[發明專利]建筑物火災煙流特性預測系統和預測方法

無效

• 申請號: 200710092984.0
• 申請日: 2007-11-15
• 公開（公告）號: CN101187999A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 王厚華;羅慶;白雪蓮;羅嘉陵;謝元一;彭宣偉;何晟;韓武松;胡洋
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q50/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

1.一種建筑物火災煙流特性預測系統，該系統包括：數據中心、控制中心、采集模塊、算法模塊、分析處理模塊，其特征在于：(1)數據中心預先存入建筑物構造的相關幾何數據、建筑物的物性參數；采集模塊采集建筑物環境氣象條件；

(2)控制中心選擇熱釋放速率增長形式，建立火災場景模型，根據火源類型及燃燒時間建立建筑物結構的改變模型；

(3)控制中心根據建筑物燃燒時間選擇墻體傳熱子模型；

(4)控制中心根據建筑物內部結構將建筑物轉化為節點和枝構成的建筑物換氣樹，由此構造建筑物換氣回路接續矩陣和閉環矩陣；

(5)控制中心設定時間步長Δτ，根據建筑物換氣回路接續矩陣、閉環矩陣以及相關模型和參數，構建煙氣特性方程；

(6)算法模塊求解煙氣特性方程，計算各節點溫度、煙氣濃度、CO2濃度、CO濃度、壁面溫度、通過開口的煙氣質量流量、壓差，生成煙氣濃度、CO2濃度、CO濃度隨時間的變化曲線；

(7)分析處理模塊根據計算結果分析煙氣到達危險狀況的時間，并提供CO濃度判據、CO2濃度判據、煙氣濃度判據以及煙氣層高度判據。

2.根據權利要求1所述的建筑物火災煙流特性預測系統，其特征在于，所述建筑物換氣樹包括由建筑物的各房間、各樓梯間、各層樓面構成的節點，由通道開口構成的枝。

3.根據權利要求1所述的建筑物火災煙流特性預測系統，其特征在于，所述物性參數包括：建筑物開口的風壓系數、流量系數、輻射透過率、墻體各材料的導熱系數和比熱容。

4.根據權利要求1所述的建筑物火災煙流特性預測系統，其特征在于，系統還根據排煙方式、建筑物構造變化、安全疏散的臨界要求確定送風量與排煙量。

5.根據權利要求1-4其中之一所述的建筑物火災煙流特性預測系統，其特征在于，所建立的火災場景模型包括，穩態火源和非穩態火源模型。

6.根據權利要求1-4所述的建筑物火災煙流特性預測系統，其特征在于，構建的所述煙氣特性方程包括：根據建筑物換氣回路接續矩陣及常數矩陣，構建節點質量平衡方程式，根據建筑物閉環矩陣構建環路壓力平衡方程式；根據建筑物開口平面法線及開口兩端房間煙氣密度，建筑物中和界相對于開口的不同位置，建立開口質量與開口壓差關系式；根據現實溫度建立房間熱平衡方程式；建立有限厚墻體傳熱方程式；根據煙流與壁面的總換熱系數、壁體材料建立半無限大物體傳熱方程式；建立煙氣濃度方程式、CO2濃度方程式、CO濃度方程式。

7.一種建筑物火災煙流特性預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)系統數據中心預先存入建筑物的相關幾何數據、建筑物相關的物性參數，采集模塊采集建筑物環境氣象條件；

(2)選擇熱釋放速率增長形式，建立火災場景模型，根據火源類型及燃燒時間建立建筑物結構的改變模型；

(3)根據建筑物燃燒時間選擇墻體傳熱子模型；

(4)將建筑物內部結構轉化為節點和枝構成的建筑物換氣樹，由此構造建筑物換氣回路接續矩陣和閉環矩陣；

(5)設定時間步長Δτ，根據建筑物換氣回路接續矩陣、閉環矩陣以及相關模型和參數，構建煙氣特性方程；

(6)求解煙氣特性方程計算各節點溫度、煙氣濃度、CO2濃度、CO濃度、壁面溫度、通過開口的煙氣質量流量、壓差，生成各參數隨時間的變化曲線；

(7)根據煙氣特性方程計算結果分析煙氣到達危險狀況的時間，并提供CO濃度判據、CO2濃度判據、溫度判據、煙氣濃度判據以及煙氣層高度判據。

8.根據權利要求7所述的建筑物火災煙流特性預測方法，其特征在于，將建筑物的各房間和樓梯間作為節點，樓梯井按各層樓面分割成不同節點，走廊型通道按照與房間面積近似相等的原則化分成節點，建筑物通道的開口作為枝，將建筑物轉化為節點和枝構成的建筑物換氣樹。

9.根據權利要求7所述的建筑物火災煙流特性預測方法，其特征在于，所建立的火災場景模型包括，穩態火源和非穩態火源兩種火災場景模型。

10.根據權利要求7所述的建筑物火災煙流特性預測方法，其特征在于，所述構建煙氣特性方程的步驟包括：根據建筑物換氣回路接續矩陣及常數矩陣，構建節點質量平衡方程式，根據建筑物閉環矩陣構建環路壓力平衡方程式；根據建筑物開口平面法線及開口兩端房間煙氣密度，建立開口質量與開口壓差關系式；根據現實溫度建立房間熱平衡方程式；建立有限厚墻體傳熱方程式；根據煙流與壁面的總換熱系數、壁體材料的導熱系數與導溫系數建立半無限大物體傳熱方程式；建立煙氣濃度方程式、CO2濃度方程式、CO濃度方程式。