位质量的发热量，MJ/kg；A火灾范围的地板面积，m2。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5 个典型建筑取样。3点火初期

28、火源的面积点火初期火源的面积可用点火源的能量表示：Qet(公式 6)Q0式中：火灾增长系数，s-1；Q0初始火源的热释放速率，kW；t火灾的发展时间，s。4最大的火源面积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。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。表 2表 4 中引用了德国有关火灾发展时间等的规定，可作参考。表 2德国工业火灾防护标准 DIN18232 中有关火灾发展时间的规定灭火战斗条件企业消防队伍投入灭火战斗或自动喷水灭火系统响应火灾发展时间/min 5 min 10 min 15 min 20

29、min表 3火灾的组别划分火灾组别公安消防队伍投入灭火战斗在不利的条件下在极不利的条件下火 灾 发 展时间（min.）5 10 15 20 2512345火灾发展速度的分类慢速中速23456快速34567表 4不同火灾组别的最大热释放速率项目单位火灾组别152103204.4725.04615.85360004406.3255808.944616012.649732017.88920.18563.41390000面积m2边长m直径m周长m热释放速 k率W2.2363.1622.5233.5687.927150011.21030007.13610.09314.27322.42031.70744.

30、8404800012000240005可燃物的火焰蔓延速度火灾发展的面积可采用可燃物水平方向的火焰蔓延速度表示，见（公式7）：AfXY或Af R2(公式7)Xa0vxt，Yb0vyt，R R0 vta式中：0点火源面积在 X 方向的长度，m；b0R0点火源面积在 Y 方向的长度，m；点火源的直径，m，火焰沿 X 方向的蔓延速度，m/s；火焰沿 Y 方向的蔓延速度，m/s；vxvyv火焰沿径向的蔓延速度，m/s；t点火后火焰的蔓延时间，s。6通风口的形状和分布着火房间内烟气层的中性层位置，随热烟气温度和开口位置而变化。在中性层上方，着火房间内部的气体压力大于相邻房间或外部的气体压力；在中性层下方

31、，着火房间内部的气体压力小于相邻房间或外部的气体压力。通风口的形状、大小和分布影响着火房间内的燃烧类型，气体流动状态和火灾烟气及热的排放。对于为通风口的面积为A，通风口自身高度为H的燃烧可根据下式判定燃烧的类型：当gA HAF 0.235时，为通风控制型燃烧；当gA HAF 0.29时，为燃料控制型燃烧。式中：AF燃料的表面积；空气密度。7采取灭火措施后可燃物的燃烧状态当建筑物中设有自动喷水灭火系统或其他自动灭火系统时，应考虑动灭火剂、灭火系统的类型及其喷洒强度等参数对燃烧状态的影响，并根据灭火措施后可燃物的燃烧状态来评价灭火系统灭火的有效性。现有描述灭火措施对燃烧状态影响的模型，包括一些区域

32、火灾模拟软件，其效果均不理想。4.4.4 火灾增长过程中热释放速率曲线的确定方法1实际火灾实验通过实际的火灾实验，获得火灾的热释放速率曲线。但在应用中应注意实验的边界条件和通风条件与应用条件的差异。因为目前很多实验数据是在大空间条件下大型锥形量热计的实验结果，并没有考虑维护结构对实验结果的影响。实验结果表明，在一个大约和 ISO9705 房间大小相当的房间内燃烧带座垫的椅子，当考虑从1001000KW 范围的火灾时，要比在敞开式大空间内的燃烧速率增加20。2类似实验如果缺少有待分析的可燃组件的实验数据，可以采用具有类似的燃料类型、燃料布置及引燃场景的火灾实验数据。当然，进行实验时所采用的实验条

33、件与实际要考虑的情况越接近越好。例如：在考虑会展中心中的一个展位发生火灾时，因缺少展位起火的实验数据，可以采用一个办公家具组合单元的火灾试验数据。实验中的办公家具组合单元包括两面办公单元的分隔板、组合书架、软垫塑料椅、高密度层压板办公桌以及一台电脑，还有98kg 纸张和记事本等纸制品。该办公家具组合单元中包含了展览中较为常见的可燃物，物品的摆放形式也基本与展位的布置相同，且其尺寸与一个展位相当。因此，在缺少展位火灾实验数据的情况下，可以用这样一个办公家具组合单元的火灾试验数据来替代。3稳态火灾对于稳态火灾，在其整个发展过程中，火源的热释放速率始终保持一个定值。火灾发展过程中的充分发展阶段可以近

