ISO9705标准实验间内外木垛火燃烧特性试验研究(2)
在本实验中我们除了要研究热释放速率HRR和热通量以外，还需要研究温度的变化规律。
在火灾基础科学研究中需要确定燃烧介质的种类数量等。在很多试验中会采用气体火灾，比如甲烷火，或者液体火灾。这两种火源提供的火比较容易控制，在试验中较为方便，同时期燃烧规律也基本稳定，这非常有利于我们的研究。但是我们在本实验中采用的燃烧材料为木垛，木质材料在我们的日常家居生活中普遍采用，通过木垛的燃烧能够很好的模拟室内火灾的发生状况以及规律特点。另外由于本实验是完全的大尺度模拟，需要测量相关数据，所以需要稳定的火源，而木垛正好符合这样的要求[9]。
1.3 ISO9705标准火灾试验间
本实验在ISO9705标准试验间中进行，分为室内和室外部分。ISO9705 Room Fire Test in Full Scale for Surface Products 该标准的草案于1991年提出，经投票公决后正式确定为ISO（the International Organization for Standardization）标准，成为文献资料的时间为1992年。ISO9705标准实验间如今已成为进行大尺度火灾实验的标准通用设备，运用该房间进行热释放速率的测量实验具有典型室内火灾的特征，但同时具有建设费用较高，实验耗费大的特点[10]。我国在这方面的研究要落后于国际水平。一直到21世纪初，哈尔滨工程大学和中国科技大学建立了ISO9705室内火灾热释放速率测量系统。由于火灾实验是一种毁坏性，耗费性的实验，进行大尺度实验的费用很大。纵观所有文献，到目前为止，我国利用ISO9705室内火灾热释放速率测量系统进行的热释放速率方面的研究还是零散的，极不成系统，各实验单位之间的数据还未实现数据的共享。
图1.3是系统的结构简图，实验系统包括燃烧室（火灾房间），集烟罩，排烟管（包含分析段），排烟风机等主要部分。
图1.3 ISO9705实验间结构简图
房间长(3. 6 ±0. 05) m，宽与高同为(2.4±0. 05) m，在宽度方向的中间位置开设一个宽为(0. 8 ±0. 01) m ，高为(2. 0 ±0. 01) m 的门。在做室内实验时门是敞开的，在做室外集烟罩下的实验时门是关闭的。房间采用红砖水泥建造，内衬标准的石膏(或硅酸钙)墙板，其厚度不小于 13 mm。在进行水喷淋和细水雾实验时，门口砌有门槛，高度为0.1m[11]。
利用耗氧原理测量燃烧热释放率时，须将燃烧产物全部收集起来，通过排烟管送到下游的烟气取样装置。整个烟气收集系统要求有足够的能力把燃烧产生的烟气收集起来而不至产生溢出，且不会对室内物理场造成干扰。整个烟气收集装置由集烟罩、排烟管、引风机、待测参数探头等部分组成。
集烟罩放置在门口上方，罩底开口尺寸为(3.0×3. 0 ×1. 0) m，中部为1. 0m 高的四棱台收缩段。上部是一个(0. 9 ×0. 9 ×0. 9) m 的四方腔，内部设两个(0. 5 ×0. 9) m的折流板，以利于烟气流的充分混合.为使烟气流动稳定，在排烟管的进、出口装有导流板，排烟管直径为 0. 4 m 。烟气的分析和测量都必须是在烟气充分混合后、流动稳定的位置测试.为达到这一要求，排烟管的直线段长度至少是直径的8倍以上。考虑安装 T 型动压管、温度热电偶、烟气采样探针、烟气可见度测试装置，烟管直线段长度至少取5. 0 m。引风机的设计能力应达到排走室内火场产生的全部烟气，其风量至少为4. 0 kg/ s ，压头为2 kPa。
1.4 实验的意义
长期以来，火灾研究大体可以分为理论研究以及实验研究。理论研究主要基于一些已有的公式数据概念等对火灾的相关参数进行推断，但是这种方法所带来的问题也比较多，比如对于公式 （Q表示热释放速率， 表示燃烧因子， 表示质量损失速率， 表示燃烧热），但该式右侧的各项难以合理确定，主要表现为燃烧过程中可燃物的组分变化很大，ΔH 不固定，燃烧场景不同，Φ变化较大。因此依靠上式来确定可燃物的热释放率很困难。另外也可以通过理论分析和经验来确定其他一些参数，比如热释放速率，平均火焰的长度或者火焰顶部的长度等等，但是这都有局限性，都要求是一定种类的火焰，已经燃烧物有一定的几何形状。所以理论分析方法并不可靠，主要还是通过实验的方法来进行相关的研究。实验的方法也大体上可以分为两种，一是模拟实验，该类实验的实验成本较低，操作也比较简单，通过模拟实验的结果来推断火灾的燃烧特征，但是其实用范围也有一定的局限性。两外一种就是全尺寸大尺度的实验，比如ISO9705标准实验间，该类实验可以较好的模拟火灾的燃烧特征，但是实验费用昂贵，周期长。