Меню

Конвективная мощность очага пожара это

Особенности проектирования систем противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги

Как известно, в 2002 г. вступил в силу Федеральный закон № 184-ФЗ «О техническом регулировании», которым устанавливается принципиально новый подход к нормированию на территории РФ. В соответствии с ним был разработан Федеральный закон № 123-ФЗ от 22.08.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», статьями 56, 85, 138 которого установлены требования к системам противодымной вентиляции, в том числе с естественным побуждением тяги. В поддержку к этому Техническому регламенту был разработан и утвержден приказом МЧС от 25.03.2009 № 177 Свод правил СП 7.13130.2009 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования», вступивший в действие с 1 мая 2009 г.

Необходимо отметить, что согласно новому законодательству, все положения Свода правил выполняются на добровольной основе. Если по каким-то техническим причинам невозможно выполнить все положения Свода правил, то дополнительно для объекта должен быть рассчитан индивидуальный пожарный риск (т.е. риск гибели людей при пожаре в случае возникновения чрезвычайной ситуации, уровень которого допустим и обоснован исходя из социально- экономических условий). Оценка пожарного риска проводится путем определения расчетных величин пожарного риска на объекте защиты и сопоставления их с соответствующими нормативными значениями пожарных рисков, установленными техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности. Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей.

В пункте 7.4 СП 7.13130.2009 сказано: «…Расход продуктов горения, удаляемых вытяжной противодымной вентиляцией, следует определять по расчету в зависимости от мощности тепловыделения очага пожара, теплопотерь в ограждающие строительные конструкции помещений и вентиляционных каналов, температуры удаляемых продуктов горения, параметров наружного воздуха, состояния (положений) дверных и оконных проемов…»

С учетом требований данного пункта ФГУ ВНИИПО МЧС России были изданы Методические рекомендации «Расчетное определение основных параметров систем противодымной вентиляции зданий».

Остановимся на вопросах расчетного определения параметров систем вытяжной вентиляции с естественным побуждением тяги.

Особенности расчетного определения основных параметров систем противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги

Массовый расход продуктов горения, поступающих в помещение с конвективной колонкой от очага пожара и подлежащих удалению системами вытяжной противодымной вентиляции, определяется согласно зависимости:

kolchev1

Эта зависимость работает в том случае, если высота пламени от очага пожара не заходит в дымовой слой. Если пламя заходит в дымовой слой, массовый расход конвективных продуктов горения описывается следующей зависимостью:

kolchev2

Для того чтобы понять, какой зависимостью пользоваться, есть формула, позволяющая определить высоту пламени:

kolchev3

Актуальная информация

С 2010 г. люки дымоудаления подлежат обязательной сертификации на соответствие ГОСТ Р 53301-2009 «Клапаны противопожарные вентиляционных систем. Метод испытаний на огнестойкость».

kolchev4

Расчетная схема газообмена представлена на рис. 1:
от очага пожара продукты горения, которые характеризуются
определенной массовой скоростью выделения
при определенной температуре конвективной колонки,
поступают в подпотолочное пространство.

Дым, контактируя с ограждающими конструкциями,
передает им тепло. Средняя температура дымового слоя
определяется по зависимости:

kolchev5

Необходимо обратить внимание, что температура воздуха
при расчете параметров систем с естественным
дымоудалением принимается на теплый период года. Тем
самым высчитывается минимальная разница между
плотностью воздуха и плотностью газа. Данный параметр
необходим для расчета перепада давления.

Коэффициент теплоотдачи в ограждающие конструкции
зависит от температуры дымового слоя, которую требуется
рассчитать согласно формуле. Еще одна неизвестная
в уравнении – удельная теплоемкость газа. Чтобы ее
определить, требуется знать температуру дымового слоя.

Данное уравнение легко решается при помощи программы
Excel.

Конвективная мощность очага пожара вычисляется по следующей зависимости (вторая и третья зависимости не относятся к конвективной мощности очага пожара):

kolchev6

При наличии систем водяного пожаротушения вместо комплекса kolchev7

можно подставлять значение 9 м2 либо 16 м2 в зависимости от группы помещения по табл. 5.1 СП 5.13130.2009. Для того чтобы не суммировать компоненты пожарной нагрузки в помещениях (древесина, пластик и т.д.), можно воспользоваться методическими рекомендациями ВНИИПО, в которых есть справочные таблицы по типам зданий и помещений (так называемые усредненные величины).

Читайте также:  Формула баланса реактивной мощности

Требуемая площадь дымовых люков

Для систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги минимально необходимое проходное сечение дымовых люков, устанавливаемых в покрытиях зданий, определяется зависимостью:

kolchev8

Расчетные схемы газообмена в помещениях с учетом различного расположения путей эвакуации

Мы уже говорили о высоте незадымляемых зон. Коснемся теперь вопроса организации отвода дыма из атриумов. Если атриум имеет глухое ограждение по всей своей высоте (рис. 2), то высота незадымляемой зоны принимается по высоте роста человека. Данная величина варьируется в диапазоне от 2,2 до 2,5 м от основания помещения, где может произойти пожар.

kolchev9

Возникает проблема: требуемая площадь люков начинает стремиться к бесконечности, если температура продуктов горения стремится к температуре окружающего воздуха.

Отчего это происходит? Дым контактирует с большой площадью ограждающих строительных конструкций, интенсивно передает им свое тепло. Тем самым разница температур начинает стремиться к нулю, а площадь люков дымоудаления при делении на ноль – к бесконечности:

kolchev10

kolchev12

Другой вариант: атриум, имеющий открытые галереи по всей своей высоте (рис. 3). В этом случае высоту незадымляемой зоны мы не имеем права задавать на уровне 2,5 м от основания атриума, где происходит возгорание. Мы обязаны задать эту высоту с учетом роста человека, находящегося на верхней галерее атриума.

Здесь возникает другая проблема. Площадь люков дымоудаления начинает стремиться к бесконечности в случае, если толщина дымового слоя близка к нулю:

kolchev11

Расчетная схема газообмена при пожаре в атриуме с конструктивно неотделенными галереями Актуальная информация В соответствии с п. 7.10 г) СП 7.13130.2009 открытие люков должно обеспечиваться при эквивалентной снеговой нагрузке и ветровом давлении, установленными в СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», но не менее 60 кг/м2 и 15 кг/м2 , соответственно.

Данная проблема также характерна для невысоких помещений, например, коридоров, где высота потолка варьируется в пределах 3-3,5 м (при высоте незадымляемой зоны 2,5 м остается всего 1 м).

kolchev13

Теперь рассмотрим случай со складским комплексом. Складские комплексы, как правило, подразумевают стеллажное хранение продукции. В таком случае высоту незадымляемой зоны необходимо задавать не по высоте человека (2,5 м от уровня основания помещения), а по высоте расположения горючей нагрузки на верхних паллетах стеллажа (рис. 4). При возгорании в одной из паллет, если мы зададим низкое значение для незадымляемой зоны, получится так, что соседние паллеты окажутся в зоне высоких температур, и тем самым возникает риск неконтролируемого распространения очага пожара по зданию.

Очень часто в складских зданиях используются так называемые открываемые фрамуги (ленточное остекление, дооснащенное электро- или пневмоприводами). Многие полагают, что тем самым обеспечивается не только возможность проветривания помещений, но и противодымная защита зданий.

Однако, чтобы такое остекление выполняло функции противодымной защиты, оно должно располагаться с заветренной стороны здания. В ряде случаев возникает проблема, когда ветровой напор превышает перепад давления, образуемый в дымовом слое, и дым не уходит, поскольку он оказывается «зажат» в пределах помещения:

kolchev14

В ряде случаев геометрические параметры помещения имеют такую конфигурацию, связанную с большими площадями, когда температура дымового слоя практически равна температуре воздуха в теплый период года, о чем уже упоминалось выше. Иногда получаются такие величины, когда температура в Московском регионе летом поднимается до 26 °С, а температура дымового слоя при этом варьируется в диапазоне 31-33 °С. Данная проблема решается устройством приточной противодымной вентиляции с механическим побуждением тяги, которая подает воздух в основание помещения, тем самым создавая избыточное давление по отношению к внешней среде и выдавливая продукты горения (рис. 5).

kolchev15

В данном случае площадь дымовых люков рассчитывается с учетом работы противодымной вентиляции (характеристик напора воздуха, подаваемого системой).

Преимущества и недостатки систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги с точки зрения обеспечения пожарной безопасности

kolchev16

К основным преимуществам систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги относятся:

Читайте также:  Как увеличить мощность катушки металлоискателя

• низкая масса люков;

• возможность установки на ненесущей кровле (покрытии);

• низкая потребляемая мощность энергии, требуемой для обеспечения их работы;

• отсутствие необходимости устройства вентиляционных камер.

Основные недостатки систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги:

• зависимость работы систем от внешних климатических параметров (снеговая нагрузка, которая для некоторых климатических регионов превышает предельно допустимые рабочие возможности изделий; ветровая нагрузка; высокие значения температур окружающей среды в теплый период года);

• низкая эффективность при малой мощности очага пожара (в этом случае температура дымового слоя равна температуре окружающей среды);

• необходимость обеспечения высоких значений средней температуры дымового слоя посредством конструктивного разделения противодымными экранами на дымовые зоны с целью уменьшения площади тепловоспринимающей поверхности ограждающих конструкций (не на всех объектах возможна установка противодымных экранов; следует учитывать также немалую их стоимость);

• сложность применения систем для защиты помещений малой высоты (2,5-3,0 м);

• необходимость устройства систем приточной противодымной вентиляции с механическим побуждением тяги, обеспечивающих подачу наружного воздуха в основание помещения (требуется крупная вентиляционная камера на уровне первого этажа, установка воздухозаборника с фасада здания; кроме того, хотя в нормативных документах это и не прописано, не рекомендуется подавать воздух с очень большой скоростью).

Борис Борисович Колчев, заместитель начальника отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования зданий

Актуальная информация

В соответствии с ст. 138 ч. 3 ФЗ №123, п. 7.19 СП 7.13130.2009, приводы люков должны обеспечивать автоматический (от АПС или АУПТ) и дистанционный режимы управления.

Источник

Мощность очага пожара

Такой параметр как мощность очага пожара является одним из ключевых понятий в пожарной науке. Данный параметр является исходным при расчете динамики опасных факторов пожара, например, при помощи FDS (Fire Dynamics Simulator), эффективности систем дымоудаления и при решении многих других задач. Мощность при горении — это количество тепла, выделяющегося в единицу времени. Численно данная величина определяется так:

Q’=m’·Hc=ηψF·Hc
где m’ — массовая скорость выгорания пожарной нагрузки (количество пожарной нагрузки, сгорающей в единицу времени), кг/с; Hc — теплота сгорания материала пожарной нагрузки (количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 кг пожарной нагрузки), Дж/кг, η — коэффициент полноты сгорания, ψ — удельная массовая скорость выгорания, кг/м 2 ·с, F — площадь очага горения, м 2 .

В практических расчетах мощность очага пожара выражается в киловаттах или мегаваттах. Как видно, численное значение мощности зависит от теплоты сгорания, которая является свойством самого материала, а также от массовой скорости выгорания, которая зависит как от свойств горючего материала, так и от условий воздухообмена в очаге пожара.

Понятно, что при горении веществ и материалов скорость выгорания не может быть постоянной величиной. С момента зажигания горючих материалов мощность возрастает с течением времени, и, достигнув максимального (пикового) значения, постепенно снижается с выгоранием горючей нагрузки.

Плотность, теплота сгорания и массовая скорость выгорания некоторых жидких топлив приведена далее в таблице.

Источник



Определение предельно допустимой тепловой мощности очага пожара к моменту его обнаружения

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:

· на основе анализа горючей нагрузки защищаемого помещения в соответствии с разделом 3 выбирают расчетную схему развития возможного пожара и определяют класс пожара по темпу изменения его тепловой мощности;

· в соответствии с разделом 4 определяют предельно допустимую тепловую мощность очага пожара, в момент достижения которой должно быть обеспечено срабатывание пожарных извещателей и выполнение возложенной на АУПС задачи;

· используя данные по темпу развития пожара и предельно допустимой к моменту обнаружения пожара тепловой мощности очага горения, полученные при проведении расчетов в разделах 3 и 4, в соответствии с разделом 5 для заданной высоты помещения и технических характеристик, пожарных извещателей определяют максимально допустимые расстояния между ними, при которых будет обеспечено своевременное обнаружение пожара, когда его тепловая мощность достигнет предельно допустимого значения.

Читайте также:  Мощность излучения указки формула

. 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 в п.3.1 расчетных схем рассчитывают по формуле:

Q = K т . τ 2 , кВт (1)

где К т — коэффициент, характеризующий темп изменения тепловой мощности очага пожара, кВт/с 2 ;

τ — время с момента возникновения пламенного горения, с.

Коэффициент К т рассчитывают в зависимости от выбранной схемы развития пожара по формулам:

а) для кругового распространения пожара

где η — коэффициент полноты горения (допускается принимать равным 0,87);

V л —линейная скорость распространения пламени по поверхности материала, м/с;

ψ уд — удельная массовая скорость выгорания материала, кг/(м 2 с);

Q н — низшая рабочая теплота сгорания материала, кДж/кг.

Значения V л, ψ уд и Q н принимаются по табл. 11,12 данной методики или по справочной литературе.

б) для случая горения твердых горючих материалов, сложенных в виде штабеля

где τ * — время достижения характерной тепловой мощности очага пожара, принимаемой равной 1055 кВт, с (определяют по табл.13 данной методики, экспериментально или по справочной литературе).

3. Определяют класс пожара по темпу его развития в зависимости от значения коэффициента К т :

медленный темп развития пожара– темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием К т 2 ;

средний темп развития пожара— темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием 0,01 т 2 ;

быстрый темп развития пожара— темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием 0,03 т 2 ;

сверхбыстрый темп развития пожара— темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием К т > 0,11 кВт/с 2

1. Величину предельно допустимой тепловой мощности очага пожара Q пд 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 Q пд может быть непосредственно задана по справочной литературе, содержащей данные по максимальной тепловой мощности, выделяемой при горении различных материалов (предметов), а также по формуле:

где F пд — площадь, занимаемая горючей нагрузкой, м 2 .

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 Q пд может определяться по формуле:

где К б – коэффициент безопасности (допускается принимать равным 0,8);

F пд – предельно допустимая площадь пожара на момент обнаружения АУПС определяется на основании технико-экономического обоснования мер противопожарной защиты для конкретного объекта (допускается принимать равной 6 м 2 ).

4. Величина Q пд 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:

где τ н об — 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.

Источник