GB∕T 31540.2-2015《消防安全工程指南 第2部分：火災發(fā)生、發(fā)展及煙氣的生成》
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消防工程標準
6.2.2氣體燃料著火性評估
6.2.2.1在一定的燃空比條件下，當環(huán)境溫度高于可燃氣體自燃點時就能發(fā)生有焰燃燒，其著火條件如 圖3所示。液體可燃物或固體可燃物轉變?yōu)闅怏w可燃物需要一定的能量，對液體來說，需要的能量與其 蒸發(fā)率、分布方式或被何種物質吸附有關
石油標準圖3在一定壓力下溫度對可燃氣體燃燒極限的影響
6.2.2.2輸入信息包括： 燃料特性（氣化潛熱、燃點、燃燒極限、特定溫度及不同受熱條件時的氣化和熱解速率）； 熱傳遞； 燃空比； 引火源。 6.2.2.3輸出信息包括： 一著火時間； 著火發(fā)生的可能性。
6.2.2.2輸入信息包括！
6.2.3固體燃料著火性評估
6.2.3.1影響固體燃料燃燒過程 火方式、熱交換速率、可燃物成分、可然物位置、熱量及壞
對于熱厚型材料，著火時間如式（1）
對于熱薄型材料，著火時間如式（②）：
其中，kpc（Ti一T。）"或pcL（Tig一T。)項可用試驗方法確定。在上式中，所有的物性參數(shù)都被看作 常數(shù)，但物性參數(shù)與溫度和其他環(huán)境因素有關。 熱厚型材料或熱薄型材料的判斷條件為L》（ktig）1/2，也可采用厚度L是否大于0.6pqet來判斷其 是否為熱厚型材料。 6.2.3.3輸入信息包括： .一一燃料特性（厚度、表面輻射系數(shù)、熱傳導率、密度、比熱、不同條件的著火溫度、臨界輻射熱通
2.3.3輸入信息包括： 燃料特性（厚度、表面輻射系數(shù)、熱傳導率、密度、比熱、不同條件的著火溫度、臨界輻射熱通 量）：
一熱傳遞（熱輻射、對流傳熱、熱傳導）； 引火源特性（溫度和著火能量、火焰尺寸）。 6.2.3.4輸出信息包括： 一著火發(fā)生的可能性。
熱傳遞（熱輻射、對流傳熱、熱傳導）； 一引火源特性（溫度和著火能量、火焰尺寸）。 6.2.3.4輸出信息包括：
發(fā)生陰燃應具備如下條件：可燃物為受熱分解后能夠產(chǎn)生多孔碳結構的固體物質，周圍環(huán)境具備能 夠發(fā)生陰燃的適合溫度和供熱速率。
5.3.1火災發(fā)展的評估
3.1.1火災發(fā)展的評估與火災場景的設定密切相關。應根據(jù)可燃物的數(shù)量、類型、分布以及建筑物 型來設定火災場景（見GB/T31593.4），火災發(fā)展主要通過設定火災場景條件下熱釋放速率（HF 時間的變化情況來表征，
6.3.1.2輸入信息包括：
建筑物參數(shù)（室內裝修材料及其熱化學性能、火源位置）； 火災荷載（建筑內儲物及其熱化學性能、火源位置）； 火災場景； 熱特性（輻射、傳導熱、熱對流通量、氣體溫度、初始溫度）； 一建筑狀況（建筑構件）。 6.3.1.3輸出信息包括： 火災規(guī)模/煙氣范圍（燃燒區(qū)域、火焰高度、熱釋放速率、質量損失速率，房間內的煙氣密度）； 熱特性（房間內初始溫度和熱通量的分布）； 壓力/速度變化圖（排煙口的壓力、通過排煙口的氣流、頂棚射流速度）； 建筑物熱響應； 內儲物熱響應，
6.3.2表征火災發(fā)展的有關參數(shù)
6.3.2.1燃燒速率
其中，α二Q。/t，t。指達到熱釋放速率Q。的時間。根據(jù)火災增長率統(tǒng)計或試驗數(shù)據(jù)可以 值。在燃料控制型或通風控制型火災中，火災燃燒速率通常假定為一個常數(shù)。
6.3.2.1.2輸入信息包括！
熱傳導率、比熱和密度； 氣化熱； 燃燒熱； 熱釋放速率的輻射份數(shù)（一般取0.30）； 質量損失速率或者單位面積的熱釋放速率（從小尺寸試驗中獲得）； 質量損失速率或熱釋放速率（從大尺寸試驗獲得）。
