Расчет величин пожарного риска в зданиях

для иных случаев, когда применимость или информативность зонных и интегральных моделей вызывает сомнение (уникальные сооружения, распространение пожара по фасаду здания, необходимость учета работы систем противопожарной защиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).

При использовании интегральной и зонной моделей для помещения, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров, необходимо это помещение делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать участки как отдельные помещения, сообщающиеся проемами, площадь которых равна площади сечения на границе участков. Использование аналогичной процедуры в случае, когда два линейных размера превышают третий более чем в 5 раз не допускается.

Для данного расчета можно применить интегральный метод, поскольку помещение малого объема простой геометрической формы.

 

4.2 Исходные данные для проведения  расчетов по распространению  опасных факторов пожара

 

Исходные данные для расчета с помощью программы INTMODEL:

Атмосфера:

давление	760 мм. рт. ст.
температура	20

Помещение:

длина	14 м
ширина	20 м
высота	3 м
температура	20
проемы: 2 двери 3 окна	1,90,9 на уровне 0,8 м от пола 1,61,2
дымоудаление	нет
пожаротушение	нет

Нагрузка:

вид горючего материала	твердый
длина ГН	14 м
ширина ГН	20 м
количество ГН	5000 кг
выделение тепла	20,7
потребление	1,52
дымовыделение	155
выделение СО	0,094
выделение	0,97
скорость выгорания	64,8
скорость пламени	10

 

 

4.3 Описание метода моделирования  пожара в здании

 

Интегральная математическая модель расчета газообмена в здании, при пожаре

Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.

Здание представляют в виде гидравлической схемы, узлы которой моделируют помещения, а связи – пути движения продуктов горения и воздуха. Каждое помещение здания описывается системой уравнений, состоящей из уравнения баланса массы, уравнения сохранения энергии и уравнения основного газового закона (Менделеева-Клайперона).

Уравнение баланса массы выражается формулой:

,                  (1)

где Vj – объем помещения, м3;

r – плотность газов, проходящих через проем, кг/м3

t – время, с;

Y – скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/c.

Уравнение сохранения энергии выражается формулой:

,                 (2)

где Сv, Сp – удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг×K);

Ti, Tj – температуры газов в i- м и j-м помещениях, K;

QГ – количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;

Qw – тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через проемы, кВт.

Уравнение Менделеева-Клайперона выражается формулой:

, (3)     

где Pj – давление газа в j-м помещении, Па;

Tj – температура газа в j-м помещении, K;

R = 8,31 – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль×К);

M – молярная масса газа, моль.

Система уравнений, включающая в себя уравнения 1,2 для помещения очага пожара и 3 для остальных помещений, , решается численно методом итерации.

Основные уравнения для определения температуры газа и концентрации продуктов горения в помещениях здания получаются из уравнений сохранения энергии и массы.

 

4.4 Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации

 

Согласно программе расчета ОФП INTMODELполучили следующие результаты:

 

Исходя из полученных данных можно сделать следующие выводы:

• Спустя 63,5 минут горение прекратится;
• Через две минуты наступит критическая для человека температура – 70
• Предел по потери видимости наступит в течении первой минуты;
• Опасная концентрация = 0,11 наступит спустя 2 минуты с момента возгорания;
• Опасная концентрация СО = 0,0012 наступит спустя минуту с момента возгорания.

Таким образом время блокирования равно:

 

 

 

5. Расчет времени эвакуации  людей при пожаре

 

5.1 Методика расчета  времени эвакуации 

 

Принципы составления расчетной схемы эвакуации. Она представляет собой отдельную или нанесенную на план здания схему на которой отражены:

1. количество людей на начальных участках (источник);
2. направления их движения (маршруты);
3. геометрические параметры участков (l, );
4. виды.

Расчетная схема должна учитывать ситуацию, при которой хотя бы один человек находится в наиболее удаленной от выхода точке пути движения и выхода высотой менее 1.9м и шириной 0.7м не учитывается.

При формировании маршрута эвакуации учитывается:

1. движение по пути , по которому люди попали в здание;
2. исключение путей рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться и через задымленные коридоры;
3. влияние персонала.

Ширина определяется по ширине прохода, для участков неограниченной ширены.  Ширина потока равна 4м до 100 человек и 6 м более 100. Длина разная для горизонтальных и наклонных путей.

Длина наклонного пути ровна:

• для 2х маршевых лестниц

,

Где -горизонтальная проекция лестницы;

-угол наклона  лестницы.

• Для 3хмаршевых лестниц

 

 

Пути движения пересекаются различными проемами. В пределах проема ширина принимается равной величине b(согласно объемно планировочным решениям) с длиной пути l, проемы не учитываются. Если  , лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков, а на 1ом этаже выходы наружу, поэтому расчетные схемы составляют для каждой части здания этажа, по которой люди эвакуируются через соответствующую лестничную клетку.

 

5.2 Результаты расчета  времени эвакуации

 

 

 

 

 

 

 

 

L = 16 м

 м

N = 4

Источник 4

Участок 4

N = 12

м

L = 4 м

Участок 3

N = 8

 м

L = 9 м

                                  Источник 3   участок 2

N = 2 N = 6

м          

L = 16 м L = 2 м

Участок 1

N = 2    Источник 2

м    N = 4

L = 1 м     м

    L = 16 м

Источник 1

N = 2

 

L = 19 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1,05 м

                                                      L = 9 м

 N = 12  12 этаж (12 человек)

 11 этаж (12 человек)

 10 этаж (12 человек)

                                                                                 9 этаж (12 человек)

 8 этаж (12 человек)

 7 этаж (12 человек)

 6 этаж (12 человек)

 5 этаж (12 человек)

 4 этаж (100 человек)

 3 этаж (100 человек)

 

  2 этаж (100 человек)

 

 1 этаж (100 человек)

 

Результаты расчетов сведем в табличную форму.

Табл. 1 Определение времени эвакуации на начальном участке пути

№ источника	Число людей N, чел	Средняя площадь проекции f,	Длина пути l,м	Ширина пути ,м	Плотность потока D,	Скорость движения V, м/мин	Время эвакуации t, мин
РЭП – 1
Источник 1	2	0,125	19	4	0,003289	100	0,19
Источник 2	4	0,125	16	4	0,007813	100	0,16
Источник 3	2	0,125	16	4	0,003906	100	0,16
Источник 4	4	0,125	16	4	0,007813	100	0,16

 

Табл. 2 Определение интенсивности

№ участка	Интенсивность потока предшествующего участка	Ширина предшествующего участка	Ширина рассматриваемого участка пути	Интенсивность
Уч. 1	1	4	6	1,3
Уч. 2 Слияние уч.1 и ист. 2	1,3	6	6	2
Уч. 3 Слияние уч.2 и ист.3	2	6	6	3,3
Уч. 4 Слияние уч.3 и ист.4	3,3	6	4	6
Дверь 5	6	4	0,9	5,9
лестница вниз 12 этаж	5,9	0,9	1,05	5
лестница вниз 11 этаж	5	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 10 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 9 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 8 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 7 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 6 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 5 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 4 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 3 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 2 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2
лестница вниз 1 этаж	7,2	1,05	1,05	7,2

 

Табл. 3 Определение времени эвакуации на участках горизонтального пути

№ участка	длина участка       L	скорость на участке     V	время на участке	число людей       N	средняя площадь проекции f	интенсивность       q	ширина участка     δ	время скопления	время задержки	время эвакуации
участок 1	1	100	0,01	4	0,125	1,3	6	0,01	0	0,01
участок 2	2	100	0,02	6	0,125	2	6	0,02	0	0,02
участок 3	9	100	0,09	8	0,125	3,3	6	0,09	0	0,09
участок 4	4	100	0,04	12	0,125	6	4	0,04	0	0,04
дверь 5	0	100	0	12	0,125	5,9	0,9	0,22	0,22	0,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл. 4 Определение времени эвакуации на участках вертикального пути

№ участка	длина участка       L	скорость на участке     V	время на участке	число людей       N	средняя площадь проекции f	интенсивность       q	ширина участка     δ	время скопления	время задержки	время эвакуации
этаж 12	9	100	0,09	12	0,125	5	1,05	0,09	0	0,09
этаж 11	9	100	1,44	24	0,125	7,2	1,05	1,75	0,31	1,75
этаж 10	9	100	1,6	36	0,125	7,2	1,05	2,07	0,47	2,07
этаж 9	9	100	1,76	48	0,125	7,2	1,05	2,39	0,63	2,39
этаж 8	9	100	1,92	60	0,125	7,2	1,05	2,71	0,79	2,71
этаж 7	9	100	2,07	72	0,125	7,2	1,05	3,02	0,95	3,02
этаж 6	9	100	2,23	84	0,125	7,2	1,05	3,34	1,11	3,34
этаж 5	9	100	2,39	96	0,125	7,2	1,05	3,65	1,26	3,65
этаж 4	9	100	2,89	196	0,125	7,2	1,05	6,9	2,89	6,9
этаж 3	9	100	5,48	296	0,125	7,2	1,05	9,84	4,36	9,84
этаж 2	9	100	6,96	396	0,125	7,2	1,05	12,79	5,83	12,79
этаж 1	9	100	8,43	470	0,125	7,2	1,05	15,73	7,3	15,73