一種材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法，提出一種新的材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價模型SIDM，在SIDM中：能見度降低對煙氣毒性效應和高溫熱輻射效應均有放大作用，其放大系數(shù)k可由煙氣光密度OD(Optical?Dens?ity)計算可得，基于Lambert-Beer定律煙氣光密度可由測得通過煙氣的光衰減率計算；煙氣毒性效應因子MFED，添加了換氣過度因子VCo2和酸毒癥因子A，改進了煙氣成分i在暴露時間T下的半數(shù)致死體積分數(shù)LC50(i，T)；高溫熱輻射效應因子a可由環(huán)境溫度和暴露時間T內(nèi)人體極限忍耐溫度表征；最后進行SIDM值判定，不同的SIDM值對應不同的煙氣威脅。本發(fā)明的方法，綜合考慮了煙氣毒性作用、高溫熱輻射、能見度降低3種因素對暴露在煙氣中的人傷害危險性，精確度更高。
【專利說明】一種材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料燃燒煙氣安全性評價【技術(shù)領域】，特別涉及一種材料燃燒煙氣傷害 定量綜合評價方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 材料燃燒煙氣是由三類物質(zhì)組成的具有較高溫度的云狀混合物，S卩：（1)熱解或 燃燒過程中釋放出的氣體和蒸氣；（2)被分解或凝聚形成的固體和液體顆粒；（3)被火焰加 熱而帶入上升卷流中的大量空氣。煙氣生成速率、生成量、成分和性質(zhì)由燃燒材料性質(zhì)、燃 燒狀況、建筑物結(jié)構(gòu)特點等因素決定。
[0003] 煙氣的許多成分對人體有害，吸入量過多能使人致死，對暴露在煙氣中的人傷害 危險性的主要形式為：（1)煙氣毒性作用；（2)高溫熱輻射；（3)降低能見度。
[0004] 1.煙氣毒性作用
[0005] 材料燃燒煙氣的成分有數(shù)十種，包括無機類有毒有害氣體和有機類有毒有害氣 體。對于不同的煙氣成分，使人中毒的作用機理是不一樣的，主要表現(xiàn)在兩個方面：窒息作 用、刺激作用。
[0006] A、窒息作用
[0007] 材料燃燒煙氣中可使人窒息的氣體有很多種，按照作用機理的不同，可以大致分 為以下三類：
[0008] (1)單純窒息性氣體：貧氧（R02)、二氧化碳（C02);
[0009] ⑵化學窒息性氣體：如一氧化碳（C0)、氰化氫（HCN)、硫化氫（H2S);
[0010] ⑶粘膜窒息性氣體：氯化氫（HCL)、氨氣（NH3)、光氣（C0CL2);
[0011] B、刺激作用
[0012] 材料燃燒煙氣中硫氧化物、氮氧化物、氰化氫、氯化氫、固體和液體顆粒等毒性氣 體大能刺激人的某些感官或功能系統(tǒng)，使人不適。刺激有兩種：一種是刺激神經(jīng)，主要是毒 物在眼和上呼吸道引起的反應；另一種是刺激肺，主要是毒物在下呼吸道引起的反應。
[0013] 2.高溫熱輻射
[0014] 材料燃燒煙氣溫度很高,會對人產(chǎn)生高溫灼傷，通過對流和輻射造成體表損傷，對 生命安全造成威脅。高溫會使蛋白質(zhì)的生物活性降低或者蛋白質(zhì)變性，更高的溫度會直接 使細胞脫水碳化。吸入高溫煙氣會直接灼燒呼吸道粘膜組織，造成水腫病變，嚴重時，粘膜 上皮會從基底層脫落，造成通氣功能障礙，此時人體的聲門在受到這種刺激時可以反射性 關(guān)閉，而窒息死亡。
[0015] 3.降低能見度
[0016] 能見度是指人們在一定環(huán)境下剛剛能看到某個物體的最遠距離。能見度降低不直 接對人員造成傷害，但是會增加人員疏散過程中的傷害概率。煙氣的低能見度導致人員對 路徑判斷困難，行走速度減慢，延遲了疏散時間。煙氣中混雜的固體顆粒和液滴使得煙氣具 有很強的遮光性，導致火災環(huán)境下能見度降低。材料燃燒煙氣能見度越低，確定逃生方向、 逃生路徑和成功疏散所需要的時間越多，人員在有毒煙氣和高溫環(huán)境中的暴露時間也就越 長。
[0017] 目前國際上評價材料燃燒煙氣的綜合傷害主要著重于煙氣毒性作用的研究，提 出了一些模型如 N-氣體模型[Levin B C. New research avenues in toxicology :7_gas N-gas model, toxicant suppressants, and genetic toxicology[J]. Toxicology,1996, 115 :89 ?106]、FED 模型[Babrauskas V,Gann R G,Levin B C,et al.Amethodology for obtaining and using toxic potency data for fire hazard ana lysis[J]. Fire Safety Journal, 1998,31 :345 ?358]、TGAS 模型[Stuhmiller J H and Stuhmiller L M. An internal dose model for interspecies extrapolation risk from inhalation of fire gases. Inhalation[J]· Toxicology, 2002,14 :929 ?957]，但是沒有考慮高溫熱福射、能見 度降低等因素，這些模型并不完善，具有一定的局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種材料燃燒煙氣傷害定量 綜合評價方法，綜合考慮了煙氣毒性作用、高溫熱輻射、能見度降低這三種因素對暴露在煙 氣中的人傷害危險性，其核心是一種材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價模型。
[0019] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0020] 一種材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法，包含以下順序的步驟：
[0021] S1.建立定量綜合評價模型 SIDM(Smoke Integrated Damage Model):
[0022] SIDM = kX (MFED+a)
[0023] 式中，k為能見度降低對煙氣毒性效應和高溫熱輻射效應產(chǎn)生放大作用的放大系 數(shù)，MFED (Modified Fractional Effective Does)為煙氣毒性效應因子，a為高溫熱輻射效 應因子；
[0024] S2.代入數(shù)值，由所得的SIDM數(shù)值進行判定：
[0025] 當SIDM < 0. 1時，可認為對暴露在煙氣中的人員是安全的；
[0026] 當0. 1彡SIDM < 0. 8時，可認為煙氣對人的危害較小，人員的生命安全不會受到 威脅；
[0027] 當0. 8彡SIDM < 1. 0時，可認為煙氣有可能威脅到人員的生命安全；
[0028] 當1. 0彡SIDM < 1. 3時，可認為煙氣相當威脅到人員的生命安全；
[0029] 當SIDM彡1. 3時，可認為煙氣嚴重威脅到人員的生命安全。
[0030] 所述的放大系數(shù)k由煙氣光密度0D計算可得，基于Lambert-Beer定律煙氣光密 度可由測得通過煙氣的光衰減率少(P,t)計算：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法，其特征在于，包含以下順序的步驟：
51. 建立定量綜合評價模型SIDM : SIDM = kX (MFED+a) 式中，k為能見度降低對煙氣毒性效應和高溫熱輻射效應產(chǎn)生放大作用的放大系數(shù)， MFED為煙氣毒性效應因子，a為高溫熱輻射效應因子；
52. 代入數(shù)值，由所得的SIDM數(shù)值進行判定： 當SIDM < 0. 1時，可認為對暴露在煙氣中的人員是安全的； 當0. 1彡SIDM < 0. 8時，可認為煙氣對人的危害較小，人員的生命安全不會受到威脅； 當0. 8彡SIDM < 1. 0時，可認為煙氣有可能威脅到人員的生命安全； 當1. 0彡SIDM < 1. 3時，可認為煙氣相當威脅到人員的生命安全； 當SIDM彡1. 3時，可認為煙氣嚴重威脅到人員的生命安全。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法，其特征在于，所述的 放大系數(shù)k由煙氣光密度OD計算可得，基于Lambert-Beer定律煙氣光密度可由測得通過 煙氣的光衰減率計算：
式中，T為燃燒時間；φ(ρ,?)為在t時刻的煙氣光強衰減率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法，其特征在于，所述的 煙氣毒性效應因子MFED由下式計算得到：
式中，φ(乂 t)為煙氣成分i在t時刻的體積分數(shù)，其中i為CO、HCN、HCL、N02、C02、02 中的一種；
LC5(l(i，T)為煙氣成分i在暴露時間T下的半數(shù)致死體積分數(shù)，其中i為C0、HCN、HCL、 N02、02中的一種； &。2為換氣過度因子，i
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料燃燒煙氣傷害定量綜合評價方法，其特征在于，所述的 高溫熱輻射效應因子a，由環(huán)境溫度和暴露時間T內(nèi)人體極限忍耐溫度表征，具體如下：
式中，φ(//, ?)為在t時刻的煙氣溫度；LT(H，T)為暴露時間T內(nèi)人體極限忍耐溫度。
【文檔編號】G06F19/00GK104091049SQ201410279954
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】洪曉斌, 歐凱, 謝爍熳, 劉桂雄 申請人:華南理工大學