Моделирование параметров пожара для оценки эффективности работы автоматической установки пожаротушения

В соответствии с пп. 1 и 2 Приложения № 1 и № 11 Приказа МЧС России от 14.11.2022 № 1140 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности» (далее Методика расчета) время срабатывания АУП можно определять в результате расчетов по полевой, интегральной и зонной модели развития пожара в помещении.

Выбор математической модели развития пожара зависит от ряда предпосылок, подробно обозначенных в Методике расчета. В связи с тем, что объектом исследования выступает склад высотой более 6 метров, а линейные размеры помещения отличаются более чем в 5 раз выбирается полевой метод моделирования пожара, который включен в нормативные методики расчета пожарного риска.

Мы же рассмотрим вариант идеального теплового контакта между слоями конструкции, изготовленными из различных материалов, что также является наиболее опасным вариантом с точки зрения нагрева конструкции. 

За наступление предела огнестойкости строительной конструкции принимается момент времени от начала пожара, когда температура хотя бы в одном месте конструкции достигает критического значения.

Расчет по одномерному уравнению теплопроводности существенно завышает пределы огнестойкости конструкций, так как не учитывается отвод тепла от огневой поверхности конструкции в продольном направлении конструкции.

Высотные отметки уровня пола объекта в полочном мезонине +0,000, +2,500, +5,000, +7,500, +10,000, +12,500.

Характеристики спринклерных оросителей:

- К-фактор – 360 (1,92);

-интенсивность орошения не менее – 0,7 л/(см2)

Критическую температуру для стальных конструкций принимаем равной 500 .

Температура атмосферного воздуха принимаем 15 .

Результаты расчета (рис. 1) показали, что в процессе развития пожара по варианту А, время достижения температуры газовой среды 68 , соответствующей срабатыванию спринклера равно 3,9 мин. 

Однако термозамок спринклера имеет инерционность, которая испытывается в соответствии с «ГОСТ Р 51043-2002. Государственный стандарт Российской Федерации. Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические оросители. Общие технические требования. Методы испытаний».

В п. 8.15 вышеуказанного нормативного документа отмечено, что проверку времени срабатывания спринклерного оросителя проводят путем помещения оросителя, находящегося при температуре (202) , в термостат с температурой окружающего воздуха на (302) выше номинальной температуры срабатывания. Поэтому спринклерные оросители СОБР-25-В с температурой срабатывания 68 испытываются на срабатывание при температуре 98 в течение номинального времени срабатывания 300 с (ЗАО «ПО «Спсцавтоматика». Ороситель спринклерный быстродействующий повышенной производительности «СОБР» (типа ESFR) Паспорт ДАЭ 100.373.000 ПС. Байск 2020 г.).

Принимаем, что коэффициент теплоотдачи от газовой среды помещения к поверхности плавкого элемента термозамка оросителя равен соответствующему коэффициенту при испытаниях оросителя. 

Теплота (Qст, Дж), идущая на нагрев плавкого элемента при стандартных испытаниях при температуре Тст = 98  в течении ст=300 с, равна (Qр, Дж) при нагреве в течении искомого времени р в случае расчетного режима пожара.

При этом температура вблизи соседних спринклеров по отношению к сработавшему спринклеру, через 10 мин от начала пламенного горения не превышала начальной температуры в помещении.

Из рисунка 2 видно, что в течении 10 минут от начала пламенного горения при варианте Б развития пожара произойдет вскрытие еще одного спринклерного оросителя, расположенного на расстоянии 3 м вправо вдоль оси х от первоначально сработавшего спринклера (кривая 4).

Из рисунка 3 видно, что в течении 10 мин от начала пламенного горения при варианте Б развития пожара произойдет вскрытие еще 2-х спринклерных оросителей, расположенных на расстоянии 3 м вправо и 3 м влево вдоль оси у от первоначального сработавшего спринклера (кривые 3  и 4).

Координаты х, у и z направлены вдоль длины, ширины и высоты помещения соответственно. 

Таким образом:

- при горении только на отметке +7,500 максимальная температура вблизи перекрытия не превышает 380 ;

- при расширении площади горения, возникновении новых мест горения на уровне стеллажа +10,000 и на отметке +7,500 соседнего стеллажа максимальная температура вблизи перекрытия не превышает 620 через 20 минут от начала пожара; при этом площадь области вблизи перекрытия с температурой большей 500 , составляет приблизительно 20 м2 (рис. 3-4)

- при возникновении новых мест горения на уровнях стеллажа +10,000 и +12,500, а также на отметке +7,500 соседнего стеллажа, в том случае, если система АУПТ по каким-либо причинам не сработала, максимальная температура вблизи перекрытия не превышает 620 через 20 минут от начала пожара; при этом площадь области вблизи перекрытия с температурой. Большей 500 , составляет приблизительно 200 м2 (рис. 5-6).