Диссертация (1172922), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В 83% горючая нагрузка состоит из следующихвеществ: дерево – 83%, полимерные материалы (пластмасса) – 14%, ткани –2,9 % и продукты питания – 0,1 % (рисунок 2.8).Рисунок 2.8 Качественный состав горючей нагрузки в квартире ВЖЗБольшая площадь квартир в ВЖЗ, а также современные тенденции модыпри дизайне современных квартир различных стилей: неоклассика, ар-деко,минимализм,лофтиихкомбинации–выделяютсябольшиминезаставленными и просторными объемами помещений. Даже по сравнению смногоэтажными жилыми зданиями и жилыми зданиями повышеннойэтажности большая площадь сказывается на величине удельной пожарнойнагрузки, которая снижается с увеличением её значений (рисунок 2.9, таблица2.4).Рисунок 2.9 – Удельная пожарная нагрузка в исследуемых квартирах ВЖЗ91Таблица 2.4 – Сводные данные по расчетам пожарной нагрузки для всех квартирНомераквартир12345678910111213nПлощадь32,8 59,98 67,1 70,5 77,5 81,8 100,4 107,8 112 124,4 141,2 124,4 141,2 nобследуемых квартир,м2Пожарная 414,2 423,3 505,8 664,8 398,2 471,7 382,5 597 515,3 419,3 445,4 419,3 445,4 nнагрузка,МДж/м2Удельная46,72 32,3 34,18 36,65 43,3 28,86 37,34 30,39 30,01 27,7 30,67 27,7 30,67 nпожарнаянагрузка(древесина),кг/м2Среднее значение удельной пожарной нагрузки: 495,7 МДж/м 2 состандартным отклонением SD =122,7 МДж/м2.
Среднее значение удельнойпожарнойнагрузки(впереводенадревесинухвойныхпороднормализированной плотности): 35,92 кг/м2.Обработка полученных численных значений пожарной нагрузкиопределялась в соответствии с [131].Среднее арифметическое выборочной совокупности (X) – сумма всехзначений пожарной нагрузки в квартире (x), деленная на число наблюдений ввыборках (квартирах) (n):∑̅ = =1 (2.2)Стандартноеотклонение(SD)выборки–степеньрассеиванияиндивидуальных значений вокруг выборочного среднего арифметического: = √2∑=1(− )−1(2.3)Сопоставление ориентировочных значений пожарной нагрузки жилыхзданий различной высоты (рисунок 2.10, таблица 2.5), позволяет сделатьвыводы об её снижении с увеличением высоты, при этом для ВЖЗ значениеудельной пожарной нагрузки меньше в 2-2,5 раза по сравнению с жилымизданиями обычной этажности по вышеупомянутым причинам.92Рисунок 2.10 – Сопоставление средних значений пожарной нагрузки в квартирах жилыхзданий различной высотыНаибольшие значения удельной пожарной нагрузки в пределах квартирВЖЗ получены в кладовых, гардеробных и библиотеках, за пределамиквартиры – на парковках, серверных, дизель-генераторных помещениях ивстроенных помещениях вспомогательного назначения.Не изученным остается вопрос количественных значений пожарнойнагрузки при строительстве ВЖЗ (строительные леса, строительные веществаи материалы, строительное оборудование, временные силовые кабели ипровода и многое другое).Таблица 2.5 Ориентировочные показатели, влияющие на пожарную опасность жилыхзданийПоказательЗдания до 3-хэтажейЗданияЗданияЗдания3-6повышенной6-9 этажейэтажейэтажности2000-1500 1500-10001800-1000ВЖЗУдельнаяпожарная нагрузка,МДж/ м2Высота, м3000-2000до 99-18 м18-28 м28-75 мЧисло людейна этажеКоличество людей взданииВремя подачипервого ствола (вт.ч.
от ВПВ), минболее 70более 50более 50более 40более75более 30до 70до 100до 250до 380более 500от 3,5от 7от 11-12от 12-20более 201000- 30093Продолжение таблицы 2.5Время боевогоразвертывания, минПараметры(скорость, время)движенияпожарныхот 5от 8изучено и- // описываютсялинейнымифункциямивлияет длявлияниеСкорость ветразданий VстепенималоогнестойкостиТемпературавлияет длявлияниеокружающей средызданий смалопечнымотоплениемот 10от 15-20более 25- // -- // -неизученовлияниемалоне изученонеизученовлияниемалоне изученонеизученоВ среднем значения удельной пожарной нагрузки по квартирамсоставило 495,7 МДж/м2 со стандартным отклонением ± 22,7 МДж/м2 , при этомв отдельных частях квартир (вещевые и книжные шкафы, гардеробные)варьируются в широком диапазоне от 300 до 1200 МДж/м2.
