Защищаемые зоны помещений по классификации ПУЭ относятся к классам П-11А.
Несущие конструкции здания – железобетонные с применением бетона на известняковом щебне с плотностью 2250 кг/м3. Высота офиса – 2,8 м. из Перекрытия полов железобетонные, толщины у которых равнялись 0,2 м. Стены выполнены из красного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен 0,22 м и внутренних стен – 0,11 м.
Выбор расчетной схемы развития возможного пожара в защищаемом помещении и определение класса пожара по темпу изменения его тепловой мощности.
1. При выборе расчетной схемы развития пожара все многообразие возможных схем целесообразно свести к двум схемам – круговое распространение пожара и горение штабеля из твердых горючих материалов.
К круговой схеме могут быть отнесены случаи распространения пожара по твердым (или волокнистым) горючим материалам, равномерно расположенным на достаточно больших площадях, а также случаи распространения пожара по рассредоточено расположенным горючим материалам, небольшое расстояние между которыми не препятствует переходу пламени с горящего материала на не горящий. Ко второй схеме могут быть отнесены случаи горения материалов, сложенных в виде штабелей различных размеров.
2. Тепловую мощность очага пожара для выбранных расчетных схем рассчитывают по формуле:
Q = Kт. τ2, кВт (1)
где Кт - коэффициент, характеризующий темп изменения тепловой мощности очага пожара, кВт/с2;
τ - время с момента возникновения пламенного горения, с.
Коэффициент Кт рассчитывают в зависимости от выбранной схемы развития пожара по формулам:
а) для кругового распространения пожара
Кт = πη V2л ψуд Qн, (2)
где η - коэффициент полноты горения (допускается принимать равным 0,87);
Vл - линейная скорость распространения пламени по поверхности материала, м/с;
ψуд - удельная массовая скорость выгорания материала, кг/(м2 с);
Qн - низшая рабочая теплота сгорания материала, кДж/кг.
Значения Vл, ψуд и Qн принимаются по справочной литературе.
б) для случая горения твердых горючих материалов, сложенных в виде штабеля
Кт = 1055/τ2*, (3)
где τ* - время достижения характерной тепловой мощности очага пожара, принимаемой равной 1055 кВт, с
3. Определяют класс пожара по темпу его развития в зависимости от значения коэффициента Кт:
медленный темп развития пожара – темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием Кт < 0,01 кВт/с2;
средний темп развития пожара - темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием 0,01 < Кт < 0,03 кВт/с2;
быстрый темп развития пожара - темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием 0,03 < Кт < 0,11 кВт/с2;
сверхбыстрый темп развития пожара - темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием Кт > 0,11 кВт/с2
Определение предельно допустимой тепловой мощности очага пожара к моменту его обнаружения.
1. Величину предельно допустимой тепловой мощности очага пожара Qпд определяют с учетом особенностей защищаемого помещения и возлагаемой на АУПС задачи по обеспечению безопасности людей и/или материальных ценностей.
2. При локально размещенной в помещении горючей нагрузке величина Qпд может быть непосредственно задана по справочной литературе, содержащей данные по максимальной тепловой мощности, выделяемой при горении различных материалов (предметов), а также по формуле:
Qпд = η ψуд Fпд Qн, кВт (4)
где Fпд - площадь, занимаемая горючей нагрузкой, м2.
Выбор типа и размеров расчетного очага пожара производится с учетом заданной величины возможного материального ущерба.
3. Для кругового распространения пожара и с учетом задачи АУПС по обеспечению пожарной безопасности материальных ценностей величина Qпд может определяться по формуле:
Qпд = Кт. Кб. [Fпд / (πV2л)] 0,5 (5)
где Кб – коэффициент безопасности (допускается принимать равным 0,8);
Fпд – предельно допустимая площадь пожара на момент обнаружения АУПС определяется на основании технико-экономического обоснования мер противопожарной защиты для конкретного объекта (допускается принимать равной 6 м2).
4. Величина Qпд может быть рассчитана по значению необходимого времени обнаружения пожара, которое рассматривается в данном случае как критерий выполнения возложенной на АУПС задачи. Расчет проводится по следующей формуле:
Qпд = Кт. τноб2, кВт (6)
где τноб - необходимое время обнаружения пожара, с.
Необходимое время обнаружения пожара определяют с учетом возложенных на АУПС задач по обеспечению безопасности людей и/или материальных ценностей и рассчитываются по методикам, разработанным головными организациями, в области обеспечения пожарной безопасности.
При моделировании пожара в здании теплофизические свойства железобетонных и кирпичных конструкций принимались по табл.3, 4.
