典型火災(zāi)及煙氣蔓延過程分析課件

第五章典型火災(zāi)及煙氣蔓延過程分析5.1建筑物火災(zāi) 5.2森林火災(zāi)5.3礦井火災(zāi)自學(xué)1第五章典型火災(zāi)及煙氣蔓延過程分析5.1建筑物火災(zāi) 自學(xué)5.1建筑物火災(zāi)室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展過程室內(nèi)可燃物的燃燒過程建筑火災(zāi)煙氣流動(dòng)與蔓延過程火災(zāi)在全面發(fā)展階段的性狀25.1建筑物火災(zāi)室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展過程2僅討論一個(gè)普通房間內(nèi)的火災(zāi)發(fā)展過程。根據(jù)室內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化，可將室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過程分為：起火階段全面發(fā)展階段熄滅階段5.1.1室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過程起火全面發(fā)展熄滅轟燃3僅討論一個(gè)普通房間內(nèi)的火災(zāi)發(fā)展過程。5.1.1室內(nèi)火災(zāi)發(fā)起火階段著火后的三種情形火自發(fā)燃燒，未蔓延到其他可燃物質(zhì)通風(fēng)不足，火熄滅，或者以很慢的速率繼續(xù)燃燒可燃物足夠，通風(fēng)條件良好，發(fā)展到整個(gè)房間，所有表面都在燃燒4起火階段著火后的三種情形火自發(fā)燃燒，未蔓延到其他可燃物質(zhì)通風(fēng)起火階段的特點(diǎn)（1）火災(zāi)燃燒范圍不大，火災(zāi)僅限于初始起火點(diǎn)附近；（2）室內(nèi)溫度差別大，在燃燒區(qū)域及其附近存在高溫，室內(nèi)平均溫度低；（3）火災(zāi)發(fā)展速度較慢，在發(fā)展過程中，火勢(shì)不穩(wěn)定；（4）火災(zāi)發(fā)展時(shí)間因點(diǎn)火源、可燃物性質(zhì)和分布、通風(fēng)條件影響長(zhǎng)短差別很大。

5起火階段的特點(diǎn)（1）火災(zāi)燃燒范圍不大，火災(zāi)僅限于初始起火點(diǎn)附初期起火階段對(duì)防滅火的重要意義火災(zāi)初期是滅火最為有利的時(shí)機(jī)。應(yīng)設(shè)法爭(zhēng)取盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，把火災(zāi)及時(shí)控制消滅在起火點(diǎn)。為此，在建筑物內(nèi)安裝和配備適當(dāng)數(shù)量的滅火設(shè)備，設(shè)置及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和報(bào)警的裝置是很有必要的。建筑材料的燃燒性能對(duì)火災(zāi)的初起階段影響很大。易燃和難燃或不燃結(jié)構(gòu)建筑起火后，火災(zāi)初期階段的持續(xù)時(shí)間有很大差別。為防火安全，建筑物應(yīng)盡可能不使用易燃建筑材料，或使用經(jīng)過阻燃處理的建筑材料。6初期起火階段對(duì)防滅火的重要意義火災(zāi)初期是滅火最為有利的時(shí)機(jī)。（1）轟燃（Flashover）是室內(nèi)火災(zāi)最顯著的特征之一，它標(biāo)志著火災(zāi)全面發(fā)展階段的開始，房間內(nèi)局部燃燒向全室性燃燒過渡。

全面發(fā)展階段7（1）轟燃（Flashover）是室內(nèi)火災(zāi)最顯著的特征之一，全面發(fā)展階段（2）室內(nèi)火災(zāi)進(jìn)入全面發(fā)展階段后，可燃物猛烈燃燒，燃燒處于穩(wěn)定期，可燃物的燃燒速度接近定值，火災(zāi)溫度上升到最高點(diǎn)。（3）火災(zāi)全面發(fā)展階段的時(shí)間主要取決于可燃物的燃燒性能、可燃物數(shù)量和通風(fēng)條件，而與起火原因無關(guān)。8全面發(fā)展階段（2）室內(nèi)火災(zāi)進(jìn)入全面發(fā)展階段后，可燃物猛烈燃燒全面發(fā)展階段對(duì)防滅火的重要意義（1）建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能顯得格外重要.人們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意選用耐火性能好，耐火時(shí)間長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，以便加強(qiáng)防火安全。（2）為減少火災(zāi)損失，阻止熱對(duì)流，限制燃燒面積擴(kuò)大，建筑物應(yīng)有必要的防火分隔措施。（3）轟燃之前人員全部撤離。9全面發(fā)展階段對(duì)防滅火的重要意義（1）建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能顯得格熄滅階段（1）在火災(zāi)全面發(fā)展階段的后期，隨著室內(nèi)可燃物的揮發(fā)物質(zhì)不斷減少，以及可燃物數(shù)量的減少，火災(zāi)燃燒速度遞減，溫度逐漸下降。當(dāng)室內(nèi)平均溫度降到最高溫度的80%時(shí)則認(rèn)為火災(zāi)進(jìn)入熄滅階段。（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：室內(nèi)溫度衰減的速度與火災(zāi)持續(xù)時(shí)間的關(guān)系是，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，其衰減速度越慢?；馂?zāi)持續(xù)時(shí)間在1h以內(nèi)，室內(nèi)火災(zāi)溫度衰減速度在12℃/min；大于1h，其衰減速度為8℃/min。10熄滅階段（1）在火災(zāi)全面發(fā)展階段的后期，隨著室內(nèi)可燃物的揮發(fā)熄滅階段對(duì)防滅火的重要意義要防止火勢(shì)蔓延，切不可疏忽大意，但因可燃物數(shù)量已不多，也不必投入過多的戰(zhàn)斗力量。防止建筑構(gòu)件因經(jīng)受火焰高溫作用和滅火射水的冷卻作用出現(xiàn)裂隙、下沉、傾斜或倒塌，要保證滅火戰(zhàn)斗人員的生命安全。注意防止火災(zāi)向相鄰建筑蔓延。11熄滅階段對(duì)防滅火的重要意義要防止火勢(shì)蔓延，切不可疏忽大意，但1212補(bǔ)充：13補(bǔ)充：13141415151616某地鐵站的站廳17某地鐵站的站廳1718181919研究意義分析火災(zāi)和煙氣在建筑物中的發(fā)展和蔓延規(guī)律、科學(xué)合理地設(shè)置火災(zāi)探測(cè)器和自動(dòng)滅火系統(tǒng)的噴頭、進(jìn)行有效的防排煙設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的受熱穩(wěn)定檢驗(yàn)。主要內(nèi)容:火羽流的特征（火焰高度及計(jì)算方法、羽流速度及溫度）頂棚射流的特征及其在火災(zāi)探測(cè)及自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)響應(yīng)中的應(yīng)用5.1.2室內(nèi)火災(zāi)的動(dòng)力學(xué)過程

---重點(diǎn)20研究意義主要內(nèi)容:5.1.2室內(nèi)火災(zāi)的動(dòng)力學(xué)過程

---重5.1.2室內(nèi)火災(zāi)的動(dòng)力學(xué)過程反浮力射流頂棚射流熱煙氣層冷空氣層羽流開口流動(dòng)室內(nèi)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)過程

215.1.2室內(nèi)火災(zāi)的動(dòng)力學(xué)過程反浮力射流頂棚射流熱煙氣層冷（一）火羽流定義：火源上方的火焰及煙氣通稱為火羽流McCaffrey（1979）的三區(qū)域模型22（一）火羽流定義：火源上方的火焰及煙氣通稱為火羽流McCaf2323McCaffrey自然擴(kuò)散火焰火羽流結(jié)構(gòu)示意圖24McCaffrey自然擴(kuò)散火焰火羽流結(jié)構(gòu)示意圖24（2）火焰高度平均火焰高度：指的是間歇性函數(shù)I(Z)的值降為0.5時(shí)所對(duì)應(yīng)的可燃物表面以上的火焰高度?；鹧娓叨龋涸谀骋桓叨任恢蒙洗嬖诘臅r(shí)間分?jǐn)?shù)，在持續(xù)區(qū)內(nèi)其值為1，隨著高度的增加進(jìn)入間斷火焰區(qū)，其值逐漸減小，最終趨于0。25（2）火焰高度平均火焰高度：指的是間歇性函數(shù)I(Z)的值降Heskestad等分析了多種來源的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出了如下描述無量綱火焰高度表達(dá)式：

D為火源直徑，對(duì)于非圓火源可采用等效直徑，N為一無量綱參數(shù)，其定義式為(5.2)(5.1)適用條件：Heskestad認(rèn)為上式適用范圍為

kW2/5/m。

26Heskestad等分析了多種來源的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出了如下描述將式（5.3）帶入式（5.1）可得火焰高度的表達(dá)式如下

(5.4)由于燃燒消耗單位質(zhì)量空氣所放出的熱量對(duì)于不同可燃物變化不大，故系數(shù)

的變化范圍相應(yīng)很窄。對(duì)于大部分氣體和液體和固體燃料，可設(shè)定m/kW-2/5。

(5.3)合并參數(shù)27將式（5.3）帶入式（5.1）可得火焰高度的表達(dá)式如下(5火焰長(zhǎng)度計(jì)算示例【例5-1】燃燒1.07*1.07m2、排列緊密的木垛，其釋熱速率為2600kW。假設(shè)不存在內(nèi)部燃燒情況，估算該木垛燃燒的平均火焰高度?！窘狻磕径獾恼鬯阒睆綖槿∠禂?shù)m

kW-2/5，由方程（5-4）可得：28火焰長(zhǎng)度計(jì)算示例【例5-1】燃燒1.07*1.07m2、排列（二）頂棚射流在火羽流熱浮力的驅(qū)動(dòng)下，頂棚表面下部薄層中流動(dòng)相對(duì)較快的氣流稱之為頂棚射流，它是在可燃物上方的火羽流在上升碰到頂棚后，熱煙氣由垂直流動(dòng)改變水平流動(dòng)，并沿頂棚下部向四周蔓延這個(gè)過程中產(chǎn)生的。29（二）頂棚射流在火羽流熱浮力的驅(qū)動(dòng)下，頂棚表面下部薄層在多數(shù)情況下頂棚射流的厚度為頂棚高度的5%～12%，而在頂棚射流內(nèi)最大溫度和速度出現(xiàn)在頂棚以下頂棚高度的1%處。這對(duì)于火災(zāi)探測(cè)器和滅火噴頭的安裝具有特殊意義，如果它們被安裝在上述區(qū)域以外，則其實(shí)際感受到的煙氣溫度和速度就會(huì)低于預(yù)期值。為什么火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警探頭和自動(dòng)滅火噴頭都安裝在頂棚？頂棚射流中的最大溫度和速度估算是火災(zāi)探測(cè)器和滅火噴頭熱響應(yīng)的重要基礎(chǔ)。30在多數(shù)情況下頂棚射流的厚度為頂棚高度的5%～12%，頂棚射流的溫度和速度（穩(wěn)態(tài)火災(zāi)）最大溫度

最大速度

(5.5)(5.6)(5.7)(5.8)H和r分別代表頂棚高度和以羽流撞擊點(diǎn)為中心的徑向距離，mAlpert關(guān)系式（弱羽流，火焰高度低于頂棚）31頂棚射流的溫度和速度（穩(wěn)態(tài)火災(zāi)）最大溫度最大速度(5.5當(dāng)火焰高度L小于可燃物表面至頂棚間的高度H時(shí)，Alpert理論可以比較合理地估算以羽流在頂棚處的撞擊點(diǎn)為圓心（羽流中心線與頂棚的交點(diǎn)），頂棚高度的1～2倍為半徑的區(qū)域內(nèi)的頂棚射流的厚度、速度以及溫度。32當(dāng)火焰高度L小于可燃物表面至頂棚間的高度H時(shí)，Alpert理以上表達(dá)式對(duì)應(yīng)著兩個(gè)流動(dòng)特點(diǎn)不同的區(qū)域。式（5.5）和（5.7）對(duì)應(yīng)于撞擊點(diǎn)附近煙氣羽流轉(zhuǎn)向的區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)，最大溫度和最大流速與徑向距離無關(guān)。式（5.6）和（5.8）對(duì)應(yīng)于煙氣轉(zhuǎn)向后水平流動(dòng)的區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)，最大溫度和流速與徑向距離有關(guān)。這些表達(dá)式僅適用于剛著火后的一段時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)頂棚射流可以認(rèn)為是非受限的，因?yàn)闊釤煔鈱由形葱纬?。說明：33以上表達(dá)式對(duì)應(yīng)著兩個(gè)流動(dòng)特點(diǎn)不同的區(qū)域。式（5.5）和（5.如果火源靠近墻面，則頂棚射流的溫度和速度將受到影響。當(dāng)火源靠近墻面，見圖（a），上述關(guān)系式中可用代替；當(dāng)火源靠近內(nèi)墻角，見圖（b），上述關(guān)系式中可用代替。（a）（b）34如果火源靠近墻面，則頂棚射流的溫度和速度將受到影響。當(dāng)火源靠3535火源熱釋放速率20MW條件下，根據(jù)上述關(guān)系式計(jì)算出的最大溫度和最大流速與r和H之間的關(guān)系。圖最大溫度（a）和最大流速（b）與r和H之間的關(guān)系36火源熱釋放速率20MW條件下，根據(jù)上述關(guān)系式計(jì)算出的最大溫度計(jì)算示例【例5-2】計(jì)算10m高頂棚下1.0MW火源正上方及與其相距5m處煙氣頂棚射流的最大溫度。假設(shè)環(huán)境溫度為20℃?！窘狻繉?duì)于火源正上方對(duì)于r=5m處，r/H=5/10=0.5>0.18，37計(jì)算示例【例5-2】計(jì)算10m高頂棚下1.0MW火源正上方及建筑火災(zāi)的蔓延方式1、火焰接觸：起火點(diǎn)的火舌直接點(diǎn)燃周圍的可燃物，使之發(fā)光燃燒，將火災(zāi)蔓延開來。火焰蔓延的速度取決于火焰的傳熱的速度。2、延燒：固體可燃物表面或易燃、可燃液體表面上的一點(diǎn)起火，通過導(dǎo)熱升溫點(diǎn)燃，使燃燒沿表面連續(xù)不斷地向外發(fā)展下去，稱為延燒。

建筑火災(zāi)的蔓延方式1、火焰接觸：起火點(diǎn)的火舌直接點(diǎn)燃周圍的可建筑火災(zāi)的蔓延方式3、熱傳導(dǎo)：火災(zāi)產(chǎn)生的熱量，經(jīng)導(dǎo)熱性能好的建筑構(gòu)件或建筑設(shè)備傳導(dǎo)至相鄰或上下層房間，引起其周圍直接接觸的可燃物燃燒，造成火災(zāi)的蔓延。薄壁隔墻、樓板、金屬管壁、金屬構(gòu)件或金屬設(shè)備等都是良好的導(dǎo)熱媒介。特點(diǎn)：有導(dǎo)熱媒介，蔓延的距離近。案例：電焊工在頂層焊接水暖管道，引燃下層水暖管道周圍的可燃物。4、熱對(duì)流：對(duì)流是初期建筑火災(zāi)蔓延的主要形式。房間內(nèi)的燃燒產(chǎn)生的熱煙氣與周圍的冷空氣存在密度差，使熱氣流不斷上升，冷氣流不斷下沉，形成對(duì)流。對(duì)流換熱使房間內(nèi)溫度不斷升高，在空間進(jìn)行質(zhì)量和能量的交換，熱氣流使火災(zāi)蔓延至其它房間。5、熱輻射：起火點(diǎn)附近的易燃、可燃物，在沒有與火源接觸，又沒有中間導(dǎo)熱物體作為媒介的條件下而起火燃燒，靠的是熱輻射。熱輻射是確定建筑之間防火間距的主要考慮因素。建筑火災(zāi)的蔓延方式3、熱傳導(dǎo)：火災(zāi)產(chǎn)生的熱量，經(jīng)導(dǎo)熱性能好的建筑火災(zāi)的蔓延途徑研究火災(zāi)的蔓延途徑，是在建筑中采取防火隔斷，設(shè)置防火分隔物的根據(jù)，也是采取堵截包圍，重點(diǎn)突破，穿插分割，逐片消滅的滅火戰(zhàn)術(shù)的需要。

