|
В зависимости от особенностей защищаемого помещения (наличие людей, минимизация ущерба от пожара, исключение его распространения) определяют критическую продолжительность (время) развития пожара для одного или нескольких вариантов:
- обеспечения своевременной эвакуации людей;
- развития пожара до начальной стадии;
- предотвращения распространения пожара за пределы помещения.
4.1. Расчет критического времени пожара, необходимого для обеспечения своевременной эвакуации людей, проводят по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.004. Задача заключается в выборе схемы пожара, которая приводит к наиболее быстрому развитию одного из опасных факторов пожара (ОФП). Развитие ОФП зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь, обуславливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и размещения.
4.1.1. Выбор схемы пожара. Первоначально выбирают возможные расчетные схемы развития пожара, которые могут быть реализованы при пожаре на защищаемом объекте. Для каждой схемы вычисляют комплексы A, n; B, z.
4.1.1.1. Каждая расчетная схема характеризуется значениями комплекса А и n, которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом:
а) для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади S :
при горении жидкости с установившейся скоростью горения
А = y S/, n = 1, (4.1)
где y – удельная массовая скорость выгорания, кг.м-2.с-1;
А – размерный параметр, учитывающий удельную . массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг.с-n ;
n – расчетный параметр (показатель степени), учитывающий изменение массы выгоревшего материала во времени;
при горении жидкости с неустановившейся скоростью горения
А = 0,67 y S / , n = 1,5, (4.2)
где tст – время установления стационарного режима выгорания жидкости.
Значение tст принимают в зависимости от температуры кипения жидкости:
до 100 °С – 180 с;
от 101 до 150 °С – 240 с;
более 150 °С – 360 с.
б) для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала:
А = 1,05 y , n = 3, (4.3)
где uл – линейная скорость распространения пламени по поверхности горючего материала.
в) для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, горизонтальное направление огня по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте):
А = y uл b, n = 2, (4.4)
где b – размер зоны горения, перпендикулярный направлению движения пламени.
г) для вертикальной поверхности горения, имеющей форму прямоугольника (горение занавеса, одиночных декораций, горючих или облицовочных материалов стен при воспламенении снизу до момента достижения пламенем верхнего края материала):
А = 0,667 y uг uв, n = 3, (4.5)
где uг – среднее значение горизонтальной скорости распространения пламени;
uв – среднее значение вертикальной скорости распространения пламени.
д) для поверхности горения, имеющей форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с зазором):
А = 2,09 y uг uв, n = 3. (4.6)
Для вычисления комплексов B и z определяют геометрические характеристики защищаемого помещения. К ним относятся его геометрический объем, приведенная высота и высота каждой из рабочих зон.
4.1.1.2. Вычисление комплексов B и z .
Определяют геометрический объем на основе размеров и конфигурации помещения. Приведенную высоту вычисляют как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения. Высоту рабочей зоны h рассчитывают по формуле
h = hотм + 1,7 - 0,5d , (4.7)
где hотм – высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения;
d – разность высот пола;
d = 0 – при его горизонтальном расположении.
Находят значения комплексов B и z :
В = ; (4.8)
, при h ≤ 6 м, (4.9)
где B - размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
z – безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте;
V – объем объекта (помещения), м3;
Q – низшая теплота сгорания, мДж.кг -1;
h – высота рабочей зоны, м;
Н – высота объекта, м,
– коэффициент теплопотерь,
– коэффициент полноты горения.
4.1.1.3. Развитие ОФП.
Каждой рассмотренной выше расчетной схеме присваивают порядковый номер (индекс j). Вычисляют значение критической продолжительности пожара (tкрj) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне):
а) по повышенной температуре
, (4.10)
где То – начальная температура в помещении до начала пожара;
б) по потере видимости
, (4.11)
где a – коэффициент отражения (альбедо) предметов на путях эвакуации;
E – начальная освещенность путей эвакуации, лк;
D – дымообразующая способность горящего материала, Нп. м2.кг -1 (значения приведены в табл. 3, приложение 2);
lпр – предельная дальность видимости в дыму, м.
При отсутствии специальных требований значения a и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк;
в) по пониженному содержанию кислорода
, (4.12)
где – удельный расход кислорода, кг.кг -1 (приложение 2, табл.4);
г) по предельно допустимому содержанию каждого из газообразных токсичных продуктов горения
где x – предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг.м-3 (xсо2=0,11 кг.м-3; xсо=1,16.10-3 кг.м-3; xHCl=23.10-6 кг.м-3);
L- удельный выход токсичных газов при сгорании одного кг материала, кг.кг -1 (значения приведены в приложении 2, табл. 4).
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.
4.1.1.5. Последующий расчет производят для наиболее опасного варианта развития пожара, который характеризуется наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении.
Для этого выбирают наиболее опасные схемы развития пожара, для которых определяют критическую продолжительность пожара ():
= min . (4.14)
Находят количество выгоревшего к моменту tкрj материала
mj = Aj. (4.15)
Каждое значение mj в выбранной j-й схеме сравнивают с общей массой горючего материала на защищаемом объекте М. Расчетные схемы, для которых mj > М, исключают из дальнейшего рассмотрения.
Из оставшихся расчетных схем выбирают наиболее опасную, для которой критическая продолжительность пожара минимальна:
mj = min (tкрj ). (4.16)
Полученное значение tкр и есть критическая продолжительность пожара для расчетной схемы обеспечения безопасности людей.
4.1.1.6. Определяют время, необходимое для эвакуации людей:
= Кб ≈ 0,8 . (4.17)
По методике, приведенной в ГОСТ 12.1.004 определяют время эвакуации людей из защищаемого объекта рас.
Значение рас должно удовлетворять следующему неравенству
рас ≤ (4.18)
4.2. Расчет критического времени пожара на начальной стадии.
В соответствии с ГОСТ 12.3.046-91АУПТ должна срабатывать до окончания начальной стадии пожара.
Минимальную продолжительность начальной стадии пожара tнсп в помещении определяют в соответствии с ГОСТ 2.1.004 следующим методом.
4.2.1. Рассчитывают количество приведенной пожарной нагрузки () по формуле
(4.19)
где - количество приведенной пожарной нагрузки, состоящей из i-го горючего и трудногорючего материала.
Значение вычисляют по формуле:
= (4.20)
где – количество горючего и трудногорючего из i-го материала на единицу площади, кг.м-2;
– теплота сгорания i-го материала, мДж.кг-1.
4.2.2. Вычисляют продолжительность начальной стадии пожара по формулам:
а) для помещения объемом V ≤ 3 .103 м3
tнсп = (4.21)
б) для помещения объемом V > 3.103 м3
tнсп = (4.22)
где - минимальная (приведенная) продолжительность начальной стадии пожара, с, в зависимости от объема помещения определяется графически по данным рис. 4.1 или 4.2;
– средняя скорость потери массы пожарной нагрузки в начальной стадии пожара, кг . м-2 . с-1, вычисляют по формуле
= (4.23)
где – скорость потери массы в начальной стадии пожара i-го материала пожарной нагрузки, кг.м-2.с-1;
– средняя теплота сгорания пожарной нагрузки, мДж.кг -1, вычисляют по формуле
= (4.24)
– линейная скорость распространения пламени, м.с-1.
Допускается в качестве величины брать максимальное значение для составляющих пожарную нагрузку материалов.
|
H=6,6; 1-g=(2,4-14) кг•м-2 ; 2-g=(67-110) кг•м-2; 3-g=640 кг•м-2 ;
H=7,2 м; 1-g=(60-66) кг•м-2; 2-g=(82-155) кг•м-2 ; 3-g=200 кг•м-2 ;
H=8м; 1-g=60 кг•м-2 ; 2-g=(140-160) кг•м-2 ; 3-g=(210-250) кг•м-2 ;
H=4,8; g=(169-70) кг•м-2
Рис. 4.1. Минимальная продолжительность начальной стадии пожара в помещении в зависимости от объема помещения высоты помещения и количества приведенной пожарной нагрузки
|
1 - H=3 м; 2 - H=6 м; 3 - H=12 м
Рис. 4.2. Минимальную продолжительность начальной стадии пожара в помещении в зависимости от объема помещения высоты помещения и количества приведенной пожарной нагрузки
Значения величин , , для основных горючих материалов приведены в приложении 2.
4.2.3. Критическое время на начальной стадии пожара может быть принято равным минимальной продолжительности начальной стадии пожара tнсп.
= tнсп (4.25)
С целью минимизации ущерба от пожара критическое время может быть уменьшено с учетом коэффициента безопасности Кб
= Кб . tнсп (4.26)
4.3. Обоснование критического времени для предотвращения распространения пожара за пределы защищаемого объекта.
В ряде случаев по требованию заказчика проектирование АУПТ производится с целью предотвращение распространения пожара за пределы защищаемого объекта. Обычно это достигается при сохранении целостности элемента конструкции защищаемого объекта с минимальной огнестойкостью.
При этом продолжительность пожара в защищаемом объекте определяется по ГОСТ 12.1.004 и другим действующим нормативным документам.
|
