Автореферат (Предотвращение распространения пожара посредством применения экранных стен в пассажирских терминалах), страница 3

В частности, по результатам анализа:выявлена необходимость изучения закономерностей проявленияопасных факторов пожара с учетом специфики объектов защиты(многофункциональность, значительные открытые площади, массовоескопление людей), а также технологических особенностей;нормативные правовые акты и нормативные документы по пожарнойбезопасности не содержат актуальных требований пожарной безопасности кпассажирским терминалам и требуется переработка всех нормативныхположений в части их приведения в соответствие с передовымидостижениями науки и техники, в том числе по внедрению новыхтехнических решений, направленных на предотвращение распространенияопасных факторов пожара;установлено, что для зданий пассажирских терминалов необходимопроводить исследования, направленные на установление научнообоснованных требований к новым видам противопожарных преград(экранным стенам), способным эффективно обеспечить ограничениераспространения пожара;10научно обоснованные требования к экранным стенам должныосновываться на расчетных методах, учитывающих закономерностидинамики развития пожаров.Во второй главе проведен выбор методов исследования (расчетных иэкспериментальных),подтверждающихэффективностьпримененияэкранных стен для предотвращения распространения пожара.Основой экспериментальных исследований послужили классическаятеория тепломассообмена при пожаре, адаптированные методикиопределения теплового излучения, а также испытания на огнестойкость сучетом предполагаемой области применения экранных стен, а такжеразработанной конструктивной схемы и ожидаемых пожарно-техническиххарактеристик.В качестве метода исследования для определения пожарнотехнических характеристик материала экранных стен рассмотренавозможность применения апробированного метода определения тепловогоизлучения падающего теплового потока.

Указанный метод разработан наосновании анализа причин распространения пожара между объектамизащиты и учитывает наличие лучистого теплообмена.В основу метода положена классическая теория теплообменаизлучением. Сущность задачи сводится к сопоставлению реальной(падающей) плотности теплового потока для облучаемого объекта qпад смаксимально допустимой qдоп.Условие безопасности выполняется, если:qпад ≤ qдоп.(1)В данном случае допускаемая интенсивность облучения являетсяэкспериментальной величиной.Схема стенда для определения коэффициентов отражательной,поглощательной и пропускающей способности представлена на рисунке 4.Рисунок 4 – Схема стенда: 1 – образец материала; 2 – радиационная панель;3 – блок управления; 4 – линейка для определения расстояния от панели до образца;5 – источник питания электроэнергией; 6 –термопара 1; 7 – термопара 2;8 – термопара 3; 9 – термопара 4; 10 – приемник теплового потокаОпределение пределов огнестойкости образца экранной стеныосуществлялось по методу испытаний на огнестойкость в соответствии сГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные.

Методы испытаний наогнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции».11Основанием для выбора данного метода послужила его областьприменения, устанавливающего методы испытания на огнестойкость длянесущих, самонесущих и навесных стен и перегородок, что позволяетраспространить его результаты для аналогичных конструкций экранных стен.В целях реализации обозначенной задачи по определению предельногосостояния предлагаемой экранной стены по признаку потеритеплоизолирующей способности разработан опытный образец размером вплане В×Н = 3000×3000 мм, представляющий собой многослойнуюконструкцию, состоящую из каркаса и теплоизолирующей обшивки(рисунок 5)Одинарный стальной тонкостенный каркас из оцинкованныхпрофилей изготовлен из стоечных профилей ПС 75/50 и направляющихпрофилей ПН 75/40.

Толщина стенок профилей всех типов составляет 0,6 мм.В качестве теплоизолирующей обшивки с обогреваемой стороныконструкцииустановленыпанелигабаритнымиразмерамиВ`×H`=1000×1000 мм, массой 8,5 – 9,3 кг, толщиной около 30 мм. Каждая изпанелей состоит из двух слоев фольгированного базальтового волокнаМБОР-5Ф, склеенных между собой (не фольгированными сторонами)огнезащитным составом ОВПФ-1М. Расход огнезащитного состава: 8,08,7 кг/м2.Рисунок 5 – Фрагмент конструкции с заполнением материалом образцаОценкапределаогнестойкостиэкраннойконструкциипредусматривается путем решения теплотехнической задачи прогревастроительных конструкций в условиях нестационарного тепловоговоздействия при стандартном режиме пожара.При расчете теплового состояния произвольных конструкций решаетсязадача нахождения нестационарного поля температур в заранее известнойобласти.

Опытные данные по испытаниям конструкций, аналогичныхрассматриваемым, позволяют определить предел огнестойкости безпроведения огневых испытаний. В данном случае используется численныйподход решения задачи.12В качестве метода решения используется метод конечных элементов(далее – МКЭ). В основе метода положен принцип деления исследуемойобласти на совокупность подобластей с заданными теплофизическимихарактеристиками.Численное моделирование прогрева рассматриваемых строительныхконструкций в условиях пожара предусматривается при помощивычислительного комплекса Ansys Mechanical, позволяющего провеститеплотехнический расчет конструкции на основе ее программной модели.В математическое описание нагрева произвольных конструкций входитдифференциальное уравнение, описывающее распространение тепла втвердом теле с известными теплофизическими свойствами, а такженачальные и граничные условия.Условия однозначности для решения дифференциального уравнениятеплопроводности численными методами включают:1.

Геометрические свойства системы.Конструкция экрана представляет собой совокупность трех слоевизотропных материалов, непосредственно соприкасающихся друг с другом.Геометрическая модель системы, ввиду изотропности входящих в ее составматериалов, принята в виде фрагмента, имеющего форму прямоугольногопараллелепипеда с размерами 0,1х0,1 м, различной толщины, в зависимостиот исследуемого типа конструкции экрана (рисунки 6-7).Рисунок 6 – Фрагмент исследуемого экрана(геометрическая модель)Рисунок 7 – Фрагмент исследуемого экрана(конечно-элементная модель)2.

Граничные условия, учитывающие взаимодействие с окружающейсредой.Используются граничные условия 3-го рода, представляющие собойзакон изменения температуры окружающей среды и закон теплообменамежду поверхностью тела и окружающей средой.Для условий пожара в качестве закона изменения температурыокружающей среды принимается «стандартный» режим пожара поГОСТ 30247.0-94.Изменение коэффициента теплоотдачи системы «огневая камера» –«поверхность экрана» задается зависимостью:13(2)Ввиду отсутствия достоверных данных о температурных зависимостяхкоэффициента теплопроводности и теплоемкости материалов конструкции,необходимых для численного решения задачи прогрева конструкции припожаре, требуются дополнительные исследования для определенияуказанных теплофизических характеристик.По результатам анализа действующих нормативных положений вобласти пожарной безопасности были определены наиболее оптимальные идостоверные методики, позволяющие установить пожарно-техническиехарактеристики материала и конструкций экранных стен.В рамках проведенного анализа установлено, что предложенныеметодики позволят осуществить выбор материалов и конструкций экранныхстен, а также достоверно определить их пожарно-технические параметры, втом числе с применением расчетных методов.В третьей главе проведены экспериментальные исследованияпожарно-технических характеристик экранных стен.Исследование температурного режима и критических величинпадающего теплового потока при применении экранных стен основывалосьна определении коэффициентов отражательной, поглощательной ипропускающей способности представленного образца.Для определения коэффициентов отражательной, поглощательной ипропускающей способности образца проведена серия экспериментов, в ходекоторой предложенэкспериментальный стенд для определенияобозначенных коэффициентов (рисунок 4).Испытания проведены для 9 образцов размером 20х20 см, толщиной1,5 см.

Заполнение образца специальным теплоизоляционным материаломсоставляет около 85 – 90 %.В таблице 2 представлены результаты экспериментальныхисследований значения критической плотности падающего лучистоготеплового потока для различных параметров образца. Величина критическойплотности зависит от времени воздействия на материал.№п/п1123Таблица 2 – Результаты экспериментальных исследований теплового потокаЗаполнение материаломСреднее значение qкр, кВт/м2, при продолжительностиобразца (плита изоблучения, минспециальноготеплоизоляционногоматериала толщиной5101520253015±1 мм с покрытиемОВПФ-1М)23456781 мм4,04,54,76,08,810,12 мм3,23,63,95,07,69,03 мм2,12,62,93,86,58,014В результате эксперимента установлено, что при применениипредлагаемого материала падающий тепловой поток не наносит поврежденияиспытываемому образцу, состояние его обогреваемой поверхности при этомне изменяется.

Следовательно, предлагаемый материал обеспечиваеттребуемые пожарно-технические характеристики и может бытьрекомендован для применения в составе экранных стен.Вместе с тем, для оценки поведение экранной стены в целомцелесообразно разработать соответствующую конструктивную схему иоценить ее в рамках крупномасштабных испытаний.Исследование основных пожарно-технических характеристик экранныхстен и закономерностей их поведения в условиях огневого воздействияосуществлялось на основании испытаний экранных стен с учетомпредполагаемой области их применения, а также предлагаемойконструктивной схемы в соответствии с ГОСТ 30247.1-94 «Конструкциистроительные.