Приложение К. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения

(рекомендуемое)

Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения

К.1 Условные обозначения

V - объем помещения, м3;

S - площадь пола помещения, м2;

А - площадь i-го проема помещения, м2;

i

h - высота i-го проема помещения, м;

i

А = Сумма A - суммарная площадь проемов помещения, м2;

i

Сумма A

i

h = ──────── - приведенная высота проемов помещения, м;

A

П - проемность помещения, рассчитывается по формуле (К.1) или

(К.2), м(0,5);

Р - общее количество пожарной нагрузки i-го компонента твердых

i горючих и трудногорючих материалов, кг;

q - количество пожарной нагрузки, отнесенное к площади пола, кг/м;

q - удельное критическое количество пожарной нагрузки, кг/м2;

Кр.к

q - количество пожарной нагрузки, отнесенное к площади

k

тепловоспринимающих поверхностей помещения, кг/м2;

П - средняя скорость выгорания древесины, кг/(м2 х мин);

ср

П - средняя скорость выгорания i-го компонента твердого горючего

ср или трудногорючего материала, кг/м2 х мин);

p

Q - низшая теплота сгорания древесины, МДж/кг;

H

д

р

Q - низшая теплота сгорания i-го компонента материала пожарной

Н нагрузки, МДж/кг;

i

эпсилон - степень черноты факела;

ф

Т - температура окружающего воздуха, К;

Т - температура поверхности конструкции, К;

w

t - текущее время развития пожара, мин;

t - минимальная продолжительность начальной стадии пожара, мин;

Н.с.п

y

t - предельная продолжительность локального пожара при горении ЛВЖ и ГЖ,

п ГЖ, мин.

К.2 Определение интегральных теплотехнических параметров объемного свободно развивающегося пожара в помещении

К.2.1 Определение вида возможного пожара в помещении

Вычисляется объем помещения V

Рассчитывают проемность помещений П, м(0,5), объемом V <= 10 м3

0,5

Сумма А h

i i

П = ────────────, (К.1)

0,667

V

для помещений с V > 10 м3

0,5

П = Сумма А h /S. (К.2)

i i

Из справочной литературы выбирают количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг материала i-й пожарной нагрузки V_0i, нм3/кг.

Рассчитывают количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг материала пожарной нагрузки

Сумма V P

0i i

V = ───────────. (К.3)

0 Сумма Р

i

Определяют удельное критическое количество пожарной нагрузки q_кр.к, кг/м2, для кубического помещения объемом V, равным объему исследуемого помещения

3 0,333

4500 П V

q = ────────── + ──────. (К.4)

кр.к 3 6 V

1 + 500 П 0

Вычисляют удельное значение пожарной нагрузки q_k, кг/м2, для исследуемого помещения

p

Сумма P Q

i H

i

q = ──────────────, (К.5)

к p

(6 S - A) Q

H

д

0,667

где S - площадь пола помещения, равная V.

Сравнивают значения q_k и q_кр.к. Если q_k < q_кр.к, то в помещении будет пожар, регулируемый нагрузкой (ПРН); если q_k >= q_кр.к, то в помещении будет пожар, регулируемый вентиляцией (ПРВ).

К.2.2 Расчет среднеобъемной температуры

Определяют максимальную среднеобъемную температуру Т_max

для ПРН

0,528

T - T = 224 q; (К.6)

max 0 k

для ПРВ в интервале 0,15 <= t_п <=1,22 ч с точностью до 8% Т_max = 1000°С и с точностью до 5%

-3

4,7 x 10 (q - 30)

T = 940 е, (К.7)

max

где t - характерная продолжительность объемного пожара, ч,

п рассчитываемая по формуле

p

Сумма P Q Сумма P

i H n i

i ср

t = ─────────────────── х ──────────, (К.8)

п 6285 A кв.корень(h) Сумма n P

i i

где n - средняя скорость выгорания древесины, кг/(м2 x мин);

ср

n - средняя скорость выгорания i-го компонента твердого горючего

i

или трудногорючего материала, кг/(м2 x мин).

Вычисляют время достижения максимального значения среднеобъемной температуры t_max, мин для ПРН

3,2 -0,92

t = 32 - 8,1 q e q; (K.9)

max k k

для ПРВ

t = t,

max п

где t - рассчитывают по формуле (К.8).

