ISO 24678-92022 消防安全工程.控制代数公式的要求.第9部分从开口喷射火焰标准立项发展报告

消防安全工程控制代数公式的要求第9部分：从开口喷射火焰标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireSafetyEngineering—RequirementsGoverningAlgebraicFormulae—Part9:EjectedFlamefromanOpening摘要随着高层建筑和大型综合体建筑的快速发展，建筑外立面开口喷射火焰引发的火灾蔓延问题日益突出，成为消防安全工程设计中的关键性技术难点。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2022年8月23日正式发布ISO24678-9:2022《消防安全工程控制代数公式的要求第9部分：从开口喷射火焰》。该标准隶属于ISO24678系列标准框架体系，是对消防安全工程中代数公式使用规范的重要补充。本标准针对建筑火灾中火焰从开口（如窗户、门洞等）向外喷射的物理场景，明确了适用于该场景的代数公式应满足的要求，包括公式的适用范围、输入参数、假设条件、不确定性分析及验证方法等核心内容。标准的发布填补了国际标准在开口喷射火焰代数公式规范化方面的空白，为消防工程师在性能化防火设计中正确选用和应用代数公式提供了权威技术依据，对提升建筑火灾安全设计水平、促进消防工程国际化对接具有重要意义。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要内容及预期应用价值，以期为相关领域工程技术人员和标准使用者提供全面参考。关键词：消防安全工程；代数公式；开口喷射火焰；性能化防火设计；ISO24678系列标准；外立面火灾蔓延Keywords:FireSafetyEngineering;AlgebraicFormulae;EjectedFlamefromOpening;Performance-BasedFireSafetyDesign;ISO24678SeriesStandards;FacadeFireSpread一、引言1.1研究背景建筑火灾中，当室内火灾发展到充分燃烧阶段（通风控制型火灾），高温烟气和火焰将通过建筑开口（窗户、门洞、幕墙缝隙等）向外喷射。这种喷射火焰不仅直接威胁相邻建筑和上方楼层，还可能引燃建筑外立面保温材料、装饰构件等可燃物，导致火灾沿建筑外立面竖向或水平蔓延，造成重大人员伤亡和财产损失。近年来，国内外此类火灾事故频发，如伦敦格伦费尔塔火灾（2017年）、迪拜火炬塔火灾（2015年、2017年）等，均造成了严重后果，凸显了对开口喷射火焰进行准确量化分析的重要性和紧迫性。在消防安全工程领域，代数公式因其简便、快速、物理意义明确等特点，被广泛应用于火灾场景的初步评估、工程设计和性能化防火设计之中。然而，对于开口喷射火焰这一复杂物理现象，由于涉及火焰高度、火焰温度、热辐射通量、羽流卷吸等多个物理量的耦合计算，工程实践中使用的代数公式形式多样、假设条件各异、适用范围模糊，导致计算结果差异显著。这种状况严重影响了消防安全工程分析的可靠性和可比较性，亟需从国际标准层面加以规范化。1.2标准的战略定位ISO24678是国际标准化组织消防安全工程领域的一项重要系列标准，全称为“消防安全工程——控制代数公式的要求”。该系列标准旨在为消防安全工程中使用的代数公式建立统一的技术准则，确保各类代数公式在适用范围、输入参数、假设条件、不确定性和局限性等方面满足明确的质量要求。已有发布的标准涵盖了火灾羽流（ISO24678-1至第3部分）、烟气填充（ISO24678-4）、通风口烟气流动（ISO24678-5）、天花板射流（ISO24678-6）和射流火焰（ISO24678-7）等典型火灾物理场景。ISO24678-9:2022作为该系列的第9部分，聚焦于从开口喷射火焰这一特定场景，填补了既有标准在开口射流场景中的空缺，从而形成了较完整的覆盖建筑火灾关键物理过程的代数公式规范框架。二、标准立项背景与必要性分析2.1工程需求驱动当前，性能化防火设计已逐步成为国际建筑防火设计的主流方法之一。在性能化设计中，设计人员需要对设定的火灾场景进行定量分析，以评估火灾烟气运动、热辐射传播、结构响应、人员疏散等关键过程。对于涉及建筑开口喷射火焰的场景，如高层建筑窗户火溢流、中庭或天井内的火蔓延、相邻建筑间的火辐射等，代数公式是进行快速评估的基础工具。不同的工程软件和设计手册中虽然提供了多种计算公式，但它们的适用条件、边界限制和精度范围各异，缺乏统一的技术基准，增加了计算结果的随意性。2.2现有标准体系的不足在ISO24678-9发布之前，关于开口喷射火焰的专项国际标准尚属空白。国际上常用的评估方法主要参考各类研究文献、技术手册（如SFPE消防工程手册）以及部分国家的国家标准，但这些参考文件中的公式并未经过统一审查与验证，公式间的兼容性和可靠性存在明显的不确定性。特别是在缺乏标准指引的情况下，设计人员可能误用适用于其他场景的公式来评估开口喷射火焰行为，从而导致严重的设计失误。2.3政策与法规的推动国际上，ISO于2008年发布了ISO23932《消防安全工程——总则》，并在其后陆续发布了ISO16730（计算方法的评估、验证和确认）、ISO16733（火灾场景设定）和ISO24678系列等标准，构建了完整的消防安全工程标准体系。《国家标准化发展纲要》（2021年，中国）明确提出要“提升标准化对外开放水平，积极参与国际标准制定”，强化消防安全领域的标准化合作。ISO24678-9:2022的发布既顺应了国际消防安全工程标准化发展的总体趋势，也为各国在建筑外立面火灾防控方面的标准协调提供了基准。三、标准主要技术内容3.1标准范围与定位ISO24678-9:2022适用于建筑火灾中火焰从开口（如窗户、门、外墙洞口等）向外喷射的场景。该标准规定了在此类场景下使用的代数公式应满足的技术要求，适用对象包括工程分析中常用的、基于简化和理想化假设的代数计算模型。标准所涵盖的代数公式须用于估算开口喷射火焰的几何尺寸（包括火焰高度、火焰水平投影长度）、火焰温度分布、对外部环境的辐射热流等关键参数。该标准不作为计算方法的“手册”，而是提供一种工程指引，帮助使用者识别、评估和选择适当的代数公式，并确保对公式应用过程中的不确定性和局限性有充分的认识。3.2核心技术要求标准的主要技术要求包括以下方面：（1）公式适用范围与假设条件的明确描述任何用于喷射火焰分析的代数公式均须明确其适用范围和边界条件，包括：开口的几何形状和尺寸、燃料类型及燃烧特性、通风条件、环境温度、建筑朝向等。标准要求公式说明其适用场景，并明确指出不适用的情形，防止超出范围的滥用。（2）输入参数的定义与可获取性标准要求公式的所有输入参数（如开口尺寸、热释放速率、燃料热值等）有明确的物理定义、标准单位及可获取的途径，输入参数的不确定性应能被讨论和量化，以便对计算结果进行敏感性分析。（3）输出结果的物理合理性与量纲一致性输出参数应符合基本的物理原则（如能量守恒、质量守恒），公式的量纲必须一致，计算结果需在合理的工程误差范围内。标准强调输出结果须经过基准测试或与实验数据验证对比。（4）不确定性和局限性分析标准要求公式使用者在应用时对结果的局限性予以充分说明，应评估输入参数不确定性导致的输出变化范围，提供适当的保守性判断标准。当公式适用于一定范围的理想化条件时，应明确这类理想化的影响程度和偏差方向。（5）验证方法标准鼓励公式使用者参考ISO16730系列标准中关于评估、验证和确认的流程，对所选公式在不同火灾场景下应用的可靠性进行系统验证，以便确认公式的计算结果能真实反映实际场景。3.3标准的结构框架ISO24678-9:2022的结构安排遵循ISO24678系列的统一范式，主要包括以下核心章节：范围（Scope）、规范性引用文件（NormativeReferences）、术语与定义（TermsandDefinitions）、符号与缩略语（SymbolsandAbbreviatedTerms）、代数公式的技术要求（RequirementsGoverningAlgebraicFormulae）、结果的不确定性评估（UncertaintyEvaluation）以及报告与记录（ReportingandDocumentation）等。这种统一的框架结构便于系列标准之间的交叉引用和一致实施。四、主要起草单位简介该标准的制定依托国际标准化组织消防安全工程领域的专业技术力量，主要参与单位包括各国的标准化研究机构、消防科研机构、知名高校和相关工程技术企业。以下重点介绍其中一家具有代表性的单位——英国标准协会（BSI，BritishStandardsInstitution）及其在标准制定中的贡献：英国标准协会（BSI）成立于1901年，是世界上首个国家标准化机构，也是ISO的创始成员之一。作为英国消防工程领域的权威标准化组织，BSI长期深度参与ISO/TC92（消防安全技术委员会）及其分技术委员会SC4（消防安全工程）的标准制修订工作。BSI汇集了来自学术界、工业界和政府机构的消防工程专家，在本标准的制定过程中承担了多项关键任务，包括提供建筑工程火灾实验数据，参与开口喷射火焰代数公式的验证比对，以及主导相关术语和符号的规范化设计。得益于BSI在消防安全工程领域的长期积累和跨学科协调能力，其专家团队在推动各参与国就公式适用性边界、不确定性分析等技术难点达成共识方面发挥了关键的桥梁作用。此外，标准制定还汇聚了包括来自美国国家标准与技术研究院（NIST）、瑞典SP技术研究所、德国消防促进协会（vFDB）等多国机构的专家力量，依托ISO/TC92/SC4的工作平台，通过多轮专家评审和技术研讨，最终形成了该国际标准。五、标准应用前景与实施展望5.1在性能化防火设计中的应用ISO24678-9:2022为性能化防火设计中进行开口喷射火焰的量化评估提供了规范化的技术路径。设计人员可依据该标准审查所选用的计算公式，判断其适用条件是否与实际火灾场景匹配，并通过对不确定性的分析确定安全系数，从而提高设计的可靠性和说服力。5.2对消防工程软件的影响5.3对建筑外立面防火设计的推动随着建筑节能改造和外墙保温系统的广泛应用，外立面火灾安全问题愈发突出。该标准可作为建筑外立面防火设计中火焰溢出分析的参考依据，配合其他相关标准（如ISO13785外墙保温系统防火试验方法等），共同构成建筑外立面火灾防控的技术标准链条，有助于提升整体消防安全水平。5.4国际标准对接与本土化实践对于我国而言，作为ISO常任理事国，积极参与ISO24678系列标准的转化工作，适时将其等同采用为国家标准（GB/T），是推动我国消防工程标准与国际接轨的重要途径。在转化过程中，可结合我国建筑特点与火灾案例数据进行适用性验证和必要的技术调整，形成既与国际前沿保持一致又符合国情的标准应用体系。六、结论ISO24678-9:2022《消防安全工程控制代数公式的要求第9部分：从开口喷射火焰》的发布是国际消防安全工程标准化进程中的一项重要成果。该标准立足工程实际需求，系统规定了开口喷射火焰场景中代数公式的应用准则，有效弥补了现行标准体系在该关键技术场景中的空白，为火灾安全设计人员提供了明确的技术依据和质量控制手段。该标准的实施将促进不同国家和地区在建筑消防安全分析与设计上的可比性与协调性，提升消防安全工程的整体科学化、规范化和国际化水平。未来，随着建筑形态的多样化和新型材料在建筑中的应用不断拓展，开口喷射火焰场景将呈现更加复杂的特征。ISO24678系列标准需要持续跟踪新的工程需求和研究成果，适时修订和扩展。建议各国标准化机构积极推进该标准的采纳与推广，加强相关基础数据积累和工程案例验证，共同推动消防安全工程标准化向更高水平发展。参考文献[1]ISO24678-9:2022,Firesafetyengineering—Requirementsgoverningalgebraicformulae—Part9:Ejectedflamefromanopening[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2022.[2]ISO23932:2009,Firesafetyengineering—Generalprinciples[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2009.[3]ISO16730-1:2015,Firesafetyengineering—Proceduresandrequirementsforverificationandvalidationofcalculationmethods—Part1:General[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2015.[4]SFPEHandbookofFireProtectionEn