本實(shí)用新型涉及消防安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耦合機(jī)械通風(fēng)的房間-走廊開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

近幾年來，我國(guó)城市化建設(shè)日趨成熟，越來越多的鄉(xiāng)村向城市邁進(jìn)，相應(yīng)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(shè)計(jì)，建筑內(nèi)廊一般是指正對(duì)著的房間設(shè)置有一條公共走廊，房間布置在走廊兩側(cè)，各戶毗鄰排列。在很多大專院校的學(xué)生宿舍、各工廠的集體宿舍以及一些辦公大樓等場(chǎng)所廣泛采用這種建筑設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以形成建筑內(nèi)部規(guī)整、簡(jiǎn)潔、明快的結(jié)構(gòu)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(shè)施要求較高，需要安裝電力照明以及機(jī)械排煙設(shè)施。

在建筑火災(zāi)中，房間火災(zāi)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(huì)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(zāi)向走廊轉(zhuǎn)變，對(duì)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(zāi)，死亡人數(shù)高達(dá)118人；2000年河南洛陽東都商廈發(fā)生火災(zāi)造成309人死亡，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)275萬元；2007年，浙江溫州溫富大廈火災(zāi)，造成21人因CO中毒身亡，2人受傷。房間-走廊火溢流會(huì)造成高溫火焰和煙氣在建筑內(nèi)部的傳播，對(duì)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(gè)火災(zāi)場(chǎng)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(huì)繼續(xù)增大，多余的燃料從門處溢出時(shí)，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(shí)發(fā)生破裂，并且門處于敞開時(shí)，房間存在兩個(gè)通風(fēng)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(huì)形成房間-走廊開口火溢流。

現(xiàn)有相關(guān)的專利僅針對(duì)通過窗戶對(duì)外的開口火溢流研究，如專利號(hào)公開號(hào)為CN101696888A(一種針對(duì)建筑外墻防火結(jié)構(gòu)及其性能的模擬實(shí)驗(yàn)裝置)、CN101696888A(城市建筑外壁面火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置)以及CN102052936A(城市外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置)，這三個(gè)專利都采用單通風(fēng)口(窗戶開口)的房間，公開號(hào)為CN101696888A的專利側(cè)重于研究建筑外墻的防火結(jié)構(gòu)，在房間的外部設(shè)置水平和豎直擋板以及防火隔離帶研究防火性能；公開號(hào)為CN102052936A的專利主要是用于研究建筑外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)規(guī)律機(jī)制與建筑物外壁面自身構(gòu)造特征相互作用；公開號(hào)為CN101696888A專利在主要研究燃燒室處于坡地建筑時(shí)室內(nèi)外的火災(zāi)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(zāi)，均未涉及到燃燒房間-走廊結(jié)構(gòu)情況下向建筑內(nèi)部的開口火溢流研究。

通過對(duì)相關(guān)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(guān)的火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，來研究由于室內(nèi)火災(zāi)引起房間-走廊開口火溢流行為及其受機(jī)械通風(fēng)的影響機(jī)制，具有重要意義。為了詳細(xì)研究走廊相關(guān)參數(shù)以及機(jī)械通風(fēng)對(duì)于房間-走廊開口火溢流行為的影響，本發(fā)明設(shè)計(jì)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(fēng)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(jī)制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了研究室內(nèi)火災(zāi)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(zāi)場(chǎng)景，提出了一種研究耦合機(jī)械通風(fēng)的房間-走廊開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，重點(diǎn)研究不同的走廊尺寸(走廊寬度、走廊高度)、走廊機(jī)械通風(fēng)對(duì)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(jī)制。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出如下方案：