Таблица 3 Теплофизические характеристики некоторых материалов использованных на строительные конструкции здания
| материал | Средняя плотность(В сухом состоянии) кг/м2 | Коэффициент теплопроводности, | Удельная теплоемкостьДж/кг | Степеньчерноты |
| Кирпич глиняный обыкновенный | 1580 | 0,34+0,00017t | 710+0.42t | 094 |
| Тяжелый бетон на известняковым заполнителе | 2250 | 1.14+0.00055t | 710+0.83t | 0.625 |
| Цементно-песчанаяштукатурка | 1930 | 0.62+0.00033t | 770+0.63t | 0.867 |
Таблица 4 Теплофизические характеристики материалов
| материалы | Tig | Δ H, кДж/кг | L, кДж/кг | P,Кг/м3 | С,кДж/(кг К) | Сбр(кДж/с) 2 | W% | M max |
| Обивочный | 290 | 30,5 | 1,2 | 22 | 2,05 | 0,067 | ||
| Деревянный | 360 | 11,9 | 3,9 | 440 | 1,36 | 11,9 | 0,047 | |
| Пластмасса | 370 | 39,7 | 1,7 | 105 | 4,05 | 0,034 | ||
| Ковер | 290 | 29,7 | 2 | 750 | 6,07 | 0,014 |
Где Tig - температура воспламенения,
Δ H – низшая теплота сгорания,
L, - теплота газификации,
P – плотность,
С – теплоемкость,
Сбр – тепловая инерция,
W – влажность,
Mmax - максимальная скорость выгорания.
Данные о размерах дверных и оконных проемов приведены в табл.5.
При расчетах температурного режима пожара предполагалось, что разрушение остекления окон происходит в момент, когда температура у верха оконных рам достигает 300 °C.
Таблица 5 Данные о размерах дверных и оконных проемов
| помещения | комната | Площадь пола | Размеры проемов | Суммарная площадь проемов м2 | |
| окна | двери | ||||
| офис | Кабинет директора | 15,3 | 1,4*1,2 | 0,8*2,1 | 3,36 |
| офис | 28,05 | 1,4*1,2 | 0,8*2,1 | 3,36 | |
Горючая нагрузка была обследована по детерминистической оценке во всех помещениях рассматриваемого здания. Средняя горючая нагрузка показана в таблице 6
Таблица 6 Средняя горючая нагрузка в помещениях
| Помещение | Средняя горючая нагрузка, МДж/м2 | ||
| Кабинет директора | офис | всего | |
| офис | 423 | 398 | 407 |
Методом математического моделирования исследована динамика развития пожара в помещениях.
При закрытой входной двери, время развития пожара в этом офисе достигает 2500 с и в большинстве пожаров максимальная температура изменяется в диапазоне от 1000°С до 1100°С. Время образования опасных концентраций токсичных газов изменяется от 250 с до 310 с.
1. Предлагаемая методика позволяет рассчитывать максимально допустимые расстояния между точечными тепловыми и дымовыми пожарными извещателями в защищаемых помещениях и выбрать тип извещателей отвечающих требованиям обнаружения с учетом возложенной на автоматическую установку пожарной сигнализации (АУПС) задачи по обеспечению пожарной безопасности людей и/или материальных ценностей в зависимости от следующих параметров:
темпа развития возможного пожара;
предельно допустимой тепловой мощности очага пожара к моменту его обнаружения;
характеристик пожарных извещателей;
высоты помещения;
температуры воздуха в помещении до пожара.
2. Методика позволяет модифицировать требования, изложенные в разделе 8 НПБ 88 для условий, отличающихся от используемых при составлении таблиц с обязательными значениями максимальных расстояний между пожарными извещателями.
3. Результаты расчета максимально допустимых расстояний между пожарными извещателями, не снижающие обязательные требования норм, реализующие без согласования с органами Государственного пожарного надзора. Результаты расчетов, ослабляющие обязательные требования норм или не имеющие отражения в Нормах, согласовываются с территориальными органами Государственного пожарного надзора на основании экспериментальной проверки или экспертной оценки, проведенных головными организациями в области пожарной безопасности.
4. В качестве критерия своевременности обнаружения пожара в защищаемом помещении принимается условие срабатывания пожарных извещателей в момент достижения тепловой мощностью очага горения своего предельно допустимого значения, определяемого с учетом возложенной на автоматические установки пожарной сигнализации задачи (цели функционирования сигнализации) по обеспечению безопасности людей и/или материальных ценностей.
Последовательность определения максимально допустимых расстояний между точечными пожарными извещателями (предельно допустимого расстояния от вертикальной оси очага горения) при которых целевая функция выполняется
Максимально допустимые расстояния между точечными пожарными извещателями, при которых обеспечивается выполнение возложенной на АУПС задачи, определяют в следующей последовательности: