Диссертация (1172936), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Вентиляционнаяустановка монтируется на уровне земли согласно схеме, представленной нарисунке 3.4.Вентиляционная установка тарируется таким образом, чтобы скоростьвертикально направленного воздушного потока на уровне середины оконногопроема помещения пожара составляла от 3 до 5 м/с.МеталлическийлотокВентиляторРисунок 3.4 – Схема размещения оборудованиядля создания ветровых потоков вдоль фасада здания71Средства и способы измерения контролируемых параметров.В соответствии с задачами испытания необходимо осуществить сборданных о характере развития пожара и степени его влияния на светопрозрачныйфасад здания с внешней стороны.При испытаниях контролируются следующие величины и параметры:– среднеобъемная температура и тепловой поток внутри помещения припожаре;– распределение температурных полей вдоль фасада здания;– высота пламени, выходящего из помещения пожара;– температура на каждом листе стеклопакета;– тепловой поток на уровне оконного проема второго этажа;– скорость восходящих ветровых потоков вдоль плоскости фасада;– температура наружного воздуха;– направление и скорость ветра в ходе испытаний;– осуществляется видеозапись процесса горения внутри помещения очагапожара, а также снаружи;– по окончании эксперимента оцениваются последствия воздействия пожарана конструкции фасада, характер и размеры зон повреждения.Дляизмерениятемпературприменяютсятермоэлектрическиепреобразователи (термопары) с диаметром электродов от 0,75 до 1,2 мм.
Дляизмерения мощности тепловых потоков применяются приемники тепловыхпотоков ТП 2000. Термопары и датчики тепловых потоков подключены кизмерителям-регуляторам ТРМ-138 производства компании «Овен», передающимпоказания на ПК. Все средства измерения тарированы и имеют свидетельства оповерке.
Структурная схема системы измерения и обработки информации в ходеогневого испытания представлена на рисунке 3.5В ходе испытания с тыльной стороны фасада здания осуществляетсятепловизионная съемка специальной камерой марки FLIR. Для фото- ивидеофиксации применяются переносные видеокамеры, стационарные видео-72регистраторы, а также беспилотный летательный аппарат (квадрокоптер),оснащенный видеокамерой.Для оценки последствий воздействия пожара на конструкции фасада,характер и размеры зон поражения используется штангенциркуль, линейка, фотои видеоаппаратура.Рисунок 3.5 – Структурная схема системы измерения и обработки информацииРасстановка термопар внутри помещения очага пожара должна обеспечитьполучение информации об изменении среднеобъемной температуры в ходе всегопериода огневого испытания. Измерение температуры осуществляется в четырехравноудаленных точках, расположенных в вертикальной плоскости помещения, втрех плоскостях, расположенных на равных расстояниях друг от друга.
Схемарасстановки термопар внутри помещения очага пожара представлена нарисунке 3.6.73Рисунок 3.6 – Схема расстановки термопар внутри помещения очага пожараРасстановка термопар с наружной стороны фасада должна обеспечитьполучениеинформацииовысотераспределениятемпературныхполей,формируемых пламенем пожара, выходящим из оконного проема горящегопомещения.
Расстановка термопар осуществляется с наружной стороны здания,на расстоянии 150 мм от плоскости фасада, согласно схеме, представленной нарисунке 3.7. Монтаж термопар осуществлен в специально изготовленныхкоробах, выполненных из металлического короба, с теплоизоляционной защитойот воздействия высоких температур.74Рисунок 3.7 – Схема расстановки термопар снаружи здания по вертикали фасадаДля измерения высоты пламени, вырывающегося с этажа пожара, навнешней стороне фасада следует нанести линейку от 0 до 6 м. За нулевую отметкупринять верхний край светопрозрачного заполнения первого этажа. Припроведении эксперимента осуществлять видеофиксацию с фронтальной стороныфасада.75Схемарасстановкидатчиковтепловыхпотоковпредставленанарисунке 3.8. Для защиты измерительного элемента датчиков тепловых потоковпредусмотрена система водяного охлаждения.Рисунок 3.8 – Схема расстановки приемников тепловых потоковДля измерения температуры прогрева стеклопакетов расстановка термопаросуществлена согласно схеме, представленной на рисунке 3.9.
