УСЛОВИЕ СООТВЕТСТВИЯ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ
ТРЕБОВАНИЯМ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (ст. 6 №123-ФЗ)
• Пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной при выполнении одного из следующих условий:
в полном объеме выполнены требования пожарной безопасности, установленные техническими регламентами, принятыми в соответствии с
Федеральным законом «О техническом регулировании», и пожарный риск не превышает допустимых значений, установленных настоящим Федеральным законом;
• 2) в полном объеме выполнены требования пожарной безопасности, установленные техническими регламентами, принятыми в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании», и нормативными документами по пожарной безопасности.
Основные понятия (ст. 2 №123-ФЗ)
• эвакуация — процесс организованного самостоятельного движения людей непосредственно наружу
или в безопасную зону
из помещений, в которых имеется возможность воздействия на людей опасных факторов пожара;
• эвакуационный выход — выход, ведущий на путь эвакуации,
непосредственно наружу или в безопасную зону
• эвакуационный путь (путь эвакуации) — путь движения и (или) перемещения людей, ведущий непосредственно наружу или в безопасную зону,
удовлетворяющий требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре
• безопасная зона — зона, в которой люди защищены от воздействия опасных факторов пожара или в которой опасные факторы пожара отсутствуют либо не превышают предельно допустимых значений.
Пути эвакуации людей при пожаре (ст. 53 №123-ФЗ)
Каждое здание или сооружение
должно иметь объемно-планировочное решение и конструктивное исполнение эвакуационных путей, обеспечивающие безопасную эвакуацию людей при пожаре. При невозможности безопасной эвакуации людей должна быть обеспечена их защита посредством применения систем коллективной защиты.
• Для обеспечения безопасной эвакуации людей должны быть:
1) установлены необходимое количество, размеры и соответствующее конструктивное исполнение эвакуационных путей и эвакуационных выходов;
2) обеспечено беспрепятственное движение людей по эвакуационным путям и через эвакуационные выходы;
3) организованы оповещение и управление движением людей по эвакуационным путям (в том числе с использованием световых указателей, звукового и речевого оповещения).
• Безопасная эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре считается обеспеченной, если интервал времени от момента обнаружения пожара до завершения процесса эвакуации людей в безопасную зону не превышает необходимого времени эвакуации людей при пожаре.
• Методы определения необходимого и расчетного времени, а также условий беспрепятственной и своевременной эвакуации людей определяются нормативными документами по пожарной безопасности.
Вероятность эвакуации Р
Значение времени начала эвакуации tс) для помещения очага пожара следует определять по формуле:
F — площадь помещения, м
В случае если время начала эвакуации, рассчитанное по указанной формуле, превышает время начала эвакуации, определенное в соответствии с таблицей П5.1, время начала эвакуации из помещения очага пожара следует принимать по таблице П5.1. Для остальных помещений значение времени начала эвакуации t
Принципы составления расчетной схемы эвакуации
Расчетная схема эвакуации представляет собой отдельно выполненную, или возможно нанесенную на план здания схему, на которой отражены:
— количество людей на начальных участках — источниках (проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.);
— направление их движения (маршруты);
— геометрические параметры участков пути (длина, ширина) и виды участков пути.
Расчетная схема эвакуации должна учитывать ситуацию, при которой хотя бы один человек находится в наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения или строения точке.
Пути движения людей и выходы высотой менее 1,9 м и шириной менее 0,7 м при составлении расчетной схемы эвакуации не учитываются, за исключением случаев, установленных в нормативных документах по пожарной безопасности.
Рассмотрев количество людей на начальных участках пути, следует определить направление их движения. Установлены следующие наблюдаемые правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:
а) движение по тому пути, которым люди попали в здание;
б) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться через задымленные коридоры;
в) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило, посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным;
г) при эвакуации с первого этажа — движение к открытому выходу наружу из здания;
д) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с этажа зрительного зала;
е) при прочих равных условиях — движение к ближайшему выходу.
Пути движения в пределах здания обычно пересекаются дверными проемами, декоративными порталами, имеют сужения за счет различных архитектурных или технологических элементов, выступающих из плоскости ограждений. Такие местные сужения независимо от их характера в дальнейшем называются проемами шириной b. Длина пути L в проеме может не учитываться, если она не превышает 0,7 м, т.е. длины одного шага, в противном случае движение в проеме следует рассматривать как движение на самостоятельном расчетном участке горизонтального пути.
Лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков (для первого этажа — выходы наружу), на входе в которые заканчивается второй этап эвакуации. Поэтому расчетные схемы целесообразно составлять для каждой части этажа, по которой люди эвакуируются через предусмотренную для них лестничную клетку (выход наружу).
• При определении расчетного времени длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину l1.
Площадь горизонтальной проекции человека f, м2/чел. принимается в зависимости от состава людей в потоке
Проблемы в моделях расчета
Нет методики расчета для «смешанных» людских потоков
Эвакуация инвалида группы М4 – нет методики расчета движения по лестнице
СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения.
Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009
Расчетный показатель площади жилых комнат при новом строительстве в санаториях, санаториях-профилакториях и учреждениях отдыха на одно место для вновь строящихся зданий следует принимать по таблице
Площадь жилой комнаты должна быть не менее 12 м2. Площадь жилой комнаты общежития для одиночного заселения должна быть не менее 9 м2. Площадь кабинетов и приемных руководства учреждений.
При отсутствии подобных нормативов следует принимать на одного работника в помещениях не менее 6 м2.
СП 1.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы (с Изменением N 1)
Для расчета путей эвакуации число покупателей, одновременно находящихся в торговом зале, следует принимать из расчета на одного человека:
— для магазинов — 3 м2 площади торгового зала, включая площадь, занятую оборудованием;
— для рынков — 1,6 м2 торгового зала рыночной торговли.
Скорость v1 движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по табл. 2.1 в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:
При слиянии вначале участка i двух и более людских потоков интенсивность движения (qi), м/мин, вычисляют по формуле:
• при этом значения qmax следует принимать равными, м/мин:• для горизонтальных путей — 16,5;• для дверных проемов — 19,6;• для лестницы вниз — 16;• для лестницы вверх — 11
Время задержки tз движения людей на участке i из-за образовавшегося их скопления на границе с последующим участком (i + 1) определяется по формуле:
qприD = 0.9 — интенсивность движения через участок i + 1 при плотности 0,9 и более, м/мин.;bi+1 — ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;qi+1 — интенсивность движения на участке i, м/мин.;bi — ширина предшествующего участка i, м.
Время существования скопления tск на участке i определяется по формуле:
Расчетное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком (i + 1) образовалось скопление людей, равно времени существования скопления tск. Расчетное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:
Упрощенная аналитическая модель движения
СП 59.13330.2012 Доступность зданий и сооружений для маломобильных групп населения. Актуализированная редакция СНиП 35-01-2001 (с Изменением N 1)
Приложение N 6к пункту 12 Методики
Порядокпроведения расчета и математические модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара
С изменениями и дополнениями от
12 декабря 2011 г., 2 декабря 2015 г.
I. Порядок проведения расчета
Производится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:
выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;
задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, задание состояния проемов);
задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.
Выбор места нахождения очага пожара производится экспертным путем. При этом учитывается количество горючей нагрузки, ее свойства и расположение, вероятность возникновения пожара, возможная динамика его развития, расположение эвакуационных путей и выходов.
Наиболее часто при расчетах рассматриваются три основных вида развития пожара: круговое распространение пожара по твердой горючей нагрузке, линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке, неустановившееся горение горючей жидкости.
Скорость выгорания для этих случаев определяется формулами:
— удельная скорость выгорания (для жидкостей установившаяся), кг/(с·м);
v — скорость распространения пламени, м/с;
b — ширина полосы горючей нагрузки, м;
t — время стабилизации горения горючей жидкости, с;
F — площадь очага пожара, м.
