能源是制约社会可持续发展的重要因素,我国是能源消费大国(总量排全球第二),唯有节能减排才能保证经济和社会的可持续发展。建筑节能是“节能减排”中重要一环,使用外墙有机保温材料可有效实现建筑节能。然而有机保温材料很容易引燃并蔓延,造成极高的建筑火灾隐患。水喷淋是抑制和熄灭建筑保温材料火最有效的技术手段之一,探索水喷淋对竖直外壁面典型保温材料火抑制机理对设计、建立、优化高效的水喷淋灭火系统具有重要意义。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法,以典型热固性保温材料—硬质聚氨酯材料为例,研究不同引燃位置下其燃烧火蔓延特性以及水喷淋对竖直硬质聚氨酯材料燃烧的抑制规律,深入分析了热解前锋坡度对竖直逆流火蔓延影响以及喷淋流率、喷淋压力、喷淋角度、外加辐射强度对水喷淋抑制竖直硬质聚氨酯材料火的影响。开展了不同引燃位置下竖直硬质聚氨酯材料火蔓延特性实验,研究发现火源位置位于样品材料顶部时,第一阶段侧向火蔓延速度维持在0.27cm/s左右,第二阶段侧向火蔓延速度随着热解前锋坡度的增大而减小,且均比第一阶段侧向火蔓延速度慢。点火源位置位于材料上方中间、上方右边和上方全部时的竖直向下火蔓延速度随着热解前锋坡度的增大而增大。此外,进行了热解前锋坡度对竖直硬质聚氨酯材料第二阶段逆流火蔓延影响的数值模拟,得出竖直向下火蔓延速度Vf,v～1/cosα,侧向火蔓延速度Vf,v～1/cosα,计算表明不同热解前锋坡度的竖直向下和侧向火蔓延速度的模拟值与实验值较接近。当火源位置位于材料底部时,分别对下方中间、下方右边和下方全部三种工况的火焰高度、热解前锋高度进行指数拟合,得到拟合指数排序为：下方全部>下方右边>下方中间。相比之下,引燃位置处于材料下方全部时,危险程度较高。另外,对这六种引燃位置下产生的热流强度及有害气体浓度进行测量。开展了无外加辐射下水喷淋对竖直硬质聚氨酯材料火抑制实验,分别研究揭示了喷淋流率、喷淋压力及喷淋角度对其的影响规律。喷淋流率对硬质聚氨酯材料火抑制实验研究表明：喷嘴位置与硬质聚氨酯材料的距离小于130cm(0.1365gm-2s-1)时,携带风作用比水喷淋抑火作用强,因而水喷淋流率增大,灭火效果不明显。而喷嘴位置与硬质聚氨酯材料的距离大于130cm时,携带风作用明显减弱,水喷淋抑火作用显著。本实验条件下,喷淋流率为0.04583 gm-2s-1时,水喷淋抑制竖直硬质聚氨酯材料火效果最佳。喷淋压力对硬质聚氨酯/软聚氨酯材料火的抑制影响实验研究表明：喷淋施加后,平均火焰高度、一氧化碳和氰化氢浓度峰值迅速降低。无论喷淋压力如何,硬质聚氨酯材料产生的一氧化碳浓度峰值比软聚氨酯燃烧产生的一氧化碳浓度峰值高。无论是软聚氨酯材料火还是硬质聚氨酯材料火,施加喷淋压力越高,平均火焰高度越低,持续时间越短,Fij越小,Fji越大,灭火时间越短,但喷淋压力从0.3MPa到0.4MPa的灭火时间变化不大。当喷淋压力大于0.3 MPa时,视角系数Fij和Fji可分别认为是一个常数。本实验中可认为0.3MPa是最优喷淋压力。此外,采用流体力学、传热学对实验中涉及到的喷淋灭火进行分析,得到液滴驻留时间完全小于液滴加热到蒸发温度的时间和完全蒸发时间之和。因此,材料表面冷却在水喷淋抑制软聚氨酯和硬质聚氨酯材料燃烧中占主导地位。喷淋角度、喷淋压力对竖直硬质聚氨酯材料火的抑制实验研究表明：施加喷淋后所测一氧化碳浓度峰值迅速下降,且喷淋角度为30度时比喷淋角度为0度时下降更快。此外,喷淋角度为0度时,烟气浓度特征值M或Y、灭火时间等均比喷淋角度为30度时大。总的来说,喷淋角度为30度时比喷淋角度为0度时灭火效果好。开展了外加辐射下水喷淋对硬质聚氨酯材料火抑制作用实验,研究表明,无论水喷淋施加与否,硬质聚氨酯材料燃烧速率与外加辐射呈线性关系,即：m"～qe"/Lv;当对外加辐射下的硬质聚氨酯材料火施加水喷淋时,到达燃烧的硬质聚氨酯材料表面的液滴处于部分蒸发状态。另外,对不同喷淋流率下的材料临界燃烧速率进行了数值模拟,并分别研究了水喷淋对硬质聚氨酯材料火的控制效果R1、水喷淋有效施加率R2和单位可燃质量所需水量R3与外加辐射强度、喷淋流率和材料燃烧速率的关系,通过分析可知加入喷淋流率的影响后,没有改变三种比值与材料燃烧速率和外加辐射强度无量纲的变化趋势。