一种高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台及封堵性能试验方法

技术领域

本发明涉及电力及建筑技术领域，具体涉及一种高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台及封堵性能试验方法。

背景技术

在高层建筑中，电气线路火灾燃烧速率较快，竖井电缆燃烧速率一般在水平电缆燃烧速率的三倍左右。此外，电缆竖井如果一旦发生火灾便很容易发生“烟囱效应”，火势的蔓延速度就会被增加若干倍，最终成为火灾蔓延的快速通道。当前，对于高层建筑电缆竖井防火封堵的研究主要停留在施工工艺及封堵材料上鲜有对防火封堵体系进行整体地评估。

依托现有的高层建筑中的电缆竖井进行防火封堵性能的评估不仅耗费大量财力物力，且难以寻找到合适的试验场所。利用高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台，不仅可以降低试验成本，并且采用防火封堵系统全尺寸模型，真实地还原高层建筑电缆竖井防火封堵情况，为高层建筑电缆竖井防火封堵试验提供场所。此外，该真型试验平台具有可重复利用的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台，该装置可以在降低成本的前提下，真实地还原高层建筑电缆竖井防火封堵情况，为高层建筑电缆竖井防火封堵试验提供场所。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台，包括电缆竖井，其特征在于，在所述电缆竖井顶部设置翻盖式盖板，在所述电缆竖井长边位置设置角钢，在所述电缆竖井墙体设置两个观察窗，在所述电缆竖井侧墙设置通风口，在所述电缆竖井底部设置防火门，在所述电缆竖井底部设置燃气喷灯，在所述电缆竖井内墙设置电缆桥架。

进一步地，所述翻盖式盖板为不锈钢材质；所述翻盖式盖板上设置有通风口，以使在试验过程中排出废气及试验后通风。

进一步地，所述通风口设置有顶部抽风机，以使在试验过程中通风以及试验过程中排出废气。

进一步地，所述角钢通过膨胀螺栓固定在电缆竖井内壁长边方向。

进一步地，所述观察窗分别位于电缆竖井封堵平台上侧及下侧，以使在试验过程中清楚观察到试验现象；所述观察窗采用耐高温玻璃材质，以使进行多次试验而不必更换。

进一步地，所述电缆竖井侧墙通风口设置有抽风机，以使在试验过程中通风以及试验过程中排出废气。

进一步地，所述底部进出防火门采用市面上所能购买到的现成防火门。

进一步地，所述燃气喷灯采用丙烷燃气喷灯。

进一步地，所述电缆桥架上固定有电缆线。

一种高层建筑电缆竖井防火封堵性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

搭建上述所述的试验平台，利用燃气喷灯作为点火源引燃电缆线；

通过热电偶检测电缆竖井防火封堵模块背火面背火面温度，并判断背火面温升是否超过180℃，若背火面温升超过180℃，则隔热性丧失；

通过观察窗口观察电缆竖井防火封堵背火面是否有连续10s的火焰穿出，是，则完整性丧失；否，则完整性未丧失；

利用烟雾传感器检测防火封堵模块上方空气中烟雾浓度，若烟雾浓度超过阈值，则密封性丧失；

上述隔热性、完整性、密封性，只要有一项丧失时，则判断该防火封堵模块丧失封堵性能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:利用全尺寸电缆竖井防火封堵模型，替代真实高层建筑电缆竖井。解决了在真实高层建筑电缆中进行试验具有的试验成本高、难以寻找到合适的试验场所的问题。此外，电缆竖井主体具有可重复利用性的特点，进一步降低试验成本的同时加快了试验进度。

附图说明

图1是本发明实施例的装置结构示意图。

图2是本发明实施例的试验方法的流程框图。

图1中：1-通风口；2-烟雾传感器；3-角钢；4-封堵模块；5-防火门；6-翻盖式盖板；7-电缆桥架；8-电缆线；9-热电偶；10-观察窗口；11-燃气喷灯。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台，如图1所示，包括开设在翻盖式盖板6上和电缆竖井侧墙上的通风口1，安装在电缆竖井侧墙内壁的烟雾传感器2，固定在电缆竖井长边位置的角钢3，开设在电缆竖井底部的防火门5，开设在电缆竖井顶端的翻盖式盖板6，竖直固定在电缆竖井内壁的电缆桥架7，固定在角钢3上的防火封堵模块4，固定在电缆桥架7上的电缆线8，用于检测背火面温度的热电偶9，开设在电缆竖井侧墙上的观察窗口10，设置在电缆竖井底部的燃气喷灯11，燃气喷灯11中采用的燃料是丙烷。

其中，所述高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台高度标称值为3500mm，长度标称值为1500mm，宽度标称值为1200mm，四周为钢筋混凝土墙，墙厚标称值为240mm，中间钢筋混凝土楼板厚度标称值为120mm。

其中，通风口1上设置有排气扇，以使在试验过程中通风及试验后排出废气；防火门3采用现有的市面上所能采购的到的防火门；防火封堵模块6通过角钢固定；观察窗口8采用耐高温玻璃，以使进行多次试验而不必更换。

本申请中，热电偶优选的是铜材料或铂材料的。

本发明还提供了应用上述装置进行防火封堵模块性能测试的方法，如图2所示：

在现有电缆竖井防火封堵真型试验平台内墙的长边处设置有角钢3，防火封堵模块4固定在角钢3上，电缆线8固定在电缆桥架7上，丙烷燃气喷灯9固定于高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台下方，通过丙烷燃气喷灯点燃电缆线8，燃烧过程中，开启抽风机为电缆燃烧提供充足氧气，通过观察窗口8观察燃烧状况及火焰是否从防火封堵背火面穿出，通过烟雾传感器、湿度传感器及热电偶实时监测烟雾浓度、湿度及温升情况。

其中，供火办法可参考GB/T 18380.3-2001，丙烷喷灯空气流量为76.7±4.7L/min，丙烷流量应为13.3±0.5L/min；喷灯应水平放置，距电缆前表面75±5mm，距地面600±5mm；喷灯供火点位于桥架水平两侧的中间部位，距离电缆下端500±5mm，即电缆下端距离地面100±5mm。

其中，热电偶9布置于背火面，用于检测背火面温度，热电偶布置方式为：在封堵材料背火表面，距离电缆表面25mm处布置2支热电偶；在电缆表面，距离封堵材料背火表面25mm处布置2支热电偶（适当选择2根电缆）；在桥架表面，距离封堵材料背火表面25mm处布置1支热电偶；在钢筋混凝土楼板框架的背火表面，距离封堵材料边缘25mm处布置1支热电偶。

根据GB_23864-2009 《防火封堵材料》规定，如上述热电偶9中，任何一支温升达到180℃，则丧失隔热性；如任何一支温升未达到180℃，则未丧失隔热性，通过观察窗口10观察防火封堵模块4背火面是否有连续10s的火焰穿出，若有，则丧失完整性；若无，则未丧失完整性，完整性和隔热性，只要有一项丧失，则说明防火封堵模块4达到耐火极限。

烟雾传感器2安装于电缆竖井侧墙，监测电缆线8燃烧开始到结束时封堵模块4上方空气烟雾浓度，若在燃烧过程中，烟雾浓度达到设定阈值，则防火封堵模块4丧失密封性；若未达到设定阈值，则未丧失密封性。

所述烟雾传感器阈值设定如下：首先，测量未进行试验时防火封堵层上方空气中烟雾浓度，共取五次测量结果，每次测量间隔5min，最终结果取其平均值；其次，取该测量平均值的十倍作为设定阈值。

烟雾传感器2和热电偶9所检测的密封性、完整性和隔热性，只要有一项丧失，说明该防火封堵模块失效，丧失封堵性能。

以下是该试验方法的具体实施例：

电缆线8采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，护套氧指数≤24%，电缆外径30±2mm，截面3×50+1×25mm

电缆线8固定于电缆桥架7上，电缆和电缆及电缆和防火板缝隙采用柔性防火堵料填充。

丙烷喷灯9空气流量为77L/min，丙烷流量为13.5L/min；喷灯应水平放置，距电缆前表面80mm距地面600mm；喷灯供火点位于桥架水平两侧的中间部位，距离电缆下端500mm，即电缆下端距离地面100mm。

燃烧过程中，持续监测各物理量变化，燃烧进行到3h，监测发现在封堵材料背火表面，距离电缆表面25mm处的热电偶温升达到180℃，认定该防火封堵系统丧失隔热性，根据判定规则，密封性、完整性和隔热性，只要有一项丧失，说明该防火封堵系统失效，丧失封堵性能。

本高层建筑电缆竖井防火封堵真型试验平台及封堵性能测试方法，通过搭建真型试验平台，为高层建筑防火封堵系统性能测试提供了场所，且该试验平台具有可重复利用性特点，在一次试验之后仅需更换防火封堵模块及电缆等消耗品，无需重新搭建试验平台主体，为大量、快速测试防火封堵系统性能提供了可能性；该性能测试方法通过监测防火封堵火灾试验过程中各个物理量，量化了防火封堵系统的失效过程，最终得到高层建筑电缆竖井防火封堵系统的耐火时限，且为防火封堵系统性能评价体系构建提供了可能性。因此，该试验平台及试验方法，可以用于评价高层建筑电缆竖井防火封堵系统施工工艺及施工材料的优劣。

本申请中,采用全尺寸模型指的是和高层建筑电缆竖井中的电缆竖井防火封堵系统具有相近的大小，并不意味着该真型试验平台与高层建筑电缆竖井具有相同的尺寸大小。

当前，针对高层建筑电缆竖井防火封堵系统测试，多是对单一防火封堵材料进行测试，缺乏防火封堵系统层面的测试。因此，该真型试验平台为系统层面的测试提供了可能性。通过在该真型试验平台上搭建完整的防火封堵系统，且模拟真实火灾情况，可以测试得到该防火封堵系统的耐火时限，从整体层面评估该防火封堵系统性能。此外，该真型试验平台进行一次火灾试验之后，仅仅需要更换防火封堵模块，不需要整体重建，大大减少了试验周期及试验成本。综上，基于以上真型试验平台及性能试验方法，可评价某一高层建筑电缆竖井防火封堵施工的质量，若该施工达到既定要求，可将该施工方式制定成为一标准施工方式。此外，该真型试验平台及性能试验方法还可用于探究高层建筑电缆竖井防火封堵系统的性能失效机理，通过监测火灾情况下系统中各个物理参量的变化情况，揭示失效机理。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。