При наличии в помещении очага пожара установки автоматического пожаротушения, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, при проведении расчетов значение скорости выгорания принимается уменьшенным в 2 раза.
С учетом раздела II данного приложения выбирается метод моделирования, формулируется математическая модель, соответствующая данному сценарию, и производится моделирование динамики развития пожара. На основании полученных результатов рассчитывается время достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимого значения на путях эвакуации.
Критическое время по каждому из опасных факторов пожара определяется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.
Предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара составляют:
по повышенной температуре — 70°С;
по тепловому потоку — 1400 Вт/м;
по потере видимости — 20 м (для случая, когда оба горизонтальных линейных размера помещения меньше 20 м, предельно допустимое расстояние по потере видимости следует принимать равным наибольшему горизонтальному линейному размеру);
по пониженному содержанию кислорода — 0,226 кг/м;
по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (СО — 0,11 кг/м; СО — 1,16·10 кг/м; — 23·10 кг/м ).
Необходимо отметить, что при использовании полевой модели определение критического времени имеет существенные особенности, связанные с тем, что критическое значение в различных точках помещения достигается не одновременно. Для помещений с соизмеримыми горизонтальными размерами критическое время определяется как максимальное из критических времен для эвакуационных выходов из данного помещения (время блокирования последнего выхода).
Определяется время блокирования t:
II. Классификация и область применения методов математического моделирования пожара
Для описания термогазодинамических параметров пожара применяются три основных группы детерминистических моделей: интегральные, зонные (зональные) и полевые.
Выбор конкретной модели расчета времени блокирования путей эвакуации следует осуществлять исходя из следующих предпосылок:
для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации;
для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);
для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара;
зонный (зональный) метод:
для помещений и систем помещений простой геометрической конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз), когда размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;
для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах одного помещения (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и т.д.);
для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой галерей и примыкающих коридоров, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);
для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше (меньше) остальных (тоннели, закрытые автостоянки большой площади и т.д.);
для иных случаев, когда применимость или информативность зонных и интегральных моделей вызывает сомнение (уникальные сооружения, распространение пожара по фасаду здания, необходимость учета работы систем противопожарной защиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).
При использовании интегральной и зонной моделей для помещения, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров, необходимо это помещение делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать участки как отдельные помещения, сообщающиеся проемами, площадь которых равна площади сечения на границе участков. Использование аналогичной процедуры в случае, когда два линейных размера превышают третий более чем в 5 раз, не допускается.
III. Интегральная математическая модель расчета газообмена в здании при пожаре
Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло- и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.
Уравнения движения, связывающие значения перепадов давлений на проемах с расходами газов через проемы, имеют вид:
— расход газов через проем между двумя (j-м и i-м) смежными помещениями, кг/с;
— коэффициент расхода проема (
= 0,8 для закрытых проемов и
= 0,64 для открытых);
F — площадь сечения проема, м ;
Направление (знак) расхода определяется знаком разности давлений
В зависимости от этого плотность
Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положительным, выходящий — отрицательным) и значение
зависят от знака перепада давлений:
Для прогнозирования параметров продуктов горения (температуры, концентраций токсичных компонентов продуктов горения) в помещениях многоэтажного здания на этажах, расположенных выше этажа, на котором может возникнуть пожар, рассматриваются процессы распространения продуктов горения в вертикальных каналах (лестничные клетки, шахты лифтов, вентканалы и т.п.).
Вертикальную шахту по высоте разделяют на зоны, которые представляют узлы в гидравлической схеме здания. Зона по высоте может охватывать несколько этажей здания. В этом случае расход газа между зонами можно выразить формулой вида:
— характеристика гидравлического сопротивления на границе зон;
F — площадь поперечного сечения шахты;
k — коэффициент (допускается принимать равным 0,05 с/м);
=9,81 м/с — ускорение свободного падения;
— перепад давлений между узлами.
Здание представляют в виде гидравлической схемы, узлы которой моделируют помещения, а связи — пути движения продуктов горения и воздуха. Каждое помещение здания описывается системой уравнений, состоящей из уравнения баланса массы, уравнения сохранения энергии и уравнения основного газового закона (Менделеева — Клайперона).
