firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/PVB.2021.30.02.78-87firesmi-980Research ArticleСРЕДСТВА И СПОСОБЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВMEANS AND WAYS OF FIRE EXTINGUISHINGУчет механизма тушения пламени в интегральных и зонных моделях расчета динамики опасных факторов пожара в помещенииIntroduction of a flame suppression pattern into integrated and zone models used to analyze the dynamics of hazardous factors of indoor fireshttps://orcid.org/0000-0002-2361-6428КорольченкоД. А.KorolchenkoD. A.

Корольченко Дмитрий Александрович, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой комплексной безопасности в строительстве, директор Института комплексной безопасности в строительстве

РИНЦ ID: 352067

Scopus Author ID: 55946060600

ResearcherID: E-1862-2017

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

Dmitriy A. Korolchenko, Cand. Sci. (Eng.), Docent, Head of Department of Integrated Safety in Civil Engineering, Head of Institute of Integrated Safety in Construction

ID RISC: 352067

Scopus Author ID: 55946060600

ResearcherID: E-1862-2017 

Yaroslavskoe Shosse, 26, Moscow, 129337

KorolchenkoDA@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7234-1339ПузачС. В.PuzachS. V.

Пузач Сергей Викторович, д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, начальник кафедры инженерной теплофизики и гидравлики

РИНЦ ID: 18265

Scopus Author ID: 7003537835

ResearcherID: U-2907-2019 

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

Sergey V. Puzach, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Honoured Scientist of the Russian Federation, Head of Thermal Physics and Hydraulic Department

ID RISC: 18265

Scopus Author ID: 7003537835

ResearcherID: U-2907-2019 

Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366

puzachsv@mail.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian FederationАкадемия 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 Federation2021150520213027887Copyright © Корольченко Д.А., Пузач С.В., 20212021Корольченко Д.А., Пузач С.В.Korolchenko D.A., Puzach S.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/980

Введение. Для обоснования соответствия объемно-планировочных решений зданий и сооружений требованиям пожарной безопасности проводится расчет пожарного риска. Расчет времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара (ОФП) выполняется при условии свободного развития пожара. Единственной системой, работа которой принимается во внимание при превышении нормативной величины пожарного риска, является система противодымной вентиляции. Действие остальных систем пожарной безопасности не учитывается из-за отсутствия надежных инженерных методов расчета их влияния на развитие пожара. Проблема разработки модифицированных математических моделей расчета динамики распространения ОФП, учитывающих влияние процесса тушения на развитие пожара, является актуальной. Цель исследования — разработка общих принципов учета механизма тушения твердых материалов и горючих жидкостей огнетушащими веществами различной природы и степени дисперсности в интегральных и зонных моделях расчета динамики ОФП.Методика расчета. Расчеты выполнены на основе уравнения законов сохранения массы и энергии в пламенной зоне, образующейся над поверхностью горючего материала.Результаты исследования. Предложены общие принципы учета механизма тушения пламени в математических моделях расчета динамики ОФП. Представлены основные положения и параметры, необходимые для модификации существующих интегральной и зонной моделей при различных методах пожаротушения. Проведен расчет динамики ОФП с учетом механизма тушения пламени.Выводы. На основании результатов исследования разработаны модифицированные интегральная и зонная модели, которые позволяют проводить расчет динамики ОФП с учетом механизма тушения твердых материалов и горючих жидкостей огнетушащими веществами различной природы и дисперсности.

Introduction. Fire risk calculation is performed to substantiate the compliance of space planning solutions of buildings and structures with fire safety requirements. The calculation of time needed for hazardous factors of fire to block evacuation routes is performed with account for unlimited fire propagation. The only system, whose operation is taken into account if the fire risk value is exceeded, is the smoke ventilation system. The operation of other fire safety systems is disregarded due to the unavailability of reliable engineering methods of analysis of their influence on fire escalation. The problem of development of modified mathematical models, used to analyze the fire escalation pattern, with account to be taken of the process of fire extinguishing and its influence on fire propagation, is relevant. The purpose of this research is to develop common principles that allow to take account of the pattern of fire suppression in solid materials and combustible liquids by fire extinguishing substances having various origins and degrees of dispersion, if the fire extinguishing substances are added to integrated and zone models of development of hazardous factors of fire escalation.Calculation methodology. The calculations are based on the equation compiled in furtherance of principles of conservation of mass and energy in the flame zone above the surface of the combustible material.Research results. The co-authors suggest general principles for the introduction of a flame suppression pattern into integrated and zone models used to analyze the evolution of hazardous factors of indoor fires. The coauthors present the main provisions and parameters needed to modify integrated and zone models in case of different methods of fire extinguishing. The co-authors have analyzed hazardous factors of fire with account for the flame suppression pattern.Conclusions. The co-authors applied the research findings to develop the modified integrated and zone models that allow to analyze the dynamics of hazardous factors of fire with account for the extinguishing of solid materials and combustible fluids by fire extinguishing substances having various origins and degrees of dispersion.

горениефлегматизацияогнетушащие веществамассовый расходдисперсностьcombustionoxygen reductionfire extinguishing substancesmass flowdispersivenessReferencesHalloul Y., Chiban S., Awad A. Adapted fuzzy fault tree analysis for oil storage tank fire // Energy Sources. Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2019. Vol. 41. No. 8. Pp. 948–958. DOI: 10.1080/15567036.2018.1522393Halloul Y., Chiban S., Awad A. Adapted fuzzy fault tree analysis for oil storage tank fire. Energy Sources. Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2019; 41(8):948-958. DOI: 10.1080/15567036.2018.1522393Chettouh S., Hamzi R., Benaroua K. Examination of fire and related accidents in Skikda oil refinery for the period 2002–2013 // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2016. Vol. 41. Pp. 186–193. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.03.014Chettouh S., Hamzi R., Benaroua K. Examination of fire and related accidents in Skikda oil refinery for the period 2002-2013. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2016; 41:186-193. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.03.014Краснов А.В., Садыкова З.Х., Пережогин Д.Ю., Мухин И.А. Статистика чрезвычайных происшествий на объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности за 2007–2016 гг. // Нефтегазовое дело. 2017. № 6. С. 179–191. DOI: 10.17122/ogbus-2017-6-179-191Krasnov A.V., Sadykova Z.Kh., Perezhogin D.Yu., Mukhin I.A. Statistics of emergency accidents in the refining and petrochemical industry for the 2007-2016 years. Oil and Gas Business: 2017; 6:179- 191. DOI: 10.17122/ogbus-2017-6-179-191 (rus).Парфененко А.П. Проблемы эвакуации детей и подростков при пожарах // Технологии техносферной безопасности. 2010. № 5(33). C. 48–52. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_16322624_45477273.pdfParfenenko A.P. Problems of evacuation of children and teenagers under fire. Technology of Technosphere Safety. 2010; 5(33):48-52. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_16322624_45477273.pdf (rus).Парфененко А.П. Методология моделирования людских потоков и практика программирования их движения при эвакуации // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. Т. 23. № 12. С. 46–55. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25866632Parfenenko A.P. Methodology for modeling human movements and practice of programming their movement during evacuation. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2014; 23(12):46-55. (rus).Lyapin A., Korolchenko A., Meshalkin E. Expediency of application of explosion-relief constructions to ensure explosion resistance of production buildings // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04029. DOI: 10.1051/matecconf/20168604029Lyapin A., Korolchenko A., Meshalkin E. Expediency of application of explosion-relief constructions to ensure explosion resistance of production buildings. MATEC Web of Conferences. 2016; 86:04029. DOI: 10.1051/matecconf/20168604029Корольченко О.Н. Дымообразование при горении огнезащищенной древесины // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2008. Т. 17. № 1. С. 20–22. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=12510577Korolchenko O.N. Smoke formation when burning fire-resistant wood. Pozharovzryvobezopasnost/ Fire and Explosion Safety. 2008; 17(1):20-22. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=12510577 (rus).Komarov A.A., Gromov N.V., Korolchenko O.N. Ensuring blast resistance of critically important buildings and constructions in case of air crash // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1066. No. 1. P. 012005. DOI: 10.1088/1757-899x/1066/1/012005Komarov A.A., Gromov N.V., Korolchenko O.N. Ensuring blast resistance of critically important buildings and constructions in case of air crash. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021; 1066(1):012005. DOI: 10.1088/1757-899x/1066/1/012005Василенко В.В., Леликов Г.Д., Жердев К.В. Влияние растворов кислот на остаточную прочность страховочно-спасательных веревок // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 2. С. 38–44. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-2-38-44Vasilenko V.V., Lelikov G.D., Zherdev K.V. Effect of acid solutions on the residual strength of safety and rescue ropes. Occupational Safety in Industry. 2020; 2:38-44. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-2-38-44 (rus).Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф., Дегаев Е.Н., Власов Н.А., Мельников А.И. Тушение пламени горючих жидкостей химически активным ингибитором // Пожаровзрывобезопасность/ Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 11. С. 70–76. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.11.70-76Korolchenko D.A., Sharovarnikov A.F., Degaev E.N., Vlasov N.A., Melʼnikov A.I. Suppression of a flame of combustible liquids by reaction inhibitor. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2015; 24(11):70-76. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.11.70-76 (rus).Sharovarnikov A.F., Korol’chenko D.A. Fighting fires of carbon dioxide in the closed buildings // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 475–476. Pp. 1344–1350. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.475-476.1344Sharovarnikov A.F., Korolchenko D.A. Fighting fires of carbon dioxide in the closed buildings. Applied Mechanics and Materials. 2013; 475-476:1344-1350. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.475-476.1344Bolodian I.A., Shