Диссертация (1172926), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Модель описана дифференциальными уравнениями законовсохранения массы и энергии, а также дополнена соотношениями газообмена сокружающей средой через проемы, теплоотвода в ограждающие конструкции,процесса излучения, уравнениями сохранения массы для кислорода, токсичныхпродуктов горения, оптической плотности дымовой среды [65]. Однако жеинтегральные модели имеют ограничения в своем применении для решения задачрасчета температурного (теплового) режима пожара в помещении: газовая средадолжна быть однородной, то есть данный метод подходит для объемных пожаров,охватывающих всю пожарную нагрузку.
Также определены условия примененияинтегрального моделирования [44]:гдеG –Fп (U 0t НСП )(1.11)3G 0U 02t НСП,(1.12)общее количество пожарной нагрузки в кг, приведенное к древесине степлотой сгорания равной 13,8 МДжˑкг-1; Fп–площадь пожара, м2; U 0–средняяскорость распространения пламени, мˑс-1; t НСП – продолжительность начальнойстадии пожара, с; 0–средняя скорость выгорания в начальной стадии пожара,кгˑм-2ˑс-1.Также получение локальных распределений опасных факторов пожара подлине и высоте помещений (которое необходимо для решения задач настоящей57работы)требуетприменениямоделиболеевысокогоуровнялибодополнительных эмпирических соотношений [65].К сожалению, тот же недостаток отмечается и у зонных моделей.
Зонныемодели используют отдельные объемы, в пределах которых пожар описываетсяисходя из известных законов сохранения. Каждый объем выбирается исходя изусловий задачи таким образом, чтобы добиться минимальной неоднородностигазовой среды в помещении. Зонная модель, также как и интегральная, неописывает модель турбулентности, для описания конвективного теплообменанеобходимы дополнительные экспериментальные данные и соотношения, либопривлечение модели более высокого порядка.Модели, основывающиеся на вычислительной гидродинамике, различны поописанию турбулентных потоков. Условно можно выделить три группы моделей,изложенных в современных программах для ЭВМ: модели, базирующиеся науравнениях Навье – Стокса, усредненных по форме Рейнольдса, модели,применяющиеметодкрупныхвихрейиметодпрямогочисленногомоделирования. При этом результатом моделирования являются поля температур,давлений, компонентов газовой среды во всем объеме помещения пожара, чтоделает возможным определить искомые параметры в любой точке моделируемогопространства.Структураполевоймоделисостоитизосновныхуравненийидополнительных соотношений для модели горения, прогрева конструкций,газификации пожарной нагрузки, турбулентного тепломассообмена, лучистоготепломассообмена.В течение последних десятилетий (начиная с 1970-х годов) огромноевнимание уделено развитию различных программных комплексов, делающихвозможным и быстрым громоздкое численное решение дифференциальныхуравнений пожара.
Были созданы такие программы как Fire Dinamic Simulator[140, 148], SOFIE [159], ANSYS [10], PHOENICS [156].Наиболее универсальной программой для ЭВМ в области решения такихзадач, как расчет температурного (теплового) режима пожара в помещенииявляется FDS (Fire Dinamic Simulator).58Программный код FDS содержит ряд способов описания термическихвоздействий [144] на элементы модели в зависимости от поведения материала(термически тонкого/толстого). В случае термически толстого материала,подверженного воздействию теплового потока, проводится одномерный анализтеплопередачи по толщине материала.
Разрешение ячейки внутри стенынелинейно, с кластеризацией у граничащей поверхности, где начальныеградиенты температуры наиболее крутые. При этом, температура поверхностиэлемента определяется в соответствии с конвективными и лучистыми потоками итвердофазнойпроводимостью,т.е.являетсялокальноизменяющимисяпараметром. Расчет лучистого теплового потока осуществляются путем решенияуравнения переноса излучения для серого газа без рассеяния.LI (t , x, w) SI (t , x, w) Q(t , x, w), x D,LI (t , x, w) w I (t , x, w) k (t , x) I (t , x, w),SI (t , x, w) (t , x) Г (t , x, w, w' )dw'(1.13)wгде L и S – операторы переноса и рассеяния соответственно, I(t, x, ω) –интенсивность излучения [эрг/с·см2], распространяющегося вдоль направлениявектора ω ∈ Ω, в точке с радиус-вектором x в момент времени t, k(t, x) –коэффициент ослабления [см−1], k = α + β, α(t, x) – коэффициент поглощения [см−1]и β(t, x) – коэффициент рассеяния [см−1] излучения в веществе, Γ(t, x, ω, ω’) –индикатриса рассеяния, равная вероятности изменения направления полетафотона с ω’на ω.
Уравнение описывает процесс переноса излучения при условиилокального термодинамического равновесия. Численное решение уравненияпроизводится в пределах каждой ячейки методом конечных разностей.Расчет конвективного теплового потока основывается на решенииследующего уравнения:qк hT ,(1.14)где ΔT – разница температур, зарегистрированных у стены и в центральной частиячейки сетки, примыкающей к этой стене. Коэффициент конвективнойтеплопередачи h рассчитывается какh max[ C T1341k 0.037 Re 5 Pr 3 ] ,L(1.15)59где C – коэффициент естественной конвекции (1,43 для горизонтальныхповерхностей и 0,95 для вертикальных поверхностей). Также в уравнениииспользуется корреляционное соотношение числа Нуссельта для смешанного(турбулентного и ламинарного) течения потока, и характеристическая длина Lравная 1 м для большинства расчетов.ВалидацияиверификацияпрограммыFDSподтвержденаэкспериментальными разработками, в т.ч.
и вышеупомянутыми экспериментамиBRE Cardington Fire Tests. В работе [135] отмечена удовлетворительнаясходимость результатов моделирования и экспериментальных измерений присимуляции крупномасштабных испытаний, что позволяет использовать FDS длязадач исследования, описанного в настоящей работе.1.4 Выводы по главеНа сегодняшний день напольные покрытия применяются во всех зданияхлюбого класса функциональной пожарной опасности и могут способствоватьраспространению огня по зданию и участвовать в образовании опасных факторовпожара при возникновении загорания.Выполненный аналитический обзор в п.
1.1–1.3 настоящей главы позволилвыявить наиболее важные направления проблемы пожаробезопасного применениянапольных покрытий в коридорах зданий:1.Пожарная безопасность зданий с планировкой коридорного типапредполагает применение НП, соответствующих требованиям нормативнотехнических документов. Анализ статистики пожаров показывает, что материалыНП всегда участвуют в процессе развития пожара, причиняя вред жизни издоровью людей вследствие воздействия токсичных соединений продуктовгорения,высокогодымообразования,распространения пожара.тепловоговоздействиявслучае602.Анализ динамики развития опасных факторов пожара показал, чтоповедение НП при пожаре наиболее опасно в начальной стадии его развития, таккак возможные последствия распространения пожара, образование дыма итоксичных компонентов продуктов сгорания могут создать условия, неприемлемые для безопасной и своевременной эвакуации людей.
При этом,отсутствуют нормативные требования к применению НП с учетом удельнойпожарной нагрузки, возможной площади выгорания и геометрических размеровпомещения.Исходя из этого, следует, что пожаробезопасное применение материаловНП – необходимые и достаточные условия для того, чтобы пожароопаснаяситуация не создавалась вовсе, либо критические значения ОФП не наступалиранее фактического времени эвакуации в безопасную зону.3.В работах российских и зарубежных ученых отмечено, чтоопределяющими пожароопасным свойствами для НП являются способностьраспространять пламя по поверхности и образовывать дымовую среду. При этом,наиболее важными критериями с точки зрения обеспечения пожаробезопасногоприменения материала является критический тепловой поток, при котором непроисходитраспространенияпламени,идинамическиехарактеристикиобразования дымовой среды (скорость дымовыделения, скорость измененияоптической плотности дымовой среды).4.Стандартныеметодыоценкипожарнойопасностинапольныхпокрытий (ГОСТ 51032-97, ГОСТ 30244-96, ГОСТ 12.044.1-89* п.
4.18, п. 4.20)носятсравнительныйхарактеримогутнесоответствоватьусловиямвысокотемпературного нагрева, нормативные документы для методов испытанийне получали актуализации 10–25 лет. Кроме того, отсутствуют методы расчетапредельно допустимых значений количественных параметров, характеризующихпожарную опасность НП.61Задачи исследованияДля реализации основной цели исследования по результатаманалитического обора, представленного в главе 1, были поставлены следующиезадачи:1. Определить пожарно-технические параметры напольных покрытийпри воздействии падающего теплового потока различной плотности.2. Исследовать закономерности процессов распространения пламении дымообразования при воздействии падающего теплового потока дляпоследующего прогнозирования поведения НП при пожарах в зданиях.3.