6.3.2.1.3輸出信息包括：
6.3.2.2火焰尺寸
6.3.2.2.1火焰的尺寸大小可用于計算火焰的熱輻射通量以及火羽流的溫度和速度分布。火焰尺寸大 小與熱釋放速率相對應，單位體積火焰的熱釋放速率在0.5MW/m～2MW/m之間。 6.3.2.2.2輸人信息包括： 一火源的熱釋放速率； 火源直徑； 壁面火單位寬度的熱釋放速率。 6.3.2.2.3輸出信息包括： 一火焰尺寸； 一火烙高度
6.3.2.3火焰熱輻射
6.3.2.3.1火災對建筑物或建筑內儲物的影響主要取決于火焰熱輻射，熱輻射的接收量與幾何視角和 火焰特征有關，火焰特征主要包括溫度場分布和輻射率，取決于燃燒物種類、燃空比、火焰的尺寸和形狀 等因素。 6.3.2.3.2輸入信息包括： 一熱釋放速率； 燃料種類； 一火源大小和相關物體的位置：
.2.3.1火災對建筑物或建筑內儲物的影響主要取決于火焰熱輻射，熱輻射的接收量與幾何視角 焰特征有關，火焰特征主要包括溫度場分布和輻射率，取決于燃燒物種類、燃空比、火焰的尺寸和形 因素。 .2.3.2輸入信息包括
6.3.2.3.3輸出信息包括！
熱輻射量； 火焰和物體表面的傳熱系數(shù)。
6.3.2.4固體表面的火焰蔓延
2.4.1火焰蔓延至增墻壁、棚和地面的過程取決于表面特性和環(huán)境�；鹧娴乃铰涌梢愿� 05658給出的數(shù)據(jù)來描述。火焰的豎向蔓延可用式（4）來描述：
Tp 材料熱解最前端的位置，單位為米（m）； 火焰高度，單位為米（m）； 通常被認為是在適當?shù)臒嵬肯碌囊紩r間，單位為秒（s）。 3.2.4.2輸人信息包括：
6.3.2.4.2輸入信息包指
著火時間和單位面積熱釋放速率； 一由火焰水平蔓延標準試驗得到的火焰蔓延參數(shù)。 6.3.2.4.3輸出信息包括： 火焰蔓延的時間函數(shù)
火焰蔓延的熱釋放速率； 火焰蔓延的尺寸（火焰高度）
6.3.2.5.1纖維類材料陰燃的特征是比相同燃料的有焰燃燒產(chǎn)生更多的煙，且由于燃燒不充分導致燃 料質量損失速率低，總的燃燒產(chǎn)物生成率也相對較低。隨著火災的發(fā)展，陰燃有可能轉變?yōu)橛醒嫒紵?陰燃也可用熱釋放速率或者質量損失速率的時間函數(shù)進行描述。從陰燃轉變到有焰燃燒是火災發(fā)展的 一個過程。從陰燃轉變到有焰燃燒的時間很難預測，在建筑消防設計中很少考慮。在對起火房間進行 生命安全評估時，一般都是假定陰燃時間足夠長。
6.3.2.5.2輸入信息包括
陰燃前端面的傳播速率； 燃料密度和化學成分； 燃料燃燒效率和燃燒熱。
6.3.2.5.3輸出信息包括
6.3.3房間對火災增長的影響
房間對火災增長的影響表現(xiàn)在以下三個方面： 火源與墻體的位置； 轟燃； 一壁面火。
6.3.4通風控制型火災
6.3.4.1對于通風控制型火災，在封閉環(huán)境中的燃燒速率取決于通風因素，見立
6.3.4.2輸入信息包括：
房間中的火災荷載密度； 房間尺寸和開口位置； 墻面、地面和天花板的熱特性
6.3.4.3輸出信息包括：
最大燃燒速率； 房間內的最大熱釋放速率；
GB/T31540.2—2015
火災衰退期一般從室內平均溫度降到其峰值的80%左右開始。此時室內可燃物大量燃燒消耗導 致燃燒速率減小，使燃燒無法持續(xù)，火焰熄滅�；馂暮奢d分布比較分散時，火災衰退期到來的較晚，時間 也更短�；馂乃ネ似谝话惚豢醋鍪且粋�全面發(fā)展的通風控制型火災的繼續(xù)，計算方法因此也與6.3.4 的規(guī)定一致。
6.4.1煙氣生成評估
4.1.1煙氣是燃燒或熱解過程中生成的懸浮固體或者液體顆粒。煙氣生成率受建筑材料、裝飾材 具等因素影響，隨材料、暴露情況、燃燒條件以及時間發(fā)生變化。煙氣的危害主要有毒害性和減光 錄C中介紹了煙氣的幾種測量單位，
