Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении склада бытовых изделий

1. пламя и искры;
2. тепловой поток;
3. повышенная температура окружающей среды;
4. повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
5. пониженная концентрация кислорода;
6. снижение видимости в дыму.

Критические значения ОФП определяем по «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009. № 382» и «Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Приложение к приказу МЧС России от 10.07.2009 № 404».

Таблица 4.1

Предельно допустимые значения ОФП

ОФП, обозначение, размерность	ПДЗ
Температура t, 0C	70
Парциальная плотность, кг·м-3: - кислорода ρ1 - оксида углерода ρ2 - диоксида углерода ρ2 - хлористого водорода ρ2	0,226 0,00116 0,11 23·10-6
Оптическая плотность  дыма μ, Непер·м-1	2,38·l-1
Тепловой поток, Вт/м2	1400

 

Таким образом, критическое значение температуры на уровне рабочей зоны равно 70 ⁰С. Для определения времени достижения температурой этого значения рассчитаем, какова же будет среднеобъемная температура, если на уровне рабочей зоны температура будет критической. Связь между локальными и среднеобъемными значениями ОФП по высоте помещения имеет следующий вид:

(ОФП – ОФП₀) = (ОФП_т – ОФП₀)·Z,

где ОФП – локальное (предельно допустимое) значение ОФП;

ОФП₀ – начальное значение ОФП;

ОФП_т – среднеобъемное значение опасного фактора;

Z – параметр, вычисляемый по формуле:

,

где Н – высота помещения, м;

h – уровень рабочей зоны, м.

Высоту рабочей зоны h определяем по формуле:

h = h_пл + 1,7,

где h_пл – высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м.

Наибольшей опасности  при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. В нашем случае принимаем h_пл = 0. Тогда

h = 0 + 1,7 = 1,7 м

Значение параметра Z на уровне рабочей зоны будет равно:

Тогда при достижении на уровне рабочей зоны температуры 70⁰С среднеобъемная температура будет равна:

t_т = 19 + (70 – 19)/0,42 = 140,43⁰С

Этого значения среднеобъемная температура достигает, примерно, через 4,9 минуты после начала пожара (таблица 3.2).

Для успешной эвакуации  людей дальность видимости при  задымлении помещения при пожаре должна быть не менее расстояния от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода. Дальность видимости на путях эвакуации должна быть не менее 20 м. Дальность видимости связана с оптической плотностью дыма следующим соотношением:

l_пр = 2,38/μ

Отсюда, предельная дальность видимости на уровне рабочей зоны будет соответствовать следующему значению оптической плотности дыма:

2,38/20 = 0,119 Нп/м

При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

μ_т = (μ_кp – μ₀)/Z + μ₀

μ_т = (0,119 – 0)/0,42 + 0 = 0,28 Нп·м^-1

По таблице 3.2 получаем τ_μ = 4,4 минуты.

Предельная парциальная плотность  кислорода на путях эвакуации  составляет 0,226 кг/м³.

При достижении на уровне рабочей  зоны парциальной плотностью О₂ этого значения, среднеобъемная плотность кислорода составит:

(ρ_О2)_т = ((ρ_О2)_кp – (ρ_О2)₀)/Z + (ρ_О2)₀

(ρ_О2)_т = (0,226 – 0,27)/0,42 + 0,27 = 0,165 кг·м^-3

Для определения времени  достижения концентрацией кислорода  этого значения строим график зависимости  среднеобъемной плотности кислорода  от времени пожара (рисунок 3.9).

ρ_О2 = ρ_т ·Х_О2

Рис. 3.9. Зависимость парциальной плотности кислорода в помещении

от времени пожара

 

В соответствии с рисунком 3.9 время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 5,4 минуты.

Предельная парциальная плотность  оксида углерода на путях эвакуации  составляет 1,16·10^-3 кг/м³. При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью СО этого значения, среднеобъемная плотность оксида углерода составит:

(ρ_СО)_т = ((ρ_СО)_кp – (ρ_СО)₀)/Z + (ρ_СО)₀

(ρ_СО)_т = (1,16·10^-3 – 0)/0,42 + 0 = 0,0028 кг·м^-3

Такого значения среднеобъемная парциальная плотность СО за время  расчета не достигает.

Предельное значение парциальной плотности СО₂ на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м³. При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:

(ρ_СО2)_т = ((ρ_СО2)_кp – (ρ_СО2)₀)/Z + (ρ_СО2)₀

(ρ_СО2)_т = (0,11 – 0)/0,42 + 0 = 0,26 кг·м^-3

Такого значения парциальная  плотность СО₂ за время расчета не достигает

Для определения значений парциальных плотностей газов использовалась формула:

ρ_i = ρ_тi ·Х_i

 

Предельно допустимое значение теплового  потока на путях эвакуации составляет 1400 Вт/м². В первом приближении оценить значение плотности теплового потока на путях эвакуации можно по данным таблицы 3.5.

Средняя плотность теплового  потока на путях эвакуации достигает  своего критического значения через 4,9 минуты от начала пожара (таблица 3.5).

Как видим, быстрее всего  критического значения достигает среднеобъемный уровень задымленности в здании, следовательно, τ_бл = τ_μ = 4,4минуты.

 

5. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия на пожар первых подразделений на тушение

Определяем обстановку на пожаре к  моменту прибытия на пожар первых подразделений. Она определяется расчетом, при этом используются данные, полученные при расчете динамики опасных факторов пожара. На основании анализа полученных данных производится расчет сил и средств, оценка обстановки на пожаре, намечаются действия первых подразделений.

