地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(1)-实验设计

全尺寸火灾实验是对地铁系统的火灾安全性最有效的检测手段。为了研究地铁车站和隧道火灾烟气扩散和控制规律,及检测地铁防灾系统联动的有效性,在地铁内开展了全尺寸火灾实验研究。本文首先对全尺寸的实验设计进行了报道,设计提出了一套切实可行的实验系统和方案,包括火源系统、测量系统及实验测试的指标参数和实验步骤。并已利用该系统在国内多个城市地铁开展了全尺寸火灾实验。在后续文章中将集中报道在不同城市地铁内不同排烟模式情况下的实验结果。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究-(1)火灾场景设计

为研究地铁同站台高架换乘车站火灾烟气蔓延特性和防排烟技术，对具有该换乘形式的某实体车站进行全尺寸火灾实验方案设计，结合车站通风排烟模式和列车运行模式，对站厅层、站台层和设备区分别设计不同规模的火灾场景，同时在站内各防烟分区设计安装烟气温度测量装置和流速测试装置，实现同站台高架换乘车站不同结构空间内烟气危险性参数的实时测量。按照本文设计的实验方案在该车站开展了一系列全尺寸实验，后续的研究中将详细介绍不同火源规模、火源位置、通风方式和列车运行模式下的实验结果。     

中国安科院与广州市地下铁道总公司开展地铁车站及区间隧道全尺寸火灾实验研究

2009年11月1～5日，中国安全生产科学研究院与广州市地下铁道总公司在广州地铁5号线开展了地铁车站站台火灾、站厅火灾、区间隧道火灾（热烟）的全尺寸实验研究，     

地铁火灾全尺寸实验研究进展综述

全尺寸实验是验证和优化地铁火灾烟气扩散理论和防排烟设计方法的重要手段。为系统了解地铁火灾全尺寸实验研究成果并预测其发展趋势,回顾和综述国内外地铁火灾全尺寸实验研究进展,主要包括地铁列车、隧道、车站和停车场等场景的全尺寸火灾实验对烟气控制技术发展的推动作用;展望未来地铁火灾全尺寸实验研究重点向大型复杂枢纽车站、复杂结构隧道、不同制式列车和附属工程的发展趋势。研究表明:当前的研究重点主要是利用全尺寸实验支撑单线和两线换乘车站及隧道的防排烟设计、列车火灾热释放速率设计曲线的修正,在集成测试方法、扩大实验规模和结合火灾大客流疏散方面仍存在一定不足,是下一步研究应重点关注的问题。     

不同流量水喷淋作用下典型软垫家具火灾特性全尺寸实验研究

文章以典型软垫家具--单人软垫沙发为研究时象,对全尺寸多功能热释放速率标准燃烧室ISO9705(3.6m×2.4 m×2.4 m)加装水灭火系统,采用ZSTP15型水喷淋喷头对单人沙发燃烧行为进行全尺寸实验研究.测量并分析总结了在0 L/min、35.8 L/min、50.6 L/min、62.0 L/min四种不同流量水喷淋作用下沙发燃烧的热释放速率、顶棚烟气温度和CO、CO2生成速率等火灾特性参数随时间变化的规律,结果表明,由于水的冷却和隔氧作用,水喷淋的施加对室内沙发燃烧性能有显著影响,且随着流量的改变其燃烧过程呈现不同的变化趋势.     

室内窗帘竖直火蔓延特性全尺寸实验研究

窗帘的安装方式对其燃烧特性有重要影响.基于9705全尺寸热释放速率实验平台,针对三种不同材质的典型窗帘试样,进行了全尺寸火灾实验.测量了试样在不同褶皱程度下的火蔓延速率、热释放速率、产生烟气的比消光系数等火灾参数,分析比较其相互关系,实验结果可为室内火灾动力学发展的数值模拟和火灾安全设计提供支撑与指导.     

隧道火灾的全尺寸试验研究

在3条公路隧道上进行了10次全尺寸试验，研究不通火灾条件和风速下烟气的运动情况。主要测量了各隧道1000m范围内的拱顶下方烟气温度、烟气层高度分布以及烟气前锋的运动情况等，并分析了纵向风速对火灾羽流形态、烟气前锋运动速度、隧道内线型缆式感温探测系统响应等的影响。此处所列的所有全尺寸试验数据可以进行进一步的分析，以便研究各种已知火灾模型在计算长隧道火灾时所得的结果是否有效。     

隧道型细水雾灭火系统在公路隧道的设计与应用

隧道火灾的防治一直是火灾科学研究的热点和难点.通过对公路隧道灭火技术的比较,指出细水雾灭火技术是适用于公路隧道消防保护的灭火技术.并在此基础上介绍了西欧一种新型的隧道型细水雾灭火系统,该系统采用模块化设计,每个保护区模块长18-20m,额定工作压力为1MPa,设计可靠、安装方便、维护成本低.在挪威Runehamar隧道开展了全尺寸实验,结果表明系统可成功控制和熄灭高达100MW的火灾.在全尺寸隧道火灾实验的基础上,进行了公路隧道内隧道型细水雾灭火系统的典型设计,为公路隧道细水雾灭火系统的应用及发展提供参考.     

