水幕保護(hù)玻璃安全防火系統(tǒng)有效性的研究

  1、引言

　　鋼化玻璃在建筑中本身可以作為現(xiàn)成的防火分隔物，水膜覆蓋在玻璃表面，可以延長鋼化玻璃耐火時間，降低背火面的溫度和輻射的熱量。整個系統(tǒng)既可以控制火災(zāi)中煙霧的擴(kuò)散，又能控制火勢的蔓延，保證人員疏散和財產(chǎn)轉(zhuǎn)移的安全。

　　2、實驗器材簡介

　　2.1、燃燒場所

　　燃燒場所為白鐵皮制成的0.5m*0.5m*0.5m的鐵箱，無底，正面留出一個槽子用來插放玻璃，箱子的后面開了一個小門，用來流通空氣，方便人員操作。

　　2.2、玻璃

　　實驗采用鋼化玻璃和普通玻璃分別實驗，玻璃的尺寸為0.5m*0.5m。因普通玻璃的常用厚度為5mm，為了形成對照，同樣選用厚度為5mm的鋼化玻璃。

　　2.3、變頻泵

　　實驗中使用的泵的型號為SZ037，粵華牌不銹鋼射流式自吸離心泵，流量為0-3m?/h，揚程為35-12m。通過調(diào)節(jié)泵的頻率來改變噴頭的流量。

　　2.4、油盤

　　本實驗采用相應(yīng)功率的油盤進(jìn)行燃燒來控制火災(zāi)的規(guī)模，由于本實驗?zāi)Ｐ鸵?guī)模較小，選取尺寸為5X5cm*cm、10X10cm*cm、10X15cm*cm的油盤。為了不對模型與實驗室造成污染，故在實驗中采用了純度為99％的甲醇作為燃料。

　　2.5、噴頭

　　邊墻式噴頭灑水的形狀為半拋物線形，單面水流定向地噴向被保護(hù)區(qū)域。本實驗將其垂直安裝在玻璃上邊的正中點。沒有擋板的方向朝向玻璃，使得水能覆蓋玻璃。

　　2.6、溫度測量

　　實驗用ADAM溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。玻璃表面一共有7個溫度測點，1-6號點在溫度背火面，7號點在玻璃向火面，另有測點8設(shè)置在火焰上方。

　　3、實驗步驟

　　（1）連接好裝置，調(diào)節(jié)水的流量，水達(dá)到覆蓋玻璃下角的臨界狀態(tài)時泵的頻率為19.14Hz；

　?。?）選取變量油盤、流量；油盤按尺寸大小分為小、中、大三種，逐步調(diào)高泵的頻率，當(dāng)水能完全覆蓋到玻璃中上方時頻率為23.01Hz，此時玻璃的角落有部分沒有被水覆蓋到，當(dāng)玻璃的兩角基本覆蓋時頻率為26.37Hz；

　　（3）測流量：用量筒和秒表測量水量和噴水時間，換算出噴頭的流量，不同頻率分別測量三次后取平均值；上述泵的頻率對應(yīng)的噴頭流量分別為286.72ml/s，385.50ml/s，449.78ml/s；

　?。?）在油盤中倒入100ml甲醇，放入燃燒鐵箱中心處，點燃油盤后開啟噴頭，開啟溫度采集系統(tǒng)的軟件記錄溫度；

　?。?）依據(jù)正交實驗表，并分別用普通玻璃和鋼化玻璃進(jìn)行實驗，每次實驗都按第6步進(jìn)行，直到9次實驗完成；

　?。?）設(shè)置沒有水幕保護(hù)的空白實驗。

　　由表可見較佳的水平條件為：小油盤，流量449.78ml/s。

　　由于玻璃表面溫度測點分布很接近，故下表中溫度測點1-6由玻璃表面的平均溫度來表示。

　　4、結(jié)論

　　在普通玻璃空白實驗中，使用中油盤時，玻璃在燃燒了260s后，上方發(fā)生破裂。使用大油盤時，玻璃在燃燒進(jìn)行到150s時，上方和側(cè)邊發(fā)生明顯的裂痕。從溫度變化的折線圖中可以讀出，普通玻璃在溫度大約為220℃時會發(fā)生破裂；在鋼化玻璃空白實驗中，玻璃表面最高溫度達(dá)到281.59℃并沒有破裂。說明普通玻璃比鋼化玻璃在高溫下易碎。

　　從有水幕保護(hù)的普通玻璃和鋼化玻璃的正交實驗中可以得出：普通玻璃和鋼化玻璃都沒有破碎，普通玻璃的最大溫差達(dá)到39.09，鋼化玻璃的最大溫差達(dá)到37.07℃。鋼化玻璃的溫度分布更加均勻，耐火性能更好；噴頭流量越大，玻璃的溫度減少的百分率越大，但增大的速率減??；鋼化玻璃的背火面和向火面的溫差更大，溫度變化速度更慢。

　　從水幕保護(hù)的玻璃燃燒實驗和空白實驗的對照可以看出：未噴水幕時，普通玻璃外表面溫度在34-49℃范圍內(nèi)變化，噴水幕時維持在28-30℃；未噴水幕時，鋼化玻璃外表面溫度在32-65℃范圍內(nèi)變化，噴水幕時維持在27-30℃；水幕對于玻璃具有一定的保護(hù)作用，并能降低玻璃表面的溫度。普通玻璃實驗中，溫度減少的最大百分比可到達(dá)51.44％，鋼化玻璃實驗中溫度減少的最大百分比的達(dá)到56.98％，其對于鋼化玻璃的保護(hù)效果更加明顯。