Первые подразделения  прибывают на пожар через 8 минут после его начала. В это время площадь пожара составляет 54,0 м², среднеобъемная температура в помещении составляет 292 ⁰С, тогда температура на уровне рабочей зоны (принимаем 1,7 м) для личного состава будет составлять:

t_1,7 = t₀ + (t_m – t₀)·Z = 19 + (292 – 19)·0,42 = 133,7 ⁰C

При такой температуре личный состав должен работать в средствах защиты от повышенной температуры.

Высота плоскости равных давлений на 8 минуте пожара составляет 2,25м, это ухудшает видимость на пожаре. Все имеющиеся открытые проемы будут работать в смешанном газообмене, т.е. через верхние части проемов, расположенных выше плоскости равных давлений, будут истекать дымовые газы из помещения, а в нижней части проемов будет подсос наружного воздуха. С учетом направления ветра, независимо от высоты расположения нейтральной плоскости, возможно задымление помещений и прилегающей территории с подветренной стороны. План помещения и схемы газообмена помещения с окружающей средой через открытые проемы показаны на рисунке 5.1.

Среднеобъемная оптическая плотность  дыма в помещении на 8 минуте пожара составляет 1,737 Нп/м.

На уровне рабочей  зоны значение оптической плотности  дыма будет составлять:

μ_1,7 = μ₀ + (μ_m – μ₀)·Z = 0 + (1,737 – 0)·0,42 = 0,73 Нп/м

Тогда дальность видимости на уровне рабочей зоны составит:

l_вид = 2,38/0,73 = 3,26 м

Среднеобъемное значение парциальной плотности кислорода  в помещении на 8 минуте пожара составляет 0,117 кг/м³ (рисунок 3.9).

Содержание кислорода  на рабочем уровне составит:

(ρ_О2)_1,7 = (ρ_О2)₀ + [(ρ_О2)_m – (ρ_О2)₀]·Z = 0,27 + (0,117 – 0,27)·0,42 = 0,206 кг·м^-3

Полученное значение парциальной  плотности кислорода ниже критического значения, поэтому необходимо предусмотреть  работу личного состава в средствах  индивидуальной защиты органов дыхания.

Среднеобъемное значение парциальной плотности оксида углерода в помещении на 8 минуте пожара определим по формуле:

ρ_СО = ρ_т ∙Х_СО /100

Тогда

ρ_СО = 0,6254∙0,009 /100 = 5,62·10^-5 кг/м³

Содержание оксида углерода на рабочем уровне составит:

(ρ_СО)_1,7 = (ρ_СО)₀ + [(ρ_СО)_m – (ρ_СО)₀]·Z = 0 + (5,62·10^-5 – 0)·0,42 = 2,36·10^-5 кг·м^-3

Полученное значение парциальной плотности оксида углерода ниже критического значения, поэтому можно допустить работу личного состава без средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Среднеобъемное значение парциальной плотности диоксида углерода в помещении  на 8 минуте пожара определим по формуле:

ρ_СО2 = ρ_т ∙Х_СО2 /100

Тогда

ρ_СО2 = 0,6254∙0,810 /100 = 0,0051 кг/м³

Содержание диоксида углерода на рабочем уровне составит:

(ρ_СО2)_1,7 = (ρ_СО2)₀ + [(ρ_СО2)_m – (ρ_СО2)₀]·Z = 0 + (0,0051 – 0)·0,42 = 0,002 кг·м^-3

Полученное значение парциальной плотности диоксида углерода ниже критического значения, поэтому для личного состава этот опасный фактор пожара не опасен.

 

6. Расчет огнестойкости  ограждающих строительных конструкций

с учетом параметров реального пожара

Рассчитать температурное  поле в перекрытии через 8,5 минут после начала нагревания и установить время достижения на рабочей арматуре температуры 550⁰С.

Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту  толщиной 28 см. Толщина слоя бетона от нижней грани до центра тяжести рабочей арматуры 2 см. Плита изготовлена из бетона на щебне из красного кирпича.

Перекрытие подвергается одностороннему нагреванию в условиях пожара. Зависимость среднеобъемной температуры греющей среды от времени берется из таблицы 3.2, полученной при расчетах на ЭВМ.

Начальная температура  перекрытия 19⁰С, такую же температуру имеет воздух над перекрытием.

Задачу решаем численным  методом конечных разностей.

 

Принимаем среднюю температуру  плиты за весь период нагревания равной 200 ⁰С. Тогда усредненные за весь период нагревания коэффициенты теплопроводности и температуропроводности будут равны λ = 1,2 Вт/(м·К), а = 6,3·10^-7м²/с.

Максимальная температура  среды за период нагревания может  быть определена по следующей формуле:

,

где Т_т – среднеобъемная температура;

 х₀ – половина расстояния от очага горения до места выхода газов из помещения;

 х – координата, отсчитываемая от очага горения по горизонтали;

 у – координата, отсчитываемая от поверхности пола по вертикали.

Подставляя значения соответствующих величин определяем максимальную температуру среды  за период нагревания:

 К,

Т_х,у,τ = ⁰С.

Максимальный коэффициент  теплоотдачи между средой и поверхностью плиты:

α_max = 11,63·exp(0,0023·958) = 105,2 Вт/(м²·К).

Максимальная расчетная  толщина слоя:

 

Минимальное число слоев:

 

Разобьем плиту на 5 слоев. При этом толщина слоя будет  равна: