一种建筑外立面火灾模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种建筑外立面火灾模拟装置，其特征包括：多层燃烧腔室、模拟侧墙、移动平台、铠装热电偶探头、热辐射通量测量仪、热电偶贴片、玻璃边框、阳光控制镀膜玻璃、模拟可燃物、水冷热流计、轴流风机、DV摄像机、可伸缩防火挑檐；多层燃烧腔室为两个燃烧腔室叠加而成，模拟侧墙分别与设有窗口的壁面进行组合，形成U型结构；可伸缩防火挑檐安装在下层燃烧腔室的窗口上部。本发明专利技术能用于研究高层建筑外壁面在环境风作用下火灾蔓延情况，也可以用于研究侧墙限制条件下火焰与烟气羽流发展特征以及外立面火溢流卷入上层腔室发生次生火灾特征规律，从而为在此类建筑的防火设计提供参考。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种建筑外立面火灾模拟装置
本专利技术属于建筑防灾
，具体涉及城市U型建筑物外壁面火灾蔓延且侧面受限条件下的火焰与烟气羽流特征，外立面火溢流卷入上层腔室发生次生火灾的现象，以及改进的防火挑檐实验研究装置。
技术介绍
近年来，随着经济飞速的发展，城市规模不断扩大，日益激增的人口与国家紧缺的土地矛盾日益激化，所以国家建造了一大批高密度、大规模的居民住宅用房群。这些住宅群的结构各有不同，尤其是有一类建筑结构类似“U”型、“回”型、甚至“L”型，较普通的建筑结构有较好的稳定性。然而，有利必有弊，在这类建筑拥有较高稳定性的同时也存在着一些安全隐患。一旦这类建筑发生火灾，火焰就会沿着窗户蔓延出来，再沿着建筑壁面迅速扩散，更有甚者外立面的火溢流会顺着外壁向上蔓延，通过辐射传热给上层腔室的易燃物，高温火焰使上层玻璃破碎并造成次生火灾的进一步发生，从而引发大型建筑火灾，给国家和人民带来不可估量的人员伤亡和经济损失。由于此类建筑结构据有一定的特殊性，建筑的外壁面火灾也会和普通建筑形式所发生的火灾具有一定的特殊性，有可能发生立体火蔓延现象。然而现有技术中未涉及上层建筑内部被引燃的情况，如授权专利《城市建筑外壁面火灾模拟实验装置》(申请号：200910184963.0)，也未考虑不同侧墙宽度和环境风耦合形成的烟囱效应对外立面火灾的影响。除此之外，目前工程技术中常用防火挑檐被用来阻止火焰沿着建筑外壁面向上层建筑继续蔓延，我国现有建筑防火设计规范对防火挑檐的尺寸有如下的规定:《建筑设计防火规范》GB50016—2014中第6.2.5款规定建筑外墙上、下层开口之间应设置高度不小于1.2m的实体墙或挑出宽度不小于1.0m、长度不小于开口宽度的防火挑檐；当室内设置自动喷水灭火系统时，上、下层开口之间的实体墙高度不应小于O.8m。虽然在一定程度上达到抑制火焰向上蔓延的效果，但是真正外立面发生立体火灾情况下，火势较大，容易在短时间内迅速绕过水平防火挑檐，进一步蔓延至上层建筑，造成更大损失，同时在现有技术中，也不能任意加长防火挑檐，会大大影响建筑美观效果。如何进行改进建筑领域防火挑檐设置，是一个重要研究内容。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术的不足之处，提出一种建筑外立面火灾模拟装置，以期能用于研究U型建筑外壁面火灾蔓延情况和在侧面受限条件下，火焰与烟气羽流特征以及外立面火溢流卷入上层燃烧腔室发生次生火灾的一般规律，并且探究改进后的防火挑檐影响效果，从而为在此类建筑发生火灾时提供更优的应急方案与防范措施。