РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА НА ПУТЯХ ЭВАКУАЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ В ЗДАНИИ

CALCULATION OF HEAT FLOW ON EVACUATION ROUTES IN CASE OF FIRE IN A BUILDING

Elena Talantseva

Student, Volga State University of Technology, Yoshkar-Ola

Аннотация. В статье представлены факторы влияющие на тепловой поток при пожаре в здании на путях эвакуации.

Abstract. The article presents the factors affecting the heat flow in case of fire in a building on the escape routes.

Ключевые слова: тепловой поток, путь эвакуации, пожар.

Keywords: heat flow, escape route, fire.

Введение. Расчет теплового потока на путях эвакуации при пожаре в здании выполняется между: путем эвакуации и помещениями.

Цель расчета: определить факторы, влияющие на тепловой поток падающего при пожаре в здании на путях эвакуации.

Нормативным документом, устанавливающим минимальные противопожарные расстояния СП 1.13130.2020 «Свод правил. Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы» [1] высота горизонтальных участков путей эвакуации должна быть не менее 2 м, а ширина 1,2 м. Согласно измерениям, проведенным при обследовании здания, фактическая ширина коридора составляет 1,5 метра. Для обоснования расчета следует использовать метод полевого моделирования с определением локальных плотностей радиационных тепловых потоков при пожаре. При этом должны также учитываться механизмы переноса тепла посредством конвекции и теплопроводности. В случае возможности непосредственного воздействия факела пламени на строительные конструкции необходимо также оценить сохранение их целостности, несущей и теплоизолирующей способности. Моделирование выполняется в компьютерной программе FDS, которая реализует полевую модель расчета распространения опасных факторов пожара с использованием графического интерфейса PyroSim.

Объекты и методы исследования. Для проведения расчета понадобилось: административное здание размером в плане 37 х 15 м, одноэтажный, отопление газовое, освещение электрическое. Кровля – плоская.

Температура воздуха в помещении 20°С, пожар произошел в архиве.

Основные этапы проведения исследований с использованием программы FDS:

• разработка компьютерной топологии исследуемой модели;
• внесение в модель характеристик исследуемых элементов строительных и технологических конструкций;
• разработка расчетного сценария развития пожара (модель горючей нагрузки, место очага пожара, расположение и состояние проемов, начальная температура);
• задание расчетной области (областей) и ее детализации, верификация модели;
• подготовка исходных файлов, настройка серверной и клиентских частей программного обеспечения, запуск и мониторинг процесса расчета;
• сбор и обработка полученных расчетных данных, их интерпретация и визуализация, формулирование выводов.

Возможность применения программы Pyrosim в составе программного комплекса FireCat для решения задач пожарной безопасности подтверждена сертификатом соответствия, кроме того, программный комплекс FireCat включен в Фонд алгоритмов и программ для ЭВМ МЧС России в области обеспечения пожарной безопасности

Обсуждение результатов. Для зданий и сооружений в качестве расчетного сценария пожара, независимо от фактической горючести материалов, должен приниматься охват пламенем всех внутренних и наружных стен.

В качестве пожарной нагрузки в расчете используется макулатура (характеристики аналогичны типовой горючей нагрузке «Библиотеки, архивы; книги, журналы на стеллажах» [6]). В расчете определяется плотность теплового потока, падающего на стену здания, а также температура нагрева стены.

Критерии безопасности

Для каждого горючего материала наружных поверхностей здания определяется критическая плотность теплового потока, при которой возможно его воспламенение.

Сценарий №1. Пожар в доме №1

Исходные данные для расчета

Рисунок 1. Модель расчетного здания

Таблица 1.

Характеристики горючей нагрузки:

Величины и плоскости измерения

Для измерения температуры и плотности потока падающего излучения от пламени в модели заданы:

измерители граничных условий – для визуализации теплового потока и температуры поверхностей.

измерители максимальное значение величины – для измерения теплового потока и температуры поверхности в указанной области (рисунок 2).

Рисунок 2. Плоскость измерения теплового потока и температуры стен

1. В программе PyroSim строим модель административного здания (Рисунок 1).
2. Устанавливаем необходимые параметры:

• материал стен;
• наличие противопожарных преград;
• проемы;
• ограждающие конструкции;
• вид пожарной нагрузки («Библиотеки, архивы; книги, журналы на стеллажах» );
• очаг пожара (размер и место его возникновения);
• графическое отображение зависимости теплового потока на путях эвакуации (установим 2-3 точки на высотке 1,70 м (берем средний рост человека), но так как шаг расчетной сетки 0, 25 см, высоту точек установим на высоте 1,75 м).

3. Определяем время свободного развития пожара по справочнику РТП [7]:

• 5-12 минут сообщение о пожаре
• 1 минута сбор

Время движения по маршруту рассчитывается 3-8 минут.

4. Определяем стены, огнестойкость которых превышает рассчитанное время – они будут ограничивать источник пожара.
5. Определяем этажи, включаемы в расчет (критерии распространения пламени принимается по критериям воспламенения и разрушения. Если окна могут открываться – считаем их открытыми).
6. При наличии АПТ (автоматизация системы дымоудаления или автоматизация пожаротушения) – мощность пожара уменьшаем в 2 раза.
7. Определяем, нужно ли учитывать количество нагрузки (при нагрузке 500 , удельной мощности 200  , время горения составит 40 минут – можно не учитывать)
8. Все горючие поверхности включаются в расчет (при толщине нагрузки более 1 мм).

Результаты моделирования

Рисунок 3. Общий вид характерного развития пожара

Рисунок 4. График максимальной плотности теплового потока на выходе их горящего помещения

Рисунок 5. Визуализация величины теплового потока на поверхности здания Максимальный тепловой поток на выходе из горящего помещения не превышает 2,1 кВт/м2.

Рисунок 6. График температуры на выходе из горящего помещения

Рисунок 7. Визуализация температуры на высоте 1,75м:

Температура поверхности стены в коридоре не превышает 100 градусов.

Вывод. Результаты моделирования позволяют заключить следующее.

Плотность теплового потока, падающего на выходе из горящего помещения, на расстоянии 8,80 м с учетом лучистого и конвективного теплообмена не превышает 2,1 кВт/м², что возможно ниже критической величины теплового потока.

Максимальная температура на поверхности стен коридора достигает максимум 100 градусов. Указанная температура не представляет опасности для материалов, из которых выполнена наружная стена здания (бетон).