单一和联排多功能按摩座椅燃烧特性试验研究.pdf

消防理论研究Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.9单一和联排多功能按摩座椅燃烧特性试验研究谷思念1,2,卜雪民1,2,杨志军1,2（1.应急管理部上海消防研究所，上海 200032；2.上海富士特消防安全咨询有限公司，上海 200032）摘要：利用大型锥形量热仪，开展单一、两个联排多功能按摩座椅燃烧特性试验，对比分析火灾蔓延行为、热释放速率、外场温度及热流分布等燃烧特性参数，得到主要结论如下：单一、两个联排座椅燃烧时，热释放速率均经历了两次快速增长阶段，第一个峰值分别为 351、392 kW，第二个峰值分别为 572、968 kW，且火灾增长系数在慢速火与中速火范围内。利用叠加原理得到理论热释放速率曲线，在达到热释放速率峰值前其变化趋势与试验数据基本一致，且热释放速率峰值基本符合试验测量值。火羽流温度随高度增大而减小，两个联排座椅试验中火羽流温度衰减较单一座椅试验更为缓慢；外场纵向温度与火源距离的关系符合高斯函数分布，其衰减系数为 2.859。外场辐射热流变化趋势与热释放速率变化趋势基本相似，均经历两个峰值；点源辐射模型可用来计算外场辐射热流，但针对多功能按摩座椅火灾的辐射系数应取 0.600.86。关键词：座椅火灾；热释放速率；温度分布；辐射模型中图分类号：X913.4;TU545 文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）09-1180-07为优化人性化设计，提供舒适的休息体验，多功能按摩座椅在高铁站、机场、大型商业等公共建筑广泛应用1。然而，多功能按摩座椅内部有大量电气元件且长期处于运行状态，极大可能出现电路老化、短路、漏电等事故，进而引发多功能按摩座椅火灾。多功能按摩座椅一旦失火，火蔓延速度快，危险性强，并且商场、机场以及高铁站等场所内多功能按摩座椅大多联排布置，火势将沿着联排布置的座椅迅速蔓延，甚至引燃邻近商铺及可燃物，极易引发严重火灾事故。研究多功能按摩座椅燃烧特性及火蔓延行为具有重要工程价值和现实意义。目前，国内外学者在座椅材料燃烧特性方面取得了一定科研成果，主要集中在座椅材料阻燃性能测试方面，重点分析了座椅材料的热释放速率、产烟特性、烟气毒性等燃烧特性2-4。近年来，部分学者开展了实体座椅燃烧特性试验，路世昌等5针对体育场馆 5种典型座椅开展了全尺寸火灾试验，重点分析了座椅燃烧时的热释放速率、烟气生成率、点燃时间等燃烧特性参数。ZHU J等6开展了全尺寸家具量热仪试验，研究高铁座椅引燃特性、热释放速率、质量损失率等燃烧特性。杨亮等7选取 3种常见交通工具内部使用的座椅，采用大尺寸量热试验装置对比研究座椅火灾发展特点、热释放速率及总放热量。杨晓菡等8利用 10 MW 大尺度量热仪对影剧院联排座椅开展燃烧试验，探究分析了热释放速率、总热释放量、火焰传播速度等燃烧性能参数。另外，部分学者利用 FDS 火灾模拟软件对大型建筑内座椅火灾进行计算分析，有效评估了建筑内座椅火灾的危险性9-10。综上分析可知，已有研究主要以体育场馆、交通工具等场合的普通座椅为研究对象。与普通座椅相比，多功能候车座椅功能复杂、电气元件多样、可燃物载量大，其火灾燃烧特性也明显不同。同时，现有全尺寸座椅燃烧试验主要研究热释放速率、产烟率等燃烧特性参数，并未关注座椅火灾对外场邻近可燃物的影响，如外场温度、外场辐射等。另外，多功能候车座椅往往是联排布置，单一座椅着火后，火灾将沿座椅迅速蔓延，导致更大规模火灾。在多功能按摩座椅火灾试验基础数据匮乏的背景下，本文开展单一、两个联排布置全尺寸多功能按摩座椅燃烧特性行为试验，定量分析了多功能按摩座椅燃烧时热释放速率、温度分布、外场辐射等燃烧特性，建立多功能按摩座椅燃烧时热释放速率模型和外场辐射模型，为评估多功能按摩座椅火灾危险性及消防安全评估设计提供数据参考。1试验样品及方法利用大型锥形量热仪开展全尺寸多功能按摩座椅燃烧特性试验，用于测量燃烧过程中热释放速率（HRR），其装置结构按照国标 GB/T 27904-2011 火焰引燃家具和组件的燃烧性能试验方法 建造，锥形烟气收集器安装在称重平台和试样的正上方，底部尺寸为 3 000 mm3 000 mm，如图 1 所示。试验采用的座椅样品为 SF-7336 多功能按摩座椅，主要由皮革、塑料、织物等材料以及一些电子 元 件 组 成，其 尺 寸 为 长 890 mm、宽 600 mm、高 970 mm，自质量约为 20.0 kg。在单一座椅试验时，将座椅放置于锥形量热仪下方的中心位置；进行相邻座椅试验时，将座椅并排放置于锥形量热仪下方中心位置。参照国标GB/T 27904-2011进行试验。试验中采用两台高清摄像机（正面一台、侧面一台）记录多功能按摩座椅火灾发展全过程，用于获取火焰形态、火焰高度、火灾蔓延等燃烧特性，其拍摄视频最大分辨率为 1 9201 080，每秒记录 50帧图像。试验中选用 K型 热 电 偶 测 量 火 羽 流 及 外 场 温 度，测 量 范 围 为 0 1 100，数据采集时间间隔为 1.0 s。为了测定火羽流温度，在单一座椅坐垫中心或两个联排座椅中心垂直轴线基金项目：应急管理部上海消防研究所基科费研究项目（22SX21）上每隔 20 cm 布置一个热电偶，共布置 6 个（T01T06）。为了测定多功能候车座椅火灾外场温度变化，沿座椅中心 y 轴 方 向 每 隔 20 cm 布 置 一 个 热 电 偶，共 布 置 8 个（T07T14）。为了测定多功能按摩座椅燃烧时外场辐射，利用两个辐射热流计实时记录外场辐射热流变化。单一座椅燃烧试验中，热流计分别布置在座椅前方距坐垫前缘 60、80 cm 处；两个联排座椅燃烧试验，热流计分别布置在座椅前方距坐垫前缘 90、110 cm 处。热流传感器量程为 0100 kW/m2，响应时间小于 250 ms，最大工作范围为 150%量程。试验布置如图 2、图 3所示。2试验结果及数据分析2.1试验现象图 4、图 5分别为单一、两个联排多功能按摩座椅火灾发展阶段图。对于单一座椅燃烧试验，坐垫被点燃后，火灾首先向靠背蔓延，且火势逐渐增大，直至 270 s 时蔓延至整个靠背；经过一段时间燃烧后，342 s时靠背框架发生坍塌，火焰高度骤降且火势略有减小，火灾逐渐向座椅扶手及下部蔓延；随着时间的推移，座椅扶手及下部均参与燃烧，495 s时坐垫下部框架发生坍塌；而后，540 s时座椅材料开始全部燃烧，由于皮革、塑料等材料受热熔化，形成类似“池火”的燃烧现象，741 s左右时火势及火焰高度达到最大；最后，随着燃料的消耗，火势及火焰高度逐渐减小。针对两个联排座椅燃烧试验，坐垫被点燃后，火灾同样先向靠背蔓延，且火势逐渐增大，196 s时蔓延至整个靠背，同时相邻座椅的扶手被点燃；燃烧至 267 s时，第一个座椅的靠背框架发生坍塌，火灾逐渐向座椅下部蔓延，但相邻座椅仅有扶手部分被引燃；燃烧一段时间后，487 s时相邻座椅火焰蔓延至整个靠背，第一个座椅的火焰继续向座椅底座蔓延；545 s 时，第一个座椅底部框架发生坍塌，火焰向相邻座椅偏移，火势变得剧烈；627 s时，相邻座椅靠背发生坍塌，火焰逐渐向相邻座椅底部蔓延；850 s时，相邻座椅底部发生倾斜坍塌；而后座椅材料开始全部图 1试验装置Fig.1 Testing device锥形量热仪热电偶20 cmT01T06zx座椅称重平台热流计摄像机摄像机T07T1450 cm（a）主视图热电偶摄像机摄像机x称重平台座椅T01T06T07T1420 cm丙烷燃烧器y（b）俯视图图 2单一座椅燃烧试验布置Fig.2 Single seat combustion test arrangement锥形量热仪zx20 cmT01T06热电偶组合座椅称重平台热流计摄像机摄像机T07T1450 cm（a）主视图称重平台yx摄像机摄像机丙烷燃烧器T01T06热电偶20 cmT07T14（b）俯视图图 3两个联排座椅燃烧试验布置Fig.3Arrangement of combustion tests for two row seats1180消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期上每隔 20 cm 布置一个热电偶，共布置 6 个（T01T06）。为了测定多功能候车座椅火灾外场温度变化，沿座椅中心 y 轴 方 向 每 隔 20 cm 布 置 一 个 热 电 偶，共 布 置 8 个（T07T14）。为了测定多功能按摩座椅燃烧时外场辐射，利用两个辐射热流计实时记录外场辐射热流变化。单一座椅燃烧试验中，热流计分别布置在座椅前方距坐垫前缘 60、80 cm 处；两个联排座椅燃烧试验，热流计分别布置在座椅前方距坐垫前缘 90、110 cm 处。热流传感器量程为 0100 kW/m2，响应时间小于 250 ms，最大工作范围为 150%量程。试验布置如图 2、图 3所示。2试验结果及数据分析2.1试验现象图 4、图 5分别为单一、两个联排多功能按摩座椅火灾发展阶段图。对于单一座椅燃烧试验，坐垫被点燃后，火灾首先向靠背蔓延，且火势逐渐增大，直至 270 s 时蔓延至整个靠背；经过一段时间燃烧后，342 s时靠背框架发生坍塌，火焰高度骤降且火势略有减小，火灾逐渐向座椅扶手及下部蔓延；随着时间的推移，座椅扶手及下部均参与燃烧，495 s时坐垫下部框架发生坍塌；而后，540 s时座椅材料开始全部燃烧，由于皮革、塑料等材料受热熔化，形成类似“池火”的燃烧现象，741 s左右时火势及火焰高度达到最大；最后，随着燃料的消耗，火势及火焰高度逐渐减小。针对两个联排座椅燃烧试验，坐垫被点燃后，火灾同样先向靠背蔓延，且火势逐渐增大，196 s时蔓延至整个靠背，同时相邻座椅的扶手被点燃；燃烧至 267 s时，第一个座椅的靠背框架发生坍塌，火灾逐渐向座椅下部蔓延，但相邻座椅仅有扶手部分被引燃；燃烧一段时间后，487 s时相邻座椅火焰蔓延至整个靠背，第一个座椅的火焰继续向座椅底座蔓延；545 s 时，第一个座椅底部框架发生坍塌，火焰向相邻座椅偏移，火势变得剧烈；627 s时，相邻座椅靠背发生坍塌，火焰逐渐向相邻座椅底部蔓延；850 s时，相邻座椅底部发生倾斜坍塌；而后座椅材料开始全部图 1试验装置Fig.1 Testing device锥形量热仪热电偶20 cmT01T06zx座椅称重平台热流计摄像机摄像机T07T1450 cm（a）主视图热电偶摄像机摄像机x称重平台座椅T01T06T07T1420 cm丙烷燃烧器y（b）俯视图图 2单一座椅燃烧试验布置Fig.2 Single seat combustion test arrangement锥形量热仪zx20 cmT01T06热电偶组合座椅称重平台热流计摄像机摄像机T07T1450 cm（a）主视图称重平台yx摄像机摄像机丙烷燃烧器T01T06热电偶20 cmT07T14（b）俯视图图 3两个联排座椅燃烧试验布置Fig.3Arrangement of combustion tests for two row seats1181Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.9燃烧，1 173 s 左右形成类似“池火”的燃烧现象；最后，随着燃料的消耗，火势及火焰高度逐渐减小。2.2热释放速率分析图 6 为两组试验热释放速率随时间变化曲线。单一座椅试验中，点火开始后，热释放速率快速上升，342 s时增加至第一个峰值 351 kW；座椅靠背框架坍塌后，热释放速率略有降低，随后维持在 300 kW 左右；在座椅底部框架倒塌后，热释放速率经历第二次快速增长阶段，直至座椅材料全部参与燃烧，741 s时热释放速率到达第二个峰值 572 kW；随后，进入类似于池火的燃烧阶段，由于可燃物燃烧殆尽，热释放速率缓慢降低。在两个联排座椅试验中，点火开始后，与单一座椅燃烧相似，热释放速率快速上升至第一个峰值 392 kW；随后第一个座椅靠背框架坍塌，火焰蔓延到相邻座椅，热释放速率略有降低；在 400 s 左右时，相邻座椅燃烧面积逐渐增大，热释放速率经历第二次快速增长阶段；直到相邻座椅靠背框架倒塌，热释放速率在 627 s时到达第二个峰值968 kW；随后进入衰减阶段，可燃物逐渐燃烧殆尽，热释放速率逐渐降低。表 1 总结了部分学者研究中座椅燃烧时热释放速率情况。对比分析可知，路世昌、杨晓菡等研究中，座椅燃烧时热释放速率也会出现二次峰值，与本试验中结果相似；而杨亮等的研究中，由于采用钢结构支撑，座椅燃烧时并未发生倒塌，热释放速率未出现二次峰值。（a）30 s（g）540 s（b）90 s（h）582 s（c）270 s（i）741 s（d）342 s（j）1 133 s（e）470 s（k）1 426 s（f）495 s（l）1 696 s图 4单一多功能按摩座椅燃烧阶段Fig.4Single multifunctional massage seat combustion stage（a）30 s（f）545 s（b）196 s（g）627 s（c）267 s（h）850 s（d）399 s（i）1 173 s（e）487 s（j）2 289 s图 5两个联排多功能按摩座椅燃烧阶段Fig.5Two row multifunctional massage seats combustion stage根据 t2火模型热释放速率公式分析可得，单一、两个联排座椅燃烧时第一个热释放速率快速增长阶段对应的火 灾 增 长 系 数 分 别 为11=351/3422=0.003 0、21=392/2672=0.005 5，介于慢速火和中速火之间；而第二个快速增长阶段对应的火灾增长系数分别为12=(572-273)/(741-582)2=0.011 8、22=(968-279)/(627-399)2=0.013 3，属于中速火。当两个联排座椅燃烧时，假设座椅被点燃后，热释放速率变化曲线与单一座椅一致。通过试验现象分析可知，相邻座椅在 196 s 时被点燃，利用热释放速率叠加原理11，即热释放速率曲线按点燃时间叠加起来以获得总的热释放速率，可以得到理论叠加热释放速率曲线，如图7 中红色虚线所示。可以看出，在达到热释放速率峰值前，利用叠加原理得到的热释放速率变化趋势与试验数据较为一致，且热释放速率峰值基本符合试验测量值；然而，峰值出现时间较试验值略有延后，可能是由于试验过程中第一个座椅燃烧时，已经将相邻座椅加热，相邻座椅被点燃后，燃烧蔓延速率比单一座椅时快，而热释放速率叠加原理并未考虑座椅燃烧时的加热作用。2.3温度分布图 8为两组试验火羽流温度随时间变化曲线。对于单一座椅试验，点燃开始后，火焰温度迅速升高，火羽流温度可达 600 左右；342 s时座椅靠背框架发生坍塌，火焰高度降低且火势略有减小，不同高度处火羽流温度有所降低；座椅下部框架坍塌后，热释放速率增加，火羽流温度增加，然而 0、0.2 m 高度处温度低于坍塌前最高温度，是由于座椅坍塌后火焰中心位置下移。对于两个联排座椅试验，开始点火后，火焰温度迅速升高，时间/s0 400 8001 2001 6006005004003002001000HRR/kW572 kW351 kW741 s342 s靠背坍塌（a）单一座椅时间/s0 300 600 9001 800 2 1001 0008006004002000HRR/kW968 kW392 kW627 s靠背坍塌1 5001 200267 s（b）两个联排座椅图 6热释放速率随时间变化曲线Fig.6Heat release rate curve over time表 1座椅燃烧热释放速率Table 1Heat release rate of seat时间/s0 4001 6001 0008006004002000HRR/kW968 kW1 200800196 s1 014 kW座椅 1座椅 2叠加理论值试验值图 7叠加原理热释放速率曲线-试验值对比Fig.7Comparison of superposition principle heat release rate curve and test values时间/s0 4001 60070060050040030020010001 200800342 s0 m0.2 m0.6 m0.8 m1.0 m靠背坍塌（a）单一座椅温度/时间/s0 6001 8007006005004003002001000温度/1 200545 s0 m0.2 m0.6 m0.8 m1.0 m点火座椅坍塌（b）两个联排座椅图 8火羽流温度随时间变化曲线Fig.8Temperature variation curve of fire plume over time1182消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期根据 t2火模型热释放速率公式分析可得，单一、两个联排座椅燃烧时第一个热释放速率快速增长阶段对应的火 灾 增 长 系 数 分 别 为11=351/3422=0.003 0、21=392/2672=0.005 5，介于慢速火和中速火之间；而第二个快速增长阶段对应的火灾增长系数分别为12=(572-273)/(741-582)2=0.011 8、22=(968-279)/(627-399)2=0.013 3，属于中速火。当两个联排座椅燃烧时，假设座椅被点燃后，热释放速率变化曲线与单一座椅一致。通过试验现象分析可知，相邻座椅在 196 s 时被点燃，利用热释放速率叠加原理11，即热释放速率曲线按点燃时间叠加起来以获得总的热释放速率，可以得到理论叠加热释放速率曲线，如图7 中红色虚线所示。可以看出，在达到热释放速率峰值前，利用叠加原理得到的热释放速率变化趋势与试验数据较为一致，且热释放速率峰值基本符合试验测量值；然而，峰值出现时间较试验值略有延后，可能是由于试验过程中第一个座椅燃烧时，已经将相邻座椅加热，相邻座椅被点燃后，燃烧蔓延速率比单一座椅时快，而热释放速率叠加原理并未考虑座椅燃烧时的加热作用。2.3温度分布图 8为两组试验火羽流温度随时间变化曲线。对于单一座椅试验，点燃开始后，火焰温度迅速升高，火羽流温度可达 600 左右；342 s时座椅靠背框架发生坍塌，火焰高度降低且火势略有减小，不同高度处火羽流温度有所降低；座椅下部框架坍塌后，热释放速率增加，火羽流温度增加，然而 0、0.2 m 高度处温度低于坍塌前最高温度，是由于座椅坍塌后火焰中心位置下移。对于两个联排座椅试验，开始点火后，火焰温度迅速升高，时间/s0 400 8001 2001 6006005004003002001000HRR/kW572 kW351 kW741 s342 s靠背坍塌（a）单一座椅时间/s0 300 600 9001 800 2 1001 0008006004002000HRR/kW968 kW392 kW627 s靠背坍塌1 5001 200267 s（b）两个联排座椅图 6热释放速率随时间变化曲线Fig.6Heat release rate curve over time表 1座椅燃烧热释放速率Table 1Heat release rate of seat研究者路世昌等5杨亮等7杨晓菡等8样品部分软包座椅城市短途客运汽车（两人位座椅）连排普通影剧院座椅（15个）二次峰值出现二次峰值未出现二次峰值出现二次峰值最大热释放速率/kW2008009 204时间/s0 4001 6001 0008006004002000HRR/kW968 kW1 200800196 s1 014 kW座椅 1座椅 2叠加理论值试验值图 7叠加原理热释放速率曲线-试验值对比Fig.7Comparison of superposition principle heat release rate curve and test values时间/s0 4001 60070060050040030020010001 200800342 s0 m0.2 m0.6 m0.8 m1.0 m靠背坍塌（a）单一座椅温度/时间/s0 6001 8007006005004003002001000温度/1 200545 s0 m0.2 m0.6 m0.8 m1.0 m点火座椅坍塌（b）两个联排座椅图 8火羽流温度随时间变化曲线Fig.8Temperature variation curve of fire plume over time1183Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.9火羽流温度可达 600 左右，与单一座椅试验变化趋势相似；第一个座椅靠背框架坍塌后，火羽流温度迅速降低；由于相邻座椅被引燃且燃烧面积逐渐增大，火羽流温度又经历上升阶段，随后火焰温度持续维持在较高水平约600 s；最后，随着火焰高度的降低，温度大幅下降。火焰在座椅蔓延过程中，由于可燃物分布不均，燃烧位置不断发生变化，温度波动较为剧烈。将座椅靠背框架坍塌前后火羽流温度峰值分别作为特征值，如图 9 所示。