室內通風開口高度對轟燃的影響

張力雯

（成都消防支隊武侯大隊， 四川 成都 610000）

室內通風開口高度對轟燃的影響

張力雯

（成都消防支隊武侯大隊， 四川 成都 610000）

本文利用小規模火災實驗箱研究通風口高度對轟燃的影響。實驗結果表明：通風開口處于下方時要比處于上方時更容易與新鮮空氣接觸，燃燒速率加快，室內達到最高溫度更容易。

室內火災；轟燃；通風口

1 引言

在建筑火災產生、發展的過程中，當室內可燃氣與空氣達到一定的濃度配比，就有可能引發室內大部分或全部可燃物迅速著火，這種現象稱為轟燃[1]。轟燃發生后，室內可燃物的所有外露表面都將要著火，燃燒速率和室內溫度迅速上升。隨著燃燒速率和釋熱速率的增加，室內將可能出現高達1100℃的高溫，而且會出現火焰噴出現象。

歷史上有很多轟燃的例子，如l980年LasVegas的MGM 廣場旅館火災，l981年Dublin的S.tardust迪斯科舞廳火災，1985年英國Bradford的市足球場火災等，這些火災都造成了比較嚴重的人員傷亡，其中一個重要的原因就是室內發生了轟燃[2]。轟燃發生以后，整個房間內將成為一片火海，煙氣層不斷加厚，室內溫度急劇升高，從而使逃生的可能性非常小，以致造成嚴重的人員傷亡和財產損失。因此，防止轟燃發生，研究其發生條件、影響因素，就顯得十分重要和必要。

本文在充分借鑒國內外已有的研究成果和經驗的基礎上，通過研究不同通風口高度因素對轟燃的影響。

2 實驗系統及實驗材料

2.1 實驗系統介紹

轟燃實驗系統主要由火災實驗箱、多路火災信號檢測儀、BX3000電子天平、EP-50打印機、上位機等五部分組成。

為了真實再現室內火災燃燒過程，反映其燃燒行為，建立起一套按比例縮小了的箱式實驗設備。實驗箱的維護結構由三層不燃材料組成，其內襯材料的熱慣性反映了真實環境中房間的內裝修材料性質，實驗箱體上的開口模擬的是房間的通風情況，實驗以有機玻璃為燃料，即真實房間內的可燃物。圖中箱體的幾何尺寸約為常見房間幾何尺寸的1/10左右，壁面由不同建筑材料構成，其中，最外層為復合高分子纖維增強水泥板，中間層為石膏板，實驗中最里層內襯材料是可變的[3]。箱體開口高度不變，開口寬度可變。溫度測定采用K型熱電偶，其絕對誤差一般為±2 ℃。為了得到室內火焰溫度的平均值，安裝了 4個熱電偶，它們分別位于頂板以下約0.01 m、0.07 m、0.16 m和0.27 m處。

打印機與電子天平相聯，每隔 20s自動打印一次燃燒盤中的剩余質量，由此可計算出每20 s內的平均燃燒速率。燃料燃燒速率可通過在不同燃燒時刻測定的燃料質量計算得到，測定燃料質量的電子天平的精度達到 0.1 g。輻射熱通量用CA-1型熱流計測定，其相對誤差為±1%左右。熱流計放置在實驗箱地板中間的孔洞處（測室內地板表面輻射熱通量）及距通風口0.18 m處。熱電偶和熱流計都通過屏蔽線接入多路火災信號檢測儀。多路火災信號檢測儀接入計算機（內裝多路火災信號處理軟件，每隔5 s讀取并記錄一次溫度與熱通量的數據）。

2.2 實驗材料

有機玻璃0.150 m×0.150 m；有機玻璃0.153 m×0.153 m；礦棉吸聲板、纖維增強硅鈣板、耐火石膏板等。

3 實驗結果與討論

同開口高度下室內所能達到的最高溫度、最大熱通量、最大質量損失速率等實驗數據分析，找出通風開口的高度對室內轟燃的影響。

實驗方法：在內襯材料、燃料面積及燃料質量不變的情況下，改變通風開口高度，通過實驗，測定不同開口高度對轟燃的影響。公共實驗條件見表1

表1 公共實驗條件

典型熱特性參數見表2。

表2 不同開口高度對轟燃的影響

由表2可以看出，隨著開口高度的降低，燃燒最高溫度由652.9℃升高到759.5℃；最大熱通量由1.08 W/cm2升高到1.36 W/cm2；最大質量損失速率由1.705 g/s升高到2.355 g/s，燃燒持續時間逐漸減少。

分析：當通風口高度處于最高位置時，外部空氣從上方進入室內后須向下擴散才能與燃料混合。氧氣的擴散方向與熱產物運動的方向是相反的， 在兩者的逆向運動中，必然發生一些摻混， 部分空氣會受到熱產物的卷吸而進入熱氣層，部分燃燒產物也會進入向下運動的空氣中，這便產生了以下幾種影響：(1)冷空氣進入熱氣層可使其溫度降低；(2)由通風口進入的空氣本來就有限， 其中一部分被煙氣卷走了， 剩下的空氣受到煙氣污染從而使氧濃度降低，這都不利于燃燒的進行；(3) 燃料蒸氣與空氣也是逆向運動，因而容易在燃燒盤上方一定距離處形成可燃條件， 氧氣擴散到燃料盤邊緣則比較困難，從而燃燒速率減慢，熱煙氣層溫度較低[4]；當通風開口處于最低位置時，空氣沿著小室底部進入，可以很快到達燃料盤的邊緣，與燃料蒸氣混合形成可燃條件，從而使火焰根部離燃燒盤較近，此外由于氧氣與燃料在燃料盤的迎面混合比背風面有利，達到轟燃的時間縮短。

4 結論

通過實驗，通風口上沿距離頂棚0 cm處，室內最高溫度為652.9 ℃；距離頂棚處24 cm時，室內最高溫度達到759.5℃，下開口比上開口容易發生轟燃。

[1]蔣勇, 邱榕, 范維澄. 柴油引燃天然氣過程分析[J]. 燃燒科學與技術,2002,8(4)：372-375.

[2]D.Drysdal. An Introduction to Fire Dynamics[M]. Chichester：JohnWiley and Sons,1985, 325-369.

[3]宋虎, 楊立中, 范維澄. 火源和壁面材料對轟燃影響的數值擬[J]. 自然災害學報, 2002, 12(1)：91-96.

[4]陳愛平, 喬納森.弗朗西斯.室內轟燃預測方法研究[J]. 爆炸與沖擊, 2003,23(4)：368-374.

G322

B

1007-6344（2017）09-0334-01

張力雯，出生日期，1982-8-7， 性別：女 ，漢，工程師，本科，研究方向，監督管理,單位，成都消防支隊武侯大隊。