摘要：為了研究作用在壁面裝飾材料預(yù)熱區(qū)的側(cè)向水噴霧的臨界 水施加率，選取10 mm,12 mm、15 mm和18 mm 4種不同厚度的桑拿板 開(kāi)展符合ISO 9705標(biāo)準(zhǔn)的全尺寸試驗(yàn)。利用紅外熱像儀等溫線方法 劃分桑拿板的預(yù)熱區(qū)和熱解區(qū)，得到僅作用于預(yù)熱區(qū)的側(cè)向水噴霧的 臨界水施加率的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并同臨界水施加率的計(jì)算值進(jìn)行比較。結(jié) 果表明，臨界水施加率試驗(yàn)值與計(jì)算值吻合較好，其中10 mm和12 mm薄型材料存在較小的誤差。臨界水施加率和桑拿板厚度成非線 性關(guān)系，隨著桑拿板厚度的增加，臨界水施加率減小。

關(guān)鍵詞：安全工程；臨界水施加率；紅外熱像儀;全尺寸；熱分解；桑拿板；等溫線

近年來(lái),重大火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，給人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn) 造成了巨大損失。據(jù)我國(guó)消防部門分析,火災(zāi)起因各異，但火 勢(shì)擴(kuò)大、人員傷亡都與建筑物內(nèi)部裝修中使用木質(zhì)等可燃、易 燃材料有直接關(guān)系⑴。一些傳統(tǒng)的滅火方法，如使用哈龍系 列滅火劑，盡管滅火效率較高,但滅火過(guò)程中分解產(chǎn)生的鹵素 自由基嚴(yán)重破壞大氣臭氧層，威脅人類的安全，巳經(jīng)逐步被淘 汰。水噴霧滅火技術(shù)由于具有無(wú)環(huán)境污染,耗水量低，滅火介 質(zhì)廉價(jià),對(duì)防護(hù)對(duì)象破壞性小等特點(diǎn)，成為替代哈龍類滅火劑 的首選,在全球范圍內(nèi)得到廣泛研究，取得了一系列重要成 果。

水噴霧臨界水施加率是水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參 數(shù)。研究表明[2_4]，在火抑制試驗(yàn)中，存在一個(gè)臨界水施加 率，若施加的水量低于此值，則不能將火撲滅。臨界水施加率 隨著火災(zāi)場(chǎng)景的不同而變化，特別是火災(zāi)發(fā)展時(shí)間（Pre-bum 階段）、通風(fēng)度（小室火）和水的施加方式。

TamaniniW考慮了豎直木板在自支持燃燒的情況下被標(biāo) 準(zhǔn)水噴霧熄滅的簡(jiǎn)單情況，做了非受限空間小尺寸壁面材料 燃燒熄滅試驗(yàn)。Nowzhilov等[6]做了木材火被水噴霧熄滅的 數(shù)值模擬研究，并進(jìn)行了一排木條在水霧作用下的燃燒試驗(yàn)。 然而，Tamanini和Novozhilov的研究都沒(méi)有考慮側(cè)向水噴霧作 專業(yè)..學(xué)術(shù)期刊、學(xué)位jiienjuus材料龍甚是預(yù)熱區(qū)的作用。而實(shí)際發(fā)生火災(zāi) 時(shí)，由于距離和遮擋作用，水噴霧往往無(wú)法直接作用在壁面材 料底端著火部位，僅能施加于壁面的上半部分(預(yù)熱區(qū)）。

楊健鵬[7]在ISO 9705標(biāo)準(zhǔn)全尺寸試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)開(kāi)展了膠合板 的全尺寸試驗(yàn)，并進(jìn)行了側(cè)向水噴霧臨界水施加率的理論推 導(dǎo)。然而其臨界水施加率的試驗(yàn)存在缺陷：把點(diǎn)火后200 s時(shí)
間作為劃分預(yù)熱區(qū)與熱解區(qū)的依據(jù)是不科學(xué)的，并且沒(méi)有考 慮試驗(yàn)材料厚度對(duì)側(cè)向水噴霧臨界水施加率的影響。

由此可見(jiàn)，前人對(duì)側(cè)向水噴霧作用于垂直壁面材料尤其 是預(yù)熱區(qū)的研究很少且存在一定缺陷。本文從基礎(chǔ)研究的角 度出發(fā)，選取現(xiàn)代室內(nèi)裝修較為常見(jiàn)的生物質(zhì)燃料一杉木 板作為試驗(yàn)材料,在符合ISO 9705標(biāo)準(zhǔn)的單室內(nèi)，利用側(cè)向水 噴霧系統(tǒng)，開(kāi)展受限空間內(nèi)全尺寸試驗(yàn)。試驗(yàn)利用紅外熱像 儀等溫線方法劃分桑拿板的預(yù)熱區(qū)和熱解區(qū)。

1理論分析

一般情況下,垂直方向火蔓延過(guò)程包括垂直向上、垂直向 下以及水平擴(kuò)散3個(gè)過(guò)程。其中垂直向上過(guò)程相對(duì)于其他兩 個(gè)過(guò)程蔓延速率最快，直接影響著火災(zāi)的發(fā)展過(guò)程。圖1給 出了垂直火蔓延示意圖。影響垂直表面向上火蔓延的因素很 多，材料的易燃程度是直接的因素，包括熱解溫度、熱釋放速 率、熱解潛熱以及引燃時(shí)間等，另外材料厚度、外加熱輻射、砰 境狀況等因素也對(duì)火蔓延過(guò)程存在影響。

水噴霧作用在壁面材料的預(yù)熱區(qū)時(shí)，如果水施加率很小， 霧滴可能全部蒸發(fā),對(duì)壁面向上火蔓延僅起到控制作用；增加 水量，當(dāng)預(yù)熱區(qū)溫度不再上升從而無(wú)法達(dá)到熱解溫度,火焰不 再向上蔓延，同時(shí)壁面上的水膜由于蒸發(fā)作用無(wú)法積聚不能 向下流淌，對(duì)熱解區(qū)不能起到降溫作用，無(wú)法滅火，此時(shí)的水 霧施加率稱為控火作用的臨界水施加率[7]。圖2為臨界流量 模型示意圖。

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