普通房间火灾温度预测
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普通房间火灾温度预测
火灾全过程:初起、全面发展和衰减熄灭阶段 初起阶段不会对建筑结构形成实质性破坏 全面发展阶段（轰燃):室内绝大部分可燃物起火燃烧 火灾轰燃后，对建筑结构会造成不同程度的破坏，甚至使建筑结构失效倒塌
建筑耐火设计以具体房间的轰燃后温度时间曲线为受火条件，其结果更符合实际并 安全可靠
轰燃后的火作用到底有多大?火焰可喷出室有外多远?稳定燃烧时室内外质量如 何交换?
T f 273 4 4692800 DFB 5.67 0.8E 100 74 49868FB (1 E ) LT1 Tf 2.481FBC F (1 E ) L
二、室内温度计算
壁面的导热微分方程及定解条件
T/ C
450
0
计算值
300
F=0.0612m
1/2 2
qT=102MJ/m
150
qf=28kg /m
2
木材
0 0 5 10 15 20 25 30
t/min
从上图可见，试验实测温度值与理论计算在高温区段非常接近，证明了 所采用温度计算模型的可靠性。在下降区段，温度计算已无工程意义
四、火灾烈度的数值模拟研究 开口因子F、火灾荷载密度qT、开窗率E 3个参数作为变量，对火灾烈度进行数值 模拟
t/min
三、室内温度计算模型试验验证
1200 1000
500kg木材
温度（℃）
800 600 400 200 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150
时间（min）
由48只热电偶实测的温度-时间曲线
火灾模型计算温度值与实测平均值的对比
900
实测平均值
750
600
T 2T a 2 Z t T LT f T1 Z Z 0 T L0 Tn 20 Z Z h
Lo 9
W/(m2℃)
2、室内温度计算
Ti ,t t at (Ti 1,t Ti 1,t ) (1 2 at )Ti ,t 2 2 LT f T2,t t T1,t t L Tn 1,t t 20 Lo Tn ,t t Lo
4
4
F
=0.8 ，辐射常数σ =5.67×10-8W/(m2K4)，室外温度T0=20℃
QB 5.67 0.8 Aw [(
烟气带走的热损失
T f 273
100 QL m(C F T f C0T0 )
) 74]
4
C0=1005J/(kg℃),室外温度T0=20℃
QL 2.481Aw H
1/ 2
m 1/ 2 R 0.4353 Aw H B 5.7
设木材的燃烧率为0.6，则放热量可取 10781525J/kg
设燃烧系数为D ,木材火灾的热释放速率
QH 4692800 DAw H
热释放速率是时间、温度的函数
1/ 2
B
窗口辐射散热速率
QB Aw F (T f 273) (T0 273)
1）首先用计算机按式（2-51）求出任一时刻壁面内温度
2）把T1代入式（2-48），使用迭代法即可求出某一时刻室内温度Tf
1200
F=0.06m
1000
1/2
300
350
800
250
Tf / C
400
600
0
200 450
400
150 qT=500MJ/m 100
2
200 0 20 40 60 80 100 120
1、等面积当量时间tA 等面积当量时间tA：在标准升温曲线下，升温时间为tA时曲线下300℃以上面积恰好 等于某一条件下计算出的温度—时间曲线300℃以上的面积。此时，认为该火灾烈 度与标准升温持续tA时相当
2、火灾荷载密度qT对tA的影响
qT对tA的影响
qT/MJ /m2 tA/mi n 10 0 26 15 0 37 20 0 48 25 0 58 30 0 68
( ) / 2 F 0 m Aw H 1 / 2 C d 0 (2 g )1 / 2 0 3 (1 ( 0 )1 / 3 ) 3 F
1/ 2
取ρ0=1.2kg/m3,g=9.8m/s2，Cd=0.7，则内外质量标准交换即燃烧产物流速(kg/s)
表2-7
35 0 79 40 0 88 4Βιβλιοθήκη Baidu 0 98 50 0 10 7
注：F=0.06m1/2,E=0.05
100
1/2
F=0.06m
80
tA/min
60
40
20 100
150
200
250
300
350
2
400
450
500
qT/MJ/m
当qT增大100%，tA增大约85% 火灾荷灾qT是影响耐火设计的最重要的因素，在设计中区别对待不同用途的建筑是十 分必要的
( ) / 1/ 2 F 0 m 2.481Aw H 0 (1 ( 0 )1 / 3 ) 3 F
1/ 2
木材燃烧时所需空气为5.7kg/kg，则木材燃烧速度为（kg木材/s）
( ) / F 0 B 0 (1 ( 0 )1 / 3 ) 3 F
一、火灾温度计算模型 (一)参数定义 1、开口因子F（通风系数） 2、火灾荷载密度qT 3、开窗率E （二）热平衡方程 把火灾持续时间离散化，在微小时间增量Δ t内，
A F
w
H
AT
Aw E AT
Q qT AT
QH QB QL Qw QR
木材燃烧时流入（出）房间的空气量
3、通风系数F对tA的影响
140
120
qT=400MJ/m
2
100
1/2
F/m
80
60
40 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
tA/min
当F降低100%，tA增大约56%
耐火设计中，通风系数 同样是不可忽略的影响因素
4、开窗率E对tA的影响
增大E值，tA稍有变小趋势。 当E值增大100%，tA仅变小约2.5%。所以，在耐火设计中，可忽略开窗 率E的影响
1/ 2
BC F T f 49868 Aw H
1/ 2
B
室内壁面吸热速率可由牛顿换热定律
Qw ( AT Aw ) L((T f T1 )
L L1 L2
L1 25W /( m C )
20
4 4 T 273 T1 273 0.56 5.67 f L2 T f T1 100 100
思考题：
1、影响室内火灾温度-时间性状的两个最重要的因素是什么？
2、为什么通风系数越大，火灾温度越高而火作用反而越小？ 3、实际室内火灾轰燃后的温度-时间曲线和标准火灾升温曲线有什么差别？ 4、室内火灾轰燃后如何进行内外质量传递? 5、试编制计算机程序计算室内火灾温度,并与试验值进行对比。
火灾全过程:初起、全面发展和衰减熄灭阶段 初起阶段不会对建筑结构形成实质性破坏 全面发展阶段（轰燃):室内绝大部分可燃物起火燃烧 火灾轰燃后，对建筑结构会造成不同程度的破坏，甚至使建筑结构失效倒塌
建筑耐火设计以具体房间的轰燃后温度时间曲线为受火条件，其结果更符合实际并 安全可靠
轰燃后的火作用到底有多大?火焰可喷出室有外多远?稳定燃烧时室内外质量如 何交换?
T f 273 4 4692800 DFB 5.67 0.8E 100 74 49868FB (1 E ) LT1 Tf 2.481FBC F (1 E ) L
二、室内温度计算
壁面的导热微分方程及定解条件
T/ C
450
0
计算值
300
F=0.0612m
1/2 2
qT=102MJ/m
150
qf=28kg /m
2
木材
0 0 5 10 15 20 25 30
t/min
从上图可见，试验实测温度值与理论计算在高温区段非常接近，证明了 所采用温度计算模型的可靠性。在下降区段，温度计算已无工程意义
四、火灾烈度的数值模拟研究 开口因子F、火灾荷载密度qT、开窗率E 3个参数作为变量，对火灾烈度进行数值 模拟
t/min
三、室内温度计算模型试验验证
1200 1000
500kg木材
温度（℃）
800 600 400 200 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150
时间（min）
由48只热电偶实测的温度-时间曲线
火灾模型计算温度值与实测平均值的对比
900
实测平均值
750
600
T 2T a 2 Z t T LT f T1 Z Z 0 T L0 Tn 20 Z Z h
Lo 9
W/(m2℃)
2、室内温度计算
Ti ,t t at (Ti 1,t Ti 1,t ) (1 2 at )Ti ,t 2 2 LT f T2,t t T1,t t L Tn 1,t t 20 Lo Tn ,t t Lo
4
4
F
=0.8 ，辐射常数σ =5.67×10-8W/(m2K4)，室外温度T0=20℃
QB 5.67 0.8 Aw [(
烟气带走的热损失
T f 273
100 QL m(C F T f C0T0 )
) 74]
4
C0=1005J/(kg℃),室外温度T0=20℃
QL 2.481Aw H
1/ 2
m 1/ 2 R 0.4353 Aw H B 5.7
设木材的燃烧率为0.6，则放热量可取 10781525J/kg
设燃烧系数为D ,木材火灾的热释放速率
QH 4692800 DAw H
热释放速率是时间、温度的函数
1/ 2
B
窗口辐射散热速率
QB Aw F (T f 273) (T0 273)
1）首先用计算机按式（2-51）求出任一时刻壁面内温度
2）把T1代入式（2-48），使用迭代法即可求出某一时刻室内温度Tf
1200
F=0.06m
1000
1/2
300
350
800
250
Tf / C
400
600
0
200 450
400
150 qT=500MJ/m 100
2
200 0 20 40 60 80 100 120
1、等面积当量时间tA 等面积当量时间tA：在标准升温曲线下，升温时间为tA时曲线下300℃以上面积恰好 等于某一条件下计算出的温度—时间曲线300℃以上的面积。此时，认为该火灾烈 度与标准升温持续tA时相当
2、火灾荷载密度qT对tA的影响
qT对tA的影响
qT/MJ /m2 tA/mi n 10 0 26 15 0 37 20 0 48 25 0 58 30 0 68
( ) / 2 F 0 m Aw H 1 / 2 C d 0 (2 g )1 / 2 0 3 (1 ( 0 )1 / 3 ) 3 F
1/ 2
取ρ0=1.2kg/m3,g=9.8m/s2，Cd=0.7，则内外质量标准交换即燃烧产物流速(kg/s)
表2-7
35 0 79 40 0 88 4Βιβλιοθήκη Baidu 0 98 50 0 10 7
注：F=0.06m1/2,E=0.05
100
1/2
F=0.06m
80
tA/min
60
40
20 100
150
200
250
300
350
2
400
450
500
qT/MJ/m
当qT增大100%，tA增大约85% 火灾荷灾qT是影响耐火设计的最重要的因素，在设计中区别对待不同用途的建筑是十 分必要的
( ) / 1/ 2 F 0 m 2.481Aw H 0 (1 ( 0 )1 / 3 ) 3 F
1/ 2
木材燃烧时所需空气为5.7kg/kg，则木材燃烧速度为（kg木材/s）
( ) / F 0 B 0 (1 ( 0 )1 / 3 ) 3 F
一、火灾温度计算模型 (一)参数定义 1、开口因子F（通风系数） 2、火灾荷载密度qT 3、开窗率E （二）热平衡方程 把火灾持续时间离散化，在微小时间增量Δ t内，
A F
w
H
AT
Aw E AT
Q qT AT
QH QB QL Qw QR
木材燃烧时流入（出）房间的空气量
3、通风系数F对tA的影响
140
120
qT=400MJ/m
2
100
1/2
F/m
80
60
40 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
tA/min
当F降低100%，tA增大约56%
耐火设计中，通风系数 同样是不可忽略的影响因素
4、开窗率E对tA的影响
增大E值，tA稍有变小趋势。 当E值增大100%，tA仅变小约2.5%。所以，在耐火设计中，可忽略开窗 率E的影响
1/ 2
BC F T f 49868 Aw H
1/ 2
B
室内壁面吸热速率可由牛顿换热定律
Qw ( AT Aw ) L((T f T1 )
L L1 L2
L1 25W /( m C )
20
4 4 T 273 T1 273 0.56 5.67 f L2 T f T1 100 100
思考题：
1、影响室内火灾温度-时间性状的两个最重要的因素是什么？
2、为什么通风系数越大，火灾温度越高而火作用反而越小？ 3、实际室内火灾轰燃后的温度-时间曲线和标准火灾升温曲线有什么差别？ 4、室内火灾轰燃后如何进行内外质量传递? 5、试编制计算机程序计算室内火灾温度,并与试验值进行对比。