Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении общественного здания

 

 

 

 

 

 

 

Таблица п.3.4

Результаты  расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя гор.,  мин	Конц. ОВ масс.%	Т-pа °С	Конц.О2 масс.%	Полн.сгор., масс,%	Удельная ск. выг., кг/(м2ч)	Выг. масса, кг	Скор. выг., г/с	Площадь м2
0.0	77.000	22	23.000	89.805	49.320	0.000	0.0	0.00
1.0	76.969	27	22.942	89.804	49.323	0.575	34.9	2.54
2.0	76.709	62	22.449	89.692	49.489	5.372	140.1	10.19
3.0	75.941	148	21.003	88.265	50.740	18.756	317.2	22.51
4.0	74.535	258	18.488	81.592	55.868	43.640	523.2	33.71
4.5	73.686	300	17.130	75.739	59.202	60.229	643.4	39.13
5.0	73.013	339	16.318	71.527	77.074	88.856	1003.3	46.86
5.8	71.838	381	15.078	64.393	81.767	144.424	1249.2	55.00
6.0	71.621	384	14.900	63.063	83.831	158.661	1280.8	55.00
7.0	70.928	386	14.462	60.201	87.849	237.766	1342.1	55.00
8.0	70.691	385	14.361	59.525	88.667	318.730	1354.6	55.00
9.0	70.620	385	14.338	59.373	88.842	400.096	1357.3	55.00
10.0	70.602	385	14.333	59.341	88.878	481.552	1357.9	55.00
11.0	70.597	385	14.332	59.334	88.885	563.027	1358.0	55.00
12.0	70.596	385	14.332	59.333	88.886	644.505	1358.0	55.00
13.0	70.596	385	14.332	59.332	88.887	725.985	1358.0	55.00
14.0	70.596	385	14.332	59.332	88.887	807.464	1358.0	55.00
15.0	70.596	385	14.332	59.332	88.887	888.943	1358.0	55.00
16.0	70.596	385	14.332	59.332	88.887	970.423	1358.0	55.00
17.0	70.596	385	14.332	59.332	88.887	1051.902	1358.0	55.00
18.0	71.644	321	15.588	67.335	52.772	1123.529	806.2	55.00
19.0	73.828	210	18.199	80.477	22.931	1155.707	350.3	55.00
20.0	74.976	149	19.719	85.541	12.898	1171.514	197.0	55.00
21.0	75.581	113	20.595	87.552	8.162	1181.007	124.7	55.00
22.0	75.943	89	21.156	88.496	5.391	1187.170	82.4	55.00
23.0	76.180	72	21.543	88.996	3.621	1191.290	55.3	55.00
24.0	76.346	60	21.824	89.281	2.449	1194.077	37.4	55.00
25.0	76.469	52	22.035	89.455	1.659	1195.977	25.3	55.00
26.0	76.562	45	22.201	89.566	1.123	1197.271	17.2	55.00
27.0	76.635	40	22.331	89.638	0.761	1198.150	11.6	55.00
28.0	76.693	36	22.434	89.686	0.516	1198.745	7.9	55.00
29.0	76.738	34	22.517	89.719	0.350	1199.149	5.3	55.00
30.0	76.775	31	22.584	89.741	0.237	1199.423	3.6	55.00
30.0	76.775	31	22.584	89.741	0.237	1199.423	3.6	55.00

 

 

 

Таблица п3.5

Результаты  расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя  мин	Т-pа °С	Т-ра поверхности, °С	Коэф. теплообмена, Вт/(м2К)	Плот.тепл. потока, Вт/м2	Тепл. поток, кВт
0.0	22	22	0.000	0.0	0.00
1.0	27	23	6.346	24.1	20.84
2.0	62	31	13.423	419.1	362.94
3.0	148	58	16.356	1482.6	1283.82
4.0	258	105	21.049	3211.5	2780.86
4.5	300	128	23.208	4050.3	3463.51
5.0	339	151	25.361	4774.5	4082.81
5.8	381	177	27.912	5674.7	4852.56
6.0	384	180	28.152	5758.1	4923.86
7.0	386	181	28.268	5798.6	4958.50
8.0	385	180	28.208	5777.8	4940.67
9.0	385	180	28.189	5771.2	4935.06
10.0	385	180	28.185	5769.7	4933.77
11.0	385	180	28.184	5769.4	4933.50
12.0	385	180	28.184	5769.3	4933.45
13.0	385	180	28.184	5769.3	4933.43
14.0	385	180	28.184	5769.3	4933.43
15.0	385	180	28.184	5769.3	4933.43
16.0	385	180	28.184	5769.3	4933.43
17.0	385	180	28.184	5769.3	4933.43
18.0	321	140	24.362	4416.5	3776.65
19.0	210	83	18.869	2408.7	2059.73
20.0	149	58	16.369	1487.4	1271.88
21.0	113	45	15.072	1013.2	866.41
22.0	89	38	14.276	724.9	619.87
23.0	72	34	13.738	531.7	454.63
24.0	60	31	13.356	395.2	337.95
25.0	52	29	11.609	269.4	230.33
26.0	45	27	10.720	195.9	167.51
27.0	40	26	9.910	143.1	122.34
28.0	36	25	9.174	105.0	89.83
29.0	34	24	8.504	77.6	66.33
30.0	31	24	7.895	57.6	49.27
30.0	31	24	7.895	57.6	49.27

Примечание:

1. При τ=4.5 мин. разрушается оконное остекление;
2. При τ=5.8 мин. площадь ГМ охвачена огнем полностью;
3. При τ=30.0 мин. полное выгорание горючей нагрузки.

