CN107808028A - 一种计算火灾影响范围的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于火灾损坏范围分析技术领域，具体涉及一种计算火灾影响范围的分析方法，用于房间内部火灾情况下对房间内的设备的损坏情况进行分析，包括：步骤S1，分析火灾所在的房间的情况；步骤S2，分析房间内的点燃源和目标设备；步骤S3，确定点燃源的热释放速率和目标设备的损坏准则；步骤S4，计算点燃源燃烧时的影响范围和房间内的热气层温度；步骤S5，判断是否存在二次可燃物；步骤S5.1，确定二次可燃物的起火时间；步骤S5.2，计算二次可燃物的热释放速率；步骤S5.3，判断是否所有二次可燃物均已考虑；步骤S6，计算总热释放速率以及最终火灾影响范围；步骤S7，分析目标设备损坏时间及损坏原因。该方法操作简单，无需复杂的建模即可快速得出分析结论。

Description

一种计算火灾影响范围的分析方法
技术领域
本发明属于火灾损坏范围分析技术领域，具体涉及一种计算火灾影响范围的分析方法。
背景技术
工业建筑厂房或民用建筑房间内如果发生火灾，火灾产生的高温、热辐射、烟气等会对房间内的设备产生不利影响，甚至造成损坏。在对房间内火灾的风险进行概率安全评估时，需要评估火灾对室内的设备是否造成损坏、造成损坏的最短时间及造成损坏的原因等。这需要综合考虑房间尺寸、通风情况、墙壁材料、火源位置(“火源”即为“点燃源”)、火势大小等因素，并计算随着时间推移，火灾造成损坏的范围变化情况。
固定点燃源与目标设备之间可能布置有能够被点燃的二次可燃物，例如，电缆或电缆托盘。固定点燃源起火后，若二次可燃物被引燃，则二次可燃物燃烧并释放能量和燃烧产物，提升房间内温度、热辐射，从而缩短目标设备的损坏时间。
目前有工具使用经验公式或火灾模拟软件计算固定点燃源起火后的火焰高度、火羽流高度等火焰情况，以及室内的温度、热辐射强度、热气层厚度、热气层温度等室内情况。常用的经验公式计算工具为Fire Dynamics Tools(FDTS)，常用的火灾模拟软件有Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport(CFAST)和Fire DynamicsSimulator(FDS)。这些工具均需要描述火势大小的参数——热释放速率(HRR)作为输入参数。
而这些计算工具在考虑二次可燃物导致增大了的总热释放速率值时均存在缺点。经验公式计算工具FDTS无法分析随着时间推移电缆燃烧导致热释放速率缓慢增加的火灾情景；火灾模拟软件CFAST采用区域模型，由于该模型将整个区域内各物理参数均一化，不能判断点燃源周围二次可燃物是否被点燃；火灾模拟软件FDS建模过程复杂，需要详细的可燃物燃烧特性，分析效率低。
现有文献考虑电缆托盘等二次可燃物，例如NUREG/CR-6850附录R、NUREG/CR-6931提出的THIEF模型、以及NUREG/CR-7010提出的FLASH-CAT模型。NUREG/CR-6850附录R提出电缆的热释放速率计算公式及其起火时间的固定间隔值，但是此固定间隔值基于实验经验，其适用范围较窄；THIEF模型给出电缆在热气层中失效时间的计算方法，不能解决电缆起火时间及热释放速率值的计算问题；FLASH-CAT模型给出计算电缆托盘堆栈的热释放速率计算方法，该方法与NUREG/CR-6850附录R类似，采用的起火时间也是固定间隔值。
发明内容
针对目前所采用的计算方式的弊端，本发明的目的是提供一种计算火灾影响范围的分析方法，该方法简单易行，能够综合考虑点燃源和二次可燃物的总热释放速率对目标设备的损坏情况。该方法尤其用于电气火灾、油类火灾引燃二次可燃物后对房间内重要设备的损坏时间和损坏原因的分析。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种计算火灾影响范围的分析方法，用于房间内部火灾情况下对所述房间内的设备的损坏情况进行分析，包括如下步骤：