Уравнение баланса массы выражается формулой:
— объем помещения, м;
t — время, с;
— скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/с.
Уравнение сохранения энергии выражается формулой:
, — удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг·К);
, — температуры газов в i-м и j-м помещениях, К;
— количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;
— тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через проемы, кВт.
Для помещения очага пожара величина определяется по формуле:
— коэффициент полноты горения;
— низшая теплота сгорания, кДж/кг;
=· — энтальпия газифицированной горючей нагрузки, кДж/кг;
— удельная теплоемкость продуктов пиролиза, кДж/(кг·К);
Т — температура продуктов пиролиза, К.
Для остальных помещений =0.
— коэффициент полноты горения в режиме пожара, регулируемом горючей нагрузкой, определяемый формулой:
Коэффициент К рассчитывается по формуле:
— начальная концентрация кислорода в помещении очага пожара, кг/кг;
— текущая концентрация кислорода в помещении очага пожара, кг/кг;
— количество кислорода, поглощаемого при сгорании 1 кг горючей нагрузки, кг/кг.
Уравнение Менделеева — Клайперона выражается формулой:
— давление газа в j-м помещении, Па;
— температура газа в j-м помещении, К;
R = 8,31 — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);
М — молярная масса газа, моль.
Параметры газа в помещении определяются из уравнения баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода и уравнения баланса оптической плотности дыма.
Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода:
, — концентрация L-го компонента продуктов горения в i-м и j-м помещениях, кг/кг;
— количество L-го компонента продуктов горения (кислорода), выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной нагрузки, кг/кг.
Уравнение баланса оптической плотности дыма:
— оптическая плотность дыма в i-м и j-м помещениях, Нп·м;
— дымообразующая способность пожарной нагрузки, Нп·м/кг.
Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с расстоянием предельной видимости в дыму формулой:
Для помещений без источника тепла система уравнений (П6.6), (П6.7) и (П6.8) упрощается и представляется в виде:
Первое уравнение связывает перепады давлений на соединяющих помещение проемах с расходом газа через эти проемы. Второе выражает постоянство объема для данного помещения. Таким образом, для всего здания требуется решать систему, состоящую из (+)· нелинейных уравнений вида (П6.12) и · линейных уравнений вида (П6.13). Здесь и — соответственно, число горизонтальных и вертикальных связей на этаже; — число узлов; — число этажей.
Система уравнений, включающая в себя уравнения (П6.6), (П6.7) для помещения очага пожара и (П6.12), (П6.13) для остальных помещений и уравнение (П6.11), описывающая гидравлическую схему здания, решается численно методом итерации в совокупности с методом секущих.
Основные уравнения для определения температуры газа и концентрации продуктов горения в помещениях здания получены из уравнений сохранения энергии и массы.
Температура газа в помещении, где отсутствует очаг пожара, определяется из уравнения теплового баланса, которое можно получить из уравнения сохранения энергии (П6.7). Формула для определения температуры газа в j-м помещении здания в «n»-й момент времени:
— сумма источников (стоков) тепла в объеме j-гo помещения и тепла, уходящего в ограждающие конструкции;
— приведенный коэффициент теплоотдачи;
Т — начальная температура в помещении;
— площадь поверхности ограждающих конструкций в j-м помещении.
