一種建筑外立面火災模擬裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種建筑外立面火災模擬裝置，其特征包括：多層燃燒腔室、模擬側墻、移動平臺、鎧裝熱電偶探頭、熱輻射通量測量儀、熱電偶貼片、玻璃邊框、陽光控制鍍膜玻璃、模擬可燃物、水冷熱流計、軸流風機、DV攝像機、可伸縮防火挑檐；多層燃燒腔室為兩個燃燒腔室疊加而成，模擬側墻分別與設有窗口的壁面進行組合，形成U型結構；可伸縮防火挑檐安裝在下層燃燒腔室的窗口上部。本發明專利技術能用于研究高層建筑外壁面在環境風作用下火災蔓延情況，也可以用于研究側墻限制條件下火焰與煙氣羽流發展特征以及外立面火溢流卷入上層腔室發生次生火災特征規律，從而為在此類建筑的防火設計提供參考。

Building facade fire simulation device

The invention discloses a facade of the building fire simulation device, which comprises a multilayer combustion chamber, simulation of side wall, mobile platform, thermocouple probe, thermal radiation flux measuring instrument, thermocouple patch, glass frame, solar control coated glass, simulated combustible, water-cooled heat flow meter, axial flow fan, DV camera telescopic fireproof eave; multi combustion chamber into two combustion chamber superposition, simulated respectively with the side wall with window wall are combined to form U type structure; the telescopic fireproof eave is arranged on the upper part of the lower combustion chamber window. The invention can be used for the study of high-rise building wall in environmental wind fire spread situation, also can be used to study the side wall under the restriction of flame and smoke plume development characteristics and facade fire relief involved in secondary fire occurrence characteristics of the upper chamber, so as to provide reference for the design of this kind of building fire.

【技術實現步驟摘要】
一種建筑外立面火災模擬裝置
本專利技術屬于建筑防災
，具體涉及城市U型建筑物外壁面火災蔓延且側面受限條件下的火焰與煙氣羽流特征，外立面火溢流卷入上層腔室發生次生火災的現象，以及改進的防火挑檐實驗研究裝置。
技術介紹
近年來，隨著經濟飛速的發展，城市規模不斷擴大，日益激增的人口與國家緊缺的土地矛盾日益激化，所以國家建造了一大批高密度、大規模的居民住宅用房群。這些住宅群的結構各有不同，尤其是有一類建筑結構類似“U”型、“回”型、甚至“L”型，較普通的建筑結構有較好的穩定性。然而，有利必有弊，在這類建筑擁有較高穩定性的同時也存在著一些安全隱患。一旦這類建筑發生火災，火焰就會沿著窗戶蔓延出來，再沿著建筑壁面迅速擴散，更有甚者外立面的火溢流會順著外壁向上蔓延，通過輻射傳熱給上層腔室的易燃物，高溫火焰使上層玻璃破碎并造成次生火災的進一步發生，從而引發大型建筑火災，給國家和人民帶來不可估量的人員傷亡和經濟損失。