Расчет уровня дымового слоя при пожаре

Справка

Проект: Расчет уровня дымового слоя при пожаре
Объект: Помещение магазина в ТРК «Европолис Ростокино»
Год выполнения: 2022
Место согласования: Администрация ТРК «Европолис Ростокино»

1. Зачем нужен расчет уровня дымового слоя?

Для торгово-развлекательного комплекса были разработаны СТУ, содержащие следующее требование:

при отсутствии заполнения проёмов в ограждающих конструкциях общественных помещений (за исключением помещений складского и производственного назначения, расположенных в составе объектов общественного назначения), выходящих в объем коридоров (холлов), галерей и многосветных (двухсветных) пространств, допускается предусматривать:

• 1) устройство противопожарной шторы 2-го типа (при этом эвакуационные выходы не должны предусматриваться через проемы, заполненные шторой)

• 2) или водяной завесы (для защиты указанных проемов), выполненной спринклерными оросителями в одну нитку (расстояние между оросителями в следует предусматривать не более 2 м) на границе проема помещения с устройством зоны, свободной от пожарной нагрузки, шириной не менее 2 м в сочетании с противодымными экранами (шторами) с пределом огнестойкости не менее Е15, устанавливаемыми:

  • a. стационарно

  • b. или оборудованными автоматическим приводом.

При этом необходимое расстояние от пола до нижнего края экрана (шторы) следует принимать с учетом уровня дымового слоя (должно определяться расчетом при проектировании системы противодымной защиты), но не менее 2 м. При высоте указанных проемов ниже расчетного уровня дымового слоя экраны (шторы) допускается не предусматривать.

Администрация ТРК потребовала от Арендатора подтвердить выполнение требования СТУ.

Смотрите технические решения по противопожарным преградам (и не только) в нашей Базе согласованных СТУ.

Помещение магазина соединяется с центральной галереей проемами, верхняя проема не доходит до уровня потолка 1,25 м.

Рисунок 1. Размеры проема, которые необходимо соотнести с расчетным уровнем дыма

Также помещение магазина защищено АУПТ, при этом выполняется условие наличия водяной завесы.

Рисунок 2. Расположение спринклерных оросителей водяной завесы

Таким образом, для выполнения требования АУПТ, необходимо было проверить, что нижняя граница козырьков проемов находятся ниже расчетного уровня дымового слоя при пожаре.

Рисунок 3. Соотношение расчетного уровня дымового слоя и дымового экрана

2. Методика выполнения расчета

При проверке условия нераспространения дымовых потоков оценивается возможный переход опасных факторов пожара на уровне нижнего края козырька проема из торгового помещения в центральную галерею. В соответствии с утвержденной методикой [5] предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара составляют:

• по повышенной температуре – 70 °С;
• по тепловому потоку – 1400 Вт/м²;
• по потере видимости – 20 м;
• по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг/м³;
• по каждому из токсичных газообразных продуктов горения:
• СО₂ – 0,11 кг/м³;
• СО – 1,16·10-3 кг/м³;
• HCl – 23·10-6 кг/м³.

Моделирование динамики развития пожара проводилось по полевой модели с помощью FDS. Продолжительность моделирования определяется временем эвакуации посетителей и персонала из торгового помещения.

3. Расчетная модель FDS

Рисунок 4. Расчетная модель FDS

Рисунок 5. Расположение регистраторов ОФП в расчетной модели

Таблица № 1
Расположение регистраторов

№	Наименование	Высота расположения
1	Датчик 1	4,5
2	Датчик 2	1,7
3	Датчик 2.1	4 м
4	Датчик 3	1,7
5	Датчик 3.1	4 м
6	Датчик 4	1,7
7	Датчик 4.1	4 м

Таблица № 2
Характеристика проемов представлены в таблице

№	Наименование	Фактические размеры (Ш х В), м	Размеры, принятые в модели (Ш х В), м
1	Проем №1	4,6 х 4,29	4,5 х 4,25
2	Проем №2	7,44 х 4,29	7,5 х 4,25
3	Проем №3	4,57 х 4,29	4,5 х 4,25

Расчетное время эвакуации людей при пожаре определяется при нормативной численности посетителей магазина. В соответствии с п. 7.6.5 СП 1.13130.2020 для расчета параметров путей эвакуации в магазинах число покупателей, одновременно находящихся в помещении торгового зала, следует принимать из расчета 3 м² на одного человека площади торгового зала, включая площадь, занятую оборудованием. Расстановка людей показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Расчетная модель эвакуации (а – сценарий 1, б – сценарий 2)

Таблица 3
Основные параметры моделирования

уровень нижней границы козырька проемов	4,25 м
общее количество людей	329 чел
время начала эвакуации	60 с

При расчете использовалась горючая нагрузка: Упаковка: бумага+картон+этилен+стирол [6].

Таблица № 4
Параметры горючей нагрузки

Параметр	Единица измерения	Значение
Низшая теплота сгорания	кДж/кг	23540
Линейная скорость распространения пламени	м/с	0,004
Удельная массовая скорость выгорания	кг/(м² ∙ с)	0,013
Коэффициент полноты сгорания	—	0,93
Удельная мощность	кВт/м²	311
Дымообразующая способность	Нп ∙ м²/кг	172
Потребление кислорода (О₂)	кг/кг	1,7
Выделение углекислого газа (СО₂)	кг/кг	0,68
Выделение угарного газа (CO)	кг/кг	0,112
Выделение хлористого водорода (HCl)	кг/кг	0,004
При наличии в помещении очага пожара установки автоматического пожаротушения, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, при проведении расчетов значение скорости выгорания принимается уменьшенным в 2 раза

Допущения, принятые в расчете

• геометрические параметры конструкций и оборудования в модели приводятся к размерам с шагом 0,25 м;
• при моделировании пожара не учитывается действие системы противодымной вентиляции;
• продолжительность моделирования пожара определяется временем эвакуации людей;
• время начала эвакуации людей во всех помещениям – 60 секунд;
• при эвакуации используются только основные эвакуационные выходы;
• моделирование распространения дымовых потоков осуществляется без учета инженерных коммуникаций, строительных и декоративных элементов, размещенных в уровне потолка;
• не учитывается возможное воздействие воздушных потоков в здании, создаваемые системами общеобменной вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха.

4. Результаты

Таблица 5
Основные сведения о расчете

Количество ячеек	1 200 000
Размер ячейки	0,25 – в нижней части помещения 0,125 – в припотолочной зоне
Время выполнения расчета одного сценария	1 ч 8 мин
Оборудование	Вычислительный центр Threadripper

Рисунок 7. Графики ОФП

Результаты показывают, что преобладающим опасным фактором пожара является хлороводород. Предельно допустимая концентрация хлористого водорода в воздухе для человека составляет – 0,000023 кг/м³. Время достижения критического значения над очагом пожара – 17,6 сек.

На рисунках представлено распространения хлористого водорода (дыма) с визуализацией в каждой точке по объему расчетной модели. Рисунок включает в себя шкалу значений, которым присваивается оттенки цветов.

Сценарий 1

Рисунок 8. Распространение хлороводорода на 100 сек

Рисунок 9. Распространение хлороводорода на 200 сек

Рисунок 10. Распространение хлороводорода на 100 сек

Сценарий 2

Рисунок 11. Распространение хлороводорода на 100 сек

Рисунок 12. Распространение хлороводорода на 200 сек

Рисунок 13. Распространение хлороводорода на 200 сек

5. Выводы

FDS моделирование позволяет определить расчетный уровень дымового слоя при пожаре и проверить условие нераспространения дымовых потоков при пожаре.

Геометрические параметры проемов, соединяющих торговое помещение с центральной галереей, обеспечивают нераспространение дымовых потоков (опасных факторов пожара) в течение времени эвакуации посетителей и персонала при пожаре.

Объемно-планировочные и конструктивные решения, реализованные в торговом помещении, обеспечивают условие соответствия объекта защиты, предусмотренные пп. 3, 5 ч. 1 ст. 6 Федерального закона от 22.08.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

6. Библиография

1. Федеральный закон от 22 июля 2008 года №123-ФЗ «Технический регламент о требования пожарной безопасности».

2. СП 1.13130.2020 Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы.

3. СП 7.13130.2013 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности.

4. Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий. Методические рекомендации.

5. Приказ МЧС РФ от 30 июня 2009 г. N 382 “Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности” (с изменениями и дополнениями).

6. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: учебное пособие. Кошмаров Ю.А. – М: Академия ГПС МВД России, 2000 год.