【正文】 供熱、供燃氣、通風及空調(diào)工程專業(yè)畢業(yè)論文 [精品論文 ] 通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)聚集物的燃燒特性及系統(tǒng)火災預測研究 關(guān)鍵詞：狹長受限空間 通風空調(diào)系統(tǒng) 燃燒特性 動態(tài)著火溫度 火災風險評價 摘要：在公共疫情傳播、火災安全等影響公共安全的多種因素成為國內(nèi)外社會各界共同關(guān)注焦點的今天，建筑通風空調(diào)系統(tǒng)作為兼顧改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和消防等維護環(huán)境安全的重要建筑環(huán)境設(shè)備，也日益引起政府，研究者的廣泛關(guān)注。眾多的研究證明，建筑通風空調(diào)系統(tǒng)及其系統(tǒng)內(nèi)的聚集物不僅分別作為影響室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和人員健康的潛在污染源和重要污染物，同樣更是潛在的建筑火災蔓延渠道和可能的火災助燃物。為此，通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)的動力特性和聚集物燃燒和火災傳播機理需要深入研究和了解。然而，國內(nèi)外的研究工作主要集中在常態(tài)下系統(tǒng)特性及其污染物的沉降和 流動傳播機理上，而忽略了在火災這一重要的非常態(tài)下的系統(tǒng)聚集物燃燒特性及火災蔓延機理研究。因此，本文在結(jié)合傳統(tǒng)的研究理論的基礎(chǔ)上，以火災研究領(lǐng)域中具有某些共性的建筑狹長受限空間的基礎(chǔ)和應用研究理論為切入點，采用現(xiàn)場采樣分析驗證以及實驗和數(shù)值模擬研究方法，重點對聚集物在建筑通風空調(diào)系統(tǒng)中的燃燒特性和火災蔓延規(guī)律進行了比較深入的分析研究。論文的主要研究工作和成果有： （ 1）在回顧國內(nèi)外眾多針對常見的且具有一定共性的各類建筑狹長受限空間火災的研究工作的基礎(chǔ)上，提出了以通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)壁面為環(huán)境邊界，以風管內(nèi)聚 集物燃燒為研究對象，從聚集物的沉積演變到聚集物的熱解及著火燃燒，最后導致聚集物的火災蔓延及煙氣擴散的三段式理論。重點回顧了通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)聚集物熱解模型和著火的相關(guān)理論，以及火災模擬時采用的大渦模擬理論及 FDS 數(shù)值模擬軟件。為深入開展相關(guān)理論及實驗研究奠定理論基礎(chǔ)。 （ 2）在前人所提出的對建筑通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災危害性帶有估計性結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場建筑環(huán)境調(diào)查和聚集物存在性調(diào)查，并隨機取樣分析等方法解決了系統(tǒng)管網(wǎng)聚集物的可燃性問題。實驗結(jié)果充分證明，通風空調(diào)系統(tǒng)中聚集物的大量聚積是客觀存在的，引發(fā)或促 進火災的危害程度也是不容忽略的。 （ 3）建立了一個實尺寸單風管聚集物燃燒物理模型，通過統(tǒng)計學正交設(shè)計方法建立工況組合，計算得到各個時刻風管內(nèi)氣流溫度、流速等的變化及發(fā)展情況。為更好的考查火災影響因素及火災危害程度，首次提出了 “ 著火溫度概率函數(shù) PFT*” 的綜合考查指標，并由此進行因素分析和單因素分析，有關(guān)結(jié)論為火災的預測和預防提供參考。 （ 4）通過自行搭建的全尺寸單風管聚集物火災實驗平臺，建立了反映聚集物燃燒特性的均勻設(shè)計實驗模型和對比性實驗模型。首次提出了 “ 動態(tài)著火溫度 ” 的概念，并采用統(tǒng)計學中的數(shù)量 化理論對實驗結(jié)果進行分析，得出了因素分析的相關(guān)結(jié)論。