34、似看成是稳态火灾。某些时候，为了简化计算，一般保守地设定火灾为稳态火灾，尤其是在进行排烟系统的计算时，这种方法可以为防排烟系统的设计提供相对保守的结果。稳态火灾的火灾热释放速率可采用公式(3)计算：Q mhc.(3)其中：Q稳态火灾的热释放速率，kW；燃料的质量燃烧速率，kg/s；mhc燃料的燃烧值，kJ/kg。稳态火灾的热释放速率应该对应预期火灾增长的最大规模，因此稳态火灾的热释放速率也可以基于在自动喷水灭火系统的第一个洒水喷头启动时的火灾规模。当评估探测系统或感温灭火系统（如自动喷淋）的反应时间时，不应采用恒稳态设定火灾。4t模型2t2模型描述火灾过程中火源热释放速率随时间的变化过程，当不

35、考虑火灾的初期点燃过程时，可用下式表示：t2(公式 10)Q火源热释放速率，kW；式中：Q/t2，kW/s2；火灾发展系数，Q00t火灾的发展时间，s；1MW时所需要的时间，s。t火源热释放速率Q00根据火灾发展系数（），火灾发展阶段可分为极快、快速、中速和慢速四种类型，其火灾发展过程如图 6 所示。表 9 给出了火灾发展系数a 与 NFPA 标准中示例材料的对应关系。热释放速率/kW1000080006000400020000060120180240快速300时间/s极快中等缓慢360420480540600图 6热释放速率的t2模型描述表 9火焰水平蔓延速度参数值可燃材料没有注明无棉制品聚

36、酯床垫塑料泡沫堆积的木板快速0.0469146火焰蔓延分级缓慢中等b(kJ/s3)0.00290.01171MW 时的时间(s)Q0584292装满邮件的邮袋甲醇快速燃烧的软垫座椅极快0.1876735MRFC软件中应用的模型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，其计算公式请见（公式12）或（公式 13）7：r QspHuAf(公式 12)或 q Q Af(公式 13)2式中：rsp单位面积上的质量损失速率，kg/m s；可燃物的燃烧效率，%；在充分燃烧条件下，取100%；Af火源燃烧面积，m2；Hu可燃物的平均

37、热值，kJ/kg；q单位面积上的热释放速率，kW/m2。如令Af(vt)2，则火焰的蔓延速度v（m/s）为：1/2bvrHusp(公式 14)对应火灾发展类型为缓慢、中等、快速和极快的火焰蔓延速度，分别为5mm/s、8mm/s、1220mm/s 和 3050mm/s。在火灾轰燃阶段，火焰蔓延速度将达到80120mm/s。6热释放速率曲线叠加模型当房间内某可燃物着火后，会因火源和热烟气层的热辐射作用，而在一定时间内引燃其周围可燃物，使热释放速率增长。此时的热释放速率可为原着火可燃物的热释放速率和被引燃可燃物热释放速率的叠加。距火源中心距离为 R 处所接收到的火源辐射热流量和火源热释放速率的关系可

38、用（公式1）表示：2QR 12q（公式1）邻近可燃物与火源中心的距离R可按（公式 2）计算：1R r L（公式2）式中：Q火源热释放速率，kW；R距火源中心的距离，m；q受火源辐射作用而接收到的热流量，kW/m2。r火源的等效半径，m；L可燃物与火源边界的距离，m。受热辐射作用引燃可燃物的最小热流量因可燃物不同而有所差异，如聚氨酯泡沫的最小引燃热流量约为 7kW/m2，木材的最小引燃热流量约为1013kW/m2，小汽车的最小引燃热流量约为 16kW/m2。当着火房间高度较高时，空间内的冷空气层较高、热烟气层温度较低，可忽略热烟气层的热辐射作用，而直接运用（公式1）判断相邻可燃物的引燃状况。反之

39、，不能忽略热烟气层的热辐射作用。判断相邻可燃物的引燃状况时，除了用（公式1）计算火源的辐射热流外，还要计算热烟气层的辐射热流量。表 10可燃物燃烧参数表单位面积上的质量可燃材料热值/MJ/kg损失速率/kg/(m2.min)纸卷原木板材甲醇13.6815.4815.4827.000.450.900.900.934.581640蔓延速度/mm/s表 14 给出了部分可燃物的热值范围。表 14可燃物热值5材料名称固体固体无烟煤媒、焦炭木炭蜂窝煤、泥煤煤焦油沥青纤维素衣服木材纤维板胶合板棉花谷物面粉动物油脂皮革油毡纸热值/MJ/kg材料名称热值/MJ/kg4522242328141512151621

