[发明专利]一种小尺寸全面模拟步梯楼火灾烟气运移规律的实验装置

说明书

一种小尺寸全面模拟步梯楼火灾烟气运移规律的实验装置，包括实验主体，燃烧装置，通风面积可调节的门和窗户，监测系统及消防系统。实验主体由涂有耐高温深色漆的木板和耐高温玻璃构成，楼梯道通往各个楼层并连接房室和竖井；通风面积可调节的门和窗户，包括滑轮与耐高温硬板；燃烧装置，包括惰性材质的盆和燃料；监测系统包括一氧化碳、二氧化碳及温度传感器；消防系统，为装有水的气球。技术效果是本实验装置是老式步梯建筑结构的简化模型，是首个全面模拟步梯楼火灾烟气运移规律的实验装置，能够灵活控制火灾的火源大小、火源位置和门与窗户的通风口大小，能够合理评估老式步梯建筑火灾风险，制定安全预案和安全疏散路线。

技术领域

本发明属于老式步梯楼火灾应急管理及火灾逃生技术领域，具体涉及能够灵活切换火灾场景的一种小尺寸全面模拟步梯楼火灾烟气运移规律的实验装置，集房室、步梯、井道于一体的简化建筑实验模型装置。

背景技术

随着我国经济社会不断发展，不断涌现的高层与超高层建筑带来频发的火灾事故，促使科研界对高层火灾蔓延规律及其影响因素的研究较多并不断深入；但是老式建筑（年代久远的居民楼与学生公寓）的火灾事故研究相对较少，这类步梯型建筑火灾是人们生活的重大安全隐患之一，由于老式建筑的构筑材料耐火等级较低，防火分隔规划落后，火灾风险仍然存在并应引起足够重视，在人们疏忽电器的安全使用说明、错误使用燃煤气罐及乱扔烟头等时容易引起火灾事故；由于报警设施不完善，消防设施不健全，当老式建筑内部某一位置一旦发生火灾时，火源位置的人员不能借助消防设施延缓火势发展或消灭火源实现逃生，同时火灾也不易被非火源位置的其他人员所察觉，致使火灾发生后火势难以控制、烟气蔓延不规律、易引燃其它可燃物，甚至发生爆炸。

老式步梯建筑火灾类型根据起火点的不同位置一般可分为井道火灾（凹型竖直井道、垃圾井道等）、楼梯道火灾、室内火灾；井道火灾与楼梯道火灾上下部分容易产生压力差，当压力差很大时，对烟气蔓延的主要特征是，烟气通过竖向空间的水平开口蔓延到不同楼层并会发生顶棚射流，烟气在竖直空间内迅速向上蔓延，顶棚射流严重，可能出现高处楼层烟气浓度较高现象，从而严重缩短高处楼层人员的逃生时间甚至无法逃生；室内火灾容易发生引燃现象使火势变大，当火势逐渐增大时，对烟气蔓延的主要特征是，当房间门窗开启时，高温烟气很容易通过门窗蔓延到其它楼层，当房间门窗关闭时，燃烧物在缺氧的情况下很容易在房间内形成易燃的固体小颗粒而增大回燃的风险，从而增大消防及救援的难度。

建筑火灾发生发展规律的研究方案多为全尺寸仿真模拟研究，有效避免了对象过于复杂造成的实体实验难以建立的状况，也有效节约成本和时间，更易于实现；但是仿真模拟研究结果在细节方面难以实现，从而仿真模拟结果不够精确；就老式步梯楼而言，制定简易的小尺寸实验装置，结合仿真模拟结果更能精确地得到火灾烟气蔓延规律；目前针对老式建筑，还未出现能够探讨其火灾发生发展规律简易实验模型，因此，构造老式建筑的简易实验模型显得尤为重要，为老式建筑的消防安全设计及逃生通道改造提供新的设计方案和实验数据，对老式建筑火灾安全防控有重要现实指导价值，为应急救援方案提供全方位的参考。

发明内容

本发明的目的是提供模拟老建筑步梯楼发生火灾后产生的高温有毒烟气蔓延运移规律的实验装置，该实验装置是集房室、步梯、竖井于一体的简化建筑模型，火灾类型可通过设置不同的火源发生地点、不同的火源功率、不同的门和窗户通风面积大小实现灵活切换，本实验装置能灵活模拟老建筑不同火灾场景的高温有毒烟气的蔓延规律，直观反映烟气运移规律和监测区的温度、CO浓度、CO₂浓度等，避免了火灾模型模拟火灾类别的局限性和不直观性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：