Главная

Наши проекты

Подтверждение эффективности работы дымоудаления при реконструкции здания

05.08.2024

Подтверждение эффективности работы дымоудаления при реконструкции здания

Справка

Проект: Расчет уровня дымового слоя при пожаре
Объект: Административное здание в г. Москва
Год выполнения: 2023

1. Необходимость проведения расчета

В административном здании при выполнении ремонтных работ планировалось возведение новых перегородок в коридоре. Первоначальный проект на здание не предполагал наличие перегородок в коридоре, поэтому система противодымной защиты проектировалась без учета перегородок.

Из-за наличия новых перегородок, которые могут препятствовать работе дымоудаления, возникла необходимость оценки эффективности работы дымоудаления с учетом наличия вновь возводимых перегородок в коридоре.

В соответствии с пп. «е» п. 16 Правил противопожарного режима в Российской Федерации [1] на объектах запрещается:

проводить изменение объемно-планировочных решений и размещение инженерных коммуникаций, оборудования и других предметов, в результате которых ограничивается доступ к огнетушителям, пожарным кранам и другим средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения или уменьшается зона действия систем противопожарной защиты (автоматической пожарной сигнализации, автоматических установок пожаротушения, противодымной защиты, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, внутреннего противопожарного водопровода).

Цель расчета – оценка эффективности работы системы противодымной защиты с учетом наличия перегородок в коридоре.

Задача расчета – определение высоты перегородок в коридоре, при которой сохраняются условия для безопасной эвакуации, а именно, высота дымового слоя не опускается ниже критического значения 1,7 м [2].

На рисунках 1-2 представлена схема размещения возводимых перегородок, которые могут ограничить зону действия системы противодымной защиты.

Необходимое условие:

H_ДС ≥ 1,7 м

где H_ДС – высота дымового слоя, м.

2. Расчетная модель

2.1. Исходные данные

Для моделирования распространения дымового слоя использовалась полевая модель пожара, реализованной с помощью программного комплекса Fire Dynamics Simulator (далее – FDS) версия 6.7.9 с графическим интерфейсом Pyrosim.

На рисунках 1-2 показаны схемы размещения возводимых перегородок и дымоприемных устройств.

Рисунок 1 – Схема расположения дымоприемных устройств

Рисунок 2 – Схема расположения перегородок и датчиков замера (расчетных точек)

2.2. Сценарии пожара

В качестве базового сценария рассматривался пожар в одном из административных помещений на этаже. В таблице 1 представлены характеристика пожарной нагрузки «Админ. помещение; мебель+бумага (0,75+0,25)» [4].

В качестве помещения очага пожара выбрано помещение наименьшей площади, так как в этом случае распространение дыма в коридор происходит более интенсивно.

Таблица 1 – Характеристики пожарной нагрузки

Параметр	Единица измерения	Описание	Значение
H_f	МДж/кг	Низшая теплота сгорания	14
v	м/с	Линейная скорость распространения пламени	0,022
ψ	кг/м²с	Удельная массовая скорость выгорания	0,0105
D_m	Нпм2/кг	Дымообразующая способность	53
Lo₂	кг/кг	Потребление кислорода	1,161
Lco₂	кг/кг	Выделение углекислого газа	1,43
Lco	кг/кг	Выделение угарного газа	0,043
Рассчитанные данные для FDS
Молярная масса «базового материала»	г/моль	Поскольку в российских справочниках приведены сложные смести топлив, поэтому для расчета используются молярные массы условных, «базовых» веществ, характерные для данного вида топлив	87
X		Количество атомов углерода в химической формуле топлива	3,0
Y		Количество атомов водорода в химической формуле топлива	6,6
Z		Количество атомов кислорода в химической формуле топлива	2,8
Y_s	кг/кг	Количество топлива, идущее на производство сажи	0,006
Yco	кг/кг	Количество топлива, идущее на производство угарного газа	0,043

Помещения оборудованы АУПТ, поэтому значение удельной массовой скорости выгорания уменьшено в 2 раза [2, 5, 6].

На рисунке 2 показаны места установки датчиков высоты дымового слоя. Датчики высоты дымового слоя работают по всей высоте коридора (4,2 м), высота дымового слоя определялась по расположению плоскости равных давлений.

При выполнении каждого этапа моделирования перегородки увеличиваются по высоте с шагом 0,5 м.

Таблица 2 – Сценарии моделирования

№ сценария	Высота ограждающих конструкций	Массовый расход дымоприемных устройств
Сценарий 1	2,5 м	2850 кг/ч
Сценарий 2	3 м	2850 кг/ч
Сценарий 3	3,5 м	2850 кг/ч

Моделирования выполнялось в течение 150 секунд, это обусловлено продолжительностью эвакуации с учетом коэффициента безопасности 0,8 (Приложение А).

3. Результаты расчета

При выполнении моделирования были получены результаты высоты дымового слоя при пожаре для проверки выполнения условия безопасности:

H_ДС ≥ 1,7 м

где H_ДС – высота дымового слоя, м.