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种建筑外立面火灾模拟装置的特点包括：多层燃烧腔室、模拟侧墙、移动平台、铠装热电偶探头、热辐射通量测量仪、热电偶贴片、阳光控制镀膜玻璃、模拟可燃物、水冷热流计、DV摄像机、轴流风机、玻璃边框和可伸缩防火挑檐；所述多层燃烧腔室为两个中空的燃烧腔室叠加而成，包括上层燃烧腔室和下层燃烧腔室；所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室的内腔顶部均设置有喷淋头、底部均设置为底面钢板，所述下层燃烧腔室设有喷气孔；其中所述上层燃烧腔室内设置有所述模拟可燃物；所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室的同一个壁面均设置为耐高温透明玻璃，与所述耐高温透明玻璃相对应的壁面设置为玻璃对面钢板，在所述玻璃对面钢板上呈阵列排布有所述铠装热电偶探头；所述模拟侧墙与所述模拟翼墙的壁面垂直形成U型结构，并通过三角斜筋固定在所述移动平台上；任意模拟侧墙之间通过插销和插孔进行延伸；在所述模拟侧墙上通过铁丝呈阵列排布有若干个铠装热电偶探头，用于测量侧墙上温度分布特征；在所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室上，并与所述耐高温透明玻璃相邻的壁面上分别设置有上窗口和下窗口；在所述上层燃烧腔室的上窗口上安装有玻璃边框及阳光控制镀膜玻璃；在所述阳光控制镀膜玻璃上呈阵列布置有所述热电偶贴片；并与所述阳光控制镀膜玻璃相邻的位置上，在不同高度处沿竖直和径向方向镶有若干个用于测量正面的总热流值的水冷热流计；在燃烧腔室外立面内部安装热电偶，用于记录壁面热传导规律。所述可伸缩防火挑檐设置在所述下窗口的上方，并由弹簧、开关移动杆、不锈钢固定块、磁铁固定块、pvc支撑架、不锈钢支撑架、内壳和外壳组成；在所述外壳和内壳嵌套设置，在所述外壳的内腔背板上设置有所述磁铁固定块，并通过所述pvc支撑架进行支撑；在所述磁铁固定块上吸附有所述开关移动杆；所述开关移动杆上设置有所述弹簧；所述弹簧的外侧连接所述内壳；在所述开关移动杆的前方，并处于所述弹簧的两侧设置有所述不锈钢固定块，所述不锈钢固定块通过所述不锈钢支撑架进行支撑；以所述pvc支撑架在燃烧中融化而造成所述磁铁固定块掉落，使得所述开关移动杆在水平方向上受到的磁力小于所述弹簧的弹力，从而在弹簧的弹力作用下，所述开关移动杆贴合在所述不锈钢固定块上，并在弹簧的伸展下带动所述内壳向外延伸，形成可伸缩防火挑檐的扩展结构；以所述多层燃烧腔室的上窗口和下窗口所在面为所述多层燃烧腔室的正面，在所述正面的前方摆放有轴流风机、DV摄像机和所述热辐射通量检测仪，所述轴流风机用于模拟实际环境中的侧风；所述DV摄像机用于记录火焰图像及所述阳光控制镀膜玻璃破裂时刻；所述热辐射通量检测仪用于测量所述多层燃烧腔室溢出火焰的热辐射特征。本专利技术所述的建筑外立面火灾模拟装置的特点也在于，在所述正面的两侧，并沿着水平方向上设置有可伸缩的延伸装置；所述延伸装置与所述模拟侧墙形成扩展的U型结构。所述正面的总热流值与U型结构的开口大小的关系通过式来表征：式中，∝表示正比关系，A是上窗口或下窗口的面积，H是上窗口或下窗口的高度，D是所述正面两侧的模拟侧墙之间的间距，y是所述水冷热流计的高度，是所述水冷热流计在水平方向上的热流值，是所述水冷热流计在竖直方向上的热流值。与现有技术相比，本专利技术充分考虑了建筑结构楼层高度以及不同大小侧墙、侧墙深度对结构的影响以及火溢流可能造成的上层燃烧腔室次生火灾的发生情况，利用相应的技术措施来研究U型建筑火灾防护，并达到了操作方便经济性较好的效果，具体的说，有益效果体现在：1、在侧墙结构方面，通常来说不同的U型建筑的侧墙大小和结构会有很多差异，忽略了相邻建筑结构对建筑外立面开口火溢流现象的影响。本专利技术可通过接合多个模拟侧墙来实现侧墙深度的改变，改变模拟侧墙之间的距离；从而可以针对不同侧墙条件进行多组试验，并且耦合环境风的影响，研究U型建筑形成的“烟囱效应”对外立面火灾的影响；2、在燃烧外立面内部热传导方向，本专利技术提出了设置内部热电偶，用于记录不同厚度下外立面热传导情况；对于研究不同开口，侧墙限制和环境风影响下，腔室壁面传热机制有重要作用，从而可以更详细了解建筑腔室的热损失，便于合理的设置建筑保温系统。3、在次生火灾研究方面，前人尚未考虑上层建筑内部被引燃的情况。本专利技术型通过在上层燃烧腔室的窗口设置玻璃边框用于安装不同厚度阳光控制镀膜玻璃模拟建筑玻璃幕墙，并且在其内部放置模拟燃烧物。在上层燃烧腔室的正前方位置拉铁丝安装铠装热电偶，可以测量上层腔室燃烧时的室外温度。在燃烧腔室正面放置轴流风机模仿侧风，通过设置在玻璃上热电偶贴片以及水冷热流计，用DV记录燃烧过程，从而有利于研究火溢流在环境风作用下发生引起上层腔室内易燃物发生燃烧以及玻璃破碎时的相关特征。4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑外立面火灾模拟装置，其特征包括：多层燃烧腔室(8)、模拟侧墙(2)、移动平台(6)、铠装热电偶探头(13)、热辐射通量测量仪(17)、热电偶贴片(19)、阳光控制镀膜玻璃(20)、模拟可燃物(21)、水冷热流计(22)、DV摄像机(23)、轴流风机(24)、玻璃边框(25)和可伸缩防火挑檐(27)；所述多层燃烧腔室(8)为两个中空的燃烧腔室叠加而成，包括上层燃烧腔室和下层燃烧腔室；所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室的内腔顶部均设置有喷淋头(9)、底部均设置为底面钢板(10)，所述下层燃烧腔室设有喷气孔(11)；其中所述上层燃烧腔室内设置有所述模拟可燃物(21)；所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室的同一个壁面均设置为耐高温透明玻璃(18)，与所述耐高温透明玻璃(18)相对应的壁面设置为玻璃对面钢板(12)，在所述玻璃对面钢板(12)上呈阵列排布有所述铠装热电偶探头(13)；所述模拟侧墙(2)与所述模拟翼墙的壁面垂直形成U型结构，并通过三角斜筋(4)固定在所述移动平台(6)上；任意模拟侧墙(2)之间通过插销(15)和插孔(14)进行延伸；在所述模拟侧墙(2)上通过铁丝(26)呈阵列排布有若干个铠装热电偶探头(13)，用于测量侧墙上温度分布特征；在所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室上，并与所述耐高温透明玻璃(18)相邻的壁面上分别设置有上窗口(1a)和下窗口(1b)；在所述上层燃烧腔室的上窗口(1a)上安装有玻璃边框(25)及阳光控制镀膜玻璃(20)；在所述阳光控制镀膜玻璃(20)上呈阵列布置有所述热电偶贴片(19)；并与所述阳光控制镀膜玻璃(20)相邻的位置上，在不同高度处沿竖直和径向方向镶有若干个用于测量正面的总热流值的水冷热流计(22)；在燃烧腔室外立面内部安装热电偶，用于记录壁面热传导规律；所述可伸缩防火挑檐(27)设置在所述下窗口(1b)的上方，并由弹簧(28)、开关移动杆(29)、不锈钢固定块(30)、磁铁固定块(31)、pvc支撑架(32)、不锈钢支撑架(33)、内壳(34)和外壳(35)组成；在所述外壳(35)和内壳(34)嵌套设置，在所述外壳(35)的内腔背板上设置有所述磁铁固定块(31)，并通过所述pvc支撑架(32)进行支撑；在所述磁铁固定块(31)上吸附有所述开关移动杆(29)；所述开关移动杆(29)上设置有所述弹簧(28)；所述弹簧(28)的外侧连接所述内壳(34)；在所述开关移动