Графики зависимости T_m(τ), µ_m(τ), X_O2(τ), X_CO2(τ), X_CO(τ), S_пож(τ), Y*(τ), l_вид(τ) представлены на  рисунке п.3.1-п3.8

 

 

 

4.Определение  критической продолжительности  пожара и времени блокирования  эвакуационных путей

 

Обеспечению безопасности людей  при возможном пожаре необходимо уделять первостепенное значение.

Основополагающий документ, регламентирующий пожарную безопасность в России - ФЗ № 123 "Технический регламент" определяет эвакуацию как один из основных способов обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях и сооружениях.

Основным критерием обеспечения  безопасности людей при пожаре •  является время блокирования эвакуационных  путей τ_бл. Время блокирования эвакуационных путей вычисляется путем расчета минимального значения критической продолжительности пожара. Критическая продолжительность пожара есть время достижения предельно допустимых для человека опасных факторов пожара.

Таким образом, для расчета  времени блокирования эвакуационных  путей τ_бл необходимо располагать методом расчета критической продолжительности пожара. Вопрос о точности метода расчета критической продолжительности пожара является ключевым в решении задачи обеспечения безопасной эвакуации людей на пожаре. Недооценка пожарной опасности, равно как и ее переоценка, может привести к большим экономическим и социальным потерям

Определим с помощью полученных на ПЭВМ данных по динамике ОФП время  блокирования эвакуационных путей  т§„ из помещения цеха. Для этого  предварительно найдем время достижения каждым опасным фактором его критического значения.

К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

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 принимаем  по [2,3] (таблица п.4.1).

Таблица п.4.1

Предельно допустимые значения ОФП   

ОФП, обозначение, размерность	ПЗД
Температура t, °С	70
Парциальная плотность, кг/м3
-кислорода ρ1	0,226
-оксида углерода ρ2	0,00116
-диоксида углерода  ρ2	0,11
-хлористого водорода  ρ2	23·10-6
Оптическая плотность дыма μ, Непер/м	2,38/l
Тепловой поток, Вт/м2	1400

 

Таким образом, критическое значение температуры на уровне рабочей зоны равно 70°С. 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 [11]:

(ОФП - ОФП_о) = (ОФП_m - ОФП_о)Z, (п.4.1)

где ОФП - локальное (предельно допустимое) значение ОФП;ОФП₀ - начальное значение ОФП; ОФП_m - среднеобъемное значение опасного фактора; Z - параметр, вычисляемый по формуле:

                   (п.4.2)

 

где H - высота помещения, м; h - уровень рабочей зоны, м. Высоту рабочей зоны h определяем по формуле

h = h_пл+1,7,                           (п.4.3)

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

Наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке [2]. В нашем случае принимаем h_пл = 0. Тогда

h=0+1,7

h=1,7 м

Значение параметра Z на уровне рабочей зоны будет равно:

 

 

 

Тогда при достижении на уровне рабочей  зоны температуры 70°С среднеобъемная температура будет равна:

 

 

 

 

Этого значения среднеобъемная температура  достигает, примерно, через 2,4 минуты после начала пожара (таблица п.3.2).

Для успешной эвакуации людей дальность  видимости при задымлении помещения  при пожаре должна быть не меньше расстояния от наиболее удаленного рабочего места  до эвакуационного выхода. Дальность видимости на путях эвакуации должна быть не менее 20 м [ 2 ]. Дальность видимости связана с оптической плотностью дыма следующим соотношением [11]:

l_пр=2,38/μ (4.4)

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

l_пр=2,38/20

l_пр=0,119 Нп/м

При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

 

 

 

 

 

По таблице п.3.2 получаем τ_μ= 3,8 минут.

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:

 

 

 

Для определения времени достижения концентрацией кислорода этого  значения строим график зависимости  среднеобъемной плотности кислорода от времени пожара (рисунок п.4.1).

                    (п.4.5)

 

 

 

В соответствии с рисунком п.3.9 время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 2,3 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:

 

 

 

Такого значения среднеобъемная парциальная  плотность СО за время расчета не достигает (рисунок  п.4.2.).

Предельное значение парциальной  плотности СO₂ на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м³. При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:

 

 

 

Такого значения парциальная плотность  СO₂ за время расчета не достигает (рисунок п.4.3).

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 п.3.5.

Средняя плотность теплового потока на путях эвакуации достигает  своего критического значения через 2,9 минуты от начала пожара (таблица п. 3.5).

Как видим, быстрее всего критического значения достигает температура  газовой среды в помещении, следовательно, τ_t= 2,4 мин.

 

 

 

 

Литература

1. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». 2008.

2. Методика 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.

3. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Приложение к приказу МЧС России от 10.07.2009 № 404.

4. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП П-2-80). - М., 1985.

5. Пожарная безопасность зданий и сооружений. СНиП 21-01-97*.

6. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрыво- безопасности. - М| Академия ГПС МЧС России, 2003.

7. Рыжов A.M., Хасанов И.Р., Карпов А.В. и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях. Методические рекомендации. - М.: ВНИИПО, 2003.

8. Определение времени эвакуации людей и огнестойкости строительных конструкций с учетом параметров реального пожара: Учебное пособие/ Пузач С.В., Казенное В.М., Горностаев Р.П. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. 147 л.

9. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С., Шевляков А.Н. Термогазодинамика пожаров в помещениях.- М.: Стройиздат, 1986.

10. Мосалков И.Л., Плюсина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. - М.: Спецтехника, 2001.