может быть рассчитан по эмпирической формуле:
Концентрация отдельных компонентов газовых смесей в помещениях здания вычисляются из уравнения баланса массы данного компонента (П6.12). Концентрация L-го компонента продуктов горения в j-м помещении в «n»-ый момент времени определяется уравнением:
Оптическая концентрация дыма в помещениях определяется из балансового уравнения (П6.19). Натуральный показатель ослабления среды в j-ом помещении в «n»-й момент времени определяется уравнением:
Аналитические соотношения для определения критической продолжительности пожара
Для одиночного помещения высотой не более 6 м, удовлетворяющего условиям применения интегральной модели, при отсутствии систем противопожарной защиты, влияющих на развитие пожара, допускается определять критические времена по каждому из опасных факторов пожара с помощью аналитических соотношений:
по потере видимости:
по пониженному содержанию кислорода:
по каждому из газообразных токсичных продуктов горения:
— размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
— начальная температура воздуха в помещении, °С;
n — показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;
А — размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг/с;
Z — безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;
— низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;
— удельная изобарная теплоемкость дымовых газов, МДж/(кг·К) (допускается принимать равной теплоемкости воздуха при 45°С);
— коэффициент полноты горения (определяется по формуле П6.9);
V — свободный объем помещения, м;
а — коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
Е — начальная освещенность, лк;
— предельная дальность видимости в дыму, м;
— дымообразующая способность горящего материала, Нп·м/кг;
L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг;
X — предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м (
— удельный расход кислорода, кг/кг.
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.
Параметр z вычисляют по формуле:
h — высота рабочей зоны, м;
Н — высота помещения, м.
Определяется высота рабочей зоны:
— высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;
— разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует находить, ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел. Параметры А и n вычисляют так:
для случая горения жидкости с установившейся скоростью:
— удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг/(м·с);
для случая горения жидкости с неустановившейся скоростью:
для кругового распространения пожара:
V — линейная скорость распространения пламени, м/с;
для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте):
b — перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.
При отсутствии специальных требований значения а и Е принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение =20 м.
IV. Математическая двухзонная модель пожара в здании
При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:
Т — температура среды в задымленной зоне, К;
— оптическая плотность дыма, Нп/м;
х — массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг/кг;
х — массовая концентрация кислорода, кг/кг;
Z — высота нижней границы слоя дыма, м.
В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:
где m, m — общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг;
m — масса кислорода в задымленной зоне, кг;
Q — энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;
S — оптическое количество дыма, Нп·м;
— плотность дыма при температуре Т, кг/м;
V — объем задымленной зоны, м;
Н, А — высота и площадь помещения, м;
с — удельная теплоемкость дыма, кДж/(К·кг).
Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:
общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой и дыма удаляемого через проемы в соседние помещения:
где t — текущее время, с;
G, G — массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку и открытые проемы в помещении, кг/с;
энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:
где Q, Q, Q — тепловая мощность, соответственно, вносимая в задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые проемы и теряемая в конструкции, кВт;
массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:
— скорость выгорания горючего материала, кг/с;
— потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;
оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:
где — дымообразующая способность горючего материала, Нп/(м·кг).
массы i-го токсичного продукта горения:
где L — массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.
Масса компонентов дыма G, вносимых в задымленную зону конвективной колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:
где Q — мощность очага пожара, кВт.
Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:
Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом температуры горячей струи Т, скорости и излучательной способности струи, омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции Т() по толщине у. Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:
с граничными и начальными условиями:
— толщина ограждающей конструкции, м;
С(Т) — теплоемкость материала конструкции при температуре Т(у), Дж/(кг·°К);
— плотность материала конструкции, кг/м.
Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:
где В — ширина проема, м;
— аэродинамический коэффициент проема;
Р()-Р() — разница давлений в помещениях на высоте h;
Пределы интегрирования Y и Yвыбираются в пределах створа проема, слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное давление
Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-ом помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как:
где Р — текущее давление в i-ом помещении на нулевой отметке (или приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой отметки);
— плотность воздуха при начальной температуре Т;
Z — текущая высота незадымленной зоны в i-ом помещении.
Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.
V. Полевой метод моделирования пожара в здании
Основой для полевых моделей пожаров являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме.
Уравнение сохранения массы:
Уравнение сохранения импульса:
Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор вязких напряжений определяется формулой:
— статическая энтальпия смеси;
H — теплота образования k-го компонента;
— радиационный поток энергии в направлении х.
Уравнение сохранения химического компонента k:
Для замыкания системы уравнений (П6.43) — (П6.47) используется уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет вид:
где R — универсальная газовая постоянная;
М — молярная масса k-го компонента.
