本篇內(nèi)容為黃明峰老師版2019年一級消防工程師《消防安全技術(shù)實務》精講班培訓課程-消防基礎(chǔ)知識-建筑火災發(fā)展及蔓延的機理，含消防安全技術(shù)實務課程視頻、培訓課件講義，免費試聽黃明峰老師精講班課程>>

第一篇 消防基礎(chǔ)知識

第5講 建筑火災發(fā)展及蔓延的機理

第三節(jié) 建筑火災發(fā)展及蔓延的機理

一、建筑火災蔓延的傳熱基礎(chǔ)

熱量傳遞有三種基本方式，即熱傳導、熱對流和熱輻射。

（一）熱傳導

熱傳導又稱導熱，屬于接觸傳熱，是連續(xù)介質(zhì)就地傳遞熱量而又沒有各部分之間相對的宏觀位移的一種傳熱方式。在固體內(nèi)部，只能依靠導熱的方式傳熱；在流體中，盡管也有導熱現(xiàn)象發(fā)生，但通常被對流運動所掩蓋。

表1-2-1 一些常用材料的熱導率

（二）熱對流

熱對流又稱對流，是指流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混引起熱量傳遞的方式。由于流體中存在溫度差，所以也必然存在導熱現(xiàn)象，但導熱在整個傳熱中處于次要地位。工程上常把具有相對位移的流體與所接觸的固體表面之間的熱傳遞過程稱為對流換熱。

一般來說，建筑發(fā)生火災過程中，通風孔洞面積越大，熱對流的速度越快；通風孔洞所處位置越高，對流速度越快。熱對流對初期火災的發(fā)展起重要作用。

（三）熱輻射

輻射是物體通過電磁波來傳遞能量的方式。熱輻射是因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象。與導熱和對流不同的是，熱輻射在傳遞能量時不需要互相接觸即可進行。最典型的例子是太陽向地球表面?zhèn)鬟f熱量的過程。

例：建筑保溫材料內(nèi)部傳熱的主要方式是（）。（2017真題）

A．絕熱

B．熱傳導

C．熱對流

D．熱輻射

233網(wǎng)校答案： B

二、建筑火災煙氣的流動過程

火災發(fā)生在建筑內(nèi)時，煙氣流動的方向通常是火勢蔓延的一個主要方向。500℃以上熱煙所到之處，遇到的可燃物都有可能被引燃。

（一）煙氣流動的路線及特點

建筑發(fā)生火災時，煙氣擴散蔓延主要呈水平流動和垂直流動。在建筑內(nèi)部，煙氣流動擴散一般有三條路線。第一條，也是最主要的一條:著火房間→走廊→樓梯間→上部各樓層→室外;第二條:著火房間→室外;第三條:著火房間→相鄰上層房間→室外。

1.著火房間內(nèi)的煙氣流動

描述室內(nèi)煙氣流動特點和規(guī)律涉及幾個重要的概念，包括煙氣羽流、頂棚射流、煙氣層沉降 。

（1）煙氣羽流。燃燒中，火源上方的火焰及燃燒生成的流動煙氣通常稱為火羽流。而火焰區(qū)上方為燃燒產(chǎn)物即煙氣的羽流區(qū)，其流動完全由浮力效應控制，一般稱其為煙氣羽流或浮力羽流。由于浮力作用，煙氣流會形成一個熱煙氣團，在浮力的作用下向上運動，在上升過程中卷吸周圍新鮮空氣與原有的煙氣發(fā)生摻混。

（2）頂棚射流。當煙氣羽流撞擊到房間的頂棚后，沿頂棚水平運動，形成一個較薄的頂棚射流層，稱為頂棚射流。由于它的作用，使安裝在頂棚上的感煙探測器、感溫探測器和灑水噴頭產(chǎn)生響應，實現(xiàn)自動報警和噴淋滅火。

研究表明，假設頂棚距離可燃物的垂直高度為 H， 多數(shù)情況下頂棚射流層的厚度約為距離頂棚以下高度 H 的 5% - 12% ，而頂棚射流層內(nèi)最大溫度和最大速度出現(xiàn)在距離頂棚以下高度 H 的 1%處。 頂棚射流的最大溫度和最大速度值是估算火災探測器和噴頭熱響應的重要基礎(chǔ)。

（3）煙氣層沉降。

發(fā)生火災時，應設法通過打開排煙口等方式，將煙氣層限制在一定高度內(nèi)。否則，著火房間煙氣層下降到房間開口位置，如門 、 窗或其他縫隙時，煙氣會通過這些開口蔓延擴散到建筑的其他地方。

2. 走廊的煙氣流動

3. 豎井中的煙氣流動

走廊中的煙氣除了向其他房間蔓延外，還要向樓梯間、電梯間、豎井、通風管道等部位擴 散，并迅速向上層流動。

對于開口截面積較大的建筑，相對于浮力所引起 的壓差而言，氣體在豎井內(nèi)流動的摩擦阻力可以忽略不計，由此可認為豎井內(nèi)氣體流動的驅(qū)動力僅為浮力。

（二）煙氣流動的驅(qū)動力

1．煙囪效應

當建筑物內(nèi)外的溫度不同時，室內(nèi)外空氣的密度隨之出現(xiàn)差別，這將引發(fā)浮力驅(qū)動的流動。豎井是發(fā)生這種現(xiàn)象的主要場合，在豎井中，由于浮力作用產(chǎn)生的氣體運動十分顯著，通常稱這種現(xiàn)象為煙囪效應。在火災過程中，煙囪效應是造成煙氣向上蔓延的主要因素。

2．火風壓

火風壓是指建筑物內(nèi)發(fā)生火災時，在起火房間內(nèi)，由于溫度上升，氣體迅速膨脹，對樓板和四壁形成的壓力。

火風壓的影響主要在起火房間，如果火風壓大于進風口的壓力，則大量的煙火將通過外墻窗口，由室外向上蔓延；

若火風壓等于或小于進風口的壓力，則煙火便全部從內(nèi)部蔓延，當它進入樓梯間、電梯井、管道井、電纜井等豎向孔道以后，會大大加強煙囪效應。

煙囪效應和火風壓不同，它能影響全樓。

3．外界風的作用

三、建筑室內(nèi)火災發(fā)展的階段

（一）初期增長階段

初期增長階段從室內(nèi)出現(xiàn)明火算起，此階段燃燒面積較小，只局限于著火點附近的可燃物燃燒，僅局部溫度較高，室內(nèi)各處的溫度相差較大平均溫度較低。

其燃燒狀況與敞開環(huán)境中的燃燒狀況差別不大。 該階段由于燃燒范圍小，室內(nèi)供氧相對充足，燃燒的速率主要受控于可燃物的燃燒特性，而與通風條件無關(guān)，因此，此階段的火災屬于燃料控制型火災。

隨著燃燒的持續(xù)，該階段可能進一步發(fā)展形成更大規(guī)模的火災，也可能中途自行熄滅，或因滅火設施動作或人為的干預而被熄滅（如圖1-2-5 虛線所示）。初期階段持續(xù)時間的長短不定。

（二）充分發(fā)展階段

室內(nèi)燃燒持續(xù)一定時間后，如果燃料充足，通風良好，燃燒會繼續(xù)發(fā)展，燃燒范圍不斷擴大，室內(nèi)溫度不斷上升，當未燃的可燃物表面達到其熱解溫度后，開始分解釋放出可燃氣體。當室內(nèi)溫度繼續(xù)上升到一定程度時，會出現(xiàn)燃燒面積和燃燒速率瞬間迅速增大，室內(nèi)溫度突增的現(xiàn)象，即轟燃，標志著室內(nèi)火災由初期增長階段轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞职l(fā)展階段。

（三）衰減階段

在火災全面發(fā)展階段的后期，隨著室內(nèi)可燃物數(shù)量的減少，火災燃燒速度減慢，燃燒強度減弱，溫度逐漸下降，一般認為，當室內(nèi)平均溫度下降到其峰值的80％時，火災進入衰減階段。最后，由于燃料基本耗盡，有焰燃燒逐漸無法維持，室內(nèi)只剩一堆赤熱焦化后的炭持續(xù)無焰燃燒，其燃燒速度已變得相當緩慢，直至燃燒完全熄滅。

上述后兩個階段是可燃物數(shù)量充足，通風良好情況下，室內(nèi)火災的自然發(fā)展過程。

四、建筑室內(nèi)火災的特殊現(xiàn)象

室內(nèi)火災發(fā)展過程中出現(xiàn)的轟燃現(xiàn)象，是火災發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點。轟燃所占時間較短，通常只有數(shù)秒或者幾分鐘，因此把它看作一種現(xiàn)象，而不作為一個階段?；厝紕t是建筑火災過程中發(fā)生的具有爆炸性的特殊現(xiàn)象，對人身財產(chǎn)安全、建筑結(jié)構(gòu)本身均易造成較大的威脅和破壞。

（一）轟燃

當建筑室內(nèi)火災出現(xiàn)以下三種情況，即可判斷發(fā)生了轟燃:一是頂棚附近的氣體溫度超過某一特定值（約 600℃ ） ;二是地面的輻射熱通量超過某一特定值（約 20 kW/㎡ ）; 三是火焰從通風開口噴 出。影響轟燃發(fā)生的重要因素包括室內(nèi)可燃物的數(shù)量、燃燒特性與布局、房間的大小與形狀、 開口的大小、位置與形狀、室內(nèi)裝修裝飾材料熱慣性（即導熱系數(shù)、密度和比熱組合成的一個 參數(shù)，決定熱量吸收的多少）等。

（二）回燃

是指當室內(nèi)通風不良、燃燒處于缺氧狀態(tài)時， 由于氧氣的引入導致熱煙氣發(fā)生的爆炸性或快速的燃燒現(xiàn)象?；厝纪ǔ０l(fā)生在通風不良的室內(nèi)火災門窗打開或者被破壞的時候。

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