40、202129301821152051015201721212621261922192319232326聚四氟乙烯塑料聚氨酯聚氨酯泡沫脲醛树脂脲醛泡沫聚氯乙稀塑料聚醋酸乙烯酯聚 酰 氨发泡 PVC 壁纸不发泡 PVC 壁纸硬质 PVC 地板半硬质 PVC 地板软质 PVC 地板腈纶化纤地毯涤纶化纤地毯羊毛地毯硬 PVE 套管硬 PVC 器材软 PVC 套管31362834293117234144414315161711720172017201620151815183740161921281620纸板石蜡ABS 塑料聚丙烯酸酯赛璐珞塑料环氧树脂酚醛树脂13164647344027291720333

41、52730聚乙烯管材泡沫 PVC 板材聚甲醛树脂聚异丁烯丝绸稻草羊毛天然橡胶丁乙烯丙稀晴橡胶丁苯橡胶乙丙橡胶硅橡胶硫化硅胶氯丁橡胶稻草板刨花板液体液体食油石油汽油柴油煤油甘油酒精白酒苯苯甲醇乙醇374021261618434417211516212640453233424338401315323322231417172038424042434440424041182628172140.132.926.8聚酯（未加玻纤）2931聚酯（加玻纤）聚乙烯塑料聚苯乙烯塑料聚苯乙烯泡沫塑料聚碳酸酯聚丙烯塑料再生胶车辆内胎橡胶车辆外胎橡胶棉布化纤布混纺布黄麻亚麻茶叶烟草咖啡人造革动物皮毛芥麦皮、麦麸1822

42、4344394039432830424317222327303516201423152116191517171915161618232517211618胶片黄油花生食糖面食苯甲酸甲酸硝酸铵尿素镁磷纸面石膏板玻璃钢层压板水泥刨花板192130332325151710152646454771127250.51215410甲醇异丙醇气体气体乙炔氰一氧化碳氢气甲醛甲烷乙烷丙烷丁烯乙烯丙稀19.931.448.22110.1119.717.3504845.845.747.145.8注：5 李引擎等.建筑安全防火设计手册M，河南科学技术出版社，郑州，1998。5烟气流动分析5.1 烟气流动与火灾发展的关系

43、在火灾区域模拟方法中，烟气的流动计算主要包括羽流流动、顶棚射流和开口流动。描述羽流流动状态和顶棚射流状态的经验公式均与火源的热释放速率密切相关，而火源的热释放速率是描述火灾发展的决定性参数。羽流的质量流量与火源的位置密切相关，当火源靠近墙壁、内外墙角时由于受墙体的影响羽流的质量流量将减少。在火灾分析时，宜将墙体羽流作为非受限羽流处理。开口流动宜先计算中性层的位置，再计算中性层上、下方流出与流入着火房间的烟气流量和空气流量。当烟气在相邻房间之间流动时，流入的热烟气即为相邻房间能量计算的源项。中性层位置的计算、开口的对流计算均取决于热烟气层和冷空气层的温度，而温度的计算取决于与火源热释放速率密切相

44、关的能量守恒。对烟气流动的计算分析一般分为轰燃前和轰燃后两个阶段。在轰燃发生前，采用两区域模型或 FDS 模型能够较好地描述建筑火灾的烟气发展即蔓延情况。在轰燃发生后，采用单区域模型能够较好地描述建筑火灾的烟气发展情况。5.2 在分析烟气流动时，应考虑以下主要因素：1 火源的位置及其热释放速率；2 环境大气温度和热烟气温度；3 房间的空间结构和围护结构及其换热条件；4 房间的通风口形状、分布及其开启状态；5 自然排烟条件与机械排烟条件；6 房间达到轰燃的时间。5.3 烟气流动的分析方法及模型选用原则53.1 烟气流动过程分析方法烟气流动计算模型中需要考虑的主要因素：火灾烟气理论及相关参数支持总

45、方程燃烧模型热释放速率燃烧化学反应门窗通风流动流体流动模型顶棚通风流动机械通风组分扩散热传导模型热传导对流传热辐射传热起火房间非起火房间图 6火灾烟气流动计算模块室内烟气流动的模拟方法主要有以火灾最大发展规模为依据的简化计算方法和质量及能量守恒计算方法。简化计算方法是一种保守计算方法，但不能反映火灾的发展过程。质量及能量守恒计算方法能够近似地反映火灾的发展过程。火灾烟气计算机模拟模型有经验模拟（专家系统）、半物理模拟（区域模拟）和物理模拟（场模拟）三类。5.3.2 模型选用原则选用模型时，应遵循以下基本原则：（1）相似性；（2）精确性；（3）简洁、经济；（4）运算时间不应过长。当起火房间内烟气

46、分层比较明显，需要研究烟气层高度及温度等情况对人员的影响，而且要求精度不是很高时，应该选用区域模拟的方法。当需要精确研究起火房间的各物理参数，或研究区域为高对流区域时，应选用场模拟的方法。当需要对远离起火房间的区域进行研究，或研究起火房间发生轰燃后，烟气在房间之间的蔓延时，宜选用网络模拟的方法。必要时，可以将其中几种模拟方法联合应用，即应用场区模拟或场区网模拟。5.4烟气的流动规律5.4.1 羽流的质量流量羽流的质量流量由可燃物的质量损失速率、燃烧所需的空气量及上升过程中卷吸的空气量三部分组成。在火灾规模一定的条件下，一定高度上羽流的质量流量主要取决于羽流对周围空气的卷吸能力。羽流质量流量的计

47、算方法总结为以下表格：表 1 羽流模型及其评价序模型名称号几何描述适用范围羽流模型Qp1ISO(1)2/514.0ds小面积火源5/3Msmoke0.071Qp（zz0）1/3z z1轴对称羽流小面积火源Qp2ISO(2)2/514.0dsMsmoke0.044Qpz5/3墙羽流小面积火源1/3z z1Qp3ISO(3)2/514.0dsMsmoke0.028Qpz5/3角羽流小面积火源1/3z z1ds z z /104DD 240(1)Msmoke0.071Qp轴对称羽流1/3zz05/3zzz1 15DD 240(2)ds z z/10小面积火源/35/3Msmoke0.044Q1pzz

48、zz1 1ds z z/10墙羽流小面积火源/35/3Msmoke0.028Q1pz6DD 240(3)zzz1 1z z1角羽流Msmoke0.071Qpz轴对称羽流3/51/35/30.0018Qp7NFPA(1)z z1Msmoke 0.032QpZ.5/35/31/32/3Msmoke0.071Q10.027Qpz z0pz z0z z18SFPE(1)z z1轴对称羽流T1=500Kz z1ds 0.3Msmoke 0.0056Qpzz1.Msmoke0.0059Qp.z0.002/50.08QpMsmokeQpz0.0112/5Qp0.5669McCaffreyz0.082/50.

49、20Qp轴对称羽流Msmokez0.0262/5QQpp0.909z0.202/5QpMsmokez0.1242/5QQpp1.895z z1大面积火源10ISO(4)Qp2/514.0dsMsmoke0.071Qpz5/3轴对称羽流大面积火源Msmoke0.188pz3/21/3z 2.5p11ISO(5)200 Qp/As 750轴对称羽流窗羽流12ISO(6)Msmoke0.23QPw01/32/3(zwh0)13NFPA(2)2.40Aw2/5Hw1/52.1HW窗羽流Msmoke0.071Qp(zw)1/35/30.0018Qp阳台溢流羽14NFPA(3)流阳台溢流羽15ISO(7)

50、阳台上没有向下的凸出物流阳台上有向下的凸出物线性火源（长边尺寸大于 3z 5dsMsmoke 0.36(QW2)1/3(zb0.25hb)Msmoke 0.36QP(w0b)2/3(zb0.25hb)1/3Msmoke 0.36QPlc1/31/32/3(zb0.25hb)z1z5dsMsmoke 0.21Qpds2/3z16ISO(8)倍短边尺寸）Msmoke0.071Qp1/3z5/3注：小面积火源和大面积火源是相对房间的尺寸和计算高度而言的，在各种计算方法中它们的划分标准不同，详见表2-1“几何描述”部分。通过对表中的计算方法进行计算比较，得到以下结论：（1）小面积火源轴对称羽流20NF