п

Определяют изменение среднеобъемной температуры при объемном свободно развивающемся пожаре

T - T 4,75

0 t -4,75(t/t)

──────── = 115,6(─────) e max, (K.10)

T - T t

max 0 max

где T - начальная среднеобъемная температура, °С;

t - текущее время, мин.

К.2.3 Расчет средней температуры поверхности перекрытия

Определяют значение максимальной усредненной температуры поверхности перекрытия Т_w_max, °С

для ПРН

0,64

T - T = 130 q; (К.11)

w w k

max 0

для ПРВ с точностью до 8,5% T_W_max = 980°С, с точностью до 5%

-3

5 x 10 (q - 30)

T = 915 е. (К.12)

w

max

Вычисляют время достижения максимального значения усредненной температуры поверхности перекрытия t_max, мин

для ПРН

1,32 -0,4

t = 40 - 17,3 q е q; (К.13)

max k k

для ПРВ с точностью до 10%

t = t.

max п

Определяют изменение средней температуры поверхности перекрытия

T - T

w w 6,95

п 0 t -6,95(t/t)

──────── = 1043(───────) e max, (K.14)

T - T t

w w max

max 0

где Т - начальная средняя температура поверхности перекрытия.

w

К.2.4 Расчет средней температуры поверхности стен

Определяют максимальную усредненную температуру поверхности стен

для ПРН

0,64

T - T = 115 q; (К.15)

w w k

max 0

для ПРВ при 0,15 <= t_п < 0,8 ч с точностью до 10%

T = 250 + 1750 t - 1250 t. (K.16)

w п п

max

При 0,8 < t_п <= 1,22 ч максимальное усредненное значение температуры поверхности стены с точностью до 3,5% составляет 850°С.

Вычисляют время достижения максимального значения усредненной температуры поверхности стен t_max, мин

для ПРН

1,55 -0,445 q

t = 35 - 9,3 q е k; (К.17)

max k

для ПРВ

t = 1,1 t.

max п

Определяют изменение средней температуры стен

T - T

w w 5,45

с t -5,45(t/t)

──────── = 233(───────) e max, (K.18)

T - T t

w w max

max с

где Т - начальная средняя температура поверхности стен.

w

c

К.2.5 Расчет плотности эффективного теплового потока в конструкции стен и перекрытия (покрытия)

Определяют максимальную усредненную плотность эффективного теплового потока в строительные конструкции q_w_max, кВт/м2:

а) при ПРН:

для конструкций стен

0,75

q = 3,57 q; (K.19)

w к

max

для конструкций перекрытия

-1,6 q

0,75 -2 4,25 к -1

q = [0,26 q - 3,3 x 10 q e ]; (K.20)

w к к

max

б) при ПРВ:

для конструкций стен при 0,8 > t_п > 0,15 ч

q = 43 - 75 t + 50 t; (K.21)

w п п

max

при 1,22 >= t_п >= 0,8 ч

q = 15 кВт/м2;

w

max

для конструкций перекрытий (покрытий) при 0,8 > t_п > 0,15 ч

q = 65 - 138 t + 97 t; (К.22)

w п п

max

при 1,22 >= t_п >= 0,8 ч

q = 17,3 кВт/м2.

w

max

Вычисляют время достижения максимальной усредненной плотности теплового потока в конструкции для ПРН и ПРВ:

для конструкций стен

5 -1,6 q

t = 26 - 5,1 q е к. (К.23)

max к

для конструкций перекрытия (покрытия)

5 -1,6 q

t = 26 - 7,2 q е к. (К.24)

max к

Определяют изменение средней плотности теплового потока в соответствующие конструкции

3,6

q t -3,6(t/t)

───── = 37 (─────) e max. (K.25)

q t

w max

max

К.2.6 Расчет максимальных значений плотностей тепловых потоков, уходящих из очага пожара через проемы помещения, расположенные на одном уровне, при ПРВ

Максимальную плотность теплового потока с продуктами горения, уходящими через проемы, рассчитывают по формуле

q = 965 - 620,9 t + 229,2 t + 10(q - 30). (K.26)

ух п п

max

К.3 Расчет температурного режима в помещении с учетом начальной стадии пожара при горении твердых горючих и трудногорючих материалов

К.3.1 По данным пожарно-технического обследования или проектной документации определяют:

- объем помещения V;

- площадь проемов помещения А_i;

- высоту проемов h_i;

- общее количество пожарной нагрузки каждого вида горючего твердого материала P_i;

- приведенную высоту проемов h;

- высоту помещения h;

- общее количество пожарной нагрузки, приведенное к древесине, Р.