Поэтому возможнолокальное воздействие более жесткого «реального» температурного режимапожара на отдельную несущую строительную конструкцию.2.3 Компьютерное моделирование развития опасных факторов пожара и«реальных» температурных режимов пожараРазвитие компьютерной техники позволяет решать дифференциальныеуравнения для сложных моделей за время гораздо меньшее, чем требовалосьеще буквально 10-15 лет назад. В настоящее время в мире множествопрограммных комплексов, позволяющих моделировать пожар в 3-хмерномвиде (некоторые из которых представлены сайте www.firemodelsurvey.com).Наиболее широкое распространение полевого математического моделирования(решения дифференциальных уравнений) пожара в США и в нашей странеполучил программный комплекс Fire Dynamics Simulator (FDS), обращающийсяв свободном доступе и прошедший определенную верификацию и валидациюпо определению «реальных» температурных режимов пожаров, созданныйNIST (Национальный институт стандартов и технологий) [132].
В программном94комплексе FDS решаются современными численными алгоритмами сложныесистемы нестационарных уравнений фундаментальных законов физики законовсохранения массы, импульса и энергии.Численные методы решения дифференциальных уравнений Навье-Стокса(полевой метод моделирования развития пожара, CFD) позволяют наиболееточно моделировать пожар во всех стадиях его развития, в том числе в стадииего затухания [133].Температуры обновляются во времени по неявной схеме КранкаНиколсона [132], основанной на численных приближениях для решений впромежуточной точке (x,t+τ/2). Для моделирования потоков излученияприменен дискретный метод расчета радиационного теплопереноса [134].Данный метод основан на расчете излучения в выбранных характерныхнаправленияхвпомещениимеждустенами(илиповерхностями,ограничивающими расчетную область) с последующим расчетом потерь теплаизлучением в уравнении энергии для каждого контрольного объема.
Два типамоделей сгорания использованы в программном комплексе FDS: модельсгорания для DNS (прямое численное моделирование – «direct numericalsimulation») и модель сгорания для LES (большое вихревое моделирование –«large eddy simulation»). В модели радиационного теплообмена осуществляетсярешение уравнения радиационной теплопередачи в нерассеивающей серойсреде. В модели пожара в программном комплексе FDS система уравненийаппроксимирована на одной или более линейных сетках.
Горючие материалы истроительныеконструкциипредставленыпрямоугольнымиобъектами,соответствующими основной сетке. Всем поверхностям горючих материалов,строительных конструкций присваиваются теплофизические характеристики.Основной принцип определения температуры в помещении при пожаре связансзакономсохраненияэнергии.Сохранениеэнергиидлякаждойрассматриваемой зоны выражается в том, что энергия, добавленная в зону,равна энергии, потерянной зоной.
Энергия, произведенная пожаром и95добавленная в эту зону, равна энергии, потерянной зоной через излучение иконвекцию, плюс энергия, потерянной зоной через проемы помещения.Проведенные натурные огневые испытания на фрагментах зданий как зарубежом, так и в нашем Отечестве, показывают, что мощность, температурныйрежим и продолжительность пожара в здании зависит напрямую от количествагорючей нагрузки и размеров проёмов, через которые осуществляетсявентиляция.Еще в сентябре 1981 г. во ВНИИПО были проведены эксперименты наустановке фрагмента ВЗ (таблица 2.6) [135]. Всего проведено три опыта вбезветренную погоду, которые различались лишь величиной удельной горючейнагрузки. В качестве горючей нагрузки использовалась предварительнопросушенная древесина в виде брусков размером 40×40×100 мм с влажностью10-15 %.
Все опыты проводились в безветренную погоду со скоростью ветраблизкой к 0 м/с.Приведенные выше эксперименты показывают в первую очередь влияниегорючей нагрузки в виде древесины на температурный режим пожара, но неучитываются многие другие факторы: проемность (вентиляция), способразмещения горючей нагрузки в плане помещения и другие (рисунок 2.11).Кроме этого, не фиксировался прогрев строительных конструкций вэкспериментах ВНИИПО и полная стадия затухания пожара.Таблица 2.6 Исходные параметры при проведении опытов и их продолжительность№опытаВлажностьдревесиныМасса,кгУдельнаягорючаянагрузка,кг/м2I опытII опытIII опыт14,714,214,8550075010002537,550Атмосферноедавление, ммрт.
ст.Т, °СВлажность,%752761750232324757563Времявыгораниягорючейнагрузки ∑ ,мин58647096Рисунок 2.11 – Температурные режимы по результатам эксперимента на фрагменте ВЗСогласно обследованию квартир жилых зданий и анализу проектнойдокументации, выполненными специалистами лаборатории № 6 НИИЖБ,количество горючей нагрузки в них составило не более 50 кг/м2 [31,136].
Впоселкеим.А.А.НекрасовканаГвоздева»былиэкспериментальномпроведенынатурныеполигоне«НИИЖБогневыеиспытанияжелезобетонных перекрытий в составе трехэтажного фрагмента жилой секциидома. Горючая нагрузка представляла собой штабеля из деревянных брусков вколичестве 50 кг/м2. Во время опытов производились измерения температур вочаге пожара и смежных помещениях с помощью термопар. По результатамиспытаний было установлено, что продолжительность выгорания даннойгорючей нагрузки составила 50-60 минут, затем наступала стадия затухания,которая почему-то также полностью не зафиксирована. Максимальнаятемпература в очаге пожара не превышала 1000 °С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
