[发明专利]一种计算火灾影响范围的分析方法

说明书

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(FDT^S)，常用的火灾模拟软件有Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport(CFAST)和Fire Dynamics Simulator(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。