在西方传统中,只有有壁炉的家,才算真正的家。如今,这种西式采暖和装饰设施也悄然传入中国,成为南方城市家庭或乡间别墅中一项别致的设施。燃木取暖、火光摇曳,壁炉为现代人提供了宁静与浪漫的氛围。然而,这份浪漫背后,却潜藏着一个长期被忽视的火灾风险。
壁炉火灾往往发生在房屋转让之后,起火位置隐蔽,发展缓慢,很难被户主察觉。壁炉的火灾危险性究竟在哪里?如何防范?祝融FDS,一款国产火灾动力学模拟软件,正以其对火灾和烟气全过程的仿真能力,为壁炉火灾风险的量化评估提供新的技术手段。
英国现在使用的壁炉按结构主要分为两类:钢铁结构壁炉和砖石结构壁炉。两者的火灾风险差异显著。
类型 | 优点 | 缺点 |
钢铁结构壁炉 | 安装简便,质量可靠,售后维修服务好 | 外观较工业化,缺乏传统风格 |
砖石结构壁炉 | 外观传统怀旧,具有装饰价值 | 建造复杂,依赖泥瓦工个人偏好,火灾几率较大 |
钢铁结构壁炉由工厂批量生产,安装者只需将其推放到房间中预先留好的位置上即可。试验证明,这种壁炉不会因为其外表面过热而引燃附近的可燃物。
而砖石结构壁炉则是手工垒砌的,每个壁炉都由不同的泥瓦工设计建造,他们都有自己更加喜好的方案。经过长期使用之后,使用者就会发现那些设计是危险的。砖石结构壁炉是壁炉火灾的主要“肇事者”。
在NFPA211(美国消防协会)标准中,烟尘室被定义为“壁炉体系中,从挡风板口到烟道内衬之间的过渡区域”,也就是炉膛与烟囱之间的那部分结构。实践表明,壁炉最先起火的部位通常就是烟尘室。
烟尘室对壁炉火灾危险性的影响主要表现在三个方面:
1. 通风性
烟尘室的结构决定了壁炉是否具有良好的通风性。如果通风性不好,一方面不完全燃烧产生的有害气体会对人身造成损害;另一方面,烟气无法正常排放会造成室内空气污染,还会使烟道内累积的烟尘越来越多,为火灾的发生提供有利条件。
然而,实际建造壁炉时,其结构和设计更多地取决于泥瓦工的个人偏好,并不能满足规范要求,这就给壁炉带来了许多潜在的危险因素。
2. 墙体厚度
NFPA211明确规定:在有轻型耐火粘土砖内衬的情况下,包括内衬在内的烟尘室总壁厚必须15厘米以上;在没有使用内衬的情况下,烟尘室的壁厚必须20厘米以上。
但在壁炉火灾调查中,研究人员经常发现,壁炉的烟尘室壁墙只是由单层砖堆砌而成,厚度不到10厘米。就是这层薄薄的砖将烟尘室与可燃建筑结构分隔开来。在壁炉的长期使用过程中,这种情况很容易引发火灾。
例如,一些旧式砖石结构壁炉,由于烟尘室壁厚不足,棚墙几乎嵌入到了壁炉墙体结构之中,与烟尘室的距离过近。在壁炉长期使用了几年之后,烟尘室中的热烟气就很有可能引燃邻近的木棚墙而引起火灾。
3. 填充物
NFPA211还规定,在可燃的建筑构架和砖石结构壁炉之间,应该填充有不厚于4厘米的电镀钢板或不燃薄板材料。但在传统砖石结构壁炉中,烟尘室壁墙与木质建筑结构之间经常只塞着一些焦油沥青纸。在长时间受到火焰热量影响的情况下,墙壁中的焦油沥青纸或木材就有可能开始冒烟或者燃烧,从而引发火灾。这种火灾由于发展得比较缓慢,并且起火位置也比较隐蔽,通常很难被户主发觉。
明确了壁炉的火灾危险性之后,壁炉的防火检查工作变得尤为重要。NFPA211在第11章中提出了壁炉防火检查工作的三级标准:
级别 | 检查要求 | 适用场景 |
第一级 | 每年进行一次例行防火检查 | 清扫烟囱烟道或更换壁炉构件时 |
第二级 | 在更换壁炉构件、出售或转让房屋、壁炉可能损坏时进行检查 | 房屋交易、构件更换 |
第三级 | 深入检查,需要移动或拆除建筑构件及壁炉组件 | 意外事故损坏后确定潜在危险;第一、二级检查发现疑点需深入评估时 |
在现行法规当中,没有要求在购买房屋时,必须做第三级防火检查。因此,带有壁炉的房屋,在没有进行足够深入的防火检查,也无法揭示出其火灾隐患的情况下,就可以在房主之间进行自由地交易和转让,这种状况是令人担忧和亟需改变的。
壁炉火灾的隐患往往隐藏在墙体内部,难以通过肉眼观察发现。而祝融FDS作为一款国产火灾动力学模拟软件,能够模拟火灾和烟气全过程,为壁炉火灾风险的量化评估提供技术支撑。
祝融FDS可以用于:
构建壁炉及周边建筑结构的三维模型:包括炉膛、烟尘室、烟道、墙体、木棚墙等构件;
设定火源与燃烧条件:模拟壁炉中木材燃烧的热释放速率、燃烧持续时间;
模拟热量传递过程:计算烟尘室壁墙内表面的温度分布,以及热量通过砖石墙体向外部可燃结构传递的过程;
分析不同壁厚和填充材料的影响:对比规范要求壁厚(15-20厘米)与实际壁厚(不足10厘米)情况下的温度差异,量化火灾风险;
模拟长期使用场景:通过延长模拟时间,观察壁墙外表面温度的累积效应,评估在长时间燃烧条件下可燃材料的热分解风险。
需要说明的是,祝融FDS本身并不内置“壁炉火灾专用模块”或“防火检查标准”等功能。研究人员需要根据模拟得到的温度场数据,结合NFPA211等规范要求,进行风险评估和分析。但作为一种仿真工具,祝融FDS能够提供传统检查方法难以获取的内部温度分布数据,为壁炉火灾风险的量化评估提供科学依据。
壁炉是家的象征,是温暖的来源,但也可能成为火灾的起点。烟尘室壁厚不足、填充物不当、使用习惯改变,这些看似微小的因素,在长期累积后可能酿成大祸。
祝融FDS等国产火灾模拟软件的价值,在于让这些隐藏在墙体内部的火灾风险在计算机中提前“显现”。当工程师在虚拟空间中“点燃”一座壁炉,观察热量如何穿过薄薄的砖墙、如何加热木棚墙、如何一步步逼近可燃材料的燃点,他们就能在火灾发生之前,找到最有效的防范措施。
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