6.4.1.2輸入信息包括：
火災荷載（建筑材料及其熱化學性質、熱源位置）； 火災場景（火源的特征、數(shù)量和位置）； 環(huán)境參數(shù)（環(huán)境溫度、濕度）。 6.4.1.3輸出信息包括火災規(guī)模、產(chǎn)煙速率和煙氣擴散范圍
6.4.2影響煙氣產(chǎn)生的因素
6.4.2.1燃燒物的化學性質
煙氣的產(chǎn)生也受環(huán)境影響，如熱輻射通量、含氧量、空氣流通狀況、可燃物幾何尺寸及其含水率 述因素基至在火災的不同發(fā)展階段也不盡相同
6.4.2.3燃燒狀態(tài)
不完全燃燒的產(chǎn)物。有焰燃燒生成的煙比陰燃
對同種材料或制品采取不同的阻燃處理方式會造成產(chǎn)煙性能的明顯差別。阻燃材料的產(chǎn)煙量可能 會比同類的未經(jīng)阻燃處理的材料更高。
6.4.3可用的煙氣數(shù)據(jù)
不同材料的產(chǎn)煙量數(shù)據(jù)主要來自于小尺寸試驗，在使用這些數(shù)據(jù)的時候，應明確這些產(chǎn)煙量數(shù)據(jù)僅 代表材料在試驗條件下的產(chǎn)煙水平。 大尺寸試驗通常被看作是更加可靠的方式，可用來判斷小尺寸試驗數(shù)據(jù)的可靠性
6.4.4煙氣生成的預測
大尺寸火災測試方法可對建筑物火災的煙氣生成進行預測。 10
在不能提供大尺寸測試數(shù)據(jù)的情況下，可通過建立小尺寸測試和大尺寸煙氣生成的關聯(lián)模型來 煙氣生成量。也可用光密度來表征產(chǎn)煙量。
6.5.1生成物種類評估
6.5.1.1有毒物質的生成取決于可燃物及火災環(huán)境�？扇嘉锶紵蟊谎趸梢胰⒂袡C酸、一氧化碳、 二氧化碳等，其中一氧化碳與二氧化碳的比值應作為火災生成物的特征參數(shù)。熱解過程中，氰化氫的產(chǎn) 生與材料本身有關，只有含氮的物質才會產(chǎn)生氰化氫。含鹵素（氟、氯、溴）聚合物則在火災中生成鹵化 氫（氟化氫、氯化氫、溴化氫）。
6.5.1.2輸入信息包括：
6.5.2 ± 一氧化磷
5.2.1在有焰燃燒時，一氧化碳的產(chǎn)量主要取決于空氣的供給。一氧化碳的產(chǎn)生與當量燃空比相 量燃空比的計算方法如式（7）：
kg fuel /kg air
其中，下標stoich表示燃料和空氣的比例處于當量燃空比（即燃料完全燃燒，氧氣無剩余）。因此， 當$=1時，燃料完全燃燒且氧氣沒有剩余；當<1時，燃燒時空氣通風良好；當$>1時，燃料過�；� 者通風不足，一氧化碳的生成量較大。 研究表明在通風良好時（Φ《1），一氧化碳生成很少，在$<0.5時，一氧化碳的生成量可忽略；在 Φ到達0.5之后，一氧化碳生成量隨著Φ的增長急劇增長；在Φ>1.0時，一氧化碳生成量會到達0.1～0.2。 6.5.2.2一氧化碳質量生成速率mco可通過式(8)計算：
6.5.3.1對于通風良好的火災，Φ《1時，所有的含碳燃料都被氧化為二氧化碳。 6.5.3.2估算燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，最簡單的方法是計算二氧化碳生成因子的最大值，在二氧化碳 生成率很高的情況下，其生成因子的最大值與燃料的化學成分有關。如果已知燃料的化學成分，最大生 成因子 fco.(max)可按式(9)計算：
式中： Mam—根據(jù)燃料的實驗式(即 CHxONz)計算得出的相對分子質量
fco (max) = 44 Mruel
......................(9
的實驗式（即CHxONz)計算得出的相對分子質
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一氧化碳、二氧化碳的質量生成速率可通過生成因子與燃料質量損失速率相乘進行計算。
