如何定量计算火灾过程？

1.火灾蔓延与烟气流动计算

火灾蔓延与烟气流动计算一般采用美国国家标准与技术研究所（NIST）建筑与火灾实验室提供的免费软件包FDS和CFAST。

FDS软件包包括FDS（计算软件）和Smoke view（显示软件）。FDS采用了场模拟方法，计算火灾发生后火灾蔓延的过程，分析火灾场景中的烟气运动，对通风与水喷淋作用下火灾蔓延过程和烟气的流动过程进行合理的预测。Smoke view将计算结果进行可视化的图形显示，给出直观的效果。

CFAST是一种计算火灾和烟气在建筑内部蔓延的区域模拟程序，能有效预测通风和机械排烟对烟气运动的影响，从而对烟气控制系统的有效性给出定量的结果。

2.人员疏散计算

建筑发生火灾后，如果人员能在火灾达到危险状态之前全部疏散到安全区域，便可认为这个建筑的防火安全设计对于火灾中的人员疏散是合理的。

在火灾过程中，探测到火灾并给出报警和火灾对人构成危险的时刻具有重要意义。火灾中的人员疏散大体要经历察觉火灾、行动准备、逃生行动、到达安全地带等阶段。察觉火灾的时刻可以从发出火灾报警信号时刻算起，但一般前者略迟于后者。图4.3给出了火灾发展与人员疏散中典型的时间参数关系。

图4.3　火灾发展与人员疏散的时间线

有效安全疏散时间ASET是指从起火的时刻到火灾对人构成危险的时刻的时间间隔，必须疏散时间RSET是指从起火到人员成功撤离危险区域所需的时间。图4.3中，从起火到室内人员察觉到起火的时间为tb，疏散剩余固执己见用的时间为tc，疏散到达安全地带的时间为ts，则保证人员安全疏散的基本条件是：

火灾安全涉及整个建筑，因此建筑内每个可能受到火灾威胁的区域都应满足式4-15的要求。

按照消防安全工程的通用算法，人员的疏散时间表示如下：(www.xing528.com)

总疏散时间=火灾报警时间+人员响应时间（人员准备时间）+疏散行动时间（包括逃生到疏散出口和通过疏散出口的时间）

（1）火灾报警时间。对于商场内的常规空间（除中庭以外的区域），其火灾报警器假定为点式感烟火灾探测器，位置设在吊顶天花，高度为3.5～4m，火灾探测器可探测到100kW火灾并启动报警。以快速发展火计算，达到100kW的时间为火灾起火后48s，因此，按照保守的估计，将常规空间内火灾报警的时间取为火灾开始后1min。

对于商场内的中庭空间，快速发展火发生100s后，达到0.5MW，这时可以启动安装在高度15m左右的顶棚上的点式感烟火灾探测器。因此，按照保守的估计，将中庭空间内火灾报警的时间取为火灾开始后2min。

（2）人员响应时间（人员准备时间）。人员响应时间是指从火灾报警系统报警到人员开始疏散的这段时间，不同场所的人员响应时间有很大不同。统计结果表明：发生火灾时，人员响应时间与建筑内采用的火灾报警系统的类型有直接关系。表4-1为根据经验总结出来的各种不同用途建筑内采用不同火灾报警系统时的人员响应时间。

表4.1　各种不同用途的建筑采用不同火灾报警系统时的人员响应时间

表4.11中，火灾报警系统类型为：
W1——现场广播，来自闭路电视系统的消防控制室；
W2——事先录制好的声音广播系统；
W3——采用警铃、警笛或其他类型警报装置的报警系统。

（3）疏散行动时间。商场内合理的人员疏散研究是建立在正确的人员荷载统计的基础上的。商场内的人员密度值不仅与该建筑所在国家、地区、地段，商场的类型和使用性质等因素，以及是地上商场还是地下商场等情况关系较大，而且对于同一商场，最大人员密度还受其平面布置、空间布局、营业厅的使用面积以及商品的配置等因素的影响。人员荷载的确定有两种方法，一种为该商场提供的人员荷载，另一种为按照《商场建筑设计规范》设计的人员荷载。

本书采用经验公式计算和EVACNET4模型模拟相结合的评估方法，主要针对商场的建筑特点、人员荷载及其分布特征，考虑其整体建筑结构的影响，模拟火灾等紧急情况下的人员疏散，对多方向疏散路线的人员疏散过程进行动态仿真研究。并通过模拟计算分析在最不利情况下，各防火分区人员疏散所需时间和建筑所能提供的疏散时间以及对应的疏散通道距离，为设计最佳人员疏散方案提供参考依据。

EVACNET4模型是一种网络节点式的疏散模型。该模型是模拟人员在建筑内行走并最终疏散到安全地点的计算机模型，由美国佛罗里达大学开发，是目前世界上被广泛采用的人员疏散模型之一。ECAXNET4模型对建筑的结构进行网络描述，定义一系列的节点与路径，节点代表建筑内的不同单元，路径表示各个节点之间的通道，这样就建立了建筑的网络模型。

Togawa公式表述如下：

式中，Ntol表示功能区内待疏散总人数（人）；Weff表示疏散出口的有效总宽度（m）；C表示疏散出口的疏散能力（人/ms）；Lmin表示疏散人员距离疏散出口的最近距离（m）；V表示疏散时人员的平均速度。