Рисунок 2 – Высота дымового слоя в Расчетной точке 1

Рисунок 3 – Высота дымового слоя в Расчетной точке 2

Рисунок 4 – Высота дымового слоя в Расчетной точке 3

Рисунок 5 – Высота дымового слоя в Расчетной точке 4

Рисунок 6 – Высота дымового слоя в Расчетной точке 5

Рисунок 7 – Высота дымового слоя в Расчетной точке 6

3.1. Сценарий 1

Рисунок 8 – Сценарий 1. Работа дымоприемных устройств на 0 с

Рисунок 9 – Сценарий 1. Работа дымоприемных устройств на 50 с

Рисунок 10 – Сценарий 1. Работа дымоприемных устройств на 100 с

Рисунок 11 – Сценарий 1. Работа дымоприемных устройств на 150 с

3.2. Сценарий 2

Рисунок 12 – Сценарий 2. Работа дымоприемных устройств на 0 с

Рисунок 13 – Сценарий 2. Работа дымоприемных устройств на 50 с

Рисунок 14 – Сценарий 2. Работа дымоприемных устройств на 100 с

Рисунок 15 – Сценарий 2. Работа дымоприемных устройств на 150 с

3.3. Сценарий 3

Рисунок 16 – Сценарий 3. Работа дымоприемных устройств на 0 с

Рисунок 17 – Сценарий 3. Работа дымоприемных устройств на 50 с

Рисунок 18 – Сценарий 3. Работа дымоприемных устройств на 100 с

Рисунок 19 – Сценарий 3. Работа дымоприемных устройств на 150 с

Выводы

Результаты моделирования показывают, что расчетная высота дымового слоя не опускается ниже критического значения 1,7 м если высота возводимых перегородок в коридоре составляет 2,5 м (Сценарий 1). При высоте перегородок 3,0 и 3,5 м (Сценарии 2 и 3) высота дымового слоя опускается ниже критического значения (см. рисунок 3 и 4).

Таблица 3 – Результаты моделирования

№ сценария	Высота ограждающих конструкций	Выполнение условия H_ДС ≥ 1,7 м
Сценарий 1	2,5 м	Выполняется
Сценарий 2	3 м	Не выполняется
Сценарий 3	3,5 м	Не выполняется

Таким образом при устройстве возводимых перегородок в коридоре высотой 2,5 м при выполнении ремонтных работ в Помещениях зона действия системы противодымной защиты не уменьшается, требование пп. «е» п. 16 Правил противопожарного режима в Российской Федерации выполняется.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Постановление Правительства РФ от 16.09.2020 № 1479 (ред. от 24.10.2022) «Об утверждении Правил противопожарного режима в Российской Федерации».

2. Приказ МЧС России от 30.06.2009 № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» (с изменениями и дополнениями)

3. McGrattan K., Hostikka S., Floyd J., McDermott R., Vanella M.

NIST Special Publication 1018-1: Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical Model // 6th ed. 2022. DOI: 10.6028/NIST. SP.1018.

4. Работа в программном комплексе FireCat Библиотека реакций и поверхностей горения в PyroSim Редакция 5 // – Электрон. дан. – 2020 Карькин Илья Николаевич, 25 апреля 2020. – 42 с.

5. Цой, А.С. Режимы и механизмы подавления пламени распылённой водой [Текст] дис… канд. техн. наук: 01.04.14 / Цой Анна Сергеевна – СПб.: 2016. – 177 с.

6. Астапенко, В.М. Термогазодинамика пожаров в помещениях / В.М. Астапенко, Ю.А. Кошмаров, И.С. Молчадский, А.Н. Шевляков // Под ред. Ю.А. Кошмарова – М.: Стройиздат, 1998. – 448

Приложение А. Определение расчетного времени эвакуации.

Расчетное время эвакуации людей из Помещений определяется по времени выхода из них последнего человека.

В расчете использована индивидуально-поточная модель движения людей из здания. Математическое описание индивидуально-поточной модели движения людей из здания содержится в Приложении № 3 к пункту 10 [2].

Моделирование эвакуации выполнялось при помощи программного обеспечения Pathfinder 2022.1.0422.

Распределение людей по группам мобильности и по помещениям представлены в таблице А.1.

Таблица А.1 – Распределение людей по помещения и группам мобильности

Номер помещения	Группа мобильности и количество человек
№ 2	Здоровый человек (в зимней одежде) – 10 Всего: 10
№ 3	Здоровый человек (в зимней одежде) – 2 Всего: 2
№ 12	Здоровый человек (в зимней одежде) – 1 Всего: 1
№ 13	Здоровый человек (в зимней одежде) – 2 Всего: 2
№ 19	Здоровый человек (в зимней одежде) – 2 Всего: 2
№ 21	Здоровый человек (в зимней одежде) – 7 Всего: 7
№ 21.1	Здоровый человек (в зимней одежде) – 2 Всего: 2
№ 21.2	Здоровый человек (в зимней одежде) – 3 Всего: 3
№ 24	Здоровый человек (в зимней одежде) – 5 Всего: 5
Всего	Здоровый человек (в зимней одежде) – 34 Всего: 34

Время начала эвакуации $t_{нэ}$ (с) для помещения очага пожара определяется по формуле:

$t_{нэ}=5 + 0,01 \cdot F$

Время начало эвакуации для помещения пожара 5,14 с, для других помещений 90 c (надземная часть здания оборудована системой оповещения и управления эвакуацией людей IV типа).

Расчетное время эвакуации из Помещений составило 120 секунд, отсутствуют скопления продолжительностью более 6 минут.

Необходимо время эвакуации с учетом коэффициента безопасности 0,8 не должно превышать:

120 / 0,8 = 150 секунд

Расчетные схемы эвакуации представлены на рисунках А.1-А.3.