對實驗和數(shù)值模擬方法得出的數(shù)據(jù)和結(jié)論進行了分析和討論，進一步闡述了風管聚集物火災的客觀危害性以及建模方法的有效性。 （ 5）建立了通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災蔓延模型。通過正交設(shè)計工況和對比性工況數(shù)值模擬對管網(wǎng)內(nèi)的火災綜合特性和各管段的溫度場耦合關(guān)系進行深入的分析，結(jié)合考查指標 “ 著火溫度概率函數(shù) PFT*” 對系統(tǒng)管網(wǎng)的火災蔓延進行客觀評價和預測。結(jié)合前文的分析，從而對系統(tǒng)管網(wǎng)的火災蔓延機理和特征有了全面的了解。 （ 6）提出了一種針對建筑通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災評價 和預測的新方法。對系統(tǒng)管網(wǎng)火災的危險性進行綜合分析，在綜合闡述現(xiàn)有評價方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)前文所提出的 “ 著火溫度概率函數(shù) ” 等考查指標及相關(guān)方法，提出解決通風空調(diào)系統(tǒng)火災評價和預測的新方法，并對其合理性進行了論證性分析。進而，根據(jù)全文的理論性和實踐性分析，結(jié)合現(xiàn)有工程規(guī)范標準以及工程實際中可能出現(xiàn)的問題，提出建筑通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災的綜合防治措施。 正文內(nèi)容 在公共疫情傳播、火災安全等影響公共安全的多種因素成為國內(nèi)外社會各界共同關(guān)注焦點的今天，建筑通風空調(diào)系統(tǒng)作為兼顧改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和消防等維護環(huán) 境安全的重要建筑環(huán)境設(shè)備，也日益引起政府，研究者的廣泛關(guān)注。眾多的研究證明，建筑通風空調(diào)系統(tǒng)及其系統(tǒng)內(nèi)的聚集物不僅分別作為影響室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和人員健康的潛在污染源和重要污染物，同樣更是潛在的建筑火災蔓延渠道和可能的火災助燃物。為此，通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)的動力特性和聚集物燃燒和火災傳播機理需要深入研究和了解。然而，國內(nèi)外的研究工作主要集中在常態(tài)下系統(tǒng)特性及其污染物的沉降和流動傳播機理上，而忽略了在火災這一重要的非常態(tài)下的系統(tǒng)聚集物燃燒特性及火災蔓延機理研究。因此，本文在結(jié)合傳統(tǒng)的研究理論的基礎(chǔ)上，以火災研究領(lǐng)域中具 有某些共性的建筑狹長受限空間的基礎(chǔ)和應用研究理論為切入點，采用現(xiàn)場采樣分析驗證以及實驗和數(shù)值模擬研究方法，重點對聚集物在建筑通風空調(diào)系統(tǒng)中的燃燒特性和火災蔓延規(guī)律進行了比較深入的分析研究。論文的主要研究工作和成果有： （ 1）在回顧國內(nèi)外眾多針對常見的且具有一定共性的各類建筑狹長受限空間火災的研究工作的基礎(chǔ)上，提出了以通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)壁面為環(huán)境邊界，以風管內(nèi)聚集物燃燒為研究對象，從聚集物的沉積演變到聚集物的熱解及著火燃燒，最后導致聚集物的火災蔓延及煙氣擴散的三段式理論。重點回顧了通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)聚集物熱 解模型和著火的相關(guān)理論，以及火災模擬時采用的大渦模擬理論及 FDS 數(shù)值模擬軟件。為深入開展相關(guān)理論及實驗研究奠定理論基礎(chǔ)。 （ 2）在前人所提出的對建筑通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災危害性帶有估計性結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場建筑環(huán)境調(diào)查和聚集物存在性調(diào)查，并隨機取樣分析等方法解決了系統(tǒng)管網(wǎng)聚集物的可燃性問題。