К.3.2 По результатам экспериментальных исследований в соответствии с объемом помещения V и пожарной нагрузкой q определяют минимальную продолжительность начальной стадии пожара (НСП) t_НСП. Времени окончания НСП соответствует температура Т_В.

К.3.3 Рассчитывают температурный режим развитой стадии пожара.

К.3.4 По результатам расчета температурного режима строят зависимость среднеобъемной температуры в помещении в координатах температура - время так, чтобы значению температуры Т_В на восходящей ветви соответствовало значение t_НСП.

К.3.5 Определяют изменение среднеобъемной температуры в начальной стадии пожара

(Т - Т)/(Т - Т) = (t/t), (К.27)

0 НСП 0 НСП

где Т - среднеобъемная температура в момент окончания НСП.

НСП

Среднее значение Т_НСП при горении пожарной нагрузки из твердых органических материалов принимается равным 250°С.

Пример - Определение температурного режима пожара в помещении промышленного здания с учетом начальной стадии.

Данные для расчета

Площадь пола S = 2340 м2, объем помещения V = 14040 м3, площадь проемов А = 167 м2, высота проемов h = 2,89 м. Общее количество пожарной нагрузки, приведенное к древесине, составляет 4,68 х 10(4) кг, что соответствует пожарной нагрузке q = 20 кг/м2.

Расчет

По результатам экспериментальных исследований продолжительность начальной стадии пожара:

t = 40 мин.

НСП

Температура общей вспышки в помещении:

Т = 250°С.

в

Изменение температуры в начальной стадии пожара:

2 2

Т - Т = (Т - Т)(t/t) = [523 - 293(t/40) ];

0 НСП 0 НСП

Т - 293 = 0,14 t.

Проемность помещения:

0,5

0,5 167 x 2,89 0,5

П = Сумма А h /S = ───────────── = 0,12 м.

i i 2340

Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг материала пожарной нагрузки:

Сумма V P 4

0i i 4,2 х 4,68 х 10

V = ─────────── = ──────────────── = 4,2 м3/кг.

0 Сумма Р 4

i 4,68 х 10

Удельное критическое количество пожарной нагрузки:

3 0,333

4500 П V

q = ────────── + ────── =

кр.к 3 6 V

1 + 500 П 0

3 0,333

4500 х 0,12 14040

= ─────────────── + ──────────;

3 6 х 4,2

1 + 500 х 0,12

q = 5,16 кг/м2.

кр.к

Удельное количество пожарной нагрузки:

p

Сумма P х Q 4

i H 4,68 х 10 х 13,8

i

q = ────────────── = ────────────────────────── =

к p 0,667

(6 S - A) Q (6 х 14040 - 167) 13,8

H

g

= 14 кг/м2.

Из сравнения q_k и q_кр.к получается, что

q = 14 > q = 5,16.

k кр.к

Следовательно, в помещении будет пожар, регулируемый вентиляцией.

Максимальная среднеобъемная температура на стадии объемного пожара:

-3 -3

4,7 x 10 (q - 30) 4,7 x 10 (10 - 30)

T = 940 е = 940 e = 897 K.

max

Характерная продолжительность пожара:

p

Сумма P Q n Сумма P

i H ср i

i

t = ─────────────────── х ──────────── =

п 6285 A кв.корень(h) Сумма n х P

i i

4 4

4,68 x 10 x 13,8 2,4 х 4,68 х 10

= ───────────────────────── x ──────────────── = 0,4 ч.

6285 x 167 кв.корень(2,89) 4

2,4 х 4,68 х 10

Время достижения максимальной среднеобъемной температуры:

t = t = 24 мин.

max п

Изменение среднеобъемной температуры при объемном свободно развивающемся пожаре:

4,75

t -4,75(t/t)

Т - Т = (Т - Т)115,6(──────) e max;

0 max 0 t

max

4,75

t -4,75(t/24)

T - 293 = (897 - 293) 115,6 (───) е =

4,75

-2 t

= 1,9 x 10 x ──────────.

4,75 t/24

e

Изменение среднеобъемной температуры при пожаре с учетом начальной стадии пожара в помещении объемом V = 14040 м3, проемностью П = 0,12 м(0,5), с пожарной нагрузкой, приведенной к древесине в количестве 20 кг/м2, представлен на рисунке К.1:

"Рис. К.1 Изменение среднеобъемной температуры по времени с учетом начальной стадии пожара"

Поиск по сайту: