Математическая двухзонная модель пожара в здании

При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:

Т - температура среды в задымленной зоне, К;

- оптическая плотность дыма, Нп/м;

- массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг/кг;

- массовая концентрация кислорода, кг/кг;

Z - высота нижней границы слоя дыма, м.

В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:

,.......................................................................................... (П6.26)

,............................................................................................... (П6.27)

,............................................................................................................. (П6.28)

,....................................................................................... (П6.29)

где m, - общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг;

- масса кислорода в задымленной зоне, кг;

- энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;

S - оптическое количество дыма, ;

- плотность дыма при температуре Т, ;

- объем задымленной зоны, ;

Н, А - высота и площадь помещения, м;

- удельная теплоемкость дыма, .

Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:

общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой и дыма удаляемого через проемы в соседние помещения:

,.................................................................................................. (П6.30)

где t - текущее время, с;

, - массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку и открытые проемы в помещении, кг/с;

энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:

,....................................................................................... (П6.31)

где , , - тепловая мощность, соответственно, вносимая в задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые проемы и теряемая в конструкции, кВт;

массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:

,............................................................... (П6.32)

- полнота сгорания горючего материала, кг/кг;

- скорость выгорания горючего материала, кг/с;

- потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;

оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:

,.......................................................................................... (П6.33)

где D - дымообразующая способность горючего материала, ;

массы i-го токсичного продукта горения:

,.......................................................................................... (П6.34)

где - массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.

Масса компонентов дыма , вносимых в задымленную зону конвективной колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:

,..................... (П6.35)

где Q - мощность очага пожара, кВт.

Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:

............................................................................................. (П6.36)

Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом температуры горячей струи , скорости и излучательной способности струи, омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции по толщине у. Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:

,............................................................... (П6.37)

с граничными и начальными условиями:

,............................................................. (П6.38)

,........................................................ (П6.39)

,................................................................................... (П6.40)

где - соответственно конвективный и лучистый коэффициент теплоотдачи, ;

- толщина ограждающей конструкции, м;

С(Т) - теплоемкость материала конструкции при температуре Т(у), ;

- теплопроводность материала конструкции при температуре Т(у), ;

- температура соответственно обогреваемой части конструкции и среды у необогреваемой поверхности, К;

- плотность материала конструкции, кг/м.

Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:

,........................................................ (П6.41)

где В - ширина проема, м;

- аэродинамический коэффициент проема;

- разница давлений в помещениях на высоте h;

- плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при температуре дыма Т.

Пределы интегрирования выбираются в пределах створа проема, слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное давление , как это указано на рис. П6.1.

Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-ом помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как:

,..................................................... (П6.42)

где - текущее давление в i-ом помещении на нулевой отметке (или приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой отметки);

- плотность воздуха при начальной температуре ;

- текущая высота незадымленной зоны в i-ом помещении.

Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.

При моделировании динамики развития ОФП по сценариям №1‑№6 использовалось программное обеспечение FDS (Fogard). Обязательно указывается используемое программное обеспечение. Если использовалось разное программное обеспечение, то для каждой модели указывается ей соответствующее.

Производится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.

Для Объекта защиты приняты шесть сценариев развития пожара:

- сценарий №1 – пожар на первом этаже в помещении «Магазин» между осями 9-12 и В-Ж;

- сценарий №2 – пожар на первом этаже в помещении «Гардероб персонала (женский)» между осями 13-14 и Д-И;

- сценарий №3 – пожар на первом этаже в помещении «Якорь» между осями 1-3 и А-Г;

- сценарий №4 – пожар на втором этаже в помещении «Кинозал» между осями 13-14 и И-Ж;

- сценарий №5 – пожар на втором этаже в помещении «Магазин» между осями 3-4 и Б-В;

- сценарий №6 – пожар на втором этаже в помещении «Раздевалка для персонала» между осями 2-4 и Б-В.

Сценарий №1

4.2.1 Пожар возникает в помещении магазин 1 в соответствии со сценарием №1.

Месторасположение очага пожара способствует быстрому распространению ОФП по путям эвакуации.

4.2.2 Параметры горючей нагрузки представлены в таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Параметры горючей нагрузки «Общественные здания, мебель+линолеум ПВХ (0,9+1)»

4.2.3 Данные по параметрам помещений приняты в соответствии с архитектурными решениями.

4.2.4 Параметры помещений представлены в таблице 4.2.2.

Таблица 4.2.2 - Параметры помещений

№ п/п	Наименование
			1 479,3	552,00	3,35	0,00	1,70	0,00

А

4.2.3 Параметры вертикальных проемов представлены в таблице 4.2.3.

Таблица 4.2.3 - Параметры вертикальных проемов в помещениях

№ п/п	Проем ведет
откуда	куда
		На улицу	0,00	2,00	3,10	0,64	Дверь	-

4.2.4 Параметры расчета представлены в таблице 4.2.4.

Таблица 4.2.4 – Параметры расчета

4.2.4 Местом возникновения пожара принимается помещение «магазин 1».

4.2.5 Графики зависимости значений ОФП от длительности пожара представлены на рисунках 4.2.1-4.2.5.

Рисунок 4.2.1 - Зависимость температуры от длительности пожара

Рисунок 4.2.2 - Зависимость парциальной плотности O2 от длительности пожара

Рисунок 4.2.3 - Зависимость дальности видимости от длительности пожара

Рисунок 4.2.4 - Зависимость парциальной плотности CO2 от длительности пожара

Рисунок 4.2.5 - Зависимость парциальной плотности CO от длительности пожара

4.2.6 Результаты расчета необходимого времени эвакуации представлены в таблице 4.2.2.

Таблица 4.2.2 – Результаты расчета необходимого времени эвакуации

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: