[发明专利]应用于建筑外墙防火性能试验的环境风场模拟系统

说明书

本发明公开了一种应用于建筑外墙防火性能试验的环境风场模拟系统。该单元包括壳体，以及设置于壳体内顺次排布的变速风机、电动风阀、整流格栅及送风风道；所述变速风机至少与三个电动风阀对应，所述整流格栅及送风风道均与电动风阀数量相同且一一对应，且每个送风风道的末端均设有球形喷口。该系统包括多个环境风场模拟单元，用于支撑和移动各单元的支架及万向轮，以及用于控制系统送风速度和风向的控制系统。本发明通过合理的结构设计，既可同时缩尺模拟整个建筑外墙不同高度处的环境风场，也可全尺模拟某着火层外部的环境风场，从而为准确进行高层及超高层建筑防火性能试验提供基础和保障。

技术领域

本发明涉及消防工程技术领域，具体涉及的是一种应用于建筑外墙防火性能试验的环境风场模拟系统。

背景技术

随着社会经济的发展和城镇化进程的加剧，城市土地资源承载力受到了前所未有的挑战，土地资源的集约利用及建筑空间的高效整合成为必然的发展趋势，许多高层及超高层建筑应运而生。但伴随着巨大的建筑体量、密集的人员分布和较高的火灾荷载，一旦发生火灾其危害性也绝非普通单、多层建筑可比，极易造成重大的人员伤亡和财产损失。因此，对高层及超高层建筑开展火灾试验研究对火灾蔓延机理的掌握、防火灭火策略的制定以及人员疏散的决策均具有极其重要的指导作用。

近些年诸多火灾案例表明，建筑外墙已成为高层及超高层建筑火灾迅速蔓延的重要途径，研究不同外墙形式下的开口火溢流行为特征对保障高层及超高层建筑消防安全具有非常重要的现实意义。由于作用于高层和超高层建筑外墙的环境风场的风速大小随建筑高度的增加依幂指规律呈逐步增大的趋势，较高楼层处室外环境风场的风速可达十几米每秒甚至几十米每秒，火灾工况时开口火溢流行为势必受到环境风场的强烈影响。因此，在开展高层及超高层建筑火灾试验研究时若不考虑室外环境风场的影响将无法较为真实地反映出建筑外墙实际的火灾场景，因而研发一款应用于建筑外墙防火性能试验的环境风场模拟装置就显得尤为迫切和重要。

既有的各环境风场模拟装置大多应用于火灾科学以外的领域。如申请号为201110273861.3的专利公开了一种室内海面风场模拟试验装置，申请号为201510683151.6的专利公开了一种导线舞动试验用的风场模拟装置，申请号为200910196463.9的专利公开了一种模拟舒适性自然风的空调装置。

而对于既有为数不多的应用于火灾试验的环境风场模拟装置，其在高层及超高层建筑外墙防火性能试验方面的应用仍存在很大的局限性。如申请号为201510906813.1的专利公开了一种环境风作用下宽阔水面油池火燃烧模拟装置，但仅能用于缩尺火灾试验。其中用于环境风场模拟的装置虽可实现送风风速的变频调节，但送风角度不能改变，也无法同时于不同高度处输出不同大小的风速。又如申请号为201420057338.6的专利公开了一种外界风作用下高层建筑楼梯井或竖井火灾实验模拟装置，也仅能用于缩尺火灾试验。其中用于环境风场模拟的装置虽采用了移动风幕系统，可实现对任意楼层室外环境风场的模拟，但无法实现整个建筑外墙环境风场的同时再现，此外送风角度无法改变，仅能垂直于建筑外墙，送风速度的区间也仅为0～8m/s，很难反映超高层建筑较高楼层处的室外环境风场。同时，上述两专利中环境风场模拟装置送风面的几何形状均较为单一，无法产生具有多种分布规律的环境风场，且无法较好地应用于复杂几何形状的建筑外墙。

因此，有必要设计一种能够专门为高层及超高层建筑外墙全尺及缩尺防火性能试验提供环境风场模拟的系统。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供了一种应用于建筑外墙防火性能试验的环境风场模拟单元及系统，其可为高层及超高建筑防火性能试验提供外部风场条件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

应用于建筑外墙防火性能试验的环境风场模拟单元，包括壳体，以及设置于壳体内顺次排布的变速风机、电动风阀、整流格栅及送风风道；所述变速风机至少与三个电动风阀对应，所述的整流格栅和送风风道均与电动风阀数量相同且一一对应，且每个送风风道的末端均设有球形喷口。