ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ БЛОКИРОВАНИЯ ПУТЕЙ ЭВАКУАЦИИ ОПАСНЫМИ ФАКТОРАМИ ПОЖАРА

Аннотация. В работе рассмотрены модели расчета опасных факторов пожара и методы расчета динамики опасных факторов пожара по модели.

Ключевые слова: опасные факторы пожара, дым, температура, токсичность, модели расчета

Время блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара (ОФП) рассчитывается с целью определения возможности безопасной эвакуации людей из зданий при проведении оценки пожарного риска.

Под опасным фактором пожара понимаются факторы, воздействие которых способно привести к травме или гибели людей, к уничтожению или повреждению материального имущества. Блокирование путей эвакуации опасными факторами пожара происходит при достижении предельных для человека значений ОФП. Принятые в России предельные значения приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Предельно допустимые значения ОФП

Выделяется три математические модели расчета динамики опасных факторов пожара: интегральная; зонная; полевая (дифференциальная).

Перечисленные модели различаются сложностью проведения расчета, точностью получения результата, уровнем детализации обстановки пожара.

В интегральной модели расчета находятся среднеобъемные значения температуры, плотности, массовых концентраций кислорода, токсичных продуктов горения, оптической концентрации дыма, а также средние температуры ограждающих конструкций и усредненные характеристики теплогазообмена через проемы. К преимуществу данной модели относятся быстрый инженерный расчет, недостаток:

- допустимо применять только при расчете динамики ОФП в небольших помещениях;

- величины ОФП на уровне рабочей зоны не зависят от вида, свойств, места расположения горючего материала и геометрии помещения.

Зонная модель расчета основана на определении усредненных значений параметров ОФП в определенных зонах помещения. Можно выделить следующие преимущества:

- достаточно быстрый и относительно простой расчет динамики ОФП

- использование закономерностей теплового и гидродинамического воздействия струйного течения тепла со строительных конструкций.

В случае сложной термогазодинамической картины пожара основные допущения зонной модели (равномерно прогретый припотолочный слой и т.д.) не соответствуют реальным условиям, что является значительным недостатком данной математической модели [1].

Наиболее подробное описание процессов тепломассообмена при пожаре в помещении дают полевые (дифференциальные) модели. Основным их достоинством является то, что искомыми параметрами являются поля температур, скоростей, давлений, концентраций компонентов газовой среды и частиц дыма по всему объему помещения. Полевые модели наиболее сложны в математическом описании, так как они состоят из системы трех- или двумерных нестационарных дифференциальных уравнений в частных производных. Полевая математическая модель позволяет рассмотреть динамику ОФП в зданиях сложной геометрической конфигурации (многофункциональные здания, здания с наличием многосветных пространств)

Рассмотрим пример расчета динамики ОФП в здании гостиницы «Девон». Моделирование объекта проводилось в программе Fenix+ (рисунок 1).

Рисунок 1. Модель здания гостиницы «Девон» в программе Fenix+

При расчете динамики ОФП рассматривается возгорание в помещении сушилки в подвале. На данной расчетной области предполагается наличие большого количества пожарной нагрузки хлопок+капрон (0,75 + 0,25), быстрое распространение ОФП с подвального этажа способно заблокировать пути эвакуации, а именно выход с лестничной клетки. В связи с вышесказанным, целесообразно определить время блокирования путей эвакуации опасным фактором пожара. Моделировалась динамика развития пожара в течение 300 с. Для измерения опасных факторов пожара на путях эвакуации установлены регистраторы. Измерение опасных факторов пожара осуществляется в нескольких контрольных точках, расположенных на регистраторе (рисунок 2). В каждой контрольной точке измеряются все опасные факторы пожара (температура, видимость, тепловой поток, концентрации кислорода, оксида углерода, диоксида углерода и хлористого водорода).

Рисунок 2. Модель первого этажа с указанием регистратора

Результат моделирования ОФП в виде графика приведен на рисунке 3.

Рисунок 3. Зависимость концентрации О₂ от времени

По итогам расчета выявлено, блокирование путей эвакуации вследствие снижения концентрации кислорода до предельного значения наступит через 259,2 секунд с момента начала пожара в помещении сушилки.

Объект защиты гостиница «Девон» имеет объемно-планировочное и организационно-техническое исполнение, позволяющее человеку, находящемуся в наиболее удаленной от выхода из здания точке эвакуироваться до блокирования путей эвакуации (фактические время эвакуации – 234,4 с, время блокирования – 259,2 с).