1、火災(zāi)沿水平方向的蔓延：內(nèi)墻門：燃燒的房間開始只有一個(gè)，最后蔓延到整個(gè)樓層，甚至整棟建筑物，其原因大多數(shù)是因內(nèi)墻的門沒能把火擋住，火燒穿內(nèi)門，竄到走廊，再通過相鄰房間開敞的內(nèi)門進(jìn)入鄰間。房間隔墻：當(dāng)隔墻為木板或其它不耐火材料時(shí)，火很容易穿過板縫，竄到另一面。當(dāng)隔墻為非燃燒體但厚度較小時(shí)，隔壁靠墻的易燃物體，可能因?yàn)閷?dǎo)熱和輻射而自燃起火。建筑火災(zāi)的蔓延途徑研究火災(zāi)的蔓延途徑，是在建筑中采取防火沒有防火分隔的吊頂（悶頂）：框架式大空間建筑，使用人在內(nèi)部進(jìn)行分隔時(shí)只將分隔墻封到吊頂下部，而在吊頂上部空間是貫通若干個(gè)房間的?；馂?zāi)在一個(gè)房間發(fā)生，熱煙氣上升至頂棚后沿吊頂上部空間蔓延至其它相鄰房間。失效的防火分隔物：設(shè)置的防火門、防火卷簾等防火分隔物在發(fā)生火災(zāi)時(shí)沒能及時(shí)關(guān)閉或產(chǎn)品偽劣沒能起到在一定時(shí)間內(nèi)阻止火勢(shì)的作用；防火墻封堵不嚴(yán)密或發(fā)生穿透裂縫，造成火災(zāi)蔓延。2、火災(zāi)沿豎直方向的蔓延樓板：火災(zāi)通過樓板上的開口、樓板本身的傳熱導(dǎo)致從下層空間蔓延至上層空間。建筑火災(zāi)的蔓延途徑?jīng)]有防火分隔的吊頂（悶頂）：框架式大空間建筑，使用人在內(nèi)部進(jìn)各種豎井通道，例如樓梯間、電梯井、電纜井、垃圾井、樓板的孔洞等。熱煙氣在垂直方向的蔓延速度為3－4m/s，是水平方向的10倍。如一座高度100m的高層建筑，煙氣在沒有阻擋的情況下，半分鐘左右即可從底層上升至頂層。例如，首爾22層的“大然閣”旅館穿越樓板的、墻壁的管線和縫隙。例如空調(diào)系統(tǒng)的豎向風(fēng)管。風(fēng)管保溫材料使用了易燃或可燃材料；風(fēng)管本身使用了易燃、可燃材料；風(fēng)管連通上下樓層，通過風(fēng)管和各風(fēng)口將火災(zāi)從下層迅速蔓延至上部各層。建筑火災(zāi)的蔓延途徑各種豎井通道，例如樓梯間、電梯井、電纜井、垃圾井、樓板的孔洞1971年12月24日上午10時(shí)許，樓內(nèi)有200名旅客，70名旅館工作人員，15名公司工作人員。旅館二層咖啡廳因瓶裝液化石油氣泄漏引起火災(zāi)，火勢(shì)迅猛，咖啡廳內(nèi)3名員工尚未及反應(yīng)，就被燒死在工作崗位上；店主嚴(yán)重?zé)齻蠛推渌?名員工逃出火場(chǎng)?；鹧婧芸鞂⒖Х葟d和旅館大廳燒毀，并沿2—4層的敞開樓梯延燒到3層餐館和4層宴會(huì)廳。濃煙大火充滿丁樓梯間，封住了上部旅客和工作人員疏散的途徑。管道井也向上傳播著火焰。二層旅館大廳和公司辦公大廳的連接處，沒置普通玻璃門，成為火災(zāi)水平蔓延通道，導(dǎo)致公司辦公部分也成火海，延燒蔓至整幢大樓，僅62人逃離火場(chǎng)。

C.主要教訓(xùn)：

a.關(guān)鍵部位未設(shè)防火門該大樓的旅館區(qū)與辦公區(qū)相鄰的兩個(gè)門廳分界處未用防火門分隔，只用了普通玻璃門，起不到阻火作用，是火災(zāi)蔓延的主要途徑。1971年12月24日上午10時(shí)許，樓內(nèi)有2建筑火災(zāi)的蔓延途徑

外墻窗口：房間起火后，室內(nèi)溫度增高，達(dá)到250℃左右時(shí)，窗玻璃膨脹、變形，但受窗框的限制，玻璃就自行破碎了，火焰竄出窗口，向外蔓延。蔓延的情況，一是火焰的熱輻射穿過窗口，烤著對(duì)面建筑物；二是火舌直接燒向上一層或屋檐。底層起火，火舌經(jīng)底層窗口竄出向上從上層窗口竄到上層室內(nèi)，這樣逐層向上蔓延，使整個(gè)建筑物起火。上下層窗口之間距離的大小，可影響火勢(shì)的蔓延。建筑火災(zāi)的蔓延途徑

外墻窗口：房間起火后，室內(nèi)溫度增高，達(dá)火災(zāi)房間窗口冒出的火焰高度窗高1.5m1.5×4.8m1.5×2.5m1.5×1.5m45火災(zāi)房間窗口冒出的火焰高度窗高1.5m1.5×4.8m1.5著火房間中常見的通風(fēng)口門、窗通風(fēng)管道縫隙、管道或電線孔通風(fēng)口流動(dòng)是火災(zāi)發(fā)展和火災(zāi)模擬的基礎(chǔ)，在火災(zāi)區(qū)域模擬方法中無論是質(zhì)量守恒方程還是能量守恒方程都和通風(fēng)口的流動(dòng)密不可分。例如，流入著火房間的空氣是可燃物燃燒發(fā)展的必要條件，熱煙氣通過通風(fēng)口流向室外或相鄰房間，不僅將煙氣帶走，而且還通過對(duì)流帶走大量的熱。5.1.3建筑火災(zāi)煙氣流動(dòng)與蔓延過程46著火房間中常見的通風(fēng)口門、窗通風(fēng)口流動(dòng)是火災(zāi)發(fā)展和火災(zāi)模擬著火房間內(nèi)外壓力分布47著火房間內(nèi)外壓力分布47室內(nèi)：室外：地面上室內(nèi)外壓差：距地面高度h：頂棚處高度H：在垂直地面的某一高度位置上，必將出現(xiàn)室內(nèi)外壓力為零，即室內(nèi)外壓力相等的情況，通過該位置的水平面稱為該著火房間的中性層，令中性層離地面的高度為h1，則48室內(nèi)：室外：地面上室內(nèi)外壓差：距地面高度h：頂棚處高度H：在火災(zāi)時(shí)：中性層以下：中性層以上：在中性層以下，室外空氣的壓力總高于著火房間內(nèi)氣體的壓力，空氣將從室外流入室內(nèi)；在中性層以上，著火房間內(nèi)氣體的壓力總高于室外空氣的壓力，煙氣將從室內(nèi)排至室外。49火災(zāi)時(shí)：中性層以下：中性層以上：在中性層以下，室外空氣的壓力著火房間門窗開啟時(shí)的氣流狀況50著火房間門窗開啟時(shí)的氣流狀況50在中性層以上距中性層垂直距離h處，室內(nèi)外壓力差為：通過該微元面積向外排出的氣體質(zhì)量流量為：為窗孔的流量系數(shù)，可取為薄壁開口的值從窗孔中性層至上緣之間的開口面積中排出的氣體總質(zhì)量流量為：51在中性層以上距中性層垂直距離h處，室內(nèi)外壓力差為：通過該微元假設(shè)著火房間除了開啟的窗孔與大氣相通外，其余各處密封均較好，則由于流量連續(xù)，可近似地認(rèn)為：52假設(shè)著火房間除了開啟的窗孔與大氣相通外，其余各處密封均較好，窗孔上下緣處的室內(nèi)外壓力差最大，其絕對(duì)值分別為：53窗孔上下緣處的室內(nèi)外壓力差最大，其絕對(duì)值分別為：53說明1.排煙口有水平排煙口和豎直排煙口兩種類型。水平排煙口的氣流流動(dòng)狀況與豎直排煙口有相似之處。多個(gè)排煙口的情況比較麻煩。如果窗口本身高度及布置高度完全相同，中性層上下緣的垂直距離是相同的，Bc為所有開啟窗孔寬度之和；如果窗尺寸和布置都不同，應(yīng)先對(duì)每個(gè)窗口分別計(jì)算，最后確定房間中性層位置。54說明1.排煙口有水平排煙口和豎直排煙口兩種類型。水平排煙口的計(jì)算示例【例5-3】著火房間與走廊之間的門洞尺寸為2.2×0.9m2，若著火房間煙氣平均溫度為800℃，走廊內(nèi)空氣溫度為30℃，當(dāng)門敞開時(shí)，試求從著火房間流到走廊中的煙氣量和由走廊流入房間中的空氣量。55計(jì)算示例【例5-3】著火房間與走廊之間的門洞尺寸為2.2×0計(jì)算示例56計(jì)算示例56計(jì)算示例57計(jì)算示例575858TheGarleyBuilding煙囪效應(yīng)59TheGarleyBuilding煙囪效應(yīng)59CrossSectionofGarleyBuildingSupermarketDepartmentStoreVarioustradesandbusinessHoardings儲(chǔ)存LiftShafts電梯60CrossSectionofGarleyBuildiLiftLobbiesandShafts2342/F1/FG/F1Scaffolding61LiftLobbiesandShafts2342/FRenovationWorks翻新12342/F1/FG/FHoardingLiftShafts62RenovationWorks翻新12342/F1/FG/CrossSectionofGarleyBuildingWeldingWorksat15/FHoarding63CrossSectionofGarleyBuildiFireSpreadtoTop64FireSpreadtoTop64煙囪內(nèi)外壓力分布（a）僅頂部開口時(shí)65煙囪內(nèi)外壓力分布（a）僅頂部開口時(shí)65（b）頂?shù)撞烤虚_口66（b）頂?shù)撞烤虚_口666767正、反熱壓作用下的氣流狀況當(dāng)建筑物內(nèi)部氣溫高于室外空氣溫度時(shí)，由于浮力的作用，在建筑物的各種豎直通道中，如樓梯間、電梯間、管道井等，往往存在著一股上升氣流，這種現(xiàn)象稱為正向煙囪效應(yīng)，也叫正熱壓作用。當(dāng)建筑物內(nèi)外溫差較大或者建筑物的高度較高時(shí)，正向煙囪效應(yīng)是較大的。當(dāng)然，正向煙囪效應(yīng)也存在于單層的建筑物中。（a）正熱壓作用68正、反熱壓作用下的氣流狀況當(dāng)建筑物內(nèi)部氣溫高于當(dāng)建筑物內(nèi)部的氣溫低于外界空氣溫度時(shí)，在建筑物的各種豎井通道中，則往往存在著一股下降氣流，這種現(xiàn)象稱為反向煙囪效應(yīng)，也叫反熱壓作用。一般反向煙囪效應(yīng)發(fā)生在夏季，這時(shí)反向煙囪效應(yīng)是較明顯的。在一些特別嚴(yán)密的建筑物中，當(dāng)豎井靠墻外布置，而外界氣溫又較低時(shí)，可能出現(xiàn)靠外墻布置的豎井中的氣溫低于建筑物內(nèi)部其它部位的氣溫的情況，這時(shí)豎井中也會(huì)出現(xiàn)下降的氣流。（b）反熱壓作用69當(dāng)建筑物內(nèi)部的氣溫低于外界空氣溫度時(shí)，在正熱壓作用對(duì)火災(zāi)煙氣流動(dòng)的影響高層建筑中火災(zāi)所生成的煙氣流動(dòng)完全受到熱壓作用的支配。70正熱壓作用對(duì)火災(zāi)煙氣流動(dòng)的影響高層建筑中火災(zāi)所生成的煙氣流動(dòng)反熱壓作用對(duì)火災(zāi)煙氣流動(dòng)的影響71反熱壓作用對(duì)火災(zāi)煙氣流動(dòng)的影響71高層建筑的“煙囪效應(yīng)”高層建筑由于具有較高的高度，當(dāng)建筑物內(nèi)外存在著一定溫差時(shí)，就將產(chǎn)生比單層或低層建筑更加明顯的熱壓作用。除使用空調(diào)季節(jié)外，建筑屋內(nèi)的溫度總比室外溫度高，正熱壓作用下，空氣從室外進(jìn)入高層建筑的下層部分，然后通過豎直通道輸送到上層，最后排出室外，形成了一個(gè)自然對(duì)流過程。當(dāng)處于正熱壓作用下的高層建筑的底層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)所產(chǎn)生的煙氣將隨空氣流進(jìn)入豎直通道，導(dǎo)致豎直通道中的氣溫比正常情況下較大幅度上升，正壓作用加大，自然對(duì)流循環(huán)加強(qiáng)，這種現(xiàn)象成為高層建筑的“煙囪效應(yīng)”。72高層建筑的“煙囪效應(yīng)”高層建筑由于具有較高的高度，當(dāng)建筑物內(nèi)簡(jiǎn)言之，火災(zāi)學(xué)上“煙囪效應(yīng)”就是在建筑物的豎直通道中，由于自然對(duì)流循環(huán)促使煙氣上升流動(dòng)的效應(yīng)。高層建筑的樓梯間、電梯間以及管道井等，是高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)造成煙氣擴(kuò)散流動(dòng)和蔓延擴(kuò)大的主要途徑。“煙囪效應(yīng)”則是高層建筑煙氣擴(kuò)散流動(dòng)和火災(zāi)蔓延擴(kuò)大的重要機(jī)理。因此高層建筑要做好防火分隔，設(shè)置合理的煙氣控制系統(tǒng)！73簡(jiǎn)言之，火災(zāi)學(xué)上“煙囪效應(yīng)”就是在建筑物的豎直通道中，由于自5.1.4火災(zāi)在全面發(fā)展階段的性狀

研究意義火災(zāi)造成的建筑物破壞、人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失主要發(fā)生在火災(zāi)的全面發(fā)展階段，因?yàn)橛斜匾宄@一階段的火災(zāi)性狀，才能更好的指導(dǎo)防火設(shè)計(jì)，達(dá)到最大限度減少火災(zāi)損失的目的。745.1.4火災(zāi)在全面發(fā)展階段的性狀

研究意義74火災(zāi)負(fù)荷（火災(zāi)荷載）定義：把火災(zāi)范圍內(nèi)單位地板面積的等效可燃物的數(shù)量定義為火災(zāi)負(fù)荷，單位為kg/m2。分類：（1）固定可燃物：如地板、墻壁上的可燃物，房間的裝飾設(shè)備（如燈、插座等）；（2）容載可燃物：如房間內(nèi)的物品，桌椅、書本窗簾等。但是火災(zāi)荷載并不能定量地闡明其與作用面積之間的關(guān)系，為此需要引進(jìn)火災(zāi)負(fù)荷密度的概念75火災(zāi)負(fù)荷（火災(zāi)荷載）定義：把火災(zāi)范圍內(nèi)單位地板面積的等效可燃火災(zāi)負(fù)荷密度定義：把房間內(nèi)所有可燃物完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的總熱量與房間特征參考面積之比定義為火災(zāi)負(fù)荷密度。房間的特征參考面積可采用地板面積或室內(nèi)總面積。采用地板面積表示的火災(zāi)負(fù)荷密度表達(dá)式為：（MJ/m2）國(guó)內(nèi)目前缺乏各種使用性質(zhì)建筑物的火災(zāi)荷載統(tǒng)計(jì)資料，規(guī)范的修訂急需進(jìn)行這方面的統(tǒng)計(jì)工作。76火災(zāi)負(fù)荷密度定義：把房間內(nèi)所有可燃物完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的總熱量等效耐火極限的計(jì)算等效耐火極限采用下式計(jì)算：等效耐火極限，min；計(jì)算火災(zāi)負(fù)荷密度，kWh/m2；考慮維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱的換算因子，min.m2/kWh；考慮水平和垂直通風(fēng)口排熱對(duì)溫度發(fā)展影響的無量綱因子。77等效耐火極限的計(jì)算等效耐火極限采用下式計(jì)算：等效耐火極限，m計(jì)算必要的耐火極限erftF計(jì)算必要的耐火極限，min；火災(zāi)安全等級(jí)SKb3條件下構(gòu)件的安全系數(shù)，無量綱；考慮火災(zāi)防護(hù)安全技術(shù)措施對(duì)