實驗結(jié)果充分證明，通風空調(diào)系統(tǒng)中聚集物的大量聚積是客觀存在的，引發(fā)或促進火災的危害程度也是不容忽略的。 （ 3）建立了一個實尺寸單風管聚集物燃燒物理模型，通過統(tǒng)計學正交設(shè)計方法建立工況組合，計算得到各個時刻風管內(nèi)氣 流溫度、流速等的變化及發(fā)展情況。為更好的考查火災影響因素及火災危害程度，首次提出了 “ 著火溫度概率函數(shù) PFT*” 的綜合考查指標，并由此進行因素分析和單因素分析，有關(guān)結(jié)論為火災的預測和預防提供參考。 （ 4）通過自行搭建的全尺寸單風管聚集物火災實驗平臺，建立了反映聚集物燃燒特性的均勻設(shè)計實驗模型和對比性實驗模型。首次提出了 “ 動態(tài)著火溫度 ” 的概念，并采用統(tǒng)計學中的數(shù)量化理論對實驗結(jié)果進行分析，得出了因素分析的相關(guān)結(jié)論。對實驗和數(shù)值模擬方法得出的數(shù)據(jù)和結(jié)論進行了分析和討論，進一步闡述了風管聚集物火災的客觀危害性以及建模方法的有效性。 （ 5）建立了通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災蔓延模型。通過正交設(shè)計工況和對比性工況數(shù)值模擬對管網(wǎng)內(nèi)的火災綜合特性和各管段的溫度場耦合關(guān)系進行深入的分析，結(jié)合考查指標 “ 著火溫度概率函數(shù) PFT*” 對系統(tǒng)管網(wǎng)的火災蔓延進行客觀評價和預測。結(jié)合前文的分析，從而對系統(tǒng)管網(wǎng)的火災蔓延機理和特征有了全面的了解。 （ 6）提出了一種針對建筑通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災評價和預測的新方法。對系統(tǒng)管網(wǎng)火災的危險性進行綜合分析，在綜合闡述現(xiàn)有評價方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)前文所提出的 “ 著火溫度概率函數(shù) ” 等考查指標及相關(guān)方法，提出 解決通風空調(diào)系統(tǒng)火災評價和預測的新方法，并對其合理性進行了論證性分析。進而，根據(jù)全文的理論性和實踐性分析，結(jié)合現(xiàn)有工程規(guī)范標準以及工程實際中可能出現(xiàn)的問題，提出建筑通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)火災的綜合防治措施。 在公共疫情傳播、火災安全等影響公共安全的多種因素成為國內(nèi)外社會各界共同關(guān)注焦點的今天，建筑通風空調(diào)系統(tǒng)作為兼顧改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和消防等維護環(huán)境安全的重要建筑環(huán)境設(shè)備，也日益引起政府，研究者的廣泛關(guān)注。眾多的研究證明，建筑通風空調(diào)系統(tǒng)及其系統(tǒng)內(nèi)的聚集物不僅分別作為影響室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和人員健康的潛在污染源和重要污染 物，同樣更是潛在的建筑火災蔓延渠道和可能的火災助燃物。為此，通風空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)的動力特性和聚集物燃燒和火災傳播機理需要深入研究和了解。然而，國內(nèi)外的研究工作主要集中在常態(tài)下系統(tǒng)特性及其污染物的沉降和流動傳播機理上，而忽略了在火災這一重要的非常態(tài)下的系統(tǒng)聚集物燃燒特性及火災蔓延機理研究。因此，本文在結(jié)合傳統(tǒng)的研究理論的基礎(chǔ)上，以火災研究領(lǐng)域中具有某些共性的建筑狹長受限空間的基礎(chǔ)和應用研究理論為切入點，采用現(xiàn)場采樣分析驗證以及實驗和數(shù)值模擬研究方法，重點對聚集物在建筑通風空調(diào)系統(tǒng)中