Страницы: 1 2
| | находиться в состоянии сна и не | | | |
| | достаточно знакомы со структурой | | | |
| | эвакуационных путей и выходов | | | |
|---|--------------------------------------|--------|--------|-------------|
| 3 | Здания зрелищных и культурно- | 3,0 | 1,0 | 6,0 |
| | просветительных учреждений; здания | | | |
| | организаций по обслуживанию населения| | | |
| | (Ф2, Ф3). Посетители находятся в | | | |
| | бодрствующем состоянии, но могут быть| | | |
| | не знакомы со структурой | | | |
| | эвакуационных путей и выходов | | | |
|---|--------------------------------------|--------|--------|-------------|
| 4 | Здания научных и образовательных | 3,0 | 1,5 | 6,0 |
| | учреждений, научных и проектных | | | |
| | организаций, органов управления | | | |
| | учреждений (Ф4). Посетители находятся| | | |
| | в бодрствующем состоянии и хорошо | | | |
| | знакомы со структурой эвакуационных | | | |
| | путей и выходов | | | |
----------------------------------------------------------------------------
2. Принципы составления расчетной схемы эвакуации.
Расчетная схема эвакуации представляет собой отдельно
выполненную, или возможно нанесенную на план здания схему, на которой
отражены:
количество людей на начальных участках - источниках (проходы
между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.);
направление их движения (маршруты);
геометрические параметры участков пути (длина, ширина) и виды
участков пути.
Расчетная схема эвакуации должна учитывать ситуацию, при которой
хотя бы один человек находится в наиболее удаленной от выхода из
здания, сооружения или строения точке.
В расчетной схеме учитываются только те пути движения людей,
которые отвечают требованиям, предъявляемым к путям эвакуации.
Рассмотрев количество людей на начальных участках пути, следует
определить направление их движения. Установлены следующие наблюдаемые
правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:
а) движение по тому пути, которым люди попали в здание;
б) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения,
хотя люди могут эвакуироваться через задымленные коридоры;
в) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило,
посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти
указания не соответствуют оптимальным;
г) при эвакуации с первого этажа - движение к открытому выходу
наружу из здания;
д) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с
этажа зрительного зала (рис. П5.5);
е) при прочих равных условиях - движение к ближайшему выходу.
Кроме того, имеющиеся данные показывают, что фактором выбора
направления может быть место парковки личного автомобиля, место
встречи членов семьи и т.п. Определение ширины пути вызывает
затруднение только при выходе людей на участок "неограниченной"
ширины, например в вестибюль. В таком случае ширина потока (b) зависит
от количества людей (N) и длины (l) участка: b = 4 м при N < 100 чел.
и l <= 6 м; b = 6 м - в остальных случаях.
Согласно данным натурных наблюдений установлено, что повороты
пути не влияют на параметры движения людского потока.
Определение длины (вдоль оси пути) отличается для горизонтальных
и наклонных путей. К наклонным путям относятся лестницы и пандусы.
Свободная ширина b наклонного пути, например лестничного марша,
принимается в свету: от перил до стены. Длина наклонного пути L (рис.
П5.1) принимается по истинному его значению. Этажные и междуэтажные
площадки в целях упрощения и облегчения вычислений, учитывая их
небольшие размеры и меньшую сложность движения по ним в сравнении с
лестничными маршами, допускается отнести к наклонным путям. Тогда
средняя длина наклонного пути в пределах одного этажа, с учетом
движения по площадкам, составит:
L`
для двухмаршевых лестниц L = ---------,
cos альфа
где L` - горизонтальная проекция длины наклонного пути, м;
альфа - угол наклона к горизонту;
не допуская серьезной погрешности, длину пути по двухмаршевой
лестнице можно принимать равной его утроенной высоте H, т.е. L = 3 -
H;
2 x L` L"
для трехмаршевых лестниц L = --------- + --------- + L" + 4 x b.
cos альфа cos альфа
Рис. П5.1. Расчетная длина пути по лестнице:
а - двухмаршевая лестница; б - трехмаршевая лестница
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Пандусы, если их наклон незначителен (меньше 1:8), можно относить
к горизонтальным путям, при более значительных наклонах - к лестницам.
Длина наклонного пути также определяется по его оси.
Пути движения в пределах здания обычно пересекаются дверными
проемами, декоративными порталами, имеют сужения за счет различных
архитектурных или технологических элементов, выступающих из плоскости
ограждений. Такие местные сужения независимо от их характера в
дальнейшем называются проемами шириной b. Длина пути L в проеме может
не учитываться, если она не превышает 0,7 м, т.е. длины одного шага, в
противном случае движение в проеме следует рассматривать как движение
на самостоятельном расчетном участке горизонтального пути.
Лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков
(для первого этажа - выходы наружу), на входе в которые заканчивается
второй этап эвакуации. Поэтому расчетные схемы целесообразно
составлять для каждой части этажа, по которой люди эвакуируются через
предусмотренную для них лестничную клетку (выход наружу). На рис. П5.2
приведен пример составления расчетной схемы эвакуации людей по части
этажа до входа в лестничную клетку.
Рис. П5.2. Пример составления расчетной схемы эвакуации
людей по части этажа до входа в лестничную клетку:
N - количество людей; b - ширина; l - длина;
b - ширина проема (не приводится)
0
В зрительных залах с постоянными местами для посетителей
распределение людей по направлениям движения к эвакуационным выходам
показано на рис. П5.3 и П5.4.
Рис. П5.3. Маршрутизация движения людских потоков
при эвакуации из зрительных залов с боковыми
(продольными) проходами
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Рис. П5.4. Маршрутизация движения людских потоков
при эвакуации из зрительных залов с поперечным проходом
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Если в дальнейшим люди выходят в фойе или вестибюль, т.е. через
помещения, не ограничивающие, как коридор, ширины людского потока, то
распределение людских потоков между возможными эвакуационными
выходами, когда они не блокированы, происходит согласно
закономерностям, приведенным на рис. П5.5, а, б.
Рис. П5.5, а. Число зрителей
и выбор выхода при эвакуации в две лестничные
клетки либо в две открытые лестницы или в два выхода
из здания: N - общее количество эвакуирующихся;
N - число эвакуирующихся через ближний выход;
1
N - число эвакуирующихся через дальний выход;
2
l - длина пути до ближнего выхода; l - длина
1 2
пути до дальнего выхода
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Рис. П5.5, б. Число зрителей,
эвакуирующихся по открытой лестнице: N - общее
количество эвакуирующихся; N - число эвакуирующихся
1
по открытой лестнице; l - длина пути до открытой
1
лестницы; l - длина пути до выхода на лестничную
2
клетку
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
3. При однородном составе людского потока групп мобильности М2,
М3 и М4 значения величин D, V и q следует принимать в соответствии с
данными таблицы П5.2.
Таблица П5.2
Расчетные значения параметров для групп мобильности М2 - М4
--------------------------------------------------------------------------------------------
| Группа | Вид пути |
| мобильности|-----------------------------------------------------------------------------|
| | D, |горизонтальный|лестница вниз| лестница | пандус вниз | пандус вверх|
| |м2/м2| | | вверх | | |
| | |--------------|-------------|-------------|--------------|-------------|
| | | V, | q, | V, | q, | V, | q | V, | q, | V, | q, |
| | |м/мин.| м2/м |м/мин.| м2/м |м/мин.| м2/м |м/мин.| м2/м |м/мин.| м2/ |
| | | |x мин. | |x мин.| |x мин.| |x мин. | |x мин.|
|------------|-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| М2 |0,01 |30,00 | 0,30 |30,00 | 0,30 |20,00 | 0,20 |45,00 | 0,45 |25,00 | 0,25 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| |0,05 |30,00 | 1,50 |30,00 | 1,50 |20,00 | 1,00 |45,00 | 2,25 |25,00 | 1,25 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,1 |30,00 | 3,00 |30,00 | 3,00 |20,00 | 2,00 |45,00 | 4,50 |25,00 | 2,50 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,2 |26,05 | 5,21 |26,22 | 5,24 |16,78 | 3,36 |41,91 | 8,38 |21,98 | 4,40 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,3 |21,97 | 6,59 |22,01 | 6,60 |13,96 | 4,19 |33,92 | 10,18 |18,09 | 5,43 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,4 |19,08 | 7,63 |19,03 | 7,61 |11,96 | 4,78 |28,25 | 11,30 |15,32 | 6,13 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,5 |16,84 | 8,42 |16,71 | 8,36 |10,41 | 5,20 |23,85 | 11,93 |13,18 | 6,59 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,6 |15,01 | 9,01 |14,82 | 8,89 | 9,14 | 5,48 |20,26 | 12,16 |11,43 | 6,86 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,7 |13,46 | 9,42 |13,22 | 9,25 | 8,07 | 5,65 |17,22 | 12,05 | 9,95 | 6,97 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,8 |12,12 | 9,69 |11,83 | 9,47 | 7,14 | 5,71 |14,59 | 11,67 | 8,67 | 6,94 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,9 |10,93 | 9,84 |10,61 | 9,55 | 6,32 | 5,68 |12,27 | 11,04 | 7,54 | 6,79 |
|------------|-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| М3 |0,01 |70,00 | 0,70 |20,00 | 0,20 |25,00 | 0,25 |105,00| 1,05 |55,00 | 0,55 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| |0,05 |70,00 | 3,50 |20,00 | 1,00 |25,00 | 1,25 |105,00| 5,25 |55,00 | 2,75 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,1 |70,00 | 7,00 |20,00 | 2,00 |25,00 | 2,50 |105,00| 10,50 |55,00 | 5,50 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,1 |53,50 | 10,70 |20,00 | 4,00 |20,57 | 4,11 |83,41 | 16,68 |45,54 | 9,11 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,3 |43,57 | 13,07 |16,67 | 5,00 |17,05 | 5,12 |65,70 | 19,71 |35,59 | 10,68|
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,4 |36,52 | 14,61 |14,06 | 5,62 |14,56 | 5,82 |53,13 | 21,25 |28,54 | 11,41|
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,5 |31,05 | 15,53 |12,04 | 6,02 |12,62 | 6,31 |43,39 | 21,69 |23,06 | 11,53|
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,6 |26,59 | 15,95 |10,38 | 6,23 |11,04 | 6,62 |35,42 | 21,25 |18,59 | 11,15|
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,7 |22,81 | 15,97 | 8,98 | 6,29 | 9,70 | 6,79 |28,69 | 20,08 |14,81 | 10,37|
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,8 |19,54 | 15,63 | 7,77 | 6,21 | 8,54 | 6,83 |22,86 | 18,28 |11,53 | 9,23 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,9 |16,65 | 14,99 | 6,70 | 6,03 | 7,52 | 6,77 |17,71 | 15,94 | 8,64 | 7,78 |
|------------|-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| М4 |0,01 |60,00 | 0,60 | - | - | - | - |115,00| 1,15 |40,00 | 0,40 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| |0,05 |60,00 | 3,00 | - | - | - | - |115,00| 5,75 |40,00 | 2,00 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,1 |60,00 | 6,00 | - | - | - | - |115,00| 11,50 |40,00 | 4,00 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,2 |50,57 | 10,11 | - | - | - | - |99,65 | 19,93 |35,17 | 7,03 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,3 |40,84 | 12,25 | - | - | - | - |79,88 | 23,97 |28,36 | 8,51 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,4 |33,93 | 13,57 | - | - | - | - |65,86 | 26,34 |23,52 | 9,41 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,5 |28,58 | 14,29 | - | - | - | - |54,98 | 27,49 |19,77 | 9,89 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,6 |24,20 | 14,52 | - | - | - | - |46,09 | 27,65 |16,71 | 10,03|
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,7 |20,50 | 14,35 | - | - | - | - |38,57 | 27,00 |14,12 | 9,88 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,8 |17,30 | 13,84 | - | - | - | - |32,06 | 25,65 |11,88 | 9,50 |
| |-----|------|-------|------|------|------|------|------|-------|------|------|
| | 0,9 |14,47 | 13,02 | - | - | - | - |26,32 | 23,68 | 9,90 | 8,91 |
--------------------------------------------------------------------------------------------
Примечание:
М2 - немощные люди, мобильность которых снижена из-за старения
организма (инвалиды по старости); инвалиды на протезах; инвалиды с
недостатками зрения, пользующиеся белой тростью; люди с психическими
отклонениями;
М3 - инвалиды, использующие при движении дополнительные опоры
(костыли, палки);
М4 - инвалиды, передвигающиеся на креслах-колясках, приводимых в
движение вручную.
4. Площадь горизонтальной проекции человека f, м2/чел.,
принимается в зависимости от состава людей в потоке в соответствии с
приведенными ниже данными.
Рис. П5.6. Площадь горизонтальной проекции человека:
а) расчетная; б) действительная
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Размеры людей изменяются в зависимости от физических данных,
возраста и одежды. В таблицах П5.3, П5.4, П5.5 и на рисунке П5.7
приводятся усредненные размеры людей разного возраста, в различной
одежде и с различным грузом. При этом приведены значения площади
горизонтальной проекции инвалидов с нарушением опорно-двигательного
аппарата.
Таблица П5.3
Площади горизонтальной проекции взрослых людей
---------------------------------------------------------------------------
| Тип одежды | Ширина a, м | Толщина c, м | Площадь горизонтальной|
| | | | проекции, м2/чел. |
|------------------|--------------|---------------|-----------------------|
|летняя | 0,46 | 0,28 | 0,100 |
|------------------|--------------|---------------|-----------------------|
|весенне-осенняя | 0,48 | 0,30 | 0,113 |
|------------------|--------------|---------------|-----------------------|
|зимняя | 0,50 | 0,32 | 0,125 |
---------------------------------------------------------------------------
Таблица П5.4
Площади горизонтальной проекции детей и подростков
--------------------------------------------------------------------------
| Тип одежды | Возрастные группы |
| |-------------------------------------------|
| | младшая | средняя | старшая |
| | до 9 лет | 10 - 13 лет |14 - 16 лет |
|----------------------------|--------------|---------------|------------|
|домашняя одежда | 0,04 | 0,06 | 0,08 |
|----------------------------|--------------|---------------|------------|
|домашняя одежда со школьной | 0,07 | 0,10 | 0,14 |
|сумкой | | | |
|----------------------------|--------------|---------------|------------|
|уличная одежда | 0,09 | 0,13 | 0,16 |
--------------------------------------------------------------------------
Рис. П5.7. Площадь горизонтальной проекции людей
с различным грузом
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Таблица П5.5
Площадь горизонтальной проекции людей с ограниченной
мобильностью, м2/чел.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|Здоровые люди,| Слепые | С поражением опорно-двигательного аппарата |
|слабослышащие,| |----------------------------------------------------------------------------------------------------|
|с ограничением| |передвигающиеся|передвигающиеся|передвигающиеся|передвигающиеся на|транспортируемые|транспортируемые|
|умственной | |без |с одной |с двумя |креслах-колясках |на носилках |на каталках |
|деятельности | |дополнительных |дополнительной |дополнительными| | | |
| | |опор |опорой |опорами | | | |
| | | | | | | | |
| | | | | | | | |
|--------------|--------------|---------------|---------------|---------------|------------------|----------------|----------------|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|--------------|--------------|---------------|---------------|---------------|------------------|----------------|----------------|
| рисунок |рисунок | рисунок | рисунок | рисунок | рисунок | рисунок | рисунок |
| (не |(не | (не | (не | (не | (не | (не | (не |
| приводится) |приводится) | приводится) | приводится) | приводится) | приводится) | приводится) | приводится) |
|--------------|--------------|---------------|---------------|---------------|------------------|----------------|----------------|
| схема |схема | схема | схема | схема | схема | схема | схема |
| (не |(не | (не | (не | (не | (не | (не | (не |
| приводится) |приводится) | приводится) | приводится) | приводится) | приводится) | приводится) | приводится) |
|--------------|--------------|---------------|---------------|---------------|------------------|----------------|----------------|
| a = 0,28 |a = 0,72 | a = 0,40 | a = 0,50 | a = 0,50 | a = 0,80 | b = 0,50 | b = 0,75 |
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 |
|--------------|--------------|---------------|---------------|---------------|------------------|----------------|----------------|
| c = 0,46 |c = 0,82 | c = 0,75 | c = 0,65 | c = 0,90 | c = 1,20 | e = 2,10 | e = 2,10 |
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 |
|--------------|--------------|---------------|---------------|---------------|------------------|----------------|----------------|
| f = 0,10 |f = 0,40 | f = 0,25 | f = 0,20 | f = 0,30 | f = 0,96 | f = 1,05 | f = 1,58 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Время задержки t движения на участке i из-за образовавшегося
3
скопления людей на границе с последующим участком (i+1) определяется
по формуле:
1 1
t = N x f x (----------------- - -------), (П5.1)
q x b q x b
при D=0,9 i+1 i i
где N - количество людей, чел.;
f - площадь горизонтальной проекции, м;
q - интенсивность движения через участок i + 1 при
при D=0,9
плотности 0,9 и более, м/мин.;
b - ширина участка, м, при вхождении на который образовалось
i+1
скопление людей;
q - интенсивность движения на участке i, м/мин.;
i+1
b - ширина предшествующего участка i, м.
i
Время существования скопления t на участке i определяется по
ск
формуле:
N x f
t = -----------------. (П5.2)
ск q x b
при D=0,9 i+1
Расчетное время эвакуации по участку i, в конце которого на
границе с участком (i+1) образовалось скопление людей, равно времени
существования скопления t . Расчетное время эвакуации по участку i
ск
допускается определять по формуле:
l
i
t = -- + t . (П5.3)
i V з
i
Приложение N 6
к пункту 12 Методики
ПОРЯДОК
ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТА И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ВРЕМЕНИ БЛОКИРОВАНИЯ ПУТЕЙ ЭВАКУАЦИИ ОПАСНЫМИ
ФАКТОРАМИ ПОЖАРА
I. Порядок проведения расчета
Производится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при
которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании
людей.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие
этапы:
выбор места нахождения первоначального очага пожара и
закономерностей его развития;
задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете
системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов
внутренней структуры помещений, задание состояния проемов);
задание параметров окружающей среды и начальных значений
параметров внутри помещений.
Выбор места нахождения очага пожара производится экспертным
путем. При этом учитывается количество горючей нагрузки, ее свойства и
расположение, вероятность возникновения пожара, возможная динамика его
развития, расположение эвакуационных путей и выходов.
Наиболее часто при расчетах рассматриваются три основных вида
развития пожара: круговое распространение пожара по твердой горючей
нагрузке, линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке,
неустановившееся горение горючей жидкости.
Скорость выгорания для этих случаев определяется формулами:
-------------------------------------------------------------------------------
| - |
| | 2 2 |
| |пси x пи x v x t - для кругового распространения пожара |
| | уд |
| | |
| |пси x 2 x v x t x b - для линейного распространения пожара (П6.1) |
| | уд |
| пси = < |
| | -- |
| | /t |
| |пси x F x /--- - для неустановившегося горения ГЖ, |
| | уд / t |
| | \/ ст |
| - |
-------------------------------------------------------------------------------
где пси - удельная скорость выгорания (для жидкостей
уд
установившаяся), кг/(с x м2);
v - скорость распространения пламени, м/с;
b - ширина полосы горючей нагрузки, м;
t - время стабилизации горения горючей жидкости, с;
ст
F - площадь очага пожара, м2.
С учетом раздела II данного приложения выбирается метод
моделирования, формулируется математическая модель, соответствующая
данному сценарию, и производится моделирование динамики развития
пожара. На основании полученных результатов рассчитывается время
достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимого
значения на путях эвакуации.
Критическое время по каждому из опасных факторов пожара определяется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.
Предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара составляют:
по повышенной температуре - 70 град.C;
по тепловому потоку - 1400 Вт/м2;
по потере видимости - 20 м;
по пониженному содержанию кислорода - 0,226 кг/м3;
по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (CO - 0,11
2
-3 -6
кг/м3; CO - 1,16 x 10 кг/м3; HCL - 23 x 10 кг/м3).
Необходимо отметить, что при использовании полевой модели
определение критического времени имеет существенные особенности,
связанные с тем, что критическое значение в различных точках помещения
достигается не одновременно. Для помещений с соизмеримыми
горизонтальными размерами критическое время определяется как
максимальное из критических времен для эвакуационных выходов из
данного помещения (время блокирования последнего выхода).
Определяется время блокирования t :
бл
- -
| O |
| п.в. Т т.г. 2 т.п.|
t = min <t , t , t , t , t >. (П6.2)
бл | кр кр кр кр кр |
- -
II. Классификация и область применения методов
математического моделирования пожара
Для описания термогазодинамических параметров пожара применяются
три основных группы детерминистических моделей: интегральные, зонные
(зональные) и полевые.
Выбор конкретной модели расчета времени блокирования путей
эвакуации следует осуществлять исходя из следующих предпосылок:
интегральный метод:
для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема
простой геометрической конфигурации;
для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с
характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между
собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);
для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного
сценария пожара;
зонный (зональный) метод:
для помещений и систем помещений простой геометрической
конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой
(линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз), когда
размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;
для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах
одного помещения (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и
т.д.);
полевой метод:
для помещений сложной геометрической конфигурации, а также
помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой
галерей и примыкающих коридоров, многофункциональные центры со сложной
системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);
для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо
больше (меньше) остальных (тоннели, закрытые автостоянки большой
площади и т.д.);
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.
III. 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.
Уравнения движения, связывающие значения перепадов давлений на
проемах с расходами газов через проемы, имеют вид:
---------------------
G = sign(Дельта P ) x мю x F x \/2 x ро x |Дельта P |, (П6.3)
ji ji ji
где G - расход газов через проем между двумя (j-м и i-м) смежными
ji
помещениями, кг/с;
мю - коэффициент расхода проема (мю = 0,8 для закрытых проемов и
мю = 0,64 для открытых);
F - площадь сечения проема, м2;
ро - плотность газов, проходящих через проем, кг/м3;
Дельта P - средний перепад полных давлений между j-м и i-м
ji
помещением, Па.
Направление (знак) расхода определяется знаком разности давлений
Дельта P . В зависимости от этого плотность ро принимает различные
ji
значения.
Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается
положительным, выходящий - отрицательным) и значение ро зависят от
знака перепада давлений:
-
|-1, ро = ро , при Дельта P < 0
| j
sign (ДельтаP), ро = < . (П6.4)
|+1, ро = ро , при Дельта P > 0
| i
-
Для прогнозирования параметров продуктов горения (температуры,
концентраций токсичных компонентов продуктов горения) в помещениях
многоэтажного здания на этажах, расположенных выше этажа, на котором
может возникнуть пожар, рассматриваются процессы распространения
продуктов горения в вертикальных каналах (лестничные клетки, шахты
лифтов, вентканалы и т.п.).
Вертикальную шахту по высоте разделяют на зоны, которые
представляют узлы в гидравлической схеме здания. Зона по высоте может
охватывать несколько этажей здания. В этом случае расход газа между
зонами можно выразить формулой вида:
--------
/Дельта p
G = / --------, (П6.5)
\/ S
1
где S = ------------------- - характеристика гидравлического
2
2 x g x ро x k x F
сопротивления на границе зон;
F - площадь поперечного сечения шахты;
k - коэффициент (допускается принимать равным 0,05 с2/м);
g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
Дельта p - перепад давлений между узлами.
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:
d(ро x V ) / dt = пси + SUM G - SUM G , (П6.6)
j j k k i i
где V - объем помещения, м3;
j
t - время, с;
SUM G - сумма расходов, входящих в помещение, кг/с;
k k
SUM G - сумма расходов, выходящих из помещения, кг/с;
i i
Пси - скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/с.
Уравнение сохранения энергии выражается формулой:
---------------------------------------------------------------------------------------
|d(C x ро x V x T ) / dt = C x SUM (T x G ) - C x T x SUM G + Q - Q , (П6.7) |
| v j j j p k k k p j i i Г w |
---------------------------------------------------------------------------------------
где C , C - удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж /
v p
(кг x К);
T , T - температуры газов в i-м и j-м помещениях, K;
i j
Q - количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;
Г
Q - тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через
w
проемы, кВт.
Для помещения очага пожара величина Q определяется по формуле:
Г
Q = эта x Q + I,
Г н
где эта - коэффициент полноты горения;
Q - низшая теплота сгорания, кДж/кг;
н
I - энтальпия газифицированной горючей нагрузки.
Для остальных помещений Q = 0.
Г
Коэффициент полноты горения эта определяется по формуле:
X x G
ox,a a
эта = эта x К + (1 - К) x ----------, (П6.8)
a Пси x L
ox
где эта - коэффициент полноты горения в режиме пожара,
a
регулируемом горючей нагрузкой, определяемый формулой:
6
эта = 0,63 + 0,2 x X + 1500 x X . (П6.9)
a ox,a ox,a
Коэффициент К рассчитывается по формуле:
X X
ox,m B ox,m
К = (-----) exp(B x (1 - -----)), (П6.10)
X X
ox,a ox,a
X
ox,a 2
где B = (------------) ;
X - 0,01
ox,a
X - начальная концентрация кислорода в помещении очага пожара;
ox,a
X - текущая концентрация кислорода в помещении очага пожара.
ox,m
Уравнение Менделеева-Клайперона выражается формулой:
R
P = ро x T x -, (П6.11)
j j j M
где P - давление газа в j-м помещении, Па;
j
T - температура газа в j-м помещении, K;
j
R = 8,31 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль x К);
M - молярная масса газа, моль.
Параметры газа в помещении определяются из уравнения баланса масс
отдельных компонентов продуктов горения и кислорода и уравнения
баланса оптической плотности дыма.
Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и
кислорода:
---------------------------------------------------------------------------------
| d(X x ро x V ) / dt = пси x L + SUM (X x G ) - X x SUM G , (П6.12) |
| L,j j j L k L,k k L,j i i |
---------------------------------------------------------------------------------
где X , X - концентрация L-го компонента продуктов горения
L,i L,j
в i-м и j-м помещениях, кг/кг;
L - количество L-го компонента продуктов горения (кислорода),
L
выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной
нагрузки, кг/кг.
Уравнение баланса оптической плотности дыма:
---------------------------------------------------------------------------------
|V x dмю / dt = пси x D + SUM (мю x G ) / ро - мю x SUM G / ро , (П6.13) |
| j j m k k k k j i i j |
---------------------------------------------------------------------------------
где мю , мю - оптическая плотность дыма в i-м и j-м помещениях,
i j
-1
Нп x м ;
D - дымообразующая способность пожарной нагрузки, Нп x м2/кг.
m
Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с
расстоянием предельной видимости в дыму формулой:
l = 2,38 / мю. (П6.14)
пр
Для помещений без источника тепла система уравнений (П6.6),
(П6.7) и (П6.8) упрощается и представляется в виде:
--------------------------------------------------------------------------------------
| - |
| | --------------------------- |
| |G (тау) = sign(Дельта P (тау)) x мю x F x \/2 x ро x |Дельта P (тау)| |
| | ij ij k ij |
| | |
| < G (тау) (П6.15) |
| | n ij |
| |SUM -------- = 0, |
| |i=1 ро |
| | k |
| - |
--------------------------------------------------------------------------------------
1
где ро = - x [ро + sign(Дельта P ) x ро + ро -
k 2 i ij i j
- sign(Дельта P ) x ро ].
ij j
Первое уравнение связывает перепады давлений на соединяющих
помещение проемах с расходом газа через эти проемы. Второе - выражает
постоянство объема для данного помещения. Таким образом, для всего
здания требуется решать систему, состоящую из (m + m ) x n
гс вс эт
нелинейных уравнений вида (П6.12) и n x n линейных уравнений
у эт
вида (П6.13). Здесь m и m - соответственно число горизонтальных и
гс вс
вертикальных связей на этаже; n - число узлов; n - число этажей.
у эт
Система уравнений, включающая в себя уравнения (П6.6), (П6.7) для
помещения очага пожара и (П6.12), (П6.13) для остальных помещений и
уравнение (П6.11), описывающая гидравлическую схему здания, решается
численно методом итерации в совокупности с методом секущих.
Основные уравнения для определения температуры газа и
концентрации продуктов горения в помещениях здания получены из
уравнений сохранения энергии и массы.
Температура газа в помещении, где отсутствует очаг пожара,
определяется из уравнения теплового баланса, которое можно получить из
уравнения сохранения энергии (П6.7). Формула для определения
температуры газа в j-м помещении здания в "n"-й момент времени:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
| n |
| SUM (C x G x T ) + Q |
| k=1 РВ k k j |
| T = --------------------------------------------------------------------- + |
| nj n m m * * |
| C x (SUM G - SUM G ) + C x SUM G + альфа x F + альфа x F |
| vг k=1 k i=1 i рг i=1 i jп jп jcc jcc |
| |
| |
| - - |
| | n | |
| | SUM (C x G x T ) + Q | |
| | k=1 РВ k k j | |
| + |T - -----------------------------------------------------------------------| x |
| | (n-1)j n m m * * | |
| | C x (SUM G - SUM G ) + C x SUM G + альфа x F + альфа x F | |
| | vг k=1 k i=1 i рг i=1 i jп jп jcc jcc| |
| - - |
| |
| |
| - - |
| | n m m * * | |
| |C x (SUM G - SUM G ) + C x SUM G + альфа x F + альфа x F | |
| | vг k=1 k i=1 i рг i=1 i jп jп jcc jcc | |
| x exp|----------------------------------------------------------------------- x Дельта тау|, (П6.16) |
| | C x ро x V | |
| | vг j j | |
| - - |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
где Q - сумма источников (стоков) тепла в объеме j-го помещения и
j
тепла, уходящего в ограждающие конструкции;
- -
|T(тау) - T (тау)|
<*> | w |
альфа = альфа x |----------------| - приведенный коэффициент
| T(тау) - T |
| 0 |
- -
теплоотдачи;
T - начальная температура в помещении;
0
F - площадь поверхности ограждающих конструкций в j-м помещении.
jст
Коэффициент теплоотдачи альфа может быть рассчитан по
эмпирической формуле:
------------------------------------------------------------------------
| - |
| | 3 ------- |
| |4,07 x \/T - T при T <= 60 град.C |
| | m w m |
|альфа = < . (П6.17) |
| |11,63 x exp[0,0023 x (T - T )] при T > 60 град.C |
| | m 0 m |
| - |
------------------------------------------------------------------------
Концентрация отдельных компонентов газовых смесей в помещениях
здания вычисляются из уравнения баланса массы данного компонента
(П6.12). Концентрация L-го компонента продуктов горения в j-м
помещении в "n"-й момент времени определяется уравнением:
-------------------------------------------------------------------------------------------------
| n n n |
| SUM (X x G ) SUM (X x G ) SUM G |
| k=1 Lk k k=1 Lk k k=1 k |
|X = -------------- + (X - --------------) x exp(- --------- x Дельта тау). (П6.18) |
| Lj(n) n Lj(n-1) n ро x V |
| SUM G SUM G j j |
| k=1 k k=1 k |
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Оптическая концентрация дыма в помещениях определяется из
балансового уравнения (П6.19). Натуральный показатель ослабления среды
в j-ом помещении в "n"-й момент времени определяется уравнением:
-------------------------------------------------------------------------------------------------
| n n n |
| SUM (мю x G ) SUM (мю x G ) SUM G |
| k=1 k k k=1 k k k=1 k |
|мю = -------------- + (мю - --------------) x exp(- --------- x Дельта тау). (П6.19) |
| (n)j n (n-1)j n ро x V |
| SUM G SUM G j j |
| k=1 k k=1 k |
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Аналитические соотношения для определения критической
продолжительности пожара
Для одиночного помещения высотой не более 6 м, удовлетворяющего
условиям применения интегральной модели, при отсутствии систем
противопожарной защиты, влияющих на развитие пожара, допускается
определять критические времена по каждому из опасных факторов пожара с
помощью аналитических соотношений:
по повышенной температуре
----------------------------------------------------------------------
| 1/n |
| - - |
| | 70 - t | |
| T |B 0 | |
|t = <- x ln [1 + --------------]> , (П6.20) |
| кр |A (273 + t ) x z | |
| | 0 | |
| - - |
----------------------------------------------------------------------
по потере видимости
----------------------------------------------------------------------
| 1/n |
| - - |
| | -1| |
| п.в. |B V x ln (1,05 x альфа x E) | |
|t = <- x ln[1 - -------------------------] > , (П6.21) |
| кр |A l x B x D x z | |
| | пр m | |
| - - |
----------------------------------------------------------------------
по пониженному содержанию кислорода
----------------------------------------------------------------------
| 1/n |
| - - |
| O | -1| |
| 2 |B 0,044 | |
| t = |- x ln[1 - --------------------] | , (П6.22) |
| кр |A B x L | |
| < O > |
| | 2 | |
| | (------- + 0,27) x z | |
| | V | |
| - - |
----------------------------------------------------------------------
по каждому из газообразных токсичных продуктов горения
----------------------------------------------------------------------
| 1/n |
| - - |
| | -1| |
| т.г |B V x X | |
| t = <- x ln[1 - ---------] > , (П6.23) |
| кр |A B x L x z | |
| - - |
----------------------------------------------------------------------
353 x c x V
p
где B = ------------------- размерный комплекс, зависящий от
(1 - фи) x эта x Q
н
теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
t - начальная температура воздуха в помещении, °C;
0
n - показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего
материала во времени;
A - размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость
n
выгорания горючего материала и площадь пожара, кг/с ;
Z - безразмерный параметр, учитывающий неравномерность
распределения ОФП по высоте помещения;
Q - низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;
н
C - удельная изобарная теплоемкость газа, МДж/кг;
p
фи - коэффициент теплопотерь (принимается по данным справочной
литературы, при отсутствии данных может быть принят равным 0,3);
эта - коэффициент полноты горения (определяется по формуле П6.9);
V - свободный объем помещения, м3;
a - коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
E - начальная освещенность, лк;
l - предельная дальность видимости в дыму, м;
пр
D - дымообразующая способность горящего материала, Нп x м2/кг;
m
L - удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала,
кг / кг;
X - предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении,
-3 -3 -6
кг м (X = 0,11 кг/м3; X = 1,16 x 10 кг/м3; X = 23 x 10
CO CO HCL
2
кг / м3);
L - удельный расход кислорода, кг/кг.
O
2
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то
данный ОФП не представляет опасности.
Параметр z вычисляют по формуле:
h h
z = - x exp(1,4 x -) при H <= 6 м, (П6.24)
H H
где h - высота рабочей зоны, м;
H - высота помещения, м.
Определяется высота рабочей зоны:
h = h + 1,7 - 0,5 x дельта, (П6.25)
пл
где h - высота площадки, на которой находятся люди, над полом
пл
помещения, м;
дельта - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его
расположении, м.
Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре
подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому,
например, при определении необходимого времени эвакуации людей из
партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует
находить, ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел.
Параметры A и n вычисляют так:
для случая горения жидкости с установившейся скоростью:
A = пси x F, n = 1,
уд
где пси - удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг/(м2
уд
x с); для кругового распространения пожара:
2
A = 1,05 x пси x V , n = 3,
уд
где V - линейная скорость распространения пламени, м/с;
для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде
прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух
направлениях за счет распространения пламени (например,
распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после
охвата его пламенем по всей высоте):
A = пси x V x b, n = 2,
уд
где b - перпендикулярный к направлению движения пламени размер
зоны горения, м.
При отсутствии специальных требований значения a и E принимаются
равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение l = 20 м.
пр
IV. 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:
T - температура среды в задымленной зоне, K;
мю - оптическая плотность дыма, Нп/м;
x - массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в
i
задымленной зоне, кг/кг;
x - массовая концентрация кислорода, кг/кг;
к
Z - высота нижней границы слоя дыма, м.
В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные
интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:
T
Q = интеграл m x c (T) x dT, (П6.26)
з 0 p
m m
i к
x = --, x = --, (П6.27)
i m к m
S
мю = --, (П6.28)
V
д
V
m д
ро = --, Z = H - --, (П6.29)
V A
д
где m, m - общая масса дыма и соответственно i-го токсичного
i
продукта горения в задымленной зоне, кг;
m - масса кислорода в задымленной зоне, кг;
к
Q - энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;
з
S - оптическое количество дыма, Нп x м2;
ро - плотность дыма при температуре T, кг/м3;
V - объем задымленной зоны, м3;
д
H, A - высота и площадь помещения, м;
c - удельная теплоемкость дыма, кДж/(K x кг).
p
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:
dm
-- = G - G , (П6.30)
dt К П
где t - текущее время, с;
G , G - массовый расход дыма соответственно через конвективную
К П
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:
dQ
-- = Q - Q - Q , (П6.31)
dt К П кон
где Q , Q , Q - тепловая мощность, соответственно вносимая в
К П кон
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:
dm
к
--- = 0,23 x (G - эта x пси x L ) - x x G , (П6.32)
dt К К к П
эта - полнота сгорания горючего материала, кг/кг;
пси - скорость выгорания горючего материала, кг/с;
L - потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего
К
материала, кг/кг;
оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности
горящего материала:
dS мю
-- = пси x D - G x --, (П6.33)
dt П ро
где D - дымообразующая способность горючего материала, Нп/(м2 x
кг);
массы i-го токсичного продукта горения:
dm
i
--- = пси x L - x x G , (П6.34)
dt i i П
где L - массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.
i
Масса компонентов дыма G , вносимых в задымленную зону
К
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:
-----------------------------------------------------------------------
| - |
| | Z 0,566 |
| |0,011 x Q x (----) для области факела |
| | 2/5 |
| | Q |
| | |
| | Z 0,909 |
| G = <0,026 x Q x (----) для переходной области (П6.35)|
| К | 2/5 |
| | Q |
| | |
| | Z 1,895 |
| |0,124 x Q x (----) для области колонки, |
| | 2/5 |
| | Q |
| - |
-----------------------------------------------------------------------
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:
Р
Q = эта x пси x Q x F(t). (П6.36)
уд Н
Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом
температуры горячей струи T , скорости и излучательной способности
с
струи, омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции T (y) по
i
толщине y.
Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:
dT (y) d лямбда(T) x dT (y)
i 1 i
------ = --------- x --------------------, (П6.37)
d тау C(T) x ро 2
d x y
с граничными и начальными условиями:
-------------------------------------------------------------------------------
| dT (y)| |
| i | |
| (альфа + альфа ) x (T - T ) = -лямбда x ------| , (П6.38) |
| к л c w w dy | |
| |y=0 |
-------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------
| dT (y)| |
| i | |
|(альфа + альфа ) x (T - T (дельта)) = -лямбда(T) x ------| , (П6.39)|
| к л 0 i dy | |
| |y=дельта |
-------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------
| T (0,y) = T , 0 <= y <= дельта, (П6.40) |
| i 0 |
-------------------------------------------------------------------------------
где альфа , альфа - соответственно конвективный и лучистый
к л
коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 x K);
дельта - толщина ограждающей конструкции, м;
C(T) - теплоемкость материала конструкции при температуре T(y),
Дж /(кг2 x град.К);
лямбда(T) - теплопроводность материала конструкции при
температуре T(y), Вт/(м x град.К);
T , T - температура соответственно обогреваемой части конструкции
w 0
и среды у необогреваемой поверхности, K;
ро - 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:
----------------------------------------------------------------------
| Y |
| max ---------------------------- |
|G = B x кси x интеграл \/2 x ро x (P(h) - P (h)) x dh, (П6.41)|
| П Y 2 |
| min |
----------------------------------------------------------------------
где В - ширина проема, м;
кси - аэродинамический коэффициент проема;
P(h) - P (h) - разница давлений в помещениях на высоте h;
2
ро - плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при
температуре дыма T.
Рис. П6.1. Массопотоки через проем
----------------------------------------------------------------------
Не приводится.
Пределы интегрирования Y и Y выбираются в пределах створа
max min
проема, слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное
давление Дельта P = (P(h) - P(h) ) > 0, как это указано на рис. П6.1.
2
Необходимая для оценки перепада давления по створу проема
зависимость давления от высоты в i-м помещении (с учетом задымленной
зоны этого помещения) оценивается как:
-------------------------------------------------------------------------
| - |
| |P + ро x g x h если h <= Z |
| | i0 0 i |
| P (h) = < , (П6.42) |
| i |P + ро x g x Z + ро x g x h если h > Z |
| | i0 0 i i i |
| - |
-------------------------------------------------------------------------
где P - текущее давление в i-м помещении на нулевой отметке (или
i0
приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше
нулевой отметки);
ро - плотность воздуха при начальной температуре T ;
0 0
Z - текущая высота незадымленной зоны в i-м помещении.
i
Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как
граничные условия для соседнего помещения.
V. Полевой метод моделирования пожара в здании
Основой для полевых моделей пожаров являются уравнения,
выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс
компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме.
Уравнение сохранения массы:
dро d
--- + --- (ро x u ) = 0. (П6.43)
dt dx j
j
Уравнение сохранения импульса:
------------------------------------------------------------------------------
| dтау |
| d d dро ij |
| -- (ро x u ) + --- (ро x u x u ) = - --- + ------ + ро x g . (П6.44) |
| dt i dx j i dx dx i |
| j i j |
------------------------------------------------------------------------------
Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор
вязких напряжений определяется формулой:
---------------------------------------------------------------------
| du du du |
| i j 2 k |
|тау = мю x (--- + ---) - - x мю x --- x дельта . (П6.45) |
| ij dx dx 3 dx ij |
| j i k |
---------------------------------------------------------------------
Уравнение энергии:
---------------------------------------------------------------------------
| R |
| dq |
| d d dp d лямбда dh j |
| --(ро x h) + ---(ро x u x h) = -- + ---(------ x ---) - ---, (П6.46) |
| dt dx j dt dx c dx dx |
| j j p j j |
---------------------------------------------------------------------------
T
где h = h + интеграл с dT + SUM (Y x H ) - статическая энтальпия
0 T p k k k
0
смеси;
H - теплота образования k-го компонента;
k
c = SUM Y x c - теплоемкость смеси при постоянном давлении;
p k k p,k
R
q - радиационный поток энергии в направлении x .
j j
Уравнение сохранения химического компонента k:
--------------------------------------------------------------------------
| dY |
| d d d k |
| --(ро x Y ) + ---(ро x u x Y ) = ---(ро x D x ---) + S . (П6.47) |
| dt k dx j k dx dx k |
| j j j |
--------------------------------------------------------------------------
Для замыкания системы уравнений (П6.43) - (П6.47) используется
уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет вид:
Y
k
p = ро x R x T x SUM --, (П6.48)
0 k M
k
где R - универсальная газовая постоянная;
0
M - молярная масса k-го компонента.
kСтраницы: 1 2 |