Расчет противопожарного разрыва для воздухоопорного временного здания

Объект: Академия тенниса «Омская звезда»
Статус: Объект капитального строительства
Год выполнения: 2018 год
Место согласования: Главное управление МЧС России по Омской области, Департамент градостроительной деятельности города Омска
Заказчик: ООО ТЦ «На Челюскинцев», Администрация Омской город Омска

ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТА

Ограниченная площадь земельного участка под размещение воздухоопорного здания и необходимость соединения здания воздухоопорным переходом на ряду с этим требования заказчика к эстетической составляющей проекта, что ограничивало возможность применения противопожарных преград.

Отсутствие требований пожарной безопасности для проектирования воздухоопорных зданий и сооружений, в том числе к противопожарным разрывам в отношении других объектов
Отсутствие утвержденных методик, выполнения теплотехнических расчетов, подтверждающих нераспространение пожара, в том числе с учетом выгорания строительных конструкций.

КАК РЕШАЛИСЬ ПРОБЛЕМЫ

Расположение объекта

На момент разработки ситуационного плана земельного участка под строительство, для воздухоопорных объектов отсутствовали пожарные нормы.

Единственное на что опирались проектировщики при расположении объекта – это проект Свода правил от ВНИИПО МЧС России: «Системы противопожарной защиты. Воздухоопорные сооружения (первая редакция)».

Отсутствие требований пожарной безопасности

В соответствии со статьей 78 Федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» были разработаны специальные технические условия по пожарной безопасности.

пункт 2.4 СТУ: Размещение воздухоопорного пневматического сооружения от 2-х этажного спортивно-оздоровительного комплекса (входящего в состав теннисного центра) допускается на расстоянии не менее 4 м при условии, что расчетами теплового потока будет обосновано нераспространение пожара между указанным зданием и воздухоопорным сооружением).

Расчет противопожарного разрыва

Условие нераспространения пожара

При пожаре на объекте № 1 пожар не должен возникнуть на объекте № 2.

Температура на необогреваемой поверхности стены должна быть меньше температуры воспламенения самого пожароопасного материала.

Методика расчета

Для обоснования противопожарных расстояний для воздухоопорного здания, в том числе определения лучистых тепловых потоков, применялась полевая модель.

Для реализации полевой модели использовалась программа FDS через интерфейс Pyrosim.

Методика, используемая для расчета передачи тепла через конструкцию стены

Время выгорания конструкций

Методика расчета изложена в FDS Guid

Время прибытия подразделения пожарной охраны

В рамках расчета определялось время прибытия подразделений пожарной охраны, а также проводился расчет сил и средств необходимых для ликвидации пожара.

$T_{св}=T_{дс}+T_{сб}+T_{сл}+T_{бр}= 5+1+4+6=15 мин. = 900 сек.$

где:

$T_{св}$ — время свободного развития пожара, мин.;
$T_{дс}$ — время поступления сигнала о пожаре, мин.;
$T_{сб}$ — время сбора подразделения пожарной охраны, мин.;
$T_{сл}$ — время следования к месту пожара, мин.;
$T_{бр}$ — время боевого развертывания, мин.

Исходные данные

При выборе сценария возможного пожара учитывались следующие факторы:

выбрано помещение с наибольшим количеством пожарной нагрузки, характерной для объекта защиты, которая имеет опасные характеристики с точки зрения возникновения пожара;
выбрано помещение с горючей нагрузкой, при пожаре в котором создаётся наибольшая опасность для соседнего объекта защиты. Предпочтение было отдано помещению с наружными стенами (конструкциями), которые имеют наихудшие теплотехнические характеристики и большие проёмы.

Сценарий пожара

Пожар происходит у наружной стены воздухоопорного сооружения.

Наружной стене присвоены теплотехнические характеристики с учетом ее материалов, из которых она выполнена (таблица).

Расстояние от края горючей нагрузки до внутренней поверхности наружной стены здания, 1,2 м. Что обеспечивает создание наиболее неблагоприятного температурного режима на конструкцию наружной стены. Проектируемый противопожарный разрыв между здание Объект защиты № 1 и Объект защиты № 2 составляет 4 м.

Упрощенный изометрический вид расчетной модели FDS

Параметры горючей нагрузки

В качестве горючей нагрузки для сценария принимаем обобщенную нагрузку «Спортзалы: спортивный инвентарь», которая размещена в Объекте защиты № 2 на 1-ом этаже. Параметры горючей нагрузки представлены в таблице.

Наименование параметра	Значение параметра
Удельное тепловыделение, кВт/м²	401
Критическая температура пламени, ⁰С	1500
Доля потерь тепла на выделение лучистого теплового потока	0,6
Высота от горючей нагрузки до верха покрытия, м	4,48
Расстояние до внешней стены, обращенной на соседний объект защиты, м	1,2

Геометрические параметры, а также теплофизические свойства ограждающих конструкций Объекта защиты № 1 представлены в таблиц

Наименование параметра	Значение параметра
Состав ограждающих наружных стен	Воздухоопорная оболочка (мембрана) выполняется из материалов типа «NASIL BIG COVER – TYRE 2» И «NASIL GREEN COVER». Суммарная толщина h = 0,0013 м
Коэффициент теплоемкости материала сооружения, кДж/(кг·К)	1,29-1,59
Теплопроводность функция от температуры, Вт / (м·К)	0,192
Плотность, кг/м²	780
Коэффициент поглощения лучистого теплового потока, 1/м	5·104
Скорость выгорания	0,0013 кг/м² ·с
Удельное тепловыделение при горении, кВт/м²	500
Параметры проемов в ограждающих конструкциях	Наружная стена, ориентированная на объект защиты № 2, имеет только один дверной проем в переход. Заполнение указанного проема – противопожарная дверь EI 60.

Геометрические параметры, а также теплофизические свойства ограждающих конструкций объекта защиты № 2 (вспомогательное капитальное здание

Наименование параметра	Значение параметра
Состав ограждающих наружных стен объекта защиты № 2	Трехслойные сэндвич панели МП ТСП, толщина h=0, 15 м
Составляющие элементы сэндвич панелей:
Оцинкованный лист:
Толщина, м	0,005
Плотность, кг/м³	7850
Коэффициент теплоемкости, кДж/(кг·К)	0,46
Теплопроводность функция от температуры, Вт / (м·К)	45,8
Коэффициент поглощения лучистого теплового потока, 1/м	5·10⁴⁴
Утеплитель:
Толщина, м	0,145
Плотность, кг/м³	208
Коэффициент теплоемкости, кДж/(кг·К)	0,8-2,0
Теплопроводность функция от температуры, Вт / (м·К)	0,05-0,2
Коэффициент поглощения лучистого теплового потока, 1/м	5·10

Параметры моделирования и внешней среды

Параметр моделирования	Значение параметра
Температура воздуха, °С	40
Доля содержания кислорода в воздухе	0,23
Влажность воздуха составляет, %	70
Максимальная видимость, м	30
Коэффициент теплоемкости, кДж/(кг·К)	2,85
Теплопроводность функция от температуры, Вт / (м·К)	0,14
Коэффициент поглощения лучистого теплового потока, 1/м	5·10⁴
Атмосферное давление, Па	1,01325·10⁵

Для измерения температуры в расчетной модели были установлены датчики замера

В процессе моделирования с датчиков были получены следующие значения

Визуализация развития пожара на расчетных моделях

ВЫВОД

В результате моделирования возникновения и развития пожара, произведенного с использованием программы FDS (Fire dynamic simulator), в помещениях теннисного корта, по адресу: город Омск, ул. Челюскинцев, 98/2, были получены значения температуры конструкций:

Показатели температуры на поверхности и внутри обогреваемой наружной стены объекта защиты № 2, полученные в результате моделирования пожара по сценарию равны:

температура на поверхности стены объекта, на 900 сек горения достигает 780 °С.
температура на расстоянии 0,05 м вглубь от внешней поверхности стены, на 900 сек горения достигает значения 100 °С.
температура необогреваемой поверхности стены объекта защиты № 2 на 900 сек горения не превышает значение 45 °С.

Постепенное опускание ограждающей части воздухоопорного сооружения может начаться на 118 сек в связи с образованием прогаров в сводной части объекта защиты.

В соответствии со ст. 76 Федерального закона № 123-ФЗ, в результате проведенного расчета прибытия подразделений на место пожара, установлено, что прибытие ближайшего подразделения пожарной охраны с момента вызова не превышает, 10 минут.

На основании результатов моделирования, можно сделать вывод, что при возникновении и развитии пожара в объеме объекта защиты № 1, температура на необогреваемой поверхности стены от воздействия тепловых потоков объекта защиты № 2 не превысит температуру 45 °С.

Следовательно, существующий противопожарный разрыв — 4 м между рассматриваемыми в рамках моделирования объектами защиты, обеспечивает выполнение положений СТУ.

Специальные технические условия по пожарной безопасности вместе с расчетом противопожарных расстояний прошли процедуру согласования в Главном управлении МЧС России по Омской области.

Объект в настоящее время успешно эксплуатируется и радует жителей города Омска☑️