Провести исследование по определению критических параметровнаступления ОФП при горении напольных покрытий (в программе FDS (FireDinamic Simulator), создание модели пожара в типовом помещении).4.Разработатьпредложенияпожаробезопасного применения НП.поусовершенствованиюспособов62ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1. Выбор материала для экспериментаПрименение напольных покрытий в общественных зданиях зависит отназначения, типа и класса функциональной пожарной опасности помещения, вкотором материал будет эксплуатироваться, а также соответствия положениямстатьи 134, таблиц 28 и 29 ФЗ 123-ФЗ «Технический регламент о требованияхпожарной безопасности» и наличия сертификата подтверждения соответствиятребованиям пожарной безопасности, представляемого фирмой-изготовителемили поставщиком.Обзор некоторых фирм-изготовителей и поставщиков напольных покрытий(в том числе и зарубежных) представлен в таблице 2.1.Таблица 2.1 –Фирмы-изготовители (поставщики) напольных покрытий№ п/пНаименование фирмы-изготовителяКраткий перечень предлагаемых материаловОтечественная продукция1.Forbo Flooring SystemsВиниловая плитка, Ковролин, Линолеум,Влаговпитывающие покрытия, Ковроваяплитка, Натуральный линолеум2.Алекс-3Линолеум3.БалттекстильКовролин4.Витебские КоврыКовры5.ЗартексКовролин6.Комитекс ЛинЛинолеум7.ООО «Кроношпан»Ламинат8.ООО «Таркетт»Ламинат, Виниловая плитка, Линолеум,Паркетная доска9.Ютекс РУЛинолеум10.Р-ПолимерПВХ-покрытия11.НапольКовровые покрытия12.Вини-полВиниловые покрытия13.МериносКовровые покрытия14.Нева-ТафтКовровые покрытия15.ТехнолайнКовровлинЗарубежная продукция1.Aberhof (Португалия)Пробковые полы2.Action(США)Спортивные полы3.Agnella (Польша)Ковровые покрытия4.Alloc (Норвегия)Ламинат5.Allurefloor (Китай)Виниловая плитка6.Armstrong (Германия)Ковровые покрытия7.Aversboden (Германия)Ламинат63Окончание таблицы 2.18.9.10.11.12.13.14.15.Balsan (Франция)Balterio (Бельгия)Balta (Бельгия)Condor (Голландия)Desso (Нидерланды)Forbo (Швейцария)Mondo (Италия)Kahrs (Швеция)Ковровая плитка, ковролинЛаминатКоврыКовровлинКовролинКовровая плиткаСпортивные покрытияПаркетная доскаВ качестве напольных покрытий применяют множество материалов штучные материалы (дощатый пол, паркетный пол, линолеумные плитки,пластмассовые плитки, плитки из пробки), рулонные материалы (линолеумныеполы, ковровые покрытия, пробковые покрытия), монолитные полы (наливныеполы (мастичные), мозаичные, бетонные (цементные), ксилолитовые), плиточныеполы из плитки минерального происхождения (мозаичная (бетонная) плитка,керамическая плитка, плитка из природного камня).Выбор материала для дальнейшего исследования основывается на анализе иобобщении статистической информации о наиболее распространенных иприменяемых группах напольных покрытий на объектах с планировкойкоридорноготипа(напримерегостиниц,гостиничныхкомплексов,административных зданий).Для возможности проведения анализа наиболее распространенных видовнапольных покрытий в зданиях, были выбраны объекты с коридорной схемойобъемно-планировочных решений, рассматривались системы помещений икоридоров (таблица 2.2).Таблица 2.2 – Некоторые примеры применения различных НП в зданиях с планировкойкоридорного типаОбъект строительстваГостиничный комплексна 350 номеров,категории 4 звезды, г.СочиОбласть примененияМатериалКоридоры, холлы, фойеПВХ-покрытия гетерогенного типа,ковровые покрытия(полипропилен+шерсть)Помещениявместимостью более 50челПВХ-покрытия гетерогенного типа,напольные ковровые покрытия сворсом на основе полиамида64Окончание таблицы 2.2Ковролин, напольные ковровыепокрытия с ворсом на основеполиамидаГостиничные номераКолледж статистики,экономики иинформатики, г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