杆(29)的前方，并处于所述弹簧(28)的两侧设置有所述不锈钢固定块(30)，所述不锈钢固定块(30)通过所述不锈钢支撑架(33)进行支撑；以所述pvc支撑架(32)在燃烧中融化而造成所述磁铁固定块(31)掉落，使得所述开关移动杆(29)在水平方向上受到的磁力小于所述弹簧(28)的弹力，从而在弹簧(28)的弹力作用下，所述开关移动杆(29)贴合在所述不锈钢固定块(30)上，并在弹簧(28)的伸展下带动所述内壳(34)向外延伸，形成可伸缩防火挑檐(27)的扩展结构；以所述多层燃烧腔室(8)的上窗口(1a)和下窗口(1b)所在面为所述多层燃烧腔室(8)的正面，在所述正面的前方摆放有轴流风机(24)、DV摄像机和所述热辐射通量检测仪(17)，所述轴流风机(24)用于模拟实际环境中的侧风；所述DV摄像机用于记录火焰图像及所述阳光控制镀膜玻璃(20)破裂时刻；所述热辐射通量检测仪(17)用于测量所述多层燃烧腔室溢出火焰的热辐射特征。...

【技术特征摘要】
1.一种建筑外立面火灾模拟装置，其特征包括：多层燃烧腔室(8)、模拟侧墙(2)、移动平台(6)、铠装热电偶探头(13)、热辐射通量测量仪(17)、热电偶贴片(19)、阳光控制镀膜玻璃(20)、模拟可燃物(21)、水冷热流计(22)、DV摄像机(23)、轴流风机(24)、玻璃边框(25)和可伸缩防火挑檐(27)；所述多层燃烧腔室(8)为两个中空的燃烧腔室叠加而成，包括上层燃烧腔室和下层燃烧腔室；所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室的内腔顶部均设置有喷淋头(9)、底部均设置为底面钢板(10)，所述下层燃烧腔室设有喷气孔(11)；其中所述上层燃烧腔室内设置有所述模拟可燃物(21)；所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室的同一个壁面均设置为耐高温透明玻璃(18)，与所述耐高温透明玻璃(18)相对应的壁面设置为玻璃对面钢板(12)，在所述玻璃对面钢板(12)上呈阵列排布有所述铠装热电偶探头(13)；所述模拟侧墙(2)与所述模拟翼墙的壁面垂直形成U型结构，并通过三角斜筋(4)固定在所述移动平台(6)上；任意模拟侧墙(2)之间通过插销(15)和插孔(14)进行延伸；在所述模拟侧墙(2)上通过铁丝(26)呈阵列排布有若干个铠装热电偶探头(13)，用于测量侧墙上温度分布特征；在所述上层燃烧腔室和下层燃烧腔室上，并与所述耐高温透明玻璃(18)相邻的壁面上分别设置有上窗口(1a)和下窗口(1b)；在所述上层燃烧腔室的上窗口(1a)上安装有玻璃边框(25)及阳光控制镀膜玻璃(20)；在所述阳光控制镀膜玻璃(20)上呈阵列布置有所述热电偶贴片(19)；并与所述阳光控制镀膜玻璃(20)相邻的位置上，在不同高度处沿竖直和径向方向镶有若干个用于测量正面的总热流值的水冷热流计(22)；在燃烧腔室外立面内部安装热电偶，用于记录壁面热传导规律；所述可伸缩防火挑檐(27)设置在所述下窗口(1b)的上方，并由弹簧(28)、开关移动杆(29)、不锈钢固定块(30)、磁铁固定块(31)、pvc支撑架(32)、不锈钢支撑架(33)、内壳(34)和外壳(35)组成；在所述外壳(35)和内壳(34)嵌套设置，在所述外壳(35)的内腔背板上设置有所述磁铁固定块(31)，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，陈宇航，刘晅亚，朱红亚，许晓元，于年灏，范传刚，梅凤珠，
申请(专利权)人：合肥工业大学，公安部天津消防研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34