一種耦合機(jī)械通風(fēng)的房間-走廊開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括建筑外壁面，房間，圓形多孔燃燒器，走廊，機(jī)械通風(fēng)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(shè)置有門開口和窗戶開口，可以通過更換開口門板來設(shè)置不同的開口尺寸，走廊內(nèi)部設(shè)置有可移動(dòng)式熱電偶支架，所述的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，與走廊對(duì)接實(shí)現(xiàn)無縫連接，實(shí)現(xiàn)走廊內(nèi)部的供風(fēng)，模擬建筑內(nèi)部的機(jī)械通風(fēng)。走廊封閉裝置是可移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，可以對(duì)走廊的一側(cè)進(jìn)行封閉。

其中，所述的建筑外壁面為框架結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，一側(cè)面設(shè)置有窗戶開口，另一側(cè)面設(shè)置有門開口，二者為對(duì)稱設(shè)置，旁邊側(cè)面設(shè)置有玻璃外壁面，房間的底部設(shè)置燃燒裝置，整個(gè)房間通過房間支架進(jìn)行支撐，支架底部設(shè)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(duì)燃燒器進(jìn)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(cè)面板、走廊右側(cè)面板、走廊頂板和走廊底板組成，走廊的左側(cè)面板鑲有走廊左側(cè)玻璃板，整個(gè)走廊是由四根支撐桿進(jìn)行支撐，走廊的頂部設(shè)置有走廊頂部孔口，走廊內(nèi)部設(shè)置有走廊內(nèi)部軌道和走廊外部軌道，可移動(dòng)式熱電偶支架放置在走廊內(nèi)部，走廊外部標(biāo)有走廊長(zhǎng)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(shè)有螺栓卡孔，通過旋入螺栓來固定走廊左側(cè)面板或走廊頂板在水平和豎直方向的位置。

本實(shí)用新型可以達(dá)到的有益效果：

(1)關(guān)于室內(nèi)火災(zāi)的模擬情況，可以通過更換窗戶開口門板從而實(shí)現(xiàn)窗戶的開啟和封閉來模擬上述的火災(zāi)的兩種場(chǎng)景，通過房間側(cè)面的窗戶玻璃可以觀看室內(nèi)火災(zāi)的演變情況，通過走廊處的玻璃觀測(cè)走廊內(nèi)火溢流的演化行為。使用走廊封閉裝置對(duì)走廊一側(cè)進(jìn)行封閉處理，使用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)走廊一側(cè)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，可以模擬不同風(fēng)速作用條件下走廊內(nèi)部的開口火溢流行為特征。

(2)關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)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(shè)置油盤模擬油池燃燒；氣體燃燒則在在房間底部設(shè)置有氣體燃燒在底部放置有多孔燃燒器可以實(shí)現(xiàn)燃料的充分混合并通過相關(guān)裝置進(jìn)行固定，同時(shí)可以模擬不同的火源位置。

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

(4)關(guān)于實(shí)驗(yàn)中相關(guān)參數(shù)的測(cè)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(jìn)行尺寸調(diào)節(jié)，底部可以設(shè)置不同的火源位置，通過減壓閥和流量計(jì)來精確控制燃料的供給，實(shí)驗(yàn)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(dòng)，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(shí)時(shí)測(cè)量不同高度處的溫度分布，走廊處的熱電偶架可以測(cè)量門口溢出火焰和煙氣的羽流溫度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為房間和外壁面的結(jié)構(gòu)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(duì)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(jié)構(gòu)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(cè)面孔口、10-門、11-左側(cè)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(cè)面板、17-走廊頂板、18-走廊頂部孔口、19-可移動(dòng)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(zhǎng)度刻度線、25-走廊左側(cè)面板、26-走廊高度刻度線、27-走廊左側(cè)玻璃板、28-螺栓卡孔、29-螺栓、30-走廊、31-機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)、32-走廊封閉裝置。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明

圖1是本實(shí)用新型的整體機(jī)構(gòu)示意圖包括建筑外壁面1，房間3，走廊30，機(jī)械通風(fēng)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(shí)現(xiàn)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)開口處的無縫連接，走廊右側(cè)設(shè)置有可移動(dòng)走廊封閉裝置32可以對(duì)走廊進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)外壁面的垂直放置，外壁面含有一個(gè)開口，可以實(shí)現(xiàn)外壁面和房間側(cè)面的無縫銜接，房間3整體框架是正方體空心結(jié)構(gòu)，左側(cè)壁面玻璃板11鑲嵌在在房間的一側(cè)作為一側(cè)面，房間3的頂部和側(cè)面等間距開設(shè)有房間頂部孔口8和房間側(cè)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(shè)置有窗戶開口4和門開口10。

圖3是左側(cè)窗戶開口，窗戶開口的一側(cè)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(shí)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(shè)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(jìn)行密封，燃燒器支撐板14上設(shè)置由九個(gè)燃燒器固定口，多孔燃燒器是漸擴(kuò)的圓柱狀結(jié)構(gòu)，中間漸擴(kuò)放置有細(xì)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(shí)現(xiàn)燃燒室與走廊30連接，由走廊左側(cè)面板25、走廊右側(cè)面板16、走廊底板20和走廊頂板17組成，走廊左側(cè)面板25鑲有走廊左側(cè)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(cè)有走廊高度刻度線26和走廊長(zhǎng)度刻度線24，走廊30通過支撐桿22來進(jìn)行支撐，走廊頂部開設(shè)有等間距的走廊頂部孔口18，走廊內(nèi)部設(shè)置有可移動(dòng)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(cè)面板25與走廊右側(cè)面板16通過走廊底板20固定連接，在走廊左、右兩側(cè)面板等間距開設(shè)有螺栓卡孔28，采用加工的螺栓29旋入可以封閉外側(cè)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(cè)面板16相連，走廊頂板17和走廊頂?shù)装?0等間距開設(shè)有螺栓卡孔28，通過螺栓29固定走廊左側(cè)面板。

實(shí)驗(yàn)1：基于技術(shù)背景所述的火災(zāi)場(chǎng)景1可以建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，研究走廊的尺寸對(duì)于從門口溢出火溢流的影響，此時(shí)，窗戶處于封閉狀態(tài)，在房間頂部和側(cè)面通過孔口在房間內(nèi)部的相應(yīng)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(jìn)行封閉，通過導(dǎo)管連接丙烷氣體用于燃料供給實(shí)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(yùn)行，該實(shí)驗(yàn)不使用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)和走廊封閉裝置，走廊兩側(cè)與外界相連，通過讓走廊兩側(cè)開口供給的空氣實(shí)現(xiàn)室內(nèi)燃燒，在走廊一側(cè)開口和側(cè)面玻璃壁面使用DV觀察房間-走廊火溢流情況，實(shí)驗(yàn)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(shè)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(cè)點(diǎn)，由于左、右兩側(cè)對(duì)對(duì)稱，因此只在一側(cè)布置熱電偶，另一側(cè)孔口進(jìn)行密封處理。

實(shí)驗(yàn)2：基于技術(shù)背景所述的火災(zāi)場(chǎng)景2可以建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)置一定的窗戶開口尺寸，基于雙開口(風(fēng)和窗戶)的著火房間，研究走廊的尺寸對(duì)于兩處開口的火溢流的影響機(jī)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(shè)置與實(shí)驗(yàn)1一致，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)3：基于實(shí)驗(yàn)2，研究走廊正壓通風(fēng)條件下室內(nèi)火焰和煙氣的蔓延情況，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行對(duì)比。在走廊的一側(cè)設(shè)置有機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，與走廊一側(cè)開口進(jìn)行無縫連接，在走廊內(nèi)部通風(fēng)，另一側(cè)使用走廊封閉裝置對(duì)走廊一側(cè)進(jìn)行封閉，因此走廊的處的溫度分布不對(duì)稱，因此需要將每一個(gè)孔口均布置熱電偶，其他的測(cè)量裝置和實(shí)驗(yàn)2一致，研究不同機(jī)械通風(fēng)風(fēng)速條件下，走廊內(nèi)部的煙氣運(yùn)動(dòng)情況以及窗戶開口處的火焰溢出形態(tài)。