步骤(S1)，分析火灾所在的所述房间的情况；
步骤(S2)，分析所述房间内的点燃源和目标设备；
步骤(S3)，确定所述点燃源的热释放速率和所述目标设备的损坏准则；
步骤(S4)，计算所述点燃源燃烧时的影响范围和所述房间内的热气层温度；
步骤(S5)，分析二次可燃物起火，判断是否存在所述二次可燃物；如果存在所述二次可燃物，则执行步骤(S5.1)；如果不存在所述二次可燃物，执行步骤(S6)；
步骤(S5.1)，确定所述二次可燃物的起火时间，所述起火时间是指所述二次可燃物位于所述点燃源燃烧时的所述影响范围内的初始时间，随后执行步骤(S5.2)；
步骤(S5.2)，计算所述二次可燃物的热释放速率，随后执行步骤(S5.3)；
步骤(S5.3)，判断是否所有所述二次可燃物均已考虑；如果判断为“是”，执行步骤(S6)；如果判断为“否”，回到所述步骤(S5.1)；
步骤(S6)，计算总热释放速率以及最终火灾影响范围；
步骤(S7)，分析所述目标设备损坏时间及损坏原因。
进一步，在步骤(S1)中，包括收集火灾影响范围计算所需要的相关参数，包括房间尺寸、环境温度、空气密度、空气比热、房间边界材料的热物性、自然通风口面积及其高度、机械通风风速。
进一步，在步骤(S2)中，包括确定所述房间内的所述点燃源和所述目标设备，并测量两者的尺寸；了解所述点燃源和所述目标设备在所述房间内的位置分布情况，测量两者之间的水平距离和垂直距离。
进一步，在步骤(S3)中，包括通过实验或者查找文献，确定所述点燃源的所述热释放速率-时间分布曲线，得到所述点燃源的所述热释放速率，并确定所述点燃源的燃烧持续时间，以及所述点燃源在不同燃烧时间段内的热释放速率；所述损坏准则为所述目标设备暴露在火灾产生的高温和热辐射中，当达到临界温度或热辐射临界半径时损坏，所述临界温度和所述热辐射临界半径通过实验或者查找文献确定。
更进一步，在步骤(S3)中，所述热释放速率-时间分布曲线采用t2快速增长火和最大热释放速率确定。
进一步，在步骤(S4)中，所述点燃源燃烧时的所述影响范围是指所述点燃源燃烧时的物理参数，包括：火焰高度、火羽流温度、火羽流临界半径、顶棚射流温度、热辐射临界半径。
进一步，在步骤(S4)中，计算所述点燃源燃烧时的影响范围和所述房间内的热气层温度，包括计算：自然通风时的所述热气层温度、封闭空间时的所述热气层温度、机械通风时的所述热气层温度、采用Deal和Beyler方法时的所述热气层温度。
进一步，在步骤(S5.2)中，包括确定所述二次可燃物的初燃长度、初燃宽度、火蔓延方向，通过实验或者查找文献，确定所述二次可燃物的热释放速率和所述二次可燃物的燃烧持续时间，进而得到所述二次可燃物在不同燃烧时间段内的热释放速率。
进一步，在步骤(S6)中，所述总热释放速率是对所述点燃源、二次可燃物的热释放速率相加；在不同燃烧时间段内对所述点燃源、二次可燃物的热释放速率相加，得到所述不同燃烧时间段内的所述总热释放速率；所述最终的火灾影响范围是根据所述不同燃烧时间段内的所述总热释放速率得到所述不同燃烧时间段内的火灾的物理参数，包括：火焰高度、火羽流温度、火羽流临界半径、顶棚射流温度、热辐射临界半径。
进一步，在步骤(S7)中，根据不同燃烧时间段的所述最终火灾影响范围，确定所述目标设备的损坏时间及损坏原因。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的计算火灾影响范围的分析方法，能够考虑点燃源和二次可燃物在内的所有火灾造成的损坏范围，并确定目标设备的损坏时间及损坏原因。
2.在计算二次可燃物的着火时间时不是基于固定时间间隔，而是基于火灾的实际损坏范围。
3.分析方法操作简单，不需要复杂的建模即可快速得出分析结论。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述计算火灾影响范围的分析方法的分析流程图；
图2是本发明具体实施方式中所述的火灾的影响范围的示意图；其中，Hf为公式(1)中的池火火焰高度(m)；df为火焰损坏范围的垂直高度，为Hf+点燃源底部高度；z为火羽流损坏范围的垂直高度，即公式(3)中计算得到的z(点燃源上方高度)；dcj为顶棚射流损坏范围的水平距离；bΔT为公式(5)计算得到的火羽流半径(m)；
图3是本发明具体实施方式中所述的火灾影响范围计算表；
计算表中，“单位热释放速率”是每台配电盘或每米电缆托盘燃烧后产生的热释放速率，通过查找文献或做实验得到；
“顶棚射流临界半径”根据公式(7)计算得到；
“火蔓延方向”中“2”代表向两个方向蔓延，例如前、后；
“热气层温度(NV-MQH)”为“自然通风时热气层温度”；
“热气层温度(CC-NV-Beyler)”为“封闭隔间内热气层温度”；
“热气层温度(FV-FPA)”为“机械通风时热气层温度”；
“热气层温度(FV-D&B)”为“采用Deal和Beyler方法时的热气层温度”；
图4是本发明实施例中所述的直流及不间断交流配电间的俯视图；
图5是本发明实施例中所述的直流及不间断交流配电间的侧视图；
图中：1-点燃源，2-目标设备，3-二次可燃物、4-火焰、5-火焰辐射范围、6-火羽流、7-热气层、8-顶棚射流。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本发明提供的一种计算火灾影响范围的分析方法，用于房间内部火灾情况下对房间内的设备的损坏情况进行分析，包括如下步骤：
步骤S1，分析火灾所在的房间的情况；
包括收集火灾影响范围计算所需要的相关参数，包括房间尺寸、房间周长、地面面积、环境温度、空气密度、空气比热、房间边界材料的热物性、自然通风口面积及其高度、机械通风风速等。
步骤S2，分析房间内的点燃源和目标设备；
包括确定房间内的点燃源和目标设备，测量点燃源和目标设备的尺寸；了解点燃源和目标设备在房间内的位置分布情况，可以在房间的平面布置图上描绘出点燃源和目标设备的位置，测量点燃源和目标设备之间的水平距离和垂直距离。
步骤S3，确定点燃源的热释放速率和目标设备的损坏准则；
包括通过实验或者查找文献，确定点燃源的热释放速率-时间分布曲线，确定点燃源的燃烧持续时间，以及点燃源在不同燃烧时间段内的热释放速率；损坏准则为目标设备暴露在火灾产生的高温和热辐射中，当达到临界温度或热辐射临界半径时损坏，目标设备受损的临界温度和热辐射临界半径通过实验或者查找文献确定。
其中，热释放速率-时间分布曲线采用t2快速增长火和最大热释放速率确定。
步骤S4，计算点燃源燃烧时的影响范围和房间内的热气层温度；
点燃源燃烧时的影响范围是指点燃源燃烧时的物理参数，包括：火焰高度、火羽流温度、火羽流临界半径、顶棚射流温度、热辐射临界半径(以上物理参数在火灾的影响范围如附图2所示)。计算房间内的热气层温度包括：自然通风时的热气层温度、封闭空间时的热气层温度、机械通风时的热气层温度、采用Deal和Beyler方法时的热气层温度。
其中，计算点燃源燃烧时的影响范围的上述物理参数的公式包括：
●火焰高度计算公式：美国消防工程师手册(SFPE)第3版3-274页公式5；
Hf＝0.2352/5-1.02D 公式(1)
输入参数：
Hf：池火火焰高度(m)
Q：池火热释放速率(kW)
D：池火直径(m)
●火羽流温度计算公式：SFPE手册第3版2-6页公式22；
输入参数：
ΔT0：火羽流中心线温度(K)
T∞：环境温度(K)
cp：定压比热容(kJ/kg-K)
ρ∞：环境空气密度(kg/m3)
Q：热释放速率(kW)
Xc：对流分数
z：点燃源上方高度(m)
z0：虚拟原点燃源高度(m)
对公式(2)进行公式变形后得出z的计算公式如下：
虚拟原点燃源高度z0计算如下：
输入参数：
z0：虚拟原点燃源高度(m)
Q：热释放速率(kW)
D：池火直径(m)
●火羽流临界半径计算公式：SFPE手册第3版2-6页公式21；
输入参数：
bΔT：火羽流临界半径(m)
Fe：火灾位置高度(m)
Hp：目标物距离地面高度(m)
Tpl：Hp高度处的火羽流温度(K)
T∞：环境温度(K)
Q：热释放速率(kW)
z0：虚拟原点燃源高度(m)，利用公式(4)计算
D：池火直径(m)
●顶棚射流温度计算公式：美国消防协会(NFPA)消防手册第20版3-160页公式26；
输入参数：
Tm(jet)：顶棚射流温度(K)
h：距燃料表面的高度(m)
Q：热释放速率(kW)
r：与点燃源的距离(m)
T∞：环境室温(K)
对公式(6)进行公式变形后得出r的计算公式如下：
●热辐射临界半径计算公式：NFPA消防手册第20版3-156页公式18；
输入参数：
q0〞：对目标物的热辐射(kW/m2)
R：火焰到目标物的距离(m)
Xr：辐射分数
Q：总热释放速率(kW)
对公式(8)进行公式变形后得出R的计算公式如下：
计算房间内的热气层温度包括：
●自然通风时热气层温度(NV-MQH)计算公式：SFPE手册第3版3-176页公式12；
输入参数：
ΔTg：温度的气体层(K)
Q：热释放速率(kW)
A0：房间总开口面积(m2)
H0：开口高度(m)
hk：有效传热系数(kW/m2-K)
AT：房间内表面的总面积，不包括通风口面积(m2)
房间内表面的面积AT计算如下：
AT＝[2(wclc)+2(hcwc)+2(hclc)]-Av 公式(11)
输入参数：
AT：房间内表面的面积，不包括墙体和楼板上的通风口面积(m2)
wc：房间宽度(m)
lc：房间长度(m)
hc：房间高度(m)
Av：通风口总面积(m2)
hv：通风口高度(m)
在计算传热系数hk时，必须先计算热穿透时间。热穿透时间代表边界墙的热传导达到稳定状态，计算公式如下：
输入参数：
tp：热穿透时间(s)
ρ：材料的密度(kg/m3)
cp：墙的定压比热容(kJ/kg-K)
k：墙的导热系数(kW/m-K)
d：墙体厚度(m)
当固体材料的导热达到稳定状态时，则此固体材料为“热薄型”。导热可以在很薄的固体内达到恒温状态，或者在固体内很长时间才达到稳定状态。当热穿透时间小于起火时间(tp＜t)时假设导热达到了稳定状态。在此情况，导热系数计算如下：
输入参数：
hk：有效传热系数(kW/m2-K)
k：墙的导热系数(kW/m-K)
d：墙体厚度(m)
如果热穿透时间大于起火时间，tp＞t，边界材料则为“热厚型”。“热厚型”材料保存大部分传给它的能量，很少的能量在背火面散失。在这种情况的导热系数计算如下：
输入参数：
kρc：材料的热惯性[(kW/m2-K)2-sec]
t：起火时间(s)
●封闭隔间内热气层温度计算公式(CC-NV-Beyler)：SFPE手册第3版3-180页公式27；
式中：
输入参数：
ΔTg：热气层的温度(K)
t：起火时间(s)
kρc：材料的热惯性((kW/m2-K)2-sec)
AT：房间内表面的面积，不包括墙体和楼板上的通风口面积(m2)
m：气体的质量(kg)
cp：定压比热容(kJ/kg-K)
Q：热释放速率(kW)
●机械通风时热气层温度计算公式(FV-FPA)：SFPE手册第3版3-177页公式16，以及SFPE手册第3版3-178页公式17a。
输入参数：
ΔTg：热气层的温度(K)
Ta：环境温度(K)
Q：热释放速率(kW)
hk：有效传热系数(kW/m-k)
AT：房间内表面的面积，不包括墙体和楼板上的通风口面积(m2)
m：房间机械通风质量流速(kg/s)
cp：空气比热(kJ/kg-K)
Deal和Beyler的方法(FV-D&B)参见SFPE手册3-178页，公式如下：
输入参数：
ΔTg：热气层的温度(K)
Q：热释放速率(kW)
hk：有效传热系数(kW/m-k)
AT：房间内表面的面积，不包括通风口面积(m2)
m：房间机械通风质量流速(kg/s)
cp：空气比热(kJ/kg-K)
Deal和Beyler的方法中的有效传热系数与其它的的热气体层计算不同。当热穿透时间大于起火时间(tp≥t)后，传热系数计算如下：
如果起火时间小于热穿透时间，计算传热系数为：
步骤S5，分析二次可燃物起火，判断是否存在二次可燃物；如果存在二次可燃物，则执行步骤S5.1；如果不存在二次可燃物，执行步骤S6；
步骤S5.1，确定二次可燃物的起火时间，起火时间是指二次可燃物位于点燃源燃烧时的影响范围内的初始时间，随后执行步骤S5.2；
步骤S5.2，计算二次可燃物的热释放速率，包括确定二次可燃物的初燃长度、初燃宽度、火蔓延方向、起火时间(步骤S5.1中确定)、燃烧持续时间(可通过实验、查文献和公式计算得到)，其中初燃长度、初燃宽度用于计算点燃源单位数量(点燃源单位为m2)，通过实验或者查找文献确定二次可燃物的热释放速率，进而得到二次可燃物在不同燃烧时间段内的热释放速率，随后执行步骤S5.3；
步骤S5.3，判断是否所有二次可燃物均已考虑；如果判断为“是”，执行步骤S6；如果判断为“否”，回到步骤S5.1；
步骤S6，计算总热释放速率以及最终火灾影响范围；
在步骤S6中，总热释放速率是对点燃源、二次可燃物的热释放速率相加(见图3中的总HRR)；在不同的时间段内对点燃源、二次可燃物的热释放速率相加，得到不同燃烧时间段内的总热释放速率；最终火灾影响范围是根据不同燃烧时间段内的总热释放速率得到不同燃烧时间段内的火灾的物理参数，包括：火焰高度、火羽流温度、火羽流临界半径、顶棚射流温度、热辐射临界半径(计算公式同步骤S4中的公式(1)-公式(21)一致)。
步骤S7，分析目标设备损坏时间及损坏原因；
根据不同燃烧时间段的最终火灾影响范围得到的分析结果，确定被火灾损坏的目标设备损坏时间及损坏原因，并描述火灾情景中目标设备的损坏时间和损坏原因。
实施例
最后举例说明本发明所提供的计算火灾影响范围的分析方法在实际当中的应用。
设定需要进行火灾影响范围计算的是某核电厂的直流及不间断交流配电间(简称配电间)，按如下步骤依次进行：
步骤(S1)，分析火灾所在房间的情况：
如图4所示，配电间房间的长度25.62米，宽度7.05米，高度4.15米，室内环境温度25℃，房间墙体建筑材料为钢筋混凝土，墙厚0.60米。此房间与相邻房间有开口，面积为16.29平方米，开口上沿高度3.45米。房间内每小时的机械通风流速为12955立方米。
步骤(S2)，分析房间内的点燃源和目标设备：
房间内设置有很多电气机柜和电缆托盘，其中配电盘1LNE001TB是重要的点燃源1，其附近靠墙位置处敷设的电缆主托盘是重要的目标设备2。点燃源1正上方0.5米处敷设电缆托盘(即二次可燃物3)。附图4、5中点燃源1为配电盘1LNE001TB，目标设备2为电缆主托盘T1。
步骤(S3)，确定点燃源1的热释放速率和目标设备2的损坏准则
点燃源1(配电盘1LNE001TB)的最大热释放速率为702kW，起火后以t2速度快速发展，在12分钟达到峰值，峰值时间持续8分钟，然后开始衰退。
墙壁处目标设备2(电缆主托盘)的临界温度为330℃，临界热通量为11kW/m2。(临界温度和临界热通量均为目标设备2的损坏阈值，临界温度和临界热通量为经验值。)
步骤(S4)，计算点燃源1燃烧时的影响范围和房间内的热气层温度
制作(电气、油类)火灾影响范围计算表(使用Excel表格实现，以下简称计算表，见图3)；计算表中内嵌设置了用于计算火灾损坏情况所需的物理参数的公式，即公式(1)-公式(21)；
将步骤S1、步骤S2、步骤S3中收集到的数据信息输入到计算表中，得出仅有点燃源1(配电盘1LNE001TB)起火后能够造成损坏的影响范围和房间内热气层温度。
计算表中，“单位热释放速率”是每台配电盘或每米电缆托盘燃烧后产生的热释放速率，通过查找文献或做实验得到；
“顶棚射流临界半径”根据公式(7)计算得到；
“火蔓延方向”中“2”代表向两个方向蔓延，例如前、后；
“热气层温度(NV-MQH)”为“自然通风时热气层温度”；
“热气层温度(CC-NV-Beyler)”为“封闭隔间内热气层温度”；
“热气层温度(FV-FPA)”为“机械通风时热气层温度”；
“热气层温度(FV-D&B)”为“采用Deal和Beyler方法时的热气层温度”；
步骤(S5)，分析二次可燃物起火，判断是否存在二次可燃物；
点燃源1(配电盘1LNE001TB)正上方敷设的二次可燃物3(电缆托盘)可以被引燃，因此需要考虑二次可燃物。附图4、5中二次可燃物3为堆栈放置的第一个二次可燃物(电缆托盘S1)、第二个二次可燃物(电缆托盘S2)、第三个二次可燃物(电缆托盘S3)。
步骤(S5.1)，确定二次可燃物的起火时间，起火时间是指二次可燃物位于点燃源燃烧时的影响范围内的初始时间。
根据步骤(S4)计算得到的点燃源1(配电盘1LNE001TB)燃烧时所造成损坏的影响范围，点燃源1(配电盘1LNE001TB)在4分钟时的火焰高度为0.41米，火羽流临界高度为0.66米，该步骤的计算结果具体是通过内嵌在计算表中的公式(1)计算得到。附图5中的第一个二次可燃物(电缆托盘S1)位于点燃源1的火羽流临界高度(0.66米)以内，因此在计算表中加入第一个二次可燃物(电缆托盘S1)的数据，第一个二次可燃物(电缆托盘S1)的起火时间设置为4分钟(见图3中“电缆托盘S1”对应的“起火时间”项)。
步骤(S5.2)，计算二次可燃物的热释放速率；
第一个二次可燃物(电缆托盘S1)加入计算表中，修正后的火焰高度是0.73米，火羽流临界高度是1.03米。该步骤的计算结果具体是通过内嵌在计算表中的公式(1)计算得到。
步骤(S5.3)，判断是否所有所述二次可燃物均已考虑；
第二个二次可燃物(电缆托盘S2)、第三个二次可燃物(电缆托盘S3)分别位于点燃源1(配电盘1LNE001TB)上方0.7米和0.9米，因此这两个二次可燃物同时被引燃。在计算表中加入第二个二次可燃物(电缆托盘S2)、第三个二次可燃物(电缆托盘S3)的数据(执行步骤S5.1-S5.2)，其起火时间设置为5分钟(见图3中“电缆托盘S2”、“电缆托盘S3”对应的“起火时间”项)。
步骤(S6)，计算总热释放速率以及最终火灾影响范围；
在计算表中加入所有的二次可燃物3后，计算表计算得出的热释放速率、影响范围和热气层温度参数即为不同时刻时火灾的(最终)影响范围，火灾影响范围计算表见图3。
步骤(S7)，分析目标设备损坏时间及损坏原因；
根据步骤(S6)计算得出的火灾的损坏范围，在第9分钟时，目标设备2——电缆主托盘T1位于火灾的热辐射临界半径以内。分析结果是目标设备2(电缆主托盘T1)在第9分钟由热辐射损坏。(图3中，由于在excel制作的计算表中做内嵌了公式，对“起火时间”进行调整，即可得到各个时刻的热辐射临界半径数值，当“起火时间”调整为9分钟时，可由内嵌的公式计算得出。但最终展示结果为“时间”中10分钟的那一项内)
本发明方法在分析二次可燃物时，根据点燃源火势大小，计算得出二次可燃物被点燃源点燃的时间，从而判断火灾对目标设备的损坏情况更加准确。另一方面，火灾影响范围计算表操作简单，调整参数后立刻得到计算结果，大大节约了时间。同时，若要进一步用火灾模拟软件分析房间内点燃源1(LNE001TB)造成的影响，可以将火灾影响计算表计算得到的总热释放速率(总HRR)作为火灾模拟软件(CFAST或FDS)的输入参数。
本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种计算火灾影响范围的分析方法，用于房间内部火灾情况下对所述房间内的设备的损坏情况进行分析，包括如下步骤：
步骤(S1)，分析火灾所在的所述房间的情况；
步骤(S2)，分析所述房间内的点燃源和目标设备；
步骤(S3)，确定所述点燃源的热释放速率和所述目标设备的损坏准则；
步骤(S4)，计算所述点燃源燃烧时的影响范围和所述房间内的热气层温度；
步骤(S5)，分析二次可燃物起火，判断是否存在所述二次可燃物；如果存在所述二次可燃物，则执行步骤(S5.1)；如果不存在所述二次可燃物，执行步骤(S6)；
步骤(S5.1)，确定所述二次可燃物的起火时间，所述起火时间是指所述二次可燃物位于所述点燃源燃烧时的所述影响范围内的初始时间，随后执行步骤(S5.2)；
步骤(S5.2)，计算所述二次可燃物的热释放速率，随后执行步骤(S5.3)；
步骤(S5.3)，判断是否所有所述二次可燃物均已考虑；如果判断为“是”，执行步骤(S6)；如果判断为“否”，回到所述步骤(S5.1)；
步骤(S6)，计算总热释放速率以及最终火灾影响范围；
步骤(S7)，分析所述目标设备损坏时间及损坏原因。
2.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：
在步骤(S1)中，包括收集火灾影响范围计算所需要的相关参数，包括房间尺寸、环境温度、空气密度、空气比热、房间边界材料的热物性、自然通风口面积及其高度、机械通风风速。
3.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：在步骤(S2)中，包括确定所述房间内的所述点燃源和所述目标设备，并测量两者的尺寸；了解所述点燃源和所述目标设备在所述房间内的位置分布情况，测量两者之间的水平距离和垂直距离。
4.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：在步骤(S3)中，包括通过实验或者查找文献，确定所述点燃源的所述热释放速率-时间分布曲线，得到所述点燃源的所述热释放速率，并确定所述点燃源的燃烧持续时间，以及所述点燃源在不同燃烧时间段内的热释放速率；所述损坏准则为所述目标设备暴露在火灾产生的高温和热辐射中，当达到临界温度或热辐射临界半径时损坏，所述临界温度和所述热辐射临界半径通过实验或者查找文献确定。
5.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：在步骤(S3)中，所述热释放速率-时间分布曲线采用t2快速增长火和最大热释放速率确定。
6.如权利要求1所述的分析方法，其特征是,在步骤(S4)中，所述点燃源燃烧时的所述影响范围是指所述点燃源燃烧时的物理参数，包括：火焰高度、火羽流温度、火羽流临界半径、顶棚射流温度、热辐射临界半径。
7.如权利要求1所述的分析方法，其特征是,在步骤(S4)中，计算所述点燃源燃烧时的影响范围和所述房间内的热气层温度，包括计算：自然通风时的所述热气层温度、封闭空间时的所述热气层温度、机械通风时的所述热气层温度、采用Deal和Beyler方法时的所述热气层温度。
8.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：在步骤(S5.2)中，包括确定所述二次可燃物的初燃长度、初燃宽度、火蔓延方向，通过实验或者查找文献，确定所述二次可燃物的热释放速率和所述二次可燃物的燃烧持续时间，进而得到所述二次可燃物在不同燃烧时间段内的热释放速率。
9.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：在步骤(S6)中，所述总热释放速率是对所述点燃源、二次可燃物的热释放速率相加；在不同燃烧时间段内对所述点燃源、二次可燃物的热释放速率相加，得到所述不同燃烧时间段内的所述总热释放速率；所述最终的火灾影响范围是根据所述不同燃烧时间段内的所述总热释放速率得到所述不同燃烧时间段内的火灾的物理参数，包括：火焰高度、火羽流温度、火羽流临界半径、顶棚射流温度、热辐射临界半径。
10.如权利要求1所述的分析方法，其特征是：在步骤(S7)中，根据不同燃烧时间段的所述最终火灾影响范围，确定所述目标设备的损坏时间及损坏原因。
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