办公建筑封闭室内轰燃实验研究.docxVIP

办公建筑封闭室内轰燃实验研究 过去，研究人员在实验和研究泡沫爆炸时，经常将室内地板上的固体燃料点燃作为泡沫爆炸的迹象。烟气层的平均温度达到600℃, 地板处所接受的热流密度达到20kW/m2, 笔者研究了办公建筑全尺寸轰燃发生前后温度和能见度变化对人员疏散的影响。 1 不同.k型热电布置 轰燃实验在建筑二层的一间走廊尽头的房间进行, 房间尺寸及内部家具的摆设, 如图1所示。 实验选用直径为1mm的K型热电偶, 共布置了19个热电偶, 布置位置如图1所示。编号201~216的热电偶从右至左水平均匀分布在走廊顶棚以下4cm的位置;房间的顶部正中央设了3个热电偶, 这样的布置能够有效估算房间及走廊内烟气层的温度变化。房间和走廊内设置有摄像头以观测烟气层的沉降高度。 2 结果 2.1 实验建筑的设置 由于主要研究烟气层中的温度分布, 热电偶多集中布置在轰燃房间及走道狭长空间的上部。轰燃实验是在二层一个密闭房间内进行的, 轰燃房间中三个热电偶 (表示为301、302、303) 的温度变化, 如图2所示。 由图可知, 开始点燃至40s是火灾发生的初期阶段, 房间内的温度没有发生大的变化, 该阶段一般是由小火源引燃室内的可燃物, 易燃或可燃的材料开始燃烧, 火源对室内各点的辐射热通量较小。40~188s是火灾的成长阶段, 靠近火源的可燃材料燃烧并传播至室内其他部位, 火焰的燃烧范围进一步扩大并产生大量的燃烧热和高温烟气;在燃烧热和高温烟气的作用下, 一些难燃性的材料也将分解并释放出部分可燃性气体。188~550s密闭房间内由于没有新鲜空气的补给, 火源在氧气浓度较低的情况下以较慢的速率维持燃烧, 着火材料难以充分氧化, 产生大量单体炭粒、CO2、CO及可燃气体, 烟雾浓而黑。此时的燃烧状态为通风控制燃烧, 如果此时消防队员直接打开房门救火则会导致轰燃的发生, 危害消防队员的人身安全。550s以后, 轰燃实验房间侧窗玻璃因高温破裂, 新鲜空气大量涌入, 室内燃烧由通风控制向燃料控制转变, 大量新鲜空气进入室内并与可燃气体掺混, 室内的可燃气体迅速燃烧并发生轰燃。轰燃发生后室内温度开始跳跃式上升, 火源上方温度急剧增长到近1 200℃, 室内所有的可燃物进行不完全燃烧, 产生大量的浓烟和有害气体并向室外扩散。 走廊中上方设有16个热电偶, 分别表示为201~216, 从轰燃房间开始每隔1m设一个热电偶, 以测量走廊内热烟气层的温度。热电偶的设置如图1所示, 热电偶测量的走廊内热烟气层温度, 如图3所示。 由图3可知, 走廊内的温度在100~220s时有所上升, 这是由于实验房间内有焰燃烧逐渐增长, 室内少量高温烟气通过门窗缝隙进入走廊。220~680s走廊内烟气层温度几乎没有变化。680s后由于轰燃房间面向走廊的窗户玻璃部分破裂致使走廊内的温度开始上升。820s时走廊内热烟气层的温度为180℃, 达到了人的耐受极限, 如果此时还有人停留在走廊内则非常危险。随后面向走道的窗户玻璃全部破裂, 导致大量有毒浓烟涌向走廊。走廊内温度急剧升高, 轰燃房间附近走廊的烟气层温度达到900℃, 远离轰燃实验房间处走廊内烟气层温度达到200℃, 均超过了人的耐受极限, 此时二层已错过施救时机。由此可知, 二层人员如果在820s之前还未疏散完毕, 停留在走廊内的人则很难生还。 2.2 点火后烟气层内中方深度变化 火灾过程中会产生大量的烟气, 烟气中游离的固体碳颗粒及高沸点的液滴对光线有吸收、反射和折射等作用, 从而对可见光起到遮蔽的作用, 高浓度烟气弥漫时会降低火场能见度, 且火灾烟气中的HCl、NH3和SO2等气体对眼睛有极大的刺激作用, 影响人的视觉从而影响人员疏散, 给火场中被困人员逃生及消防员灭火救援带来困难。实验在走道和室内的墙面上用黑色记号笔标示刻度, 并用摄像头全程监控的方法研究火场能见度的变化。着火房间能见度变化过程, 如图4所示。 由图4可知, 实验房间在点火后40s时, 室内有少量的烟气, 在点火后55s烟气沉降至距离2层地面180cm处并在点火后70s时充满整个房间, 随后密闭房间内的烟气越来越多。100s时随着室内氧气的含量越来越少, 火势逐渐减小;110~273s房间内处于阴燃时期, 能见度几乎为零;随后房间东侧窗的玻璃由于室内高温影响逐渐炸裂, 火势逐渐增大;在明火的影响下室内能见度逐渐增大;在点火后550s室内家具发生轰燃, 室内所有可燃物均开始燃烧并产生大量的高温烟气, 室内的能见度又再次下降。 由于着火房间封闭, 走廊内能见度变化与着火房间内能见度变化有很大的差别, 走廊内能见度变化过情况, 如图5所示。 由图5可知, 点火后100s走道烟气很少, 110~130s时部分烟气蔓延到走道内, 且沉降至距离二层地面2.4m处;由于一