由于此類建筑結構據有一定的特殊性，建筑的外壁面火災也會和普通建筑形式所發生的火災具有一定的特殊性，有可能發生立體火蔓延現象。然而現有技術中未涉及上層建筑內部被引燃的情況，如授權專利《城市建筑外壁面火災模擬實驗裝置》(申請號：200910184963.0)，也未考慮不同側墻寬度和環境風耦合形成的煙囪效應對外立面火災的影響。除此之外，目前工程技術中常用防火挑檐被用來阻止火焰沿著建筑外壁面向上層建筑繼續蔓延，我國現有建筑防火設計規范對防火挑檐的尺寸有如下的規定:《建筑設計防火規范》GB50016—2014中第6.2.5款規定建筑外墻上、下層開口之間應設置高度不小于1.2m的實體墻或挑出寬度不小于1.0m、長度不小于開口寬度的防火挑檐；當室內設置自動噴水滅火系統時，上、下層開口之間的實體墻高度不應小于O.8m。雖然在一定程度上達到抑制火焰向上蔓延的效果，但是真正外立面發生立體火災情況下，火勢較大，容易在短時間內迅速繞過水平防火挑檐，進一步蔓延至上層建筑，造成更大損失，同時在現有技術中，也不能任意加長防火挑檐，會大大影響建筑美觀效果。如何進行改進建筑領域防火挑檐設置，是一個重要研究內容。
技術實現思路
本專利技術為解決現有技術的不足之處，提出一種建筑外立面火災模擬裝置，以期能用于研究U型建筑外壁面火災蔓延情況和在側面受限條件下，火焰與煙氣羽流特征以及外立面火溢流卷入上層燃燒腔室發生次生火災的一般規律，并且探究改進后的防火挑檐影響效果，從而為在此類建筑發生火災時提供更優的應急方案與防范措施。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：本專利技術一種建筑外立面火災模擬裝置的特點包括：多層燃燒腔室、模擬側墻、移動平臺、鎧裝熱電偶探頭、熱輻射通量測量儀、熱電偶貼片、陽光控制鍍膜玻璃、模擬可燃物、水冷熱流計、DV攝像機、軸流風機、玻璃邊框和可伸縮防火挑檐；所述多層燃燒腔室為兩個中空的燃燒腔室疊加而成，包括上層燃燒腔室和下層燃燒腔室；所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室的內腔頂部均設置有噴淋頭、底部均設置為底面鋼板，所述下層燃燒腔室設有噴氣孔；其中所述上層燃燒腔室內設置有所述模擬可燃物；所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室的同一個壁面均設置為耐高溫透明玻璃，與所述耐高溫透明玻璃相對應的壁面設置為玻璃對面鋼板，在所述玻璃對面鋼板上呈陣列排布有所述鎧裝熱電偶探頭；所述模擬側墻與所述模擬翼墻的壁面垂直形成U型結構，并通過三角斜筋固定在所述移動平臺上；任意模擬側墻之間通過插銷和插孔進行延伸；在所述模擬側墻上通過鐵絲呈陣列排布有若干個鎧裝熱電偶探頭，用于測量側墻上溫度分布特征；在所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室上，并與所述耐高溫透明玻璃相鄰的壁面上分別設置有上窗口和下窗口；在所述上層燃燒腔室的上窗口上安裝有玻璃邊框及陽光控制鍍膜玻璃；在所述陽光控制鍍膜玻璃上呈陣列布置有所述熱電偶貼片；并與所述陽光控制鍍膜玻璃相鄰的位置上，在不同高度處沿豎直和徑向方向鑲有若干個用于測量正面的總熱流值的水冷熱流計；在燃燒腔室外立面內部安裝熱電偶，用于記錄壁面熱傳導規律。所述可伸縮防火挑檐設置在所述下窗口的上方，并由彈簧、開關移動桿、不銹鋼固定塊、磁鐵固定塊、pvc支撐架、不銹鋼支撐架、內殼和外殼組成；在所述外殼和內殼嵌套設置，在所述外殼的內腔背板上設置有所述磁鐵固定塊，并通過所述pvc支撐架進行支撐；在所述磁鐵固定塊上吸附有所述開關移動桿；所述開關移動桿上設置有所述彈簧；所述彈簧的外側連接所述內殼；在所述開關移動桿的前方，并處于所述彈簧的兩側設置有所述不銹鋼固定塊，所述不銹鋼固定塊通過所述不銹鋼支撐架進行支撐；以所述pvc支撐架在燃燒中融化而造成所述磁鐵固定塊掉落，使得所述開關移動桿在水平方向上受到的磁力小于所述彈簧的彈力，從而在彈簧的彈力作用下，所述開關移動桿貼合在所述不銹鋼固定塊上，并在彈簧的伸展下帶動所述內殼向外延伸，形成可伸縮防火挑檐的擴展結構；以所述多層燃燒腔室的上窗口和下窗口所在面為所述多層燃燒腔室的正面，在所述正面的前方擺放有軸流風機、DV攝像機和所述熱輻射通量檢測儀，所述軸流風機用于模擬實際環境中的側風；所述DV攝像機用于記錄火焰圖像及所述陽光控制鍍膜玻璃破裂時刻；所述熱輻射通量檢測儀用于測量所述多層燃燒腔室溢出火焰的熱輻射特征。