本發(fā)明涉及消防安全技術領域，具體涉及一種耦合機械通風的房間-走廊開口火溢流模擬實驗裝置。

背景技術：

近幾年來，我國城市化建設日趨成熟，越來越多的鄉(xiāng)村向城市邁進，相應的產(chǎn)生了城市用地緊張問題，增加建筑樓層高度之外，建筑內(nèi)部的合理規(guī)劃也是節(jié)省建筑用地緊張的主要方法。建筑內(nèi)部一般采用建筑內(nèi)廊設計，建筑內(nèi)廊一般是指正對著的房間設置有一條公共走廊，房間布置在走廊兩側，各戶毗鄰排列。在很多大專院校的學生宿舍、各工廠的集體宿舍以及一些辦公大樓等場所廣泛采用這種建筑設計。這種設計可以形成建筑內(nèi)部規(guī)整、簡潔、明快的結構布局，具有很好的抗震性能，并且可以高效率的利用土地面積。但是仍然存在一定的缺陷，就是建筑內(nèi)部的消防設施要求較高，需要安裝電力照明以及機械排煙設施。

在建筑火災中，房間火災所產(chǎn)生的火焰除了從窗戶開口處溢出到室外，形成建筑外立面開口火溢流外，燃燒產(chǎn)生火焰還會通過房間的門，向內(nèi)溢出到走廊，形成房間-走廊開口火焰溢流，造成火焰在走廊的傳播，形成室內(nèi)火災向走廊轉(zhuǎn)變，對著火建筑內(nèi)的人員疏散產(chǎn)生重要影響。1972年，日本百貨大樓發(fā)生火災，死亡人數(shù)高達118人；2000年河南洛陽東都商廈發(fā)生火災造成309人死亡，經(jīng)濟損失達275萬元；2007年，浙江溫州溫富大廈火災，造成21人因CO中毒身亡，2人受傷。房間-走廊火溢流會造成高溫火焰和煙氣在建筑內(nèi)部的傳播，對建筑內(nèi)部人員危害極大。

建筑房間-走廊開口火溢流主要涉及到兩個火災場景：一是燃燒房間的窗戶沒有發(fā)生破裂(窗戶封閉)，房間的門處于敞開狀態(tài)，室內(nèi)發(fā)生轟然之后，室內(nèi)的火源功率會繼續(xù)增大，多余的燃料從門處溢出時，產(chǎn)生火焰在走廊傳播；二是窗戶由于室內(nèi)外的溫差過大時發(fā)生破裂，并且門處于敞開時，房間存在兩個通風口(門和窗戶)室內(nèi)氧氣的供給速率加快，在一些情況下也會形成房間-走廊開口火溢流。

現(xiàn)有相關的專利僅針對通過窗戶對外的開口火溢流研究，如專利號公開號為CN101696888A(一種針對建筑外墻防火結構及其性能的模擬實驗裝置)、CN101696888A(城市建筑外壁面火災模擬實驗裝置)以及CN102052936A(城市外墻保溫系統(tǒng)火災實驗裝置)，這三個專利都采用單通風口(窗戶開口)的房間，公開號為CN101696888A的專利側重于研究建筑外墻的防火結構，在房間的外部設置水平和豎直擋板以及防火隔離帶研究防火性能；公開號為CN102052936A的專利主要是用于研究建筑外墻保溫系統(tǒng)火災規(guī)律機制與建筑物外壁面自身構造特征相互作用；公開號為CN101696888A專利在主要研究燃燒室處于坡地建筑時室內(nèi)外的火災發(fā)展演變的規(guī)律。上述的專利都是模擬窗戶開口的建筑外部開口火溢流及外壁面火災，均未涉及到燃燒房間-走廊結構情況下向建筑內(nèi)部的開口火溢流研究。