可以看出，坍塌前后，火羽流温度均随高度增大而降低；与单一座椅试验相比，两个联排座椅燃烧时火羽流温度更高，且火羽流温度随高度衰减也更缓慢。图 10是两组试验纵向温度随时间变化曲线。单一座椅试验中，座椅靠背倒塌后形成第一个峰值；而后，由于座椅底部向前倒塌，温度迅速升高达到最高值；最后，随着可燃物的减少，温度不断降低。由于单一座椅试验中观察到座椅底部向前倒塌，导致热电偶补偿线被火焰灼烧。为防止仪器损坏，在两个联排座椅试验中，将纵向测量热电偶向外侧移动 60 cm，因此测量的温度数据较单一座椅试验更低。在相邻座椅底部框架坍塌后，温度迅速升高；随着可燃物燃烧殆尽，温度逐渐降低。将座椅靠背框架坍塌后的温度峰值作为特征值，得到特征温度随纵向距离变化曲线，如图 11 所示。可以看出，外场温度随距火源中心距离增加而显著降低，在距火源 00.8 m范围内温度衰减较快。距离/m0.0 0.4 0.8 1.2 1.67006005004003002001000温度/单一座椅两个联排座椅图 11外场纵向温度随距离变化曲线Fig.11Curve of longitudinal temperature variation with distance in the outfield根据前人的研究，外场纵向温度与距火羽流距离的衰减可以用高斯函数表示，如式（1）和式（2）所示。Tz,xTz,max=e()-1()x-xmFWHW2（1）FWHW=2(xFWHW-xm)（2）式中：Tz，x为高度为 z 和水平距离 x 处的温度，Tz，max为高度 z时的最高温度；1为系数；xm为峰值温度的径向坐标；FWHW 为半峰值处的全宽；xFWHW为温度等于Tz，max/2的径向坐标。将单一座椅和两个联排座椅的Tz，x和 x进行拟合，得到拟合曲线如图 12 所示，其中 x 在 01.8 m。拟合曲线（a）座椅靠背坍塌前距离/m0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2700600500400300200100温度/单一座椅两个联排座椅距离/m0.6 0.8 1.0 1.2 1.4700600500400300200温度/单一座椅两个联排座椅（b）座椅靠背坍塌后图 9火羽流温度随高度变化曲线Fig.9Temperature variation curve of fire plume with height（a）单一座椅时间/s0 400 8007006005004003002001000温度/0 m0.2 m0.4 m0.6 m0.8 m1.0 m1.2 m1 2001 600时间/s0 600400350300250200150100500温度/0.6 m0.8 m1.0 m1.2 m1.4 m1.6 m1.8 m1 2001 800（b）两个联排座椅图 10纵向温度随时间变化曲线Fig.10Longitudinal temperature variation curve with time1184消防科学与技术2023年 9 月第 42 卷第 9 期的相关系数 R2大于 0.98，说明多功能按摩座椅火灾的外场温度分布可以应用高斯函数进行计算，其系数1=2.859，比 SUN X P等12的试验结果=2ln2大。（x-xm）/FWHW）20.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.01.21.00.80.60.40.20.0-0.2Tz,x/Tz,max单一座椅两个联排座椅拟合曲线（=2.859）图 12外场纵向温度分布拟合曲线Fig.12Fitting curve of longitudinal temperature distribution in external field2.4热流分析图 13 是试验过程中外场辐射热流随时间变化曲线。总体来看，对于单一座椅试验，辐射热流随时间变化趋势与热释放速率基本相似，座椅靠背框架坍塌前后出现了两个峰值。而两个联排座椅试验中，辐射热流也经历了两个峰值，但第二个峰值出现后，热流值并未快速降低，而是在较高水平保持了一段时间。同时可以看出，随着与火源距离的增加，辐射热流值逐渐降低。