[发明专利]一种可变环境风条件下建筑外幕墙/墙体耦合构型保温板材火蔓延特性测试装置

说明书

本发明提供一种可变环境风条件下建筑外幕墙/墙体耦合构型保温板材火蔓延特性测试装置，包括环境风送风装置以及外幕墙/墙体耦合构型保温材料燃烧测试平台，所述环境风送风装置可模拟实现实际生活中的外界风环境；所述保温材料燃烧测试平台包括外幕墙/墙体耦合构型保温板材燃烧平台以及火蔓延特征参数表征采集装置。所述外幕墙/墙体构型装置可调节幕墙与墙体相互之间的距离和倾斜角度从而改变之间空气夹层的空间构型；所述火蔓延特征参数测量装置包括质量测量装置，图像采集装置和温度采集装置。本发明可以指导高层建筑外幕墙/幕墙耦合构型的优化设计，从而降低建筑火灾危险系数，对于我国现阶段的高层建筑火灾防治工作具有十分重要的作用。

技术领域

本发明涉及外部真实环境风作用下典型建筑保温板材受热火蔓延行为以及建筑外立面结构设计的技术领域，具体涉及一种可变环境风条件下建筑外幕墙/墙体耦合构型保温板材火蔓延特性测试装置。

背景技术

进入21世纪以来，能源问题已经成为制约社会可持续发展的主要因素之一。伴随我国新建建筑数量的大幅增加，建筑行业推行全面节能。大量高分子聚合物保温材料，例如：硬质聚氨酯(Rigid polyurethane，RPU)、挤塑聚苯乙烯(Extruded polystyrene，XPS)和模塑聚苯乙烯(Expand polystyrene，EPS)等泡沫板，因为其优越的保温隔热性能被广泛应用于现代建筑墙体中。但是，由于这些高分子聚合物保温材料通常自身具有可燃性。一旦建筑墙体保护层脱落或者破损,夹层中的保温材料遇到明火后会迅速被引燃，从而产生火蔓延行为，形成大面积立体式燃烧，并且燃烧过程中会产生大量有毒烟气造成生命危险和财产损失，产生重大的社会危害和影响。近年来发生的许多重大火灾事故如2009年2月9日发生的哈尔滨“经纬360”双子星大厦重大火灾事故、2010年11月15日发生的上海教师公寓重大火灾事故和2017年6月14日发生的伦敦高层公寓楼“格兰费尔塔”重大火灾事故。上述事故的发生，皆是因为建筑墙体保温擦料被点燃而导致的。现代建筑空间异形的外观设计越来越普遍，幕墙作为建筑的外维护结构，直接影响到建筑视觉效果的表达。建筑主体墙体之外不但有外窗系统，同时还兼有玻璃幕墙、石材幕墙、陶板幕墙、金属幕墙和人造板幕墙等幕墙系统。因此使得建筑存在很多复杂的外幕墙/墙体耦合构型。外幕墙/墙体耦合构型的存在将会使得墙体保温材料的火蔓延行为更加复杂。首先，由于常规建筑幕墙包封与建筑主体结构之外，一旦墙体保温材料被点燃，外幕墙的存在成为了火灾的“保护面”，将会阻碍和加大消防灭火救援的难度。其次，建筑幕墙与墙体结构之间存在一定的不规则环形变横截面空气夹层空间，使得外幕墙/墙体耦合构型存在危险的竖向狭长通风通道。伴随着墙体保温材料中后期火势的发展，高温烟气将在外幕墙/墙体构型夹层空间中蓄积流动，并且与火蔓延行为形成交互反馈。从而最终将改变墙体保温材料的火蔓延发展特性、热反馈强度、羽流湍流结构、烟气温度场与流场、烟气产物及其输运规律。

发明内容

本发明的目的是提出一种可变环境风条件下建筑外幕墙/墙体耦合构型保温板材火蔓延特性测试装置，用以研究真实环境风条件下不同建筑幕墙/墙体耦合构型对保温板材特殊火蔓延行为的影响。

本发明采用的技术方案为：一种可变环境风条件下建筑外幕墙/墙体耦合构型保温板材火蔓延特性测试装置，包括二个支撑架，每个支撑架中部钻孔并安装螺母，利用螺母将二个支撑板分别安装在二个支撑架中部，并在一支撑架中部配上量角器，通过旋转支撑板获得不同的墙体和幕墙构型，从而得到不同倾斜角度幕墙/墙体构型；其中一个支撑板竖直线上安装有大小相等、间距相等的固定长钉，用以固定保温板材，支撑板两侧穿有小孔，用以固定热电偶；另外一个支撑板安装幕墙板材；所述保温板材，放置在顶部或者底部可以实现逆流火蔓延和顺流火蔓延模拟场景；二个支撑架安装在底部的耐火石膏板上；耐火石膏板放置于高精度电子天平上，在二个支撑架侧方安装一台环境风送风装置，环境风送风装置出口处的均匀供风可以通过变频风机和整流段来实现，产生的风速流场流速可以通过风速仪来进行标定；二个支撑架另一侧一定距离处架设一台高清DV，用于记录所述保温板材燃烧过程中迎风侧及背风面的火焰变化形态及热熔滴落现象；同时在保温板材表面处布置均匀热电偶，用于测量气相火焰温度。