通過對相關專利檢索，尚無涉及到房間-走廊開口火溢流的研究，因此，建立相關的火災模擬實驗裝置，來研究由于室內(nèi)火災引起房間-走廊開口火溢流行為及其受機械通風的影響機制，具有重要意義。為了詳細研究走廊相關參數(shù)以及機械通風對于房間-走廊開口火溢流行為的影響，本發(fā)明設計了兩種走廊形式，一種是在固定走廊寬度的條件下改變走廊的高度，一種是固定走廊高度的條件下改變走廊的寬度，用來研究走廊截面不同尺寸并且耦合走廊通風條件下的房間-走廊開口火溢流火焰溢出行為以及火溢流在走廊內(nèi)的演化規(guī)律的影響機制。

技術實現(xiàn)要素：

為了研究室內(nèi)火災引起房間-走廊開口火溢流行為，基于上述所說的房間-走廊開口火溢流的兩種火災場景，提出了一種研究耦合機械通風的房間-走廊開口火溢流模擬實驗裝置，重點研究不同的走廊尺寸(走廊寬度、走廊高度)、走廊機械通風對于開口火溢流的火焰溢出行為以及火溢流在走廊內(nèi)的演化規(guī)律的影響機制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下方案：

一種耦合機械通風的房間-走廊開口火溢流模擬實驗裝置，包括建筑外壁面，房間，圓形多孔燃燒器，走廊，機械通風系統(tǒng)和走廊封閉裝置，建筑外壁面與房間相連，房間底部可以放置圓形多孔燃燒器，房間設置有門開口和窗戶開口，可以通過更換開口門板來設置不同的開口尺寸，走廊內(nèi)部設置有可移動式熱電偶支架，所述的機械通風系統(tǒng)，與走廊對接實現(xiàn)無縫連接，實現(xiàn)走廊內(nèi)部的供風，模擬建筑內(nèi)部的機械通風，走廊封閉裝置是可移動式結構，可以對走廊的一側進行封閉。

其中，所述的建筑外壁面為框架結構，其外表面采用不燃性的氯氧鎂防火板；其底部通過壁面支撐裝置是使外壁面保持豎直。

其中，所述的房間為立方體結構，一側面設置有窗戶開口，另一側面設置有門開口，二者為對稱設置，旁邊側面設置有玻璃外壁面，房間的底部設置燃燒裝置，整個房間通過房間支架進行支撐，支架底部設置有滾輪。

其中，所述的房間底部燃燒裝置采用兩種方式燃燒，一種是基于液體燃燒的油池火焰，另一種是基于圓形多孔燃燒器產(chǎn)生的氣體火焰，通過房間底部的燃燒器支撐板對燃燒器進行固定。

其中，所述的走廊與房間連接，走廊整體框架是由走廊左側面板、走廊右側面板、走廊頂板和走廊底板組成，走廊的左側面板鑲有走廊左側玻璃板，整個走廊是由四根支撐桿進行支撐，走廊的頂部設置有走廊頂部孔口，走廊內(nèi)部設置有走廊內(nèi)部軌道和走廊外部軌道，可移動式熱電偶支架放置在走廊內(nèi)部，走廊外部標有走廊長度刻度線和走廊高度刻度線。

其中，可以調(diào)節(jié)走廊特征尺寸參數(shù)，主要依靠于在走廊壁面等間距的開設有螺栓卡孔，通過旋入螺栓來固定走廊左側面板或走廊頂板在水平和豎直方向的位置。

本發(fā)明可以達到的有益效果：

(1)關于室內(nèi)火災的模擬情況，可以通過更換窗戶開口門板從而實現(xiàn)窗戶的開啟和封閉來模擬上述的火災的兩種場景，通過房間側面的窗戶玻璃可以觀看室內(nèi)火災的演變情況，通過走廊處的玻璃觀測走廊內(nèi)火溢流的演化行為。使用走廊封閉裝置對走廊一側進行封閉處理，使用機械通風系統(tǒng)對走廊一側進行機械通風，可以模擬不同風速作用條件下走廊內(nèi)部的開口火溢流行為特征。

(2)關于本次實驗采用的燃料，可以采用液體或氣體燃料，來模擬室內(nèi)不同的火源功率。其中液體燃料可以在房間底部設置油盤模擬油池燃燒；氣體燃燒則在在房間底部設置有氣體燃燒在底部放置有多孔燃燒器可以實現(xiàn)燃料的充分混合并通過相關裝置進行固定，同時可以模擬不同的火源位置。

(3)實驗中采用兩種形式的走廊形式，可以調(diào)節(jié)走廊兩個重要尺寸參數(shù)，通過固定螺栓在螺栓卡孔的位置從而設置不同的走廊寬度和走廊高度，調(diào)節(jié)方便。

(4)關于實驗中相關參數(shù)的測量以及裝置調(diào)節(jié)方面，房間的窗戶開口和門開口均可以通過更換開口門板來進行尺寸調(diào)節(jié)，底部可以設置不同的火源位置，通過減壓閥和流量計來精確控制燃料的供給，實驗中采用DV可以走廊拍攝從門處溢出的火焰和煙氣，可以通過走廊內(nèi)部和外部的軌道安裝片光源安裝，可以方便觀察煙氣的二維流動，房間的頂部和走廊的底部有規(guī)律的布置有孔口，可以布置熱電偶來實時測量不同高度處的溫度分布，走廊處的熱電偶架可以測量門口溢出火焰和煙氣的羽流溫度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結構示意圖；

圖2為房間和外壁面的結構示意圖；

圖3為窗戶開口局部示意圖；

圖4為底部圓形多孔燃燒器的示意圖，其中，圖4(a)為圓形多孔燃燒器在房間底部的相對位置示意圖，圖4(b)為圓形多孔燃燒器與燃燒器支撐板示意圖，圖4(c)圓形多孔燃燒器示意圖；

圖5為走廊的結構示意圖；

圖6為走廊尺寸調(diào)節(jié)示意圖，其中，圖6(a)為走廊高度調(diào)節(jié)示意圖，圖6(b)為走廊寬度調(diào)節(jié)示意圖；

其中，1-建筑外壁面、2-底部壁面支撐裝置、3-房間、4-窗戶開口、5-連接軸、6-開口門板、7-開口壁面、8-房間頂部孔口、9-房間側面孔口、10-門、11-左側壁面玻璃板、12-房間支架、13-滾輪、14-燃燒器支撐板、15-圓形多孔燃燒器、16-走廊右側面板、17-走廊頂板、18-走廊頂部孔口、19-可移動式熱電偶支架、20-走廊底板、21-走廊內(nèi)部軌道、22-支撐桿、23-走廊外部軌道、24-走廊長度刻度線、25-走廊左側面板、26-走廊高度刻度線、27-走廊左側玻璃板、28-螺栓卡孔、29-螺栓、30-走廊、31-機械通風系統(tǒng)、32-走廊封閉裝置。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發(fā)明做進一步的說明。

圖1是本發(fā)明的整體機構示意圖包括建筑外壁面1，房間3，走廊30，機械通風系統(tǒng)31和走廊封閉裝置32。建筑外壁面1與房間3相連，走廊可以實現(xiàn)機械通風系統(tǒng)開口處的無縫連接，走廊右側設置有可移動走廊封閉裝置32可以對走廊進行封閉，該裝置使用耐高溫的防火玻璃。

圖2是房間和外壁面的結構示意圖，建筑外壁面1是一塊氯氧鎂防火板，外壁面底部安裝有壁面支撐裝置2，可實現(xiàn)外壁面的垂直放置，外壁面含有一個開口，可以實現(xiàn)外壁面和房間側面的無縫銜接，房間3整體框架是正方體空心結構，左側壁面玻璃板11鑲嵌在在房間的一側作為一側面，房間3的頂部和側面等間距開設有房間頂部孔口8和房間側面孔口9，房間底部有四根房間支架12支撐房間，桿底端通過可調(diào)節(jié)方向的滾輪13與地面接觸，房間的前面和后面設置有窗戶開口4和門開口10。

圖3是左側窗戶開口，窗戶開口的一側是面積較大的窗戶開口壁面7，通過固定軸5與房間3連接，通過更換開口門板來模擬不同尺寸的窗戶開口4，開口門板6可以嵌入安裝到開口壁面上，可以實現(xiàn)無縫連接。

圖4是底部圓形多孔燃燒器的示意圖，燃燒器支撐板14尺寸與房間底部一致，支撐板上開設有均勻的多孔燃燒器孔口，可以把燃燒器嵌入并安裝在底部支撐板上，其余孔口進行密封，燃燒器支撐板14上設置由九個燃燒器固定口，多孔燃燒器是漸擴的圓柱狀結構，中間漸擴放置有細沙石保證氣體均勻混合。

圖5是建筑走廊，在走廊中部有一開口，房間3可以通過軸來實現(xiàn)燃燒室與走廊30連接，由走廊左側面板25、走廊右側面板16、走廊底板20和走廊頂板17組成，走廊左側面板25鑲有走廊左側玻璃板27，走廊底板20安裝有是走廊外部軌道23和走廊內(nèi)部軌道21，分別布置在走廊的外部和內(nèi)部，在走廊外側有走廊高度刻度線26和走廊長度刻度線24，走廊30通過支撐桿22來進行支撐，走廊頂部開設有等間距的走廊頂部孔口18，走廊內(nèi)部設置有可移動式熱電偶支架19。

圖6是走廊高度、寬度調(diào)節(jié)示意圖，圖6(a)是走廊高度調(diào)節(jié)示意圖，走廊左側面板25與走廊右側面板16通過走廊底板20固定連接，在走廊左、右兩側面板等間距開設有螺栓卡孔28，采用加工的螺栓29旋入可以封閉外側玻璃板，走廊頂板17通過螺栓29固定在走廊固定高度處。

圖6(b)是走廊寬度調(diào)節(jié)示意圖，走廊頂板17和走廊底板20通過走廊右側面板16相連，走廊頂板17和走廊頂?shù)装?0等間距開設有螺栓卡孔28，通過螺栓29固定走廊左側面板。

實驗1：基于技術背景所述的火災場景1可以建立相應的實驗裝置，研究走廊的尺寸對于從門口溢出火溢流的影響，此時，窗戶處于封閉狀態(tài)，在房間頂部和側面通過孔口在房間內(nèi)部的相應位置處布置熱電偶，采用圓形多孔燃燒器固定在燃燒器底座中心位置處，其他孔口進行封閉，通過導管連接丙烷氣體用于燃料供給實現(xiàn)室內(nèi)的燃燒，在走廊內(nèi)部軌道和外部軌道固定片光源，通過電控裝置使片光源在各自軌道運行，該實驗不使用機械通風系統(tǒng)和走廊封閉裝置，走廊兩側與外界相連，通過讓走廊兩側開口供給的空氣實現(xiàn)室內(nèi)燃燒，在走廊一側開口和側面玻璃壁面使用DV觀察房間-走廊火溢流情況，實驗可以改變走廊的寬度和高度，通過調(diào)節(jié)螺栓在螺栓卡位的位置從而設置不同的走廊高度和寬度，在走廊上部頂板通過頂部孔口在走廊不同高度處布置熱電偶溫度測點，由于左、右兩側對對稱，因此只在一側布置熱電偶，另一側孔口進行密封處理。

實驗2：基于技術背景所述的火災場景2可以建立相應的實驗裝置，設置一定的窗戶開口尺寸，基于雙開口(風和窗戶)的著火房間，研究走廊的尺寸對于兩處開口的火溢流的影響機制，在窗戶開口處安裝DV用于記錄從窗戶開口處溢出的外部火焰，其他的設置與實驗1一致，實驗2主要可以調(diào)節(jié)走廊的高度、寬度、燃料的供給速率以及窗戶開口尺寸。

實驗3：基于實驗2，研究走廊正壓通風條件下室內(nèi)火焰和煙氣的蔓延情況，并將實驗結果與實驗2進行對比。在走廊的一側設置有機械通風系統(tǒng)，與走廊一側開口進行無縫連接，在走廊內(nèi)部通風，另一側使用走廊封閉裝置對走廊一側進行封閉，因此走廊的處的溫度分布不對稱，因此需要將每一個孔口均布置熱電偶，其他的測量裝置和實驗2一致，研究不同機械通風風速條件下，走廊內(nèi)部的煙氣運動情況以及窗戶開口處的火焰溢出形態(tài)。