本專利技術所述的建筑外立面火災模擬裝置的特點也在于，在所述正面的兩側，并沿著水平方向上設置有可伸縮的延伸裝置；所述延伸裝置與所述模擬側墻形成擴展的U型結構。所述正面的總熱流值與U型結構的開口大小的關系通過式來表征：式中，∝表示正比關系，A是上窗口或下窗口的面積，H是上窗口或下窗口的高度，D是所述正面兩側的模擬側墻之間的間距，y是所述水冷熱流計的高度，是所述水冷熱流計在水平方向上的熱流值，是所述水冷熱流計在豎直方向上的熱流值。與現有技術相比，本專利技術充分考慮了建筑結構樓層高度以及不同大小側墻、側墻深度對結構的影響以及火溢流可能造成的上層燃燒腔室次生火災的發生情況，利用相應的技術措施來研究U型建筑火災防護，并達到了操作方便經濟性較好的效果，具體的說，有益效果體現在：1、在側墻結構方面，通常來說不同的U型建筑的側墻大小和結構會有很多差異，忽略了相鄰建筑結構對建筑外立面開口火溢流現象的影響。本專利技術可通過接合多個模擬側墻來實現側墻深度的改變，改變模擬側墻之間的距離；從而可以針對不同側墻條件進行多組試驗，并且耦合環境風的影響，研究U型建筑形成的“煙囪效應”對外立面火災的影響；2、在燃燒外立面內部熱傳導方向，本專利技術提出了設置內部熱電偶，用于記錄不同厚度下外立面熱傳導情況；對于研究不同開口，側墻限制和環境風影響下，腔室壁面傳熱機制有重要作用，從而可以更詳細了解建筑腔室的熱損失，便于合理的設置建筑保溫系統。3、在次生火災研究方面，前人尚未考慮上層建筑內部被引燃的情況。本專利技術型通過在上層燃燒腔室的窗口設置玻璃邊框用于安裝不同厚度陽光控制鍍膜玻璃模擬建筑玻璃幕墻，并且在其內部放置模擬燃燒物。在上層燃燒腔室的正前方位置拉鐵絲安裝鎧裝熱電偶，可以測量上層腔室燃燒時的室外溫度。在燃燒腔室正面放置軸流風機模仿側風，通過設置在玻璃上熱電偶貼片以及水冷熱流計，用DV記錄燃燒過程，從而有利于研究火溢流在環境風作用下發生引起上層腔室內易燃物發生燃燒以及玻璃破碎時的相關特征。4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種建筑外立面火災模擬裝置，其特征包括：多層燃燒腔室(8)、模擬側墻(2)、移動平臺(6)、鎧裝熱電偶探頭(13)、熱輻射通量測量儀(17)、熱電偶貼片(19)、陽光控制鍍膜玻璃(20)、模擬可燃物(21)、水冷熱流計(22)、DV攝像機(23)、軸流風機(24)、玻璃邊框(25)和可伸縮防火挑檐(27)；所述多層燃燒腔室(8)為兩個中空的燃燒腔室疊加而成，包括上層燃燒腔室和下層燃燒腔室；所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室的內腔頂部均設置有噴淋頭(9)、底部均設置為底面鋼板(10)，所述下層燃燒腔室設有噴氣孔(11)；其中所述上層燃燒腔室內設置有所述模擬可燃物(21)；所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室的同一個壁面均設置為耐高溫透明玻璃(18)，與所述耐高溫透明玻璃(18)相對應的壁面設置為玻璃對面鋼板(12)，在所述玻璃對面鋼板(12)上呈陣列排布有所述鎧裝熱電偶探頭(13)；所述模擬側墻(2)與所述模擬翼墻的壁面垂直形成U型結構，并通過三角斜筋(4)固定在所述移動平臺(6)上；任意模擬側墻(2)之間通過插銷(15)和插孔(14)進行延伸；在所述模擬側墻(2)上通過鐵絲(26)呈陣列排布有若干個鎧裝熱電偶探頭(13)，用于測量側墻上溫度分布特征；在所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室上，并與所述耐高溫透明玻璃(18)相鄰的壁面上分別設置有上窗口(1a)和下窗口(1b)；在所述上層燃燒腔室的上窗口(1a)上安裝有玻璃邊框(25)及陽光控制鍍膜玻璃(20)；在所述陽光控制鍍膜玻璃(20)上呈陣列布置有所述熱電偶貼片(19)；并與所述陽光控制鍍膜玻璃(20)相鄰的位置上，在不同高度處沿豎直和徑向方向鑲有若干個用于測量正面的總熱流值的水冷熱流計(22)；在燃燒腔室外立面內部安裝熱電偶，用于記錄壁面熱傳導規律；所述可伸縮防火挑檐(27)設置在所述下窗口(1b)的上方，并由彈簧(28)、開關移動桿(29)、不銹鋼固定塊(30)、磁鐵固定塊(31)、pvc支撐架(32)、不銹鋼支撐架(33)、內殼(34)和外殼(35)組成；在所述外殼(35)和內殼(34)嵌套設置，在所述外殼(35)的內腔背板上設置有所述磁鐵固定塊(31)，并通過所述pvc支撐架(32)進行支撐；在所述磁鐵固定塊(31)上吸附有所述開關移動桿(29)；所述開關移動桿(29)上設置有所述彈簧(28)；所述彈簧(28)的外側連接所述內殼(34)；在所述開關移動桿(29)的前方，并處于所述彈簧(28)的兩側設置有所述不銹鋼固定塊(30)，所述不銹鋼固定塊(30)通過所述不銹鋼支撐架(33)進行支撐；以所述pvc支撐架(32)在燃燒中融化而造成所述磁鐵固定塊(31)掉落，使得所述開關移動桿(29)在水平方向上受到的磁力小于所述彈簧(28)的彈力，從而在彈簧(28)的彈力作用下，所述開關移動桿(29)貼合在所述不銹鋼固定塊(30)上，并在彈簧(28)的伸展下帶動所述內殼(34)向外延伸，形成可伸縮防火挑檐(27)的擴展結構；以所述多層燃燒腔室(8)的上窗口(1a)和下窗口(1b)所在面為所述多層燃燒腔室(8)的正面，在所述正面的前方擺放有軸流風機(24)、DV攝像機和所述熱輻射通量檢測儀(17)，所述軸流風機(24)用于模擬實際環境中的側風；所述DV攝像機用于記錄火焰圖像及所述陽光控制鍍膜玻璃(20)破裂時刻；所述熱輻射通量檢測儀(17)用于測量所述多層燃燒腔室溢出火焰的熱輻射特征。...

【技術特征摘要】
1.一種建筑外立面火災模擬裝置，其特征包括：多層燃燒腔室(8)、模擬側墻(2)、移動平臺(6)、鎧裝熱電偶探頭(13)、熱輻射通量測量儀(17)、熱電偶貼片(19)、陽光控制鍍膜玻璃(20)、模擬可燃物(21)、水冷熱流計(22)、DV攝像機(23)、軸流風機(24)、玻璃邊框(25)和可伸縮防火挑檐(27)；所述多層燃燒腔室(8)為兩個中空的燃燒腔室疊加而成，包括上層燃燒腔室和下層燃燒腔室；所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室的內腔頂部均設置有噴淋頭(9)、底部均設置為底面鋼板(10)，所述下層燃燒腔室設有噴氣孔(11)；其中所述上層燃燒腔室內設置有所述模擬可燃物(21)；所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室的同一個壁面均設置為耐高溫透明玻璃(18)，與所述耐高溫透明玻璃(18)相對應的壁面設置為玻璃對面鋼板(12)，在所述玻璃對面鋼板(12)上呈陣列排布有所述鎧裝熱電偶探頭(13)；所述模擬側墻(2)與所述模擬翼墻的壁面垂直形成U型結構，并通過三角斜筋(4)固定在所述移動平臺(6)上；任意模擬側墻(2)之間通過插銷(15)和插孔(14)進行延伸；在所述模擬側墻(2)上通過鐵絲(26)呈陣列排布有若干個鎧裝熱電偶探頭(13)，用于測量側墻上溫度分布特征；在所述上層燃燒腔室和下層燃燒腔室上，并與所述耐高溫透明玻璃(18)相鄰的壁面上分別設置有上窗口(1a)和下窗口(1b)；在所述上層燃燒腔室的上窗口(1a)上安裝有玻璃邊框(25)及陽光控制鍍膜玻璃(20)；在所述陽光控制鍍膜玻璃(20)上呈陣列布置有所述熱電偶貼片(19)；并與所述陽光控制鍍膜玻璃(20)相鄰的位置上，在不同高度處沿豎直和徑向方向鑲有若干個用于測量正面的總熱流值的水冷熱流計(22)；在燃燒腔室外立面內部安裝熱電偶，用于記錄壁面熱傳導規律；所述可伸縮防火挑檐(27)設置在所述下窗口(1b)的上方，并由彈簧(28)、開關移動桿(29)、不銹鋼固定塊(30)、磁鐵固定塊(31)、pvc支撐架(32)、不銹鋼支撐架(33)、內殼(34)和外殼(35)組成；在所述外殼(35)和內殼(34)嵌套設置，在所述外殼(35)的內腔背板上設置有所述磁鐵固定塊(31)，并...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐飛，陳宇航，劉晅亞，朱紅亞，許曉元，于年灝，范傳剛，梅鳳珠，
申請(專利權)人：合肥工業大學，公安部天津消防研究所，
類型：發明
國別省市：安徽,34