Датчикиразмещаются на каждом листе стеклопакета на его необогреваемой стороне.2 этаж1 этажРисунок 3.9 – Схема расстановки термопар на стеклах стеклопакета76Для измерения скорости воздушных потоков, восходящих по вертикалистены здания, применяются два блока из датчиков скорости и температурыгазовой среды, модель блока Сивионик, производства компании ООО «СИТИССпрут». Блоки измерения скорости ветра устанавливаются на уровне перекрытиявторого и третьего этажей, согласно рисунку 3.10.В процессе всего периода испытаний с интервалом в 15 минут фиксируетсятемпература окружающей среды, направление и скорость ветра с четырех сторонздания.Рисунок 3.10 – Схема установки датчиков скорости ветровых потоковОсобые условия испытаний:1) для исключения начальной стадии пожара, в качестве первичногоисточника пожара принимается очаг площадью проекции 0,75 м2, размещаемый вцентре помещения;2) для розжига используется 1 л керосина, которым смачивается очагпожара;773) температура окружающей среды, направление и скорость ветрафиксируются с интервалом в 15 минут;4) визуально оценивается и протоколируется время разрушения каждоголиста стеклопакетов фасада.
В ходе испытаний визуально оценивается характерповедения светопрозрачного фасада здания.5) команда на прекращение эксперимента подается через 1 час после началаэксперимента, либо при переходе пожара в стадию затухания.Результаты испытания оформляются в виде протоколов и актов испытания.3.2 Результаты испытания и их анализТеоретические исследования показали, что пожары в высотных зданияхмогут распространяться с наружной стороны фасада. В целях полученияэкспериментальных данных, позволяющих прогнозировать воздействие пожара насветопрозрачные конструкции фасадов зданий и оценить их устойчивость вусловиях пожара, было подготовлено и проведено натурное огневое испытание.Исследовалась устойчивость навесной светопрозрачной стены производствакомпании ООО «ФОТОТЕХ», на базе профильной системы ALT F50 с глухиммеждуэтажным поясом высотой 1,2 м и светопрозрачным заполнениемстеклопакетами из листового стекла (формула стеклопакета 6+12+4+12+6).Глухой междуэтажный пояс выполнен в соответствии с альбомами техническихрешений компании АЛЮТЕХ.В ходе испытания определялись следующие величины и параметры:критерии разрушения стеклопакетов при внутреннем и наружном пожаре;влияние площади оконного проема на размер пламени и высоту температурныхполей, формируемых вдоль плоскости фасада; температура и мощность тепловыхпотоков, создаваемых в непосредственной близости от светопрозрачногозаполнения внутри помещения, расположенного над помещением очага пожара;влияние ветровых (конвективных) потоков, направленных вдоль фасада здания наразмеры температурных полей, формируемых вдоль плоскости фасада.78Результаты испытанияСоответствиепроведенногоиспытанияразработаннойпрограммеиметодике подтверждается комиссией присутствующей на испытании (приложениеБ).
Комиссия отмечает, что испытание выполнено на высоком научнотехническом уровне. Полученные результаты обладают научной новизной,направление исследований актуально и требует дополнительных исследований пооценке способов защиты светопрозрачных фасадов в условиях пожара.Результаты измерений и визуальные наблюдения представлены в протоколеиспытаний (приложение В).Факторы внешней среды во время испытаний.Скорость воздушных потоков вдоль плоскости фасада, определяемая науровне светопрозрачного заполнения первого этажа, составляла 3 м/с.Температура окружающей среды в ходе всего испытания была в пределах5,9–7,3 °С, скорость ветра не превышала 0,6 м/с.Результаты измерений контролируемых параметров.Результаты измерений среднеобъемной температуры пожара представленына рисунке 3.11.
Аппроксимируя полученные результаты, представим их в виделинейной зависимости, с некоторым коэффициентом достоверности R2.Рост температуры внутри помещения во времени:T = 25,3t+ ; R2 = 0,97(3.1)где T – температура, °С; t – время, мин; Tн – начальная температура, °С;Поведение стеклопакета при нарастающей динамике пожара былоследующим: первые трещины на внутреннем стекле появились на 8 минуте, на 11минуте появляются трещины на втором стекле, а на 16 минуте происходитвыпадение фрагментов внутреннего стекла и появляется трещина на наружномстекле, на 25 минуте трещина расходится по всей ширине стекла и из нееначинает проникать дым, на 33 минуте происходит выпадение фрагментовнаружного стекла (размер фрагментов 5×5 см), а на 38 минуте выпадает фрагментстекла, образуя сквозное отверстие площадью 0,5 м2, через которое происходитвыброс пламени наружу.
Разрушение стеклопакета оконного заполнения79произошло при достижении среднеобъемной температуры внутри помещенияочага пожара 830 °С.Температура, °С12001000800600400200Время, мин00102030405060Рисунок 3.11 – Параметры развития пожара: температурный режимАнализ динамики роста температурных полей вдоль плоскости фасаданачинается с момента выхода пламени из помещения очага пожара наружу.Результаты измерения значений температур, распределенных по высоте вдольплоскости фасада с течением времени представлены в протоколе (приложении Г).Анализ видеоряда позволил установить характер поведения стеклопакетапосле выхода пламени на фасад здания.
В результате резкого роста температурывдоль плоскости фасада стеклопакеты фасада начинают разрушаться уже черезчетыре минуты после выхода пламени наружу. Так, на 41 минуте разрушаетсянаружное закаленное стекло междуэтажного пояса, на 42 минуте наружное стекловторого этажа трескается по всей ширине, на 43 минуте наружное стекло второгоэтажа разрушается и выпадает, а на 45 минуте стеклопакет второго этажаразрушается полностью, образуется сквозной проем, через который пожарпереходит на второй этаж.
На втором этаже загорается ситцевая занавеска,размещенная на расстоянии 200 мм от плоскости оконного проема.Проведенный эксперимент позволил установить существенные различия вхарактере поведения светопрозрачных конструкций при тепловом воздействии отпожара, развивающегося внутри помещения и пожара, выходящего из оконного80проема, в период максимального развития пожара.
В период максимальногоразвития пожара пламя, выходящее наружу, имеет высокий импульс воздействияна фасад здания. Температура и тепловой поток уже на выходе имеюткритические для светопрозрачных конструкций значения, что приводит кдинамичному нагреву стеклопакетов, их разрушению и переходу пламени навышележащие этажи.Установлено, что высота пламени пожара в ходе эксперимента составила3 м, в отдельные непродолжительные моменты выброс пламени фиксировался науровне 5 м (рисунок 3.12).5м3м1,6 м3 ма)б)Рисунок 3.12 – Характерные размеры пламени при выходе из проема 3×1,6 м:а) максимальный выброс 5 м; б) стабильное пламя на уровне 3 мПо результатам измерений температурных полей, распределяемых вдольплоскости фасада здания, установлено, что температура в районе оконногозаполнения второго этажа изменяется от 600 до 650 °С (рисунок 3.13).81высота, м5,04,54,03,53,02,52,01,51,00,5температура, 0С0,00200400600800Рисунок 3.13 – Распределение температуры вдоль плоскости фасадапри выходе пламени наружу в период максимального развития пожараПосле выхода пламени через оконный проем первого этажа началосьинтенсивное температурное воздействие на светопрозрачное заполнение второгоэтажа, что привело к его полному разрушению уже через семь минуттемпературноговоздействия.Динамиканарастаниятемпературывзоневоздействия на стеклопакет второго этажа представлена в таблице 3.1.Аппроксимируя полученные значения температуры по времени получимфункцию критического нагрева стеклопакета при наружном температурномвоздействии (рисунок 3.14).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