时间/s0 400 800120100806040200热流/kW/m20.6 m0.8 m1 2001 600（a）单一座椅时间/s0 60060504030201000.9 m1.1 m1 2001 800（b）两个联排座椅热流/kW/m2图 13外场辐射热流随时间变化曲线Fig.13Time dependent curve of external radiation heat fluxNFPA 火灾防护手册 中给出了火源外场热辐射理论计算，如式（3）所示。qf=Q4R2（3）式中：Q 为火源热释放速率，kW；表示辐射系数；R 为可燃物距火焰中心的距离；qf为可燃物表面所接收到的火焰辐射，kW/m2。关于辐射系数，对于常见可燃液体池火，文献中大多取 0.3左右13-15。选取试验中辐射热流最大值作为该位置的特征值，并根据点源模型计算得到理论数据与试验数据对比，如图 14所示，空心散点为=0.3计算得到的理论值。可以看出，试验值与理论值差距较大，说明座椅火灾直接应用油池火辐射系数是不合理的。由于座椅主要是由皮革、海绵、塑料等高分子材料组成，燃烧过程会产生大量炭黑颗粒，其辐射系数高于油池火。根据式（3），利用试验测得的热流值计算了座椅燃烧时的辐射系数。单一座椅试验燃烧时，辐射系数分别为 0.86和 0.84；两个联排座椅燃烧时，辐射系数分别为 0.63和 0.60，高于油池火。因此，对于多功能按摩座椅火灾，建议辐射系数值可选为 0.600.86。距离/m0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.116014012010080604020热流/kW/m2=0.86=0.84=0.63=0.60=0.3单一座椅试验值两个联排座椅试验值单一座椅理论值两个联排座椅理论值图 14理论辐射热流值-试验值对比Fig.14Comparison of theoretical radiation heat flux values with experimental values3结 论（1）单一、两个联排座椅燃烧时，热释放速率均经历了两次快速增长阶段，第一个峰值分别为 351、392 kW，第二个峰值分别为 572、968 kW，且火灾增长系数在慢速火与中速火范围内。利用叠加原理得到理论热释放速率曲线，在达到热释放速率峰值前，其变化趋势与试验数据基本一致，且热释放速率峰值基本符合试验测量值。（2）火羽流温度随高度增大而减小，两个联排座椅试验中火羽流温度衰减较单一座椅试验更为缓慢；外场纵向温度随与火源距离增大而减小，且符合高斯函数分布，其衰减系数为 2.859。（3）外场辐射热流变化趋势与热释放速率变化趋势基本相似，均经历两个峰值；外场辐射热流可利用点源辐射模型进行计算，但针对多功能按摩座椅火灾的辐射系数应取 0.600.86。1185Fire Science and Technology,September 2023,Vol.42,No.9参考文献：1 马益,顾满,杨蔚.高铁站多功能候车座椅电气火灾数值模拟研究J.现代信息科技,2021,5(10):77-79+83.2 李梦,邓帮林,黄元培.汽车座椅材料的燃烧特性研究J.消防科学与技术,2020,39(7):912-917.3 陈嘉胤.飞机座椅用高阻燃软垫材料的制备及其火灾行为研究D.成都:西南交通大学,2020.4 PATRIK M,MAKOVICK O L,IVETA M.Observation of fire characteristics of selected covering materials used in upholstered seatsJ.Transportation Research Procedia,2021,55:1775-1782.5 路世昌,倪照鹏,阚强,等.深圳世界大学生夏季运动会体育场馆观众座椅火灾试验研究J.火灾科学,2012,21(4):189-196.6 ZHU J,LI X J,MIE C F.Combustion performance of flameignited highspeed train seats via fullscale testsJ.Case Studies in Fire Safety,2015,4:39-48.7 杨亮,赵婧,朱毅岚.