运用FDS软件对防火隔离带宽度影响建筑外保温火蔓延的实验研究.docVIP

精品论文 参考文献 运用FDS软件对防火隔离带宽度影响建筑外保温火蔓延的实验研究 樊小乐 　　（包头市公安消防支队，内蒙古，包头，014030） 　　【摘 要】当前建筑外墙外保温技术在我国的应用范围广泛，相比于其他的保温技术，外保温体系在建筑物的结构主体形成防护，防潮防湿，并具备阻断“热桥”从而恒定室内温度、节省能源、施工改良成本相对低廉等优势。针对建筑外保温系统使用B1、B2级保温材料时，本文从实际应用出发，采用FDS软件实验研究不同防火隔离带宽度对外保温材料火蔓延的影响。 　　【关键词】防火隔离带；宽度；影响；建筑外保温；火蔓延 　　1．引言 　　建筑外墙外保温系统作为重要的建筑节能手段，在实际工程中应用广泛。按照保温材料类型的不同，可将外墙外保温材料分为无机、有机和复合三种类型，其中，因有机保温材料具有良好的隔热效果、质量???、容易施工、成本低廉等优点，获得了市场上的广泛好评。基于有机外保温材料本身易燃、熔融，产生大量有毒有害高温气体等火灾危害性，《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）规定，当建筑的外墙外保温系统采用燃烧性能为B1、B2级保温材料时，应设置高度不小于300MM的水平隔离带。防火隔离带是指为阻止火灾大面积延烧，起着将火焰、烟气、温度限定在一定区域内的隔离空间的功能作用。主要是采用岩棉或矿棉、发泡水泥等无机保温材料将有机外墙保温系统分仓或者分隔。防火隔离带一般采取水平和竖直两个方向双向布置，当建筑外墙保温材料发生火灾时，防火隔离带能有效地阻止火焰从一个燃烧区蔓延到另一个燃烧区，防火隔离带具有防止火灾蔓延的能力。从防火结构出发，采用火灾数值模拟软件FDS，建立窗口溢流火焰对外立面火蔓延的影响，研究隔离带宽度对外保温材料火蔓延的阻隔作用，并以外墙外保温系统防火性能试验结果作为判定防火隔离带是否有效的基本依据。 　　2．建立实验模型，确定实验参数 　　2.1 模拟实验参数 　　首先，确定模拟实验所依托的模型，本文的模拟是在侧立面有开口大小为：0.025mtimes;0.025mtimes;0.025m的腔室下进行的，腔室为内尺寸大小为：0.4mtimes;0.4mtimes;0.4m的正方体，在开口外侧设置高度为2.2m的绝热板，在开口上方的绝热板处设置附着保温材料XPS，采用此模型来进行研究火蔓延行为。 　　其次，要确定的是火源功率。火源功率是要保证腔室火可以溢出，并且有一定的火焰高度，可以对外保温材料进行加热，这就需要考虑开口溢流火的临界条件。开口溢流火的条件是要从腔室开口下沿进入的空气流率不足以维持材料充分燃烧，未充分燃烧的燃料伴随腔室内外压差随开口上沿溢出，与腔室外空气混合并充分燃烧的临界条件。 　　因此，溢出室外的热释放速率等于燃料总的热释放速率减去室内的热释放速率，取决于开口向室内流入的空气流率。通风控制条件下，假设进入燃烧室的空气全部被消耗，则燃烧室内的热释放速率为： 　　2.3 建立计算模型 　　依据上述条件建立模拟模型，如图2.1所示。在腔室溢流火焰的加热作用下，到达外保温材料XPS的点燃温度，引发外立面保温材料燃烧，并且引发XPS材料向上火蔓延。模拟工况通过改变防火隔离带的宽度，研究隔离带宽度对外保温材料向上火蔓延的影响。 　　该模拟模型在火灾数值模拟软件FDS环境下运行，采用的模拟网格大小为：2.5mmtimes;2.5mmtimes;2.5mm，计算时间为300s，时间足够使得模拟过程完全，可以展现材料燃烧完全的过程。 　　 　　图2.2在t=94s时刻，隔离带宽度为0.04m下火蔓延过程 　　2.4.1 隔离带宽度对热释放速率的影响 　　溢流火焰对保温材料进行加热，保温材料吸收热量，并逐渐达到设定燃烧温度，开始热解燃烧，燃烧完全后无残余物剩余，并引燃相邻材料燃烧。随着热量不断向上传递，热羽流在其所能达到的高度范围内，保温材料已经燃烧完全，剩余材料缓慢受热分解燃烧。防火隔离带隔离带的主要作用体现在保护上层保温材料尽量不受溢流火的影响。图2.3表明，不同防火隔离带宽度H对总的热释放速率的结果有很大的影响。 　　 　　由表2.3可以看出，随着防火隔离带的宽度的增大，HRR达到峰值的时间不断延迟，且延迟时间间隔不断地缩小。当隔离带宽度H=0.4m时，当t为175s时，还未达到峰值，因此表2.3中未显示出来其到达峰值的时间。由此可以看出，随着隔离带宽度的增大，可以有效延迟总的热释放速率到达峰值的时间，使得在火灾发生的情况下，防火隔离带有效减缓了火蔓延速率，为人员疏散提供了更多的时间，有效地减缓火灾发生的危害性。从人员逃生角度来说，宝贵的逃生时间是更有价值争取。 　　同时，从图2.3中看出，隔离带宽度H越大，HRR峰值变小，且H=0.3m时，峰值小于263kW。该结果也可以从表3