典型建筑装饰材料热释放速率全尺寸火灾实验研究

ISO ROOM 9705火灾实验方法是一种全尺寸实验方法，主要研究室内建筑装饰材料的火灾特性。该实验方法能够模拟真实的火灾条件，因此测试结果比较可靠。该文首先介绍了ISO ROOM实验方法的原理和主要的实验装置，然后通过测量只在壁面装有建筑装饰材料和不同实验条件(包括不同的火源功率和不同的通风状况)下建筑装饰材料的热释放速率(Heat Release Rate)，研究建筑装饰材料的火灾特性。选取的两种典型建筑装饰材料是木工板和九合板。最后通过对比和分析实验数据，得出了一些结论，研究结果对于进一步研究建筑装饰材料的火灾特性具有重要意义。     

铁路隧道救援站火灾模拟实验平台设计及细水雾系统抑制车厢火灾的模拟实验研究

按照1：1尺度设计了实验平台,包括模拟隧道、模拟列车、排烟系统、火灾监控系统、火灾扑救系统以及火灾参数测量系统,是国内第一个专门对铁路隧道救援站的火灾安全性进行系统研究的全尺寸实验平台。实验平台可实现温度场、燃烧成分、火源热辐射等关键参数的测量;可研究不同工况条件下,火灾监控、火灾扑救技术和烟气控制技术的有效性,为发现火灾特征参数的演变规律和掌握有效的火灾控制技术提供了一整套解决方案,具有广阔的应用前景和重要的实际指导意义。本文建立并利用这样一个全尺寸实验平台进行了细水雾灭火系统抑制车厢火灾的模拟实验研究,获取温度、有毒有害气体浓度、热辐射等火场重要参数,发现细水雾灭火系统可有效的抑制车厢火灾,并验证了此实验平台用于铁路隧道内列车火灾实验研究的可行性和有效性。     

大空间建筑室内火蔓延全尺寸实验设计

大空间建筑室内火蔓延的全尺寸实验能较好反应和说明大空间建筑室内火灾过程的主要规律,也是当前研究建筑室内火灾机理较理想的一种实验方法。文中介绍了大空间建筑室内火蔓延全尺寸实验室的设计思想和实现方法,简要介绍了其在建筑火灾研究中的主要应用前景。     

细水雾抑制隧道甲醇火灾的全尺寸实验研究

针对难以迅速扑灭的隧道甲醇火灾场景,在截面积9.14 m~2,长38 m的全尺寸隧道内开展了一系列实验,研究了不同通风条件下多喷头细水雾系统对隧道甲醇火灾的抑制作用。通过分析火源周围温度分布、火源下风向隧道温度分布及隧道能见度等参数,综合评估了通风条件下细水雾系统抑制隧道火灾的效果。结果表明:纵向通风降低隧道温度的同时易引起人眼高度处温度升高;细水雾能迅速控制火灾发展并有效降低隧道温度,但细水雾雾滴的扩散与沉降易造成隧道能见度的下降。在本文条件下,风速为4.98 m/s的纵向通风和10 MPa压力下的6喷头细水雾系统共同作用能够有效降低火源周围温度和隧道温度,并显著提高隧道能见度。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(2)——区间隧道火灾

为了研究强制通风情况下地铁区间隧道火灾时的烟气扩散规律,在一实际地铁区间隧道内开展了全尺寸火灾实验。实验改变火源功率,在区间隧道通风排烟系统启动状态下,研究了区间烟气纵向蔓延速度、烟气竖直温度分布和水平温度变化,分析了烟气火焰倾斜角,顶棚烟气温升的纵向指数变化特征。实验结果对于地铁区间隧道火灾烟流控制及防排烟设计提供了数据支持。     

压缩空气泡沫扑救大型油类火灾全尺寸实验研究*

为验证压缩空气泡沫扑救大型火灾的有效性,分别开展225 m2甲醇和450 m2重油油池火灭火实验,采用压缩空气泡沫系统搭配消防机器人远距离喷射压缩空气泡沫的灭火方法,分析该方法的灭火效能。研究结果表明:压缩空气泡沫系统可以实现远距离灭火,压缩空气泡沫的施加可以有效降低油池内燃料温度、火场温度以及油池附近热辐射强度。在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 900 L/min时,距离油池边缘29 m条件下扑救450 m2全尺寸重油火灾的灭火时间为130 s,灭火阶段水和3%泡沫液的消耗量分别为8 233 L和273 L;在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 600 L/min时,距离油池边缘不小于35 m条件下扑救225 m2全尺寸甲醇火灾的灭火时间为231 s,灭火阶段水和6%泡沫液的消耗量分别为12 962 L和808 L。研究结果对提升扑救大型油池火灾的作战能力具有重要意义。     