常见交通工具用座椅燃烧性能试验研究 J.消防科学与技术,2016,35(11):1533-1536.8 杨晓菡,郭海东,尹朝露,等.不同影剧院座椅连排燃烧特性试验研究J.消防科学与技术,2021,40(2):160-163.9 杨蔚,马益,顾满.基于 FDS的高铁站多功能候车座椅火灾辐射分析 J.技术与市场,2022,29(7):89-92.10 史翀,彭连臣.奥运场馆座椅防火安全评估J.科技导报,2008(15):34-39.11 霍然,胡源,李元洲.建筑火灾安全工程导论M.合肥:中国科学技术大学出版社,2009.12 SUN X P,HU L H,REN F,et al.Flame height and temperature profile of window ejected thermal plume from compartment fire without facade wallJ.International Journal of Thermal 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two rapid growth stages.The first corresponding peak values are 351，392 kW,and the second are 572，968 kW,the fire growth coefficient belongs to the range of slow and medium fire.Before reaching the peak value of heat release rate,the variation of theoretical heat release rate obtained by superposition principle is basically consistent with the experimental data,and the peak of heat release rate is qualitatively similar to the experimental results.The temperature of the fire plume decreases with height,and the attenuation of the fire plume temperature for two seat is slower than that for single seat.The longitudinal temperature of the external field accords with the Gaussian function distribution with the distance from the fire source,and its attenuation coefficient is 2.859.The variation of radiant heat flux experiences two peak values,which is similar to that of heat release rate.The point source radiation model can be used to calculate the external radiant heat flux,but the radiation coefficient should considered as 0.600.86 for the fire of multifunctional massage seat.Key words:seat fire;heat release rate;temperature distribution;radiation model作者简介：谷思念（1991-），男，江苏丰县人，应急管理部上海消防研究所助理研究员，主要从事固体火蔓延原理及建筑防火研究，上海市徐汇区中山南二路 601号，200032