firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.03.69-81firesmi-1239Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВSAFETY OF BUILDINGS, STRUCTURES, OBJECTSРасчетная оценка эффективности технических решений по естественному проветриванию обычных лестничных клеток при пожаре в жилых зданияхCalculation evaluation of the effectiveness of technical solutions for natural ventilation of ordinary staircases in case of fire in residential buildingshttps://orcid.org/0000-0003-2396-3136ПехотиковА. В.PekhotikovA. V.

канд. техн. наук, начальник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

Cand. Sci. (Eng.), Head of Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

Pekhotikov.a@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6347-3257АбашкинА. А.AbashkinA. A.

начальник отдела моделирования пожаров и нестандартного проектирования

Head of Fire Modeling and Custom Design Department

one_15@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9660-9221ГомозовА. В.GomozovA. V.

канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

Gomozovav@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2313-6309ЛучкинС. А.LuchkinS. A.

младший научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

Junior Researcher, Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

Luchkin.sergey@yandex.ruВсероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural DisastersRussian FederationВсероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихий­ных бедствийРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural DisastersRussian FederationВсероссийский ордена «Знак Почета» научно-­исследовательский институт противопожарной оборо­­ны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияAll-Russian Research Institute for Fire Protection of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural DisastersRussian Federation2023230620233236981Copyright © Пехотиков А.В., Абашкин А.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А., 20232023Пехотиков А.В., Абашкин А.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А.Pekhotikov A.V., Abashkin A.A., Gomozov A.V., Luchkin S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1239Введение

Введение. Естественное проветривание обычных лестничных клеток при пожаре предусмотрено положениями нормативных документов в области пожарной безопасности и играет существенную роль для обеспечения безопасности людей. Анализируются вопросы эффективности проветривания лестничных клеток через оконные проемы в наружных стенах, а также через проемы выходов на кровлю.

Целью является разработка критериев и математических соотношений для оценки эффективности технических решений по проветриванию лестничных клеток, а также их апробация для жилых зданий различной этажности.

Методы

Методы. Используются математические методы, позволяющие прогнозировать концентрации продуктов горения на различных этажах лестничных клеток в зависимости от площади открытых оконных проемов и возможности открытия люков выходов на кровлю, а также аналитический метод оценки эффективности технических решений по проветриванию лестничных клеток.

Результаты

Результаты. Разработаны теоретические положения, позволяющие оценить влияние площади открытых оконных проемов и люков выходов на кровлю на естественное проветривание обычных лестничных клеток в жилых зданиях секционного типа с выходами из квартир на лестничные клетки, а также проведены расчеты, позволяющие оценить эффективность этих решений в зданиях различной этажности.

Выводы

Выводы. На основе исследований разработаны критерии и математические соотношения для оценки эффективности различных технических решений по естественному проветриванию обычных лестничных клеток. При этом эффективность этих решений определяется возможностью спасения людей из квартир соответствующего этажа без привлечения значительного числа пожарных и без применения средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения.

Introduction

Introduction. Natural ventilation of ordinary staircases in case of fire is provided for by the provisions of regulatory documents in the field of fire safety and plays an essential role in ensuring the safety of people. This article analyzes the effectiveness of ventilation of staircases through window openings in the outer walls, as well as through the openings of exits to the roof.

The purpose of this article is to develop criteria and mathematical relationships for evaluating the effectiveness of technical solutions for ventilation of staircases, as well as their approbation for residential buildings of various heights.

Methods

Methods. Mathematical methods are used to predict the concentration of combustion products on different floors of stairwells, depending on the area of open window openings and the possibility of opening roof access hatches, as well as an analytical method for evaluating the effectiveness of technical solutions for ventilation of stairwells.

Results

Results. Theoretical provisions have been developed to assess the effect of the area of open window openings and roof hatches on the natural ventilation of ordinary staircases in sectional-type residential buildings with exits from apartments to staircases, and calculations have been made to evaluate the effectiveness of these solutions in buildings of various heights.

Conclusions

Conclusions. Based on the research, criteria and mathematical ratios have been developed to evaluate the effectiveness of various technical solutions for the natural ventilation of ordinary staircases. At the same time, the effectiveness of these solutions is determined by the possibility of rescuing people from the apartments of the corresponding floor without the involvement of a significant number of firefighters and without the useof personal respiratory and eye protection equipment.

оконные проемывыходы на кровлюспасение людей при пожарепредельные значения опасных факторов пожараэтажность жилых зданийwindow openingsexits to the roofrescue of people in case of firelimit values оf fire hazardsresidential buildings of various heightsReferencesПехотиков А.В., Иващук Р.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А. Анализ технических решений по противопожарной защите обычных лестничных клеток при реконструкции секционных жилых зданий // Пожаро­взрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2023. Т. 36. № 2. С. 59–70. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.02.59-70Pekhotikov A.V., Ivashchuk R.A., Gomozov A.V., Luchkin S.A. Analysis of engineering solutions for the fire protection of conventional stairwells during the reconstruction of residential buildings of sectional type. Pozharovzryvobez­opasnost/Fire and Explosion Safety. 2023; 36(2):59-70. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.02.59-70 (rus).Холщевников В.В., Самошин Д.А., Парфененко А.П., Кудрин И.С., Истратов Р.Н., Белосохов И.Р. Эвакуация и поведение людей при пожарах : учебное пособие. М. : Академия ГПС МЧС России, 2015. 262 с.Kholshchevnikov V.V., Samoshin D.A., Parfenenko A.P., Kudrin I.S., Istratov R.N., Belosokhov I.R. Evacuation and behavior of people in case of fires : textbook. Allowance. Moscow, Academy of GPS EMERCOM of Russia, 2015; 262. (rus).Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности. 2-е изд., испр. и доп. М. : ВНИИПО, 2016. 79 с.Methodology for determining the calculated values of fire risk in buildings, structures and fire compartments of various classes of functional fire hazard. 2nd ed., rev. and add. Moscow, VNIIPO, 2016; 79.McGrattan K., Miles S. Modeling fires using Computational Fluid Dynamics (CFD) // SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Chapter 32. 5th ed. Society of Fire Protection Engineers, 2016. Pp. 1034–1065. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0McGrattan K., Miles S. Modeling fires using Computational Fluid Dynamics (CFD). SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Chapter 32. 5th ed. Society of Fire Protection Engineers, 2016; 1034-1065. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0Ярош А.С., Чалаташвили М.Н., Кроль А.Н., Попова Е.А., Романова В.В., Сачков А.В. Анализ математических моделей развития опасных факторов пожара в системе зданий и сооружений // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019. № 1. С. 50–56.Yarosh A.S., Chalatashvili M.N., Krol A.N., Popova E.A., Romanova V.V., Sachkov A.V. The system of buildings and structures dangerous fire factors development mathematical models alysis. Bulletin of the scientific center for the safety of work in the coal industry. 2019; 1:50-56. (rus).Дроздов Д.С., Дроздова Т.И. Графическое моделирование для оценки опасных факторов пожара // Техно­генная и природная безопасность : сб. науч. тр. V междунар. науч.-практ. конф. Саратов, 24–26 апреля 2019 г. / под ред. С.М. Рогачевой, А.С. Жутова, И.М. Учаевой. Саратов : Амирит, 2019. С. 69–73.Drozdov D.S., Drozdova T.I. Graphic modeling for assessing fire hazards. Technogenic and natural safety : collection of scientific papers of the V International Scientific and Practical Conference. Saratov, April 24–26, 2019. C.M. Rogacheva, A.S. Zhutova, I.M. Uchaeva (ed.). Saratov, Amirit Publ., 2019; 69-73. (rus).Бедрина Е.А., Рекин А.С., Храпский С.Ф., Бокарев А.И., Денисова Е.С. Прогнозирование динамики тепломассообменных процессов при пожарах в типовых многоэтажных жилых зданиях // Динамика систем, механизмов и машин. 2019. Т. 7. № 3. С. 10–15. DOI: 10.25206/2310-9793-7-3-10-15Bedrina E.A., Rekin A.S., Khrapsky S.F., Bokarev A.I., Denisova E.S. Forecasting the dynamics of heat and mass transfer processes during fires in typical multi-storey residential buildings. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2019; 7(3):10-15. DOI: 10.25206/2310-9793-7-3-10-15 (rus).McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K. Fire dynamics simulator user’s guide. National Institute of Standards and Technology, 2019. 288 p. URL: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=913619McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K. Fire dynamics simulator user’s guide. National Institute of Standards and Technology, 2019; 288. URL: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=913619Gilbert S. Human behavior in home fires. Technical Note (NIST TN). Gaithersburg, MD, National Institute of Standards and Technology. 2021. DOI: 10.6028/NIST.TN.2191Gilbert S. Human behavior in home fires. Technical Note (NIST TN). National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 2021. DOI: 10.6028/NIST.TN.2191Zhang T., Wang Z., Wong H., Tam W., Huang X.B., Xiao F. Real-time forecast of compartment fire and flashover based on deep learning // Fire Safety Journal. 2022. Vol. 130. P. 103579. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103579Zhang T., Wang, Z., Wong H., Tam W., Huang X., Xiao F. Real-time forecast of compartment fire and flashover based on deep learning. Fire Safety Journal. 2022; 130:103579. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103579Leventon I.T., Bonny J.W. Influence of dispositional and situational factors on human perceptions of fire risk // Interflam 2019. London, 2020. DOI: 10.1002/fam.2857Leventon I.T., Bonny J.W. Influence of dispositional and situational factors on human perceptions of fire risk. Interflam 2019. London, 2020. DOI: 10.1002/fam.2857Gwynne S., Kuligowski E., Kinsey M., Hulse L. Modelling and influencing human behaviour in fire // Fire and Materials. 2017. Vol. 41. Issue 5. Pp. 412–430. DOI: 10.1002/fam.2391Gwynne S., Kuligowski E., Kinsey M., Hulse L. Modelling and influencing human behaviour in fire. Fire and Mate­rials. 2017; 41(5):412-430. DOI: 10.1002/fam.2391Матюшин А.В., Гомозов А.В., Иващук Р.А. Моделирование динамики опасных факторов пожара в поме­щениях с людьми, нуждающимися в спасении, с учетом наличия неплотностей в притворах дверей // Пожарная безопасность. 2013. № 4. С. 63–68. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20929304Matyushin A.V., Gomozov A.V., Ivashchuk R.A. Simulation of dynamics of dangerous fire factors in premises with people in need of rescue, taking into account the frame ledge of doors. Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2013; 4:63-68. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20929304 (rus).Матюшин А.В., Гомозов А.В., Иващук Р.А. Методика расчета динамики опасных факторов пожара в поме­щениях при наличии неплотностей в притворах дверей (щелей) // Пожарная безопасность. 2015. № 4. С. 92–100. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25064046Matyushin A.V., Gomozov A.V., Ivashchuk R.A. Design procedure of dynamics of dangerous factors of fire in rooms in the presence of loose-fitting doors (narrow slots). Pozharnaya bezopasnost’/Fire Safety. 2015; 4:92-100. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25064046 (rus).Пехотиков А.В., Гомозов А.В., Усолкин С.В., Иващук Р.А. Оценка возможности спасения людей при пожаре в жилом здании // Пожарная безопасность. 2021. № 3 (104). С. 86–96. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2021.30.18.010Pekhotikov A.V., Gomozov A.V., Usolkin S.V., Ivashchuk R.A. Evaluation of the possibility of saving people in a fire in a residential building. Pozharnaya bezopasnost’/Fire Safety. 2021; 3(104):86-96. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2021.30.18.010 (rus).Пехотиков А.В., Иващук Р.А., Гомозов А.В., Лучкин С.А. Анализ влияния фактора огнестойкости строительных конструкций на обеспечение безопасности людей при пожаре // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 3. С. 84–95. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.03.84-95Pekhotikov A.V., Ivashchuk R.A., Gomozov A.V., Luchkin S.A. Analyzing the influence of the fire resistance of building structures on human safety in case of a fire. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2022; 31(3):84-95. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.03.84-95 (rus).Saarinen P.E., Kalliomäki P., Tang J.W., Koskela H. Large eddy simulation of air escape through a hospital isolation room single hinged doorway — validation by using tracer gases and simulated smoke videos // PLoS ONE. 2015. Vol. 10. Issue 7. P. e0130667. DOI: 10.1371/journal.pone.0130667Saarinen P.E., Kalliomäki P., Tang J.W., Koskela H. Large eddy simulation of air escape through a hospital isolation room single hinged doorway — validation by using tracer gases and simulated smoke videos. PLoS ONE. 2015; 10(7):e0130667. DOI: 10.1371/journal.pone.0130667Martin D., McLaughlin B., Arup P.E. Influence of gap sizes around swinging doors with builders hardware on fire and smoke. San Francisco, 2018. URL: https://www.nfpa.org//-/media/Files/News-and-Research/Fire-statistics-and-reports/Building-and-life-safety/RFInfluenceGapSizeAroundSwingingDoors.pdfMartin D., McLaughlin B., Arup P.E. Influence of gap sizes around swinging doors with builders hardware on fire and smoke. San Francisco, 2018. URL: https://www.nfpa.org//-/media/Files/News-and-Research/Fire-statistics-and-reports/Building-and-life-safety/RFInfluenceGapSizeAroundSwingingDoors.pdfZhang C., Asif U. Heat transfer principles in thermal calculation of structures in fire // Fire Safety Journal. 2015. Vol. 78. Pp. 85–96. DOI: 10.1016/j.firesaf.2015.08.006Zhang C., Asif U. Heat transfer principles in thermal calculation of structures in fire. Fire Safety Journal. 2015; 78:85-96. DOI: 10.1016/j.firesaf.2015.08.006Шебеко Ю.Н., Шебеко А.Ю., Гордиенко Д.М. Расчетная оценка эквивалентной продолжительности пожара для строительных конструкций на основе моделирования пожара в помещении // Пожарная безопасность. 2015. № 1. С. 31–39. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23092671Shebenko Yu.N., Shebeko A.Yu., Gordienko D.M. Assessment of equivalent fire duration for building structures based on compartment fire modeling. Pozharnaya bezopasnost’/Fire Safety. 2015; 1:31-39. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23092671 (rus).Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения : рекомендации. М. : ВНИИПО, 1988. 56 с.Methods for calculating the temperature regime of a fire in the premises of buildings for various purposes : Recommendations. Moscow, VNIIPO Ministry of Internal Affairs of the USSR, 1988; 56. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.