不同疏密度条件下纸堆燃烧特性研究

利用热释放速率测量平台,开展了纸堆燃烧特性的实验研究。其中纸堆体积为0.45m×0.45m×0.2m~0.45m×0.45m×0.6m,质量为0.3kg~2.7kg,疏密度为7.4kg/m3~22.2kg/m3。结果表明,当纸堆的密度变大时,纸堆的有效燃烧热值下降,未燃尽部分增多。在t平方增长火模型中,纸堆也不再总是适用于快速增长火,当纸堆疏密度变大,其火灾强度系数α减小,并拟合了疏密度与火灾强度系数的经验公式。     

地铁十字换乘车站全尺寸实验研究:Ⅱ.站台火灾

为了解在不同通风模式下地铁十字换乘车站站台火灾发展规律,通过在地铁十字换乘车站站台开展全尺寸火灾实验,分析了不同通风模式下站台层火灾的烟气扩散速率、沉降高度和扩散范围。研究结果表明:该类型车站站台火灾烟气扩散受到建筑结构和通风条件等因素的影响;在A线路站台层发生火灾时,站台断面面积沿烟气扩散方向的缩小有效抑制了烟气向远端扩散;站台机械通风能够有效降低烟气扩散速率,控制烟气扩散区域和沉降高度;在0.5 MW火灾规模下,A线路站台火灾对B线路影响不明显。     

受限空间开口对细水雾灭火有效性影响实验研究

为了探讨开口的位置与尺寸对受限空间内的细水雾灭火有效性的影响,设计了一个尺寸为1.2 m×1.2 m×1.2 m的特殊受限空间模拟实验台,开展了一系列细水雾灭火对比实验,测量了烟气温度以及灭火时间等实验参数,通过改变实验燃料、火源功率、开口尺寸、开口位置等因素来研究开口对特殊受限空间内细水雾灭火有效性的影响规律。结果表明:在特殊受限空间内,相同条件下,开口位置由下至上,细水雾抑制火灾有效性由低至高;开口尺寸由大至小,细水雾抑制火灾有效性由高至低。当开口尺寸足够小以后,细水雾抑制火灾有效性反而会逐渐增强。     

起居室典型材料的火灾温度场实验研究

就建筑火灾发生频率较高的起居室为研究对象,主要对该类住宅中的一些常见和使用广泛的典型家具及装修材料,纸张（报纸）、多层胶合板以及软垫分别进行了火灾燃烧实验,对火场中重要参数温度场进行了测试与分析。对由典型装修材料组成的单室,既起居室火灾进行了全尺寸火灾实验,目的是掌握起居室内火灾的发生发展、燃烧过程和火灾蔓延特点。研究表明,住宅火灾中聚合材料、人工填充泡沫等人造材料的热释放速率最大,最高可达305kW,是火灾前期起居室升温的主要热源;全尺寸火灾实验过程中火焰蔓延较快,扩展幅度较大,蔓延过程中多股火焰交叉处温度可达250％左右,容易造成火势火场传播,同时释放出大量深色烟气,火场能见度极低。全尺寸起居室实验表明,短短3min27s内火场温度达到850℃。     

中国安科院与北京市地铁运营有限公司联合开展地铁车厢全尺寸火灾实验

2013年11月1日-5日,北京市地铁运营有限公司与中国安全生产科学研究院交通安全研究所在北京地铁古城车辆段联合开展地铁车厢内全尺寸火灾烟气扩散实验,获得了车厢内烟气扩散蔓延基础数据。     

“Z型”中庭烟气流动及自然排烟特性实验研究

"Z型"中庭自然排烟设计已经在部分高层建筑中实际运用。然而,现有规范对此类设计方法无具体指导性消防安全要求,同时缺乏相关研究。通过在海南某高层建筑中开展全尺寸火灾实验,选取中庭和办公室不同火灾区域和规模,在不同外界风向和风速下,通过监测有毒气体浓度、烟气温度和能见度以及烟气层厚度等参数,研究超过12m的"Z型"高大中庭烟气流动特性及自然排烟效果,并分析其对中庭和人员安全性的影响。研究结果表明:该建筑采用"Z型"中庭能够有效排出烟气,自然排烟设计合理。所得结论可为消防部门审核该项目提供参考,也为类似高大中庭自然排烟设计提供科学依据。