熱釋放速率

火災的燃燒強度通常用熱釋放速率表示。在進行火災危險分析時，人們需要了解火災的熱釋放速率到底有多大，以及火災熱釋放速率是如何變化的。

對於現有的火災過程程模擬程序來説，火災的熱釋放速率是一個最基本的輸入參數，只有確定了它的大小才能進行火災發展與煙氣流動的計算。實際上進行危險分析所涉及的火災並沒有真正發生，它的熱釋放速率大小完全是一種人為的假設。當然，這種假設越合理，依據它進行的模擬計算所得到的結果越真實。

在實際進行火災危險分析時，一般是參照火災的熱釋放速率隨時間的變化進行的。於是一些人提出，直接將這種變化規律表示為一條曲線更便於應用，並稱其為設定火災曲線。

原則上説，只要知道了火災中可燃物的質量燃燒速率，就能夠按下式計算其燃燒時的熱釋放速率：

式中：m——可燃物的質量燃燒速率（kg/s）；

——該可燃物的熱值；

——燃燒效率因子，反應燃燒不完全的程度。

需要指出，上式右側的各項都是難以合理確定的。首先是火災中的可燃物組分變化很大。因而其熱值不是固定不變的。其次是在火災過程的計算中，直接使用某種物質的燃燒熱不符合火災燃燒的實際情況，因為熱值是該物質完全燃燒時放出的熱量，而在火災中，

大部分物品基本上是不會完全燒完的；再次由於火災中的燃燒通常是不完全燃燒的。分析表明。在不同的火災場景下，燃燒效率因子可以在0．3～0．9範圍內變化，而不是一個固定不變的值，因此指望依靠上式準確計算火源的熱釋放速率是不現實的。

火災發展過程中的各種火災參數直接取決於火災的熱釋放速率，而燃料的燃燒是一個相當複雜的物理化學過程，對其進行數值模擬是一項極其艱鉅的任務，當前絕大多數火災模型都沒有包含燃料的燃燒模型，在運用火災模型進行火災危害分析時通常都直接採用實驗測量得到的熱釋放速率曲線或採用一些簡化的特徵火災發展模型如T平方發展火災。

以下是幾種確定火源熱釋放速率曲線的方法：

通過實際的火災實驗，可以得到火災的熱釋放速率曲線。根據實驗的規模，火災實驗可分為實驗室規模實驗、中型實驗以及實尺寸火災實驗。其中實驗室規模的實驗主要通過錐形量熱器測量單一可燃物的熱釋放速率，試樣的大小約為100 mm；100 n3．m中型實驗除了可以測量單一可燃物的熱釋放速率外，還可以測量幾種可燃物組成的可燃組件的熱釋放速率，試樣的大小最大可達1 m；1 m大型實尺寸火災實驗模擬建築的實際尺寸根據實際的可燃物種類火災荷載及擺放方式進行實驗，其實驗結果與真實火災較為接近。但由於這類實驗的花費較大，目前此類實驗的相關數據較少，相對較多的是單一可燃組件的火災實驗數據。三種實驗方法中，最有實用價值的是實尺寸火災實驗；其次是中型火災實驗；而實驗室規模實驗結果，則常用於分析火災引燃源。

由於已做的火災實驗有限，多數情況下找不到有待分析的可燃組件的實驗數據，在這種情況下可以找其他具有類似的燃料類型、燃料佈置及引燃場景的火災實驗數據，當然所採用數據的實驗條件與實際要考慮的情況越接近越好。 ^[2] 

火災在初期僅有少量的可燃物參與燃燒，之後通過熱輻射將相鄰區域內的可燃物引燃，再經過一段時間後，被引燃的可燃物產生的熱輻射又將鄰近的可燃物引燃。如果火源周圍存在足夠的可燃物，隨着時間的推移，不難設想捲入火災的可燃物將會成倍增加，火勢也隨之不斷增長

現在一般通過試驗來確定典型物品的火災燃燒特性，並據此估計特定物品的熱釋放速率。測量熱釋放速率已發展出了多種方法，其中應用最成功的是錐形量熱計及傢俱量熱儀，並以此獲得了大量的實測數據。

火災試驗是一種毀壞性試驗，傢俱、衣物等物品一旦經過火燒基本上便徹底報廢，全尺寸火災試驗的耗費相當大，一般只能進行數量有限的全尺寸火災試驗，因此應當注意充分利用已經得到的室內常用物品的燃燒性能數據。在許多火災文獻中可以查到這些數據。

下圖1列出了若干物品的熱釋放速率參考值。 ^[3] 

因此熱釋放速率表達了火源釋放熱量的快慢和大小，也是火源釋放熱量的能力。

HRR越大，燃燒反饋給材料表面的熱量就越多，結果造成材料熱解速度加快和揮發性可燃物生成量的增多，從而加速了火焰的傳播。

熱釋放速率是影響火災發展的基本參數，它體現了火災放熱強度隨時間而變化，決定了室內温度的高低及煙氣產生量的多少。火災條件下的熱釋放速率主要通過試驗確定。熱釋放速率模型可以根據各個階段的特點及評估的需要來建立。

火災熱釋放速率曲線的確定是火災基礎研究的一個重要問題。

一種常用的方式是按照火災的發展過程將熱釋放速率曲線分為3段：初期增長階段用t2模型描述；在充分發展階段認為熱釋放速率維持不變；在減弱階段則按線性減弱處理。