firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2024.33.05.16-25firesmi-1427Research ArticleСТАТИСТИКА И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗSTATISTICS AND SYSTEM ANALYSISАнализ теплового воздействия на окна лестничной клетки пожара, возникшего на балконе жилого зданияAnalysis of the thermal impact on the stairwell windows of a fire that occurred on the balcony of a residential buildinghttps://orcid.org/0000-0001-7234-1339ПузачС. В.PuzachS. V.

ПУЗАЧ Сергей Викторович, д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, начальник кафедры инженерной теплофизики и гидравлики

129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

Sergey V. PUZACH, Dr. Sci. (Eng.), Рrofessor, the Honored Scientist of the Russian Federation, Head of Thermal Physics and Hydraulic Department

Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366

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

ЛУЧКИН Сергей Алексеевич, научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Sergey A. LUCHKIN, Researcher, Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

VNIIPO, 12, Bala­shikha, Moscow Region, 143903

Luchkin.sergey@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9660-9221ГомозовА. В.GomozovA. V.

ГОМОЗОВ Александр Васильевич, к.т.н., ведущий научный сотрудник отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12

Alexander V. GOMOZOV, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of the Department of Fire Resistance of Building Structures and Engineering Equipment

VNIIPO, 12, Bala­shikha, Moscow Region, 143903

Gomozovav@yandex.ruАкадемия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияthe State Fire Academy of the Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimi­nation on 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 Federation2024311020243351625Copyright © Пузач С.В., Лучкин С.А., Гомозов А.В., 20242024Пузач С.В., Лучкин С.А., Гомозов А.В.Puzach S.V., Luchkin S.A., Gomozov A.V.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/1427Введение

Введение. Положения нормативных документов в области пожарной безопасности содержат требования по ограничению распространения пожара по плоскому фасаду здания в оконные и дверные проемы лестничных клеток в виде требований к ширине глухих простенков, но не содержат соответствующих требований к рассто­яниям между балконами и окнами лестничных клеток. Для обоснования этих требований в настоящей статье проведен анализ теплового воздействия на окна лестничных клеток пожара, возникшего на балконе жилого здания.

Цели и задачи

Цели и задачи. Целью настоящей статьи является расчетная оценка полей температур и тепловых потоков в зоне светопрозрачного заполнения проемов лестничных клеток в зависимости от конструктивного исполнения балконов, размеров простенков, а также возможной скорости ветра в районе застройки.

Методы

Методы. Для решения поставленных задач применены аналитические и математические методы исследования, в том числе математические методы моделирования распространения ОФП — полевое (CFD) модели­рование динамики пожара.

Результаты

Результаты. Получены расчетные данные, позволяющие оценить тепловое воздействие на окна лестничных клеток пожара, возникшего на балконе жилого здания в зависимости от конструктивного исполнения балконов, размеров простенков, а также возможной скорости ветра в районе застройки.

Заключение

Заключение. На основе исследований получены расчетные данные для оценки теплового воздействия пожара, возникшего на балконе жилого здания и распространяющегося по фасаду, на оконные проемы лестничной клетки. Полученные данные позволяют оценить влияние конструктивного исполнения балконов, скорости ветра в районе размещения объекта, а также размера простенка на температурные поля и тепловые потоки в зоне оконного остекления лестничной клетки, а на этой основе внести необходимые дополнения и уточнения в требования нормативных документов по анализируемому вопросу.

Introduction

Introduction. The provisions of regulatory documents in the field of fire safety contain requirements for limiting the spread of fire along the flat facade of a building into window and door openings of staircases in the form of requirements for the width of blind partitions, but do not contain corresponding requirements for the distances between balconies and windows of staircases. To substantiate these requirements, this paper analyzes the thermal impact on the stairwell windows of a fire that occurred on the balcony of a residential building.

Aims and objectives

Aims and objectives. The aim of this paper is to calculate the temperature fields and heat flows in the zone of translucent filling of staircase openings, depending on the design of the balconies, the size of the partitions, as well as the possible wind speed in the building area.

Methods

Methods. To solve the assigned problems, analytical and mathematical research methods were used, including mathematical methods for modelling the propagation of general physical properties — field (CFD) modelling of fire dynamics.

