GB T 31540.2-2015 消防安全工程指南 第2部分 火灾发生、发展及烟气的生成.pdf
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1、 ICS 13.220.01 C 84 中华人民共和国国家标准GB/T 31540.2-2015 消防安全工程指南第2部分:火灾发生、发展及烟气的生成Fire safety engineering guide-一Part 2 : Initiation and development of fire and generation of fire effluents (lSO/TR 13387-4: 1999 ,Fire safety engineering-Part 4: lnitiation and development of fire and generation of fire effl
2、uents, MOD) 2015-05-15发布2015-08心1实施币。协2飞4飞协/,夕/巾陀牛?咽。由115.,.白磊、飞l:.:.En唱否每可中华人民共和国国家质量监督检验检瘦总局也舍中国国家标准化管理委员会a叩. 明GB/T 31540.2-2015 目次前言. . . . . m 引言. . . . . . N 1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义. . . 4 符号5 子系统1简介. . . 3 6 子系统1的评估流程. 7 工程方法. . . . . . . . . . . . . . . . 12 附录A(资料性附录本部分与ISO/TR13387-4: 1999的章条编号
3、对照情况附录B(资料性附录本部分与ISO/TR13387-4: 1999的技术性差异及其原因. . 16 附录C(规范性附录烟气测量单位. . . . 17 I 险、GB/T 31540.2-2015 前言GB/T 31540(消防安全工程指南由以下部分组成z一一第1部分z性能化在设计中的应用p一一第2部分z火灾发生、发展及烟气的生成s-一一第3部分z结构响应和室内火灾的对外蔓延s一一第4部分E探测、启动和灭火F本部分为GB/T31540的第2部分.本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分采用重新起草法修改采用ISO/TR13387-4: 1999飞.v * ) 民,民、v、v
4、、v、飞V)k 、v队国1子系统1的总体信息、评估和信息处理施程固4 。GB/T 31540.2-2015 6 子系统1的评估罐程6. 1 辄述本章讨论各种火灾现象及其可能产生的后果,确定子系统1的输入和输出信息。6.2 火柬发生6.2.1 火灾发生可能性的评估6.2.1.1 火灾发生可能性的评估是判断可燃物能否被引燃,以及引燃所需的条件。当设定火灾场景时,或在风险评估中设计事件树时,需要对可燃物的着火可能性进行评估。根据对各种非自燃火灾现象的分析,图2列举了影响可燃物着火性的因素。燃料蒸汽密度燃料在空气中的扩散系数粒1制一松物一燃一榈性固酬悬体液吸气体可燃物着火燃料混合压力多孔吸附材料卡-环
5、模温度尺寸吸附材料热惯性尘埃密度方向质量传递动力浸透程度蒸汽密度原量传递动力酣性掏始惯结韧热ii间空散分号l火源辐射对流传导当地环摸面貌释热强度持续时间光诺分布气体温度卜温度卜环撞温度越度接触面积相对湿度相对角度接触压力损害程度持续时伺持续时间温度圄2评估可燃物着火性时需考虑的因素6.2.1.2 输入信息包括z一一建筑物参数(室内装修材料及其热化学性能、火源位置); 一火灾荷载(建筑内储物及其热化学性能、火源位置), 一一火灾场景(火源的特性、数量和位置), 一一热特性(辐射、传导、对流、气体温度、初始温度); 一一火灾规模/烟气范围。6.2.1.3 输出信息包括E一一着火温度p一一着火时间z
6、一一着火区域p一一初始火焰尺寸。5 GB/T 31540.2-2015 6.2.2 气体燃料着火性评估6.2.2.1 在一定的燃空比条件下,当环境温度高于可燃气体自燃点时就能发生有焰燃烧,其着火条件如图3所示.液体可燃物或固体可燃物转变为气体可燃物需要一定的能量,对液体来说,需要的能量与其蒸发率、分布方式或被何种物质吸附有关。越剧事真崛醺燃/自/ /l队可燃混合物下限TL 几自燃点温度固3在一定压力下温度对可燃气体燃烧极限的影响6.2.2.2 输人信息包括z一一燃料特性(气化潜热、燃点、燃烧极限、特定温度及不同受热条件时的气化和热解速率); 一一热传递F一一燃空比F一一引火源。6.2.2.3
7、输出信息包括z一一着火时间F一一着火发生的可能性。6.2.3 固体燃料着火性评估6.2.3.1 影响固体燃料燃烧过程的因素有z着火方式、热交换速率、可燃物成分、可燃物位置、热量及环境。固体可燃物有闪燃和明火点燃两种着火方式。6.2.3.2 热厚型材料和热薄型材料的着火性评估的计算公式如下z对于热厚型材料,着火时间如式(1):t地kpc(T地一TJZ/(qia-qT阳)2 . . .( 1 ) 对于热薄型材料,着火时间如式(2): t咆pcL(T地-To)/(q二t-qT圃.). . . ( 2 ) 其中,kpc(T唱一TO)2或pcL(T池一TO)项可用试验方法确定。在上式中,所有的物性参数都
8、被看作常数,但物性参数与温度和其他环境因素有关。热厚型材料或热薄型材料的判断条件为L(ktig)1/2,也可采用厚度L是否大于0.6问:回来判断其是否为热厚型材料。6.2.3.3 输入信息包括z一一燃料特性厚度、表面辐射系数、热传导率、密度、比热、不同条件的着火温度、临界辐射热通量);6 一热传递热辐射、对流传热、热传导h一一引火源特性温度和着火能量、火焰尺寸。6.2.3.4 输出信息包括2一一着火时间;-一一着火发生的可能性。6.2.4 阴姆GB/T 31540.2-2015 发生阴燃应具备如下条件z可燃物为受热分解后能够产生多孔碳结构的固体物质,周围环境具备能够发生阴燃的适合温度和供热速率
9、。6.3 火央发展6.3.1 火央发展的评估6.3.1.1 火灾发展的评估与火灾场景的设定密切相关。应根据可燃物的数量、类型、分布以及建筑物的类型来设定火灾场景(见GB/T31593.的,火灾发展主要通过设定火灾场景条件下热释放速率(HRR)随时间的变化情况来表征。6.3.1.2 输入信息包括z一一建筑物参数(室内装修材料及其热化学性能、火掘位置)J 一-火灾荷载建筑内储物及其热化学性能、火源位置); 一一火灾场景F一一热特性(辐射、传导热、热对流通量、气体温度、初始温度); 一一建筑状况建筑构件。6.3.1.3 输出信息包括z一一火灾规模/烟气范围燃烧区域、火焰高度、热释放速率、质量损失速率
10、,房间内的烟气密度)I 一一热特性(房间内初始温度和热通量的分布h一一压力/速度变化图排烟口的压力、通过排烟口的气流、顶棚射流速度); 一一建筑物热响应s一一内储物热响应。6.3.2 表征朱爽发展的有关参数6.3.2.1 撒烧速率6.3.2.1.1 可采用试验方法和计算模拟的方法获得燃烧速率。当不能确定起火房间中可燃物的特性时,火灾增长常被假定为t2火,即热释放速率与燃烧时间的关系如式(3):Q = at2 .( 3 ) 其中,=Qo/t!.tg指达到热释放速率Qo的时间。根据火灾增长率统计或试验数据可以得到值。在燃料控制型或通风控制型火灾中,火灾燃烧速率通常假定为一个常数。6.3.2.1.2
11、 输入信息包括z-一一热传导率、比热和密度s一一气化热s燃烧热z一一热释放速率的辐射份数一般取0.30)I 一一质量损失速率或者单位面积的热释放速率(从小尺寸试验中获得h一一质量损失速率或热释放速率(从大尺寸试验获得。7 GB/T 31540.2-2015 6.3.2.1.3 输出信息包括2一一质量损失速率s一一热释放速率z一一表面递减速率。6.3.2.2 火焰尺寸6.3.2.2.1 火焰的尺寸大小可用于计算火焰的热辐射通量以及火羽流的温度和速度分布。火焰尺寸大小与热释放速率相对应,单位体现火焰的热释放速率在0.5MW/m3,._, 2 MW/m3之间。6.3.2.2.2 输入信息包括z一一火
12、源的热释放速率F一一火摞直径$一一壁面火单位宽度的热释放速率。6.3.2.2.3 输出信息包括z一一火焰尺寸F一一火焰高度。6.3.2.3 火焰热辐射6.3.2.3.1 火灾对建筑物或建筑内储物的影响主要取决于火焰热辐射,热辐射的接收量与几何视角和火焰特征有关,火焰特征主要包括温度场分布和辐射率,取决于燃烧物种类、燃空比、火焰的尺寸和形状等因素。6.3.2.3.2 输入信息包括z一一热释放速率p一一燃料种类s一一-火源大小和相关物体的位置,一一物体的热物性。6.3.2.3.3 输出信息包括z一一-热辐射量F一一火焰和物体表面的传热系数。6.3.2.4 固体表面的火焰蔓延6.3.2.4.1 火焰
13、蔓延至墙壁、顶棚和地面的过程取决于表面特性和环境。火焰的水平蔓延可以根据ISO 5658给出的数据来描述。火焰的竖向蔓延可用式(4)来描述z也-4.( 4 ) 式中zXp一一材料热解最前端的位置,单位为米(m);Xf一一火焰高度,单位为米(m); r一一一通常被认为是在适当的热通量下的引燃时间,单位为秒(5)。6.3.2.4.2 输入信息包括z一着火时间和单位面棋热释放速率p一一由火焰水平蔓延标准试验得到的火焰蔓延参数。6.3.2.4.3 输出信息包括z一一火焰蔓延的时间画数F8 GB/T 31540.2-2015 一一-火焰蔓延的热释放速率z一一火焰蔓延的尺寸(火焰高度。6.3.2.5 阴蜡
14、6.3.2.5.1 纤维类材料阴燃的特征是比相同燃料的有焰燃烧产生更多的烟,且由于燃烧不充分导致燃料质量损失速率低,总的燃烧产物生成率也相对镀低。随着火灾的发展,阴燃有可能转变为有焰燃烧。阴燃也可用热释放速率或者质量损失速率的时间画数进行描述。从阴燃转变到有焰燃烧是火灾发展的一个过程。从阴燃转变到有焰燃烧的时间很难预测,在建筑消防设计中很少考虑。在对起火房间进行生命安全评估时,一般都是假定阴燃时间足够长.6.3.2.5.2 输入信息包括z一一阴燃前端面的传播速率,一一燃料密度和化学成分z一一燃料燃烧效率和燃烧热。6.3.2.5.3 输出信息包括2一一质量损失速率z一一热释放速率。6.3.3 房
15、间对火灾增长的影晌房间对火灾增长的影响表现在以下三个方面=一一火源与墙体的位置,一一轰燃z一一壁面火,6.3.4 通凤控制型火灾6.3.4.1 对于通风控制型火灾,在封闭环境中的燃烧速率取决于通风因素,见式(5):Fy =Ay(hy)1/2 气体在封闭环境中的温度取决于边界的热物性和开口因子,见式(6): Fo =Ay(hy )1/2/AT 式中zAT -封闭房间表面的总面积。. ( 5 ) . ( 6 ) 温度-时间参数曲线表征了火灾发展导致的温度变化是时间、房间边界的热物性和开口因子的画数。在狭小封闭环境中,如果木垛火燃烧满足Ay(hy)川/AT=0.08m1/2条件时,则可达最高温度。如
16、果比值较小,则表示燃料过多,如果比值较大,则表示空气过多。当比值超过0.11m1/2时,火灾发展由燃料控制.当木垛火燃烧满足Ay(hy)1/2/Afuel0.08m1/2条件时,属燃料控制火.在一个房间内,如果燃烧速率超过了引起轰燃的极限值,则轰燃可能在火灾进入充分发展阶段前发生。6.3.4.2 输入信息包括z一一房间中的火灾荷载密度s一-房间尺寸和开口位置F一一墙面、地面和天花板的热特性。6.3.4.3 输出信息包括z一一最大燃烧速率z一房间内的最大热释放速率s9 GB/T 31540.2-2015 一一房间内温度-时间函数。6.3.5 火灾衰退火灾衰退期一般从室内平均温度降到其峰值的80%
17、左右开始。此时室内可燃物大量燃烧消艳导致燃烧速率减小,使燃烧无法持续,火焰熄灭。火灾荷载分布比较分散时,火灾衰退期到来的较晚,时间也更短。火灾衰退期一般被看傲是一个全面发展的通风控制型火灾的继续,计算方法因此也与6.3.4的规定一致。6.4 烟气生成6.4.1 烟气生成评估6.4.1.1 烟气是燃烧或热解过程中生成的悬挥固体或者液体颗粒。烟气生成率受建筑材料、装饰材料、家具等因素影响,随材料、暴露情况、燃烧条件以及时间发生变化。烟气的危害主要有毒害性和减光性。附录C中介绍了烟气的几种测量单位.6.4.1.2 输入信息包括2一一建筑参数如室内装修材料及其热化学性能、热源位置)I 一一火灾荷载(建
18、筑材料及其热化学性质、热源位置); 一-火灾场景(火源的特tiE、数量和位置); 一-环境参数(环境温度、湿度)。6.4.1.3 输出信息包括火灾规模、产烟速率和烟气扩散范围。6.4.2 影晌烟气产生的因素6.4.2.1 燃烧物的化学性质燃烧物的化学性质对烟气产生有决定性影响。有机材料在特定条件下燃烧时则可能会产生大量的烟。含氧的有机物燃烧时产生的烟气比碳氢化合物燃烧时产生的烟气少。6.4.2.2 部撞烟气的产生也受环境影响,如热辐射通量、含氧量、空气流通状况、可燃物几何尺寸及其含水率等,上述因素甚至在火灾的不同发展阶段也不尽相同。6.4.2.3 燃烧状态烟气是不完全燃烧的产物。有焰燃烧生成的
19、烟比阴燃少。6.4.2.4 阻蠕剂对同种材料或制品采取不同的阻燃处理方式会造成产烟性能的明显差别.阻燃材料的产烟量可能会比同类的未经阻燃处理的材料更高。6.4.3 可用的烟气擞据不同材料的产烟量数据主要来自于小尺寸试验,在使用这些数据的时候,应明确这些产烟量数据仅代表材料在试验条件下的产烟水平.大尺寸试验通常被看作是更加可靠的方式,可用来判断小尺寸试验数据的可靠性。6.4.4 烟气生成的预制大尺寸火灾测试方法可对建筑物火灾的烟气生成进行预测。10 GB/T 31540.2-2015 在不能提供大尺寸测试数据的情况下,可通过建立小尺寸测试和大尺寸烟气生成的关联模型来预测烟气生成量。也可用光密度来
20、表征产烟量.6.5 生成物种类6.5.1 生成物种类评估6.5.1.1 有毒物质的生成取决于可燃物及火灾环境.可燃物燃烧后被氧化成乙睡、有机酸、一氧化碳、二氧化碳等,其中一氧化碳与二氧化碳的比值应作为火灾生成物的特征参数。热解过程中,氯化氢的产生与材料本身有关,只有含氮的物质才会产生氟化氢.含卤素(氟、氯、澳聚合物则在火灾中生成卤化氢(氟化氢、氯化氢、漠化氢。6.5.1.2 输入信息包括z一一建筑参数(室内装修材料及其热化学性能、热源位置), 一一火灾荷载建筑材料及其热化学性质、热源位置)I 一一火灾场景火源的特性、数量和位置); 一一环境参数(温度、湿度).6.5.1.3 输出倍息包括生成物
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