6.5.3.3輸入信息包括：
燃料的實驗式（如果） 不知道燃料的實驗式就用碳氫化合物的通式來表征）； 一質量損失速率mfoel 6.5.3.4輸出信息包括二氧化碳的質量生成速率mco.或二氧化碳的體積生成速率Vco
6.5.4.1火災中也會產(chǎn)生氰化氫，其主要來源于含氮燃料的燃燒。 6.5.4.2氰化氫生成因子的最大值（假定所有的氨元素都轉化為氰化氫)可按式(10)計算
Vlfuel 一根據(jù)燃料的實驗式（即C1/zHx/zOx/zN)計算得出的相對分子質量。 .3輸人信息包括：
5.5.4.3輸入信息包括
fHcN(max) 27 Mfuo
fnx(max)= M halide M fuel
Mrallde 一鹵化物的相對分子質量； Mfuel 根據(jù)燃料的實驗式（即C/wHx/wOx/wNz/wX）計算得出的相對分子質量。 6.5.5.3輸人信息包括： 燃料的實驗式； 燃料的質量損失速率mfuel； 涉及化學反應過程的信息。 6.5.5.4輸出信息包括： 氟化氫、氯化氫或溴化氫最大生成速率mHx或體積生成速率Vax； 氟化氫、氫化氫或溴化氫最大累積率
6.5.5.4輸出信息包括：
氟化氫、氯化氫或溴化氫最大生成速率mHx或體積生成速率Vx； 氟化氫、氯化氫或溴化氫最大累積率
工程方法包括火災模型和實體火災試驗。火災模型分為確定性模型和不確定性模型，確定性模 括場模型、區(qū)域模型和經(jīng)驗模型三大類。
經(jīng)驗模型的研究對象包括燃燒、傳熱以及燃燒生成物的濃度變化和輸運現(xiàn)象，包含了用于計算火 度、質量流量、溫度和火羽流速度等火災參數(shù)的經(jīng)驗公式，可用于驗證使用大型儀器或計算機軟件 的評估結果是否準確，
區(qū)域模型可用于模擬分析火災的發(fā)展 生的后果 進行預測和評估。在此類模型中，計算空間被分為數(shù)量有 區(qū)域內的物理參數(shù)（如溫度、壓力、密度等）為均勻分布，在每個區(qū)域內通過求解質量、能量和動量守恒方 程，描述火災發(fā)展過程。最常用的一種區(qū)域模型被稱為“雙區(qū)域模型”，在此模型中，計算空間被劃分為
該類模型不采用物理和化 數(shù)據(jù)和火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)預測火災從一 個階段的概率，以此來反映火災的性質。
實體火災試驗在消防安全工程設計中的重要作用是為計算模型提供輸人參數(shù)，以提高計算結果的 可靠性，還可為制定消防性能化設計方案提供參考和依據(jù)。 基于不同火災試驗目的包裝標準，有以下幾種試驗方法： a）測量不同建筑材料、構件的對火反應； b）模擬火災場景； c）研究消防系統(tǒng)各組成部分的相互影響； d）驗證小尺寸試驗獲得的材料燃燒性能
的影響來獲得敏感性定量信息，進而分析結果可能存在的不確定性， 樣品和引火源的設置是火災試驗的設計重點，房間的幾何尺寸和形狀以及通風條件對試驗結 重要影響，通常試驗空間的尺寸應盡可能大，開空間的試驗應盡量保證在無風的環(huán)境條件下進行
引火源可采用燃料數(shù)量、燃料類型、燃料質量損失速率、熱釋放速率、設定的火焰高度、對流和 以及燃燒時間等參數(shù)來描述。
能源標準GB/T31540.2—2015
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煙粒子總體數(shù)量或者總的煙氣產(chǎn)量TSP，定義為在給定時間范圍內產(chǎn)生的煙粒子總截面積，單 平方米(m),根據(jù)式(C.3)計算：
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