ISO 24678-52023 消防安全工程.代数公式的管理要求.第5部分排气流量标准立项发展报告

消防安全工程代数公式的管理要求第5部分：排气流量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Firesafetyengineering—Requirementsgoverningalgebraicformulae—Part5:Ventflows摘要随着建筑火灾安全设计的日益复杂化，消防安全工程领域对计算工具的科学性、准确性和一致性提出了更高要求。代数公式作为消防安全工程中应用最为广泛的计算工具之一，其适用条件、参数范围及管理要求亟需标准化规范。在此背景下，国际标准化组织（ISO）发布了ISO24678-5:2023《消防安全工程代数公式的管理要求第5部分：排气流量》。该标准作为ISO24678系列标准的第五部分，专门针对排气流量的计算需求，系统规定了代数公式在排气流量计算中的适用条件、输入参数范围、假设条件及局限性说明等管理要求，为火灾安全工程师提供了统一、规范的计算工具使用指南。本报告对该标准的立项背景、编制过程、主要内容及技术要点进行了系统梳理与分析。报告指出，该标准的发布填补了国际消防安全工程领域在排气流量计算标准化方面的空白，对提升火灾烟气控制设计的科学性和可靠性具有重要意义，同时也对我国消防安全工程标准的国际化接轨提出了新的要求与方向。关键词：消防安全工程；代数公式；排气流量；ISO24678；标准化；烟气控制；火灾安全设计Keywords:Firesafetyengineering;Algebraicformulae;Ventflows;ISO24678;Standardization;Smokecontrol;Firesafetydesign一、引言消防安全工程作为一门系统化的工程科学，旨在运用工程学原理和方法对火灾危害进行分析、评估与防控。随着高层建筑、地下空间、大型交通枢纽等复杂建筑的不断涌现，传统的处方式消防设计规范已难以满足新型建筑的消防设计需求。性能化防火设计方法因其灵活性和科学性，日益成为消防安全设计的重要发展方向。在性能化防火设计实践中，代数公式因其计算便捷、物理意义明确等特点，被广泛应用于火灾热释放速率预测、烟气运动分析、人员疏散时间计算等关键环节。然而，这些代数公式的应用需要满足特定的前提条件，输入参数的选择必须处于公式适用范围之内，且计算结果的可靠性与诸多假设条件密切相关。若使用不当，可能导致设计计算结果严重偏离实际情况，进而引发消防安全隐患。为解决上述问题，国际标准化组织消防安全工程分技术委员会（ISO/TC92/SC4）组织制定了ISO24678系列标准，旨在为消防安全工程中代数公式的应用提供统一的管理要求。ISO24678-5:2023作为该系列的第五部分，聚焦于排气流量计算领域，于2023年6月28日正式发布。本报告将对这一标准的立项背景、技术内容及行业影响进行全面的分析与阐述。二、标准立项背景与编制过程2.1行业需求分析烟气是火灾中导致人员伤亡的首要因素。据统计，火灾中约85%的人员死亡由烟气吸入引起。有效的排烟系统设计能够在火灾初期及时排除烟气，为人员疏散和消防救援创造有利条件。排气流量作为排烟系统设计中的核心参数，其计算的准确性直接决定了排烟系统的设计效果。然而，在ISO24678-5发布之前，排气流量计算涉及的各代数公式分散于不同的技术文献和研究报告中，各公式的适用条件、参数范围及精度等级缺乏统一规定。不同设计人员可能因选择不同公式或参数取值方法，导致计算结果差异显著，给消防设计的审查和监管带来困难。2.2编制过程与工作进展ISO24678-5由ISO/TC92/SC4分技术委员会负责制定。该分技术委员会汇集了来自全球消防安全工程领域的顶尖专家，包括科研机构研究人员、工程咨询公司技术专家、政府部门监管人员及高校学者。工作组成员对现有排气流量计算方法和公式进行了系统梳理，通过大量实验数据验证和对比分析，确定了标准的框架结构和技术内容。标准草案经过多轮讨论和修改，先后经历了委员会草案、国际标准草案和最终国际标准草案等阶段，于2023年正式发布。2.3国际标准定位与意义标准编号为ISO24678-5:2023，分类号为消防综合，由国际标准化组织发布，文件为电子版加密PDF格式。作为ISO24678系列标准的最新组成部分，该标准的发布标志着消防安全工程中代数公式的规范化管理进入了一个系统的、全面的新阶段。三、标准主要内容3.1标准框架与适用范围ISO24678-5:2023以代数公式在排气流量计算中的规范应用为对象，从计算工具选择、公式适用性判断、参数取值方法及结果可靠性评价四个维度，建立了排气流量计算的规范化框架。该标准的技术架构涵盖以下核心环节：首先是公式分类与筛选，明确适用于排气流量计算的代数公式清单及其所属类型；其次是适用性评估准则，规定各公式的适用火灾场景、空间几何条件及烟气控制模式；第三是参数选取与输入要求，逐一明确公式中各输入参数的物理定义、单位及推荐取值范围；第四是计算结果的可靠性评价方法，对公式预测精度和不确定性因素提出处理要求；最后是计算结果的记录与报告要求，保证计算过程的可追溯性和可审查性。3.2排气流量计算公式体系标准以火灾烟气运动基本物理规律为理论基础，从热浮力驱动的烟气运动机理出发，对代数公式进行系统化管理。在稳态火灾场景下，标准重点管理了以火源功率和有效烟层高度为基本输入参数的排气流量计算关系式。此类公式建立在理想化假设基础上，适用于烟气层界面清晰、火源功率相对稳定的充分发展火灾阶段。标准对各公式的体积流量与质量流量的转换关系、温度和压力修正方法均提出了明确要求。在非稳态火灾场景下，标准对烟羽流质量流量计算中的幂指数关系进行了规范化。区别于经验性的简化比例关系，标准明确了基于理想化的轴对称理想化假设推导的理论关系式，并设置严格的适用条件范围。3.3关键参数管理要求标准对排气流量计算中涉及的关键参数提出了系统的管理要求：火源功率参数方面，标准要求明确火灾的增长类型，区分稳态火与增长火，并规定了不同火灾场景下的热释放速率取值方法。同时要求考虑燃料类型、通风条件和空间边界对火源功率的影响。烟层高度参数方面，标准界定了中性层、烟层界面等基本概念，规定了烟层高度的确定方法和测量方式，并对多层空间中的烟气分层现象提出了处理要求。排气系统参数方面，标准对排烟口的布置方式、排烟口的流量系数、管道系统的漏风量补偿系数及机械排烟与自然排烟的分类处理均提出了规范化要求。排烟口流量系数的取值直接影响到设计排烟量的确定，该标准对流量系数的取值原则和验证方法均给出了明确指引。环境参数方面，标准涉及环境温度、环境压力、空气密度等基本物理参数的取值方法，以及大空间建筑中环境温度梯度对烟气运动的影响处理。3.4计算过程的局限性管理标准对代数公式在排气流量计算中的局限性进行了系统管理。标准要求使用者在应用任一公式时必须评估以下内容：计算假设与实际场景的一致性程度，通过对公式理论基础的深入理解，判断实际工程条件是否偏离公式的假设前提；输入参数的不确定性及其对计算结果的影响，对于涉及多个输入参数的排气流量计算公式，应通过敏感性分析识别对结果影响最大的关键参数；公式自身的近似误差对安全裕度的影响，应结合工程经验选择合适的公式类型，确保计算结果的精度满足设计要求。四、关键技术要点分析4.1公式推导理论基础的一致性ISO24678-5:2023对现行文献中多种表达形式相近但推导基础不同的排气流量计算公式进行了管理。标准明确了各公式的推导理论来源，避免因公式形式相似而混淆适用条件。例如，标准对热分层条件下的排气流量与完全混合条件下的排气流量分别提出了不同的计算关系式，二者均以质量守恒、能量守恒和动量守恒为物理基础，但各自适用于不同的烟气控制模式。4.2输入参数取值的科学性标准在参数取值方面强调科学性和可验证性。火源功率的取值应有明确的火灾场景设定依据，不能简单采用规范中的保守值；烟层高度的设定应结合建筑空间的实际几何特征和火灾发展阶段的合理判断；环境参数应优先采用实测数据，无法实测时应参照当地气象统计数据进行合理取值。这一科学取值原则有效避免了设计计算中盲目取值的弊端，提高了排气流量计算结果的可靠性。4.3结果输出与验证要求标准要求计算结果的输出应包含完整的计算条件说明。计算结果不仅应列出排气流量数值，还应包含计算过程中所用的全部输入参数、公式选择依据及局限性分析。标准还规定了计算结果的验证方法，包括与实验结果对比、与其他计算方法交叉验证以及与工程经验判断相结合等，为设计审查和方案论证提供了有力的技术支持。五、标准的主要参与单位ISO24678-5:2023由国际标准化组织消防安全工程分技术委员会（ISO/TC92/SC4）组织制定。以下对该技术委员会的主要承担机构进行详细介绍。5.1ISO/TC92/SC4消防安全工程分技术委员会ISO/TC92（消防安全技术委员会）是国际标准化组织中专门负责消防安全领域标准化工作的技术机构，其SC4分技术委员会具体负责消防安全工程领域的标准制定。该分技术委员会汇集了来自全球数十个成员体的标准化专家，秘书处由英国标准协会（BSI）承担。SC4的工作范围涵盖消防安全工程的基础理论、计算方法和设计指南。近年来，该委员会重点关注消防安全工程中各类定量分析工具的规范化管理，ISO24678系列标准的制定即为该委员会的重点工作之一。SC4通过各成员体选派专家的工作模式，集合了全球消防安全工程研究领域的主流学术观点。5.2主要贡献专家所属机构在ISO24678-5的制定过程中，来自以下类型的机构在标准制定过程中发挥了重要的支撑作用：国际消防工程研究机构，如美国国家标准与技术研究院（NIST）消防研究部，为标准的制定提供了大量全尺寸火灾实验数据，其开发的火灾动力学模拟工具为公式验证提供了重要参考。欧洲消防安全科研机构，如英国爱丁堡大学火灾安全工程系和瑞典隆德大学消防工程系，为标准的理论基础和公式推导框架提供了学术支撑。专业消防工程咨询公司，为标准的实用性和可操作性提供了工程实践反馈。各国标准化机构，包括中国应急管理部天津消防研究所等中国消防科研机构，通过中国国家标准化管理委员会积极跟踪和参与标准制定工作，为标准的制定贡献了中国工程经验和研究成果。六、标准实施的意义与展望6.1对行业的影响ISO24678-5:2023的实施将在多个层面产生积极影响。对消防设计咨询机构而言，该标准为排气流量计算提供了统一的技术规范，消除了因计算方法差异导致的设计结果偏差，有助于提升设计质量。对消防监管部门而言，该标准为性能化消防设计方案的审查提供了技术依据，使审查过程有标可依、有据可查。对科研机构而言，该标准明确了排气流量计算领域的知识缺口和待研究方向，对科研选题具有引导作用。对消防工程软件开发者而言，该标准为计算工具中排气流量模块的算法选择提供了遵循，促进软件工具的功能优化和结果可比性提升。6.2对标准体系的完善ISO24678-5:2023的发布进一步补充和完善了ISO24678系列标准体系。该系列标准涵盖了消防安全工程中代数公式的通用管理要求及各专题领域的具体应用要求，从通用到专用的多层次标准架构已经初步形成。排气流量分册与系列中的其他分册相互配合、互为补充，共同构成了消防安全工程代数公式应用的完整标准框架。6.3发展趋势与展望未来，随着计算流体动力学（CFD）技术的不断发展和计算机算力的持续提升，消防安全工程领域将出现更多高精度的数值模拟方法。然而，代数公式凭借其计算高效、物理意义明确、便于工程审阅等独特优势，在工程实践中仍将长期占据重要地位。ISO24678-5及相关标准的持续实施，将引导各国在消防安全工程领域走向更加精细化和规范化的方向。七、结论ISO24678-5:2023《消防安全工程代数公式的管理要求第5部分：排气流量》的国际正式发布，填补了消防安全工程领域排气流量计算标准化管理的国际空白。该标准的实施为全球消防安全工程技术人员提供了系统、统一的排气流量代数公式应用规范，对于提高排烟系统设计水平、保障建筑消防安全具有重要的推动作用。该标准在全面总结消防安全工程领域排气流量计算方法的基础上，从公式选择、参数取用、假设判断、局限辨识等关键环节建立了规范化管理框架，实现了科学性、实用性和可操作性的有机统一。对我国而言，应积极跟踪ISO24678系列标准的动态发展，加强消防安全工程领域的国际标准化工作参与力度，推动我国在该领域从标准跟随者向标准贡献者转变，同时加快国内相关标准的制定和修订工作，促进我国消防安全工程标准化工作与国际接轨，为提升我国建筑消防安全水平提供有力的技术支撑。参考文献[1]ISO24678-5:2023,Firesafetyengineering—Requirementsgoverningalgebraicformulae—Part5:Ventflows[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO23932-1:2018,Firesafetyengineering—Generalprinciples—Part1:General[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2018.[3]IS