Results

Results. Calculation data are obtained to evaluate the thermal impact on the stairwell windows of a fire that occurred on the balcony of a residential building, depending on the design of the balconies, the size of the partitions, as well as the possible wind speed in the building area.

Conclusion

Conclusion. Based on the research, calculated data were obtained to assess the thermal impact of a fire that broke out on the balcony of a residential building and spread along the facade to the window openings of the staircase. The data obtained make it possible to evaluate the influence of the design of balconies, wind speed in the area where the facility is located, as well as the size of the partition on the temperature fields and heat flows in the window glazing area of the staircase, and on this basis — to make the necessary additions and clarifications to the requirements of regulatory documents on the issue being analyzed.

конструктивное исполнение балконовразмер простенкапредельные значения температурпредельные значения тепловых потоковматематическая модельstructural design of balconiespartition sizelimit values of temperatureslimit values of heat fluxesmathematical modelReferencesЯрош 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. EDN TUFIDN.Yarosh A.S., Chalatashvili M.N., Krol A.N., Popova E.A., Romanova V.V., Sachkov A.V. Analysis of mathematical models for the development of dangerous fire factors in the system of buildings and structures. Bulletin of the scientific center for the safety of work in the coal industry. 2019; 1:50-56. EDN TUFIDN. (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 5th international scientific and practical conference. Saratov, April 24–26, 2019 / ed. C.M. Rogacheva, A.S. Zhutova, I.M. Uchaeva. Saratov, Amirit, 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: 10.25206/2310-9793-7-3-10-15. EDN LTPRRL.Bedrina 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. EDN LTPRRL. (rus).Храпский С.Ф., Бедрина Е.А. Динамика развития тепломассообменных процессов при пожарах в жилых многоквартирных зданиях и ее влияние на возможность безопасной эвакуации людей // Динамика систем, механизмов и машин. 2020. Т. 8. № 3. С. 124–131. DOI: 10.25206/2310-9793-8-3-124-131Khrapsky S.F., Bedrina E.A. Dynamics of development of heat and mass transfer processes during fires in residential multi-apartment buildings and its influence on the possibility of safe evacuation of people. Dynamics of systems, mechanisms and machines. 2020; 8(3):124-131. DOI: 10.25206/2310-9793-8-3-124-131 (rus).McGrattan K., Miles S. Modeling fires using Computational Fluid Dynamics (CFD). SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Chapter 32. Fifth Edition. 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. Fifth Edition. Society of Fire Protection Engineers, 2016; 1034-1065. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0Недрышкин О.В., Гравит М.В. Программные комплексы моделирования опасных факторов пожара // Пожарная безопасность. 2018. № 2. С. 38–46. EDN XQNGLB.Nedryshkin O.V., Gravit M.V. Software systems for modeling fire hazards. Fire safety. 2018; 2:38-46. EDN XQNGLB. (rus).Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учеб. пособие. М. : Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.Koshmarov Yu.A. Prediction of dangerous factors of fire in premises : textbook allowance. Moscow, Academy of State Fire Service of the Ministry of Internal Affairs of Russia, 2000; 118. (rus).Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. 336 с.Puzach S.V. Methods for calculating heat and mass transfer during a fire in a room and their application in solving practical problems of fire and explosion safety. Mоscow, Academy of State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2005; 336. (rus).Cortés D., Gil D., Azorín J., Vandecasteele F., Verstockt S. A review of modelling and simulation methods for flashover prediction in confined space fires. Applied Sciences (Switzerland), 2020. No. 10 (1). Рp. 1–18. DOI: 10.3390/app10165609Cortés D., Gil D., Azorín J., Vandecasteele F., Verstockt S. A review of modelling and simulation methods for flashover prediction in confined space fires. Applied Sciences (Switzerland), 2020; 10(1):1-18. DOI: 10.3390/app10165609Zhang 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. No. 130. Р. 103579. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.103579 URL: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfmpub_id=933297Zhang 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.2022.103579 URL: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfmpub_id=933297Wang J., Tam W.C., Jia Y., Peacock R., Reneke P., Fu E.Y. et al. P-Flash A machine learning-based model for flashover prediction using recovered temperature data // Fire Safety Journal. 2021. No. 122. Р. 103341. DOI: 10.1016/j.firesaf.2021.103341Wang J., Tam W.C., Jia Y., Peacock R., Reneke P., Fu E.Y. et al. P-Flash a machine learning-based model for flashover prediction using recovered temperature data. Fire Safety Journal. 2021; 122:03341. DOI: 10.1016/j.firesaf.2021.103341Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1974. No. 3 (2). Рр. 269–289. DOI: 10.1016/0045-7825(74)90029-2Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1974; 3(2):269-289. DOI: 10.1016/0045-7825(74)90029-2Hossain M.S., Rodi W. A turbulence model for buoyant flows and its application for vertical buoyant jets // Turbulent Buoyant Jets and Plums (Rodi W. ed.). HMT Series : Oxford, England, 1982. Vol. 6. Pp. 121–172.Hossain M.S., Rodi W.A. Turbulence model for buoyant flows and its application for vertical Buoyant jets. Turbulent Buoyant Jets and Plums (Rodi W. ed.). HMT Series, Oxford, England, 1982; 6:121-172.Lockwood F.C., Shah N.G. A new radiation solution method for incorporation in general combustion prediction procedures // Proceedings of the Simposium (International) on Combustion. 1981. No. 18 (1). Pp. 1405–1414. DOI: 10.1016/S0082-0784(81)80144-0Lockwood F.C., Shah N.G. A new radiation solution method for incorporation in general combustion prediction procedures. Proceedings of the Simposium (International) on Combustion. 1981; 18(1):1405-1414. DOI: 10.1016/S0082-0784(81)80144-0Bressloff N.W., Moss J.B., Rubini P.A. Assessment of a differential total absorptivity solution to the radiative transfer equation as applied in the discrete transfer radiation model. Numerical heat transfer, Part B // An International Journal of Computation and Methodology. 1996. No. 29 (3). Pp. 381–397. DOI: 10.1080/10407799608914988Bressloff N.W., Moss J.B., Rubini P.A. Assessment of a differential total absorptivity solution to the radiative transfer equation as applied in the discrete transfer radiation model. Numerical heat transfer, Part B. An International Journal of Computation and Methodology. 1996; 29(3):381-397. DOI: 10.1080/10407799608914988Truelove J.S. The two-flux model for radiative transfer with strongly anisotropic scattering // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1984. No. 27 (3). Pp. 464–466. DOI: 10.1016/0017-9310(84)90294-1Truelove J.S. The two-flux model for radiative transfer with strongly anisotropic scattering. International Journal of Heat and Mass Transfer. 1984; 27(3):464-466. DOI: 10.1016/0017-9310(84)90294-1Безбородов В.И. Устойчивость при пожаре фасадных светопрозрачных конструкций высотных жилых зданий : дис. … канд. техн. наук. М., 2019. 161 с.Bezborodov V.I. Fire stability of the facade translucent structures of high-rise residential buildings : dissertation of Candidate of technical sciences. Moscow, 2019; 161. (rus).Зубкова Е.В., Казиев М.М. Поведение при пожаре и огнезащита светопрозрачных строительных конструкций // Вестник ВНИИНМАШ. 2014. № 1 (16). С. 54–55.Zubkova E.V., Kaziyev M.M. Behavior in fire and fire protection of translucent building structures. Bulletin of VNIINMASH. 2014; 1(16):54-55. (rus).Дудунов А.В. Пожароустойчивость светопрозрачного заполнения оконных строительных конструкций : дис. … канд. техн. наук. М., 2010. 128 с.Dudunov A.V. Fire resistance of translucent filling of window building structures : dissertation of Candidate of technical sciences. Moscow, 2010; 128. (rus).Зубкова Е.В. Факторы разрушения листового стекла при пожаре // Технологии техносферной безопасности : интернет-журнал. 2015. № 4 (62). URL: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2015-4/2015-4.htmlZubkova E.V. Factors of destruction of glass sheets during fire. Technologies of technosphere safety : online magazine. 2015; 4(62). URL: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2015-4/2015-4.html (rus).

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