建筑火灾蔓延的机理与途径.doc

建筑火灾蔓延的机理与途径通常情况下，火灾都有一个由小到大、由发展到熄灭的过程，其发生、发展直至熄灭的过程在不同的环境下会呈现不同的特点。本节重要介绍建筑火灾蔓延的传热基础、烟气蔓延及火灾发展的几个阶段。一、建筑火灾蔓延的传热基础热量传递有3三种基本方式，即热传导、热对流和热辐射。建筑火灾中，燃烧物质所放出的热能通常是以上述三种方式来传播，并影响火势蔓延扩大的。热传播的形式与起火点、建筑材料、物质的燃烧性能和可燃物的数量等因素有关。（一）热传导热传导又称导热，属于接触传热，是连续介质就地传递热量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式。从微观角度讲，之所以发生导热现象，是由于微观粒子(分子、原子或它们的组成部分)的碰撞、转动和振动等热运动而引起能量从高温部分传向低温部分。/在固体内部，只能依靠导热的方式传热;在流体中，尽管也有导热现象发生，但通常被对流运动所掩盖。不同物质的导热能力各异，通常用热导率，即用单位温度的梯度时的热通量来表达物质的导热能力。同种物质的热导率也会因材料的结构、密度、温度、温度等因素的变化而变化。常用材料的热导率见表1-2-1。对于起火的场合，热导率大的物体，由于能受到高温作用迅速加热，又会不久地把热能传导出去，在这种情况下就也许引起起没有直接受到火焰作用的可燃物质发生燃烧，利于火势传播和蔓延。（二）热对流热对流又称对流，是指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体互相掺混引起热量传递的方式。热对流中热量的传递与流体流动有密切的关系。当然，由于流体中存在温度差，所以也必然存在导热现象，但导热在整个传热中处在次要地位。工程上，常把具有相对位移的流体与所接触的固体表面之间的热传递过程称为对流换热。建筑发生火灾过程中，一般来说，通风孔面积越大。热对流的速度越快；通风孔洞所处位置越高，对流速度越快。热对流对初期火灾发展起重要作用。（三）热辐射辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。热辐射是因热的因素而发出辐射能的现象。辐射换热是物体间以辐射的方式进行的热量传递。与导热和对流不同的是，热辐射在传递能量时不需要互相接触即可进行，所以它是一种非接触传递能量的方式，即使空间是高度稀薄的太空，热辐射也能照常进行。最典型的例子是太阳向地球表面传递热量的过程。火场上的火焰、烟雾都能辐射热能，辐射热能的强弱取决于燃烧物质的热值和火焰温度。物质热值越大，火焰温度越高，热辐射也越强。辐射热作用于附近的物体上，能否引起可燃物质着火，要看热源的温度、距离和角度。二、建筑火灾的烟气蔓延建筑发生火灾时，烟气流动的方向通常是火势蔓延的一个重要方向。一般，500"C以上热烟所到之处，碰到的可燃物都有也许被引燃起火。(一)烟气的扩散路线建筑火灾中产生的高温烟气，其密度比冷空气小，由于浮力作用向上升起，碰到水平楼板或顶棚时，改为水平方向继续流动，这就形成了烟气的水平扩散。这时，假如高温烟气的温度不减少，那么上层将是高温烟气，而下层是常温空气，形成明显的分离的两个层流流动。事实上，烟气在流动扩散过程中，一方面总有冷空气掺混，另一方面受到楼板、顶棚等建筑围护结构的冷却，温度逐渐下降。沿水平方向流动扩散的烟气碰到四周边护结构时，进一步被冷却并向下流动。逐渐冷却的烟气和冷空气流向燃烧区，形成了室内的自然对流，火越烧越旺，如图1-2-1所示。烟气扩散流动速度与烟气温度和流动方向有关。烟气在水平方向的扩散流动速度较小，在火灾初期为0.1～0.3m/s，在火灾中期为0.5～0.8m/s。烟气在垂直方向的扩散流动速度较大，通常为1～5m/s。在楼梯间或管道竖井中，由于烟囱效应产生的抽力，烟气上升流动速度更大，可达6～8m/s,甚至更大。当高层建筑发生火灾时，烟气在其内的流动扩散一般有三条路线:第一条，也是最重要的一条是着火房间→走廊→楼梯间→上部各楼层→室外；第二条是着火房间→室外；第三条是着火房间→相邻上层房间→室外。(二)烟气流动的驱动力烟气流动的驱动力涉及室内外温差引起的烟囱效应，外界风的作用、通风空调系统的影响等。1.烟囱效应当建筑物内外的温度不同时，室内外空气的密度随之出现差别，这将引发浮力驱动的流动。假如室内空气温度高于室外，则室内空气将发生向上运动，建筑物越高，这种流动越强。竖井是发生这种现象的重要场合，在竖井中，由于浮力作用产生的气体运动十分显著，通常称这种现象为烟囱效应。在火灾过程中，烟囱效应是导致烟气向上蔓延的重要因素。2.火风压火风压是指建筑物内发生火灾时，在起火房间内，由于温度上升，气体迅速膨胀，对楼板和四壁形成的压力。火风压的影响重要在起火房间，假如火风压大于进风口的压力，则大量的烟火将通过外墙窗口，由室外向上蔓延;若火风压等于或小于进风口的压力，则烟火便所有从内部蔓延，当它进入楼梯间、电梯井、管道井、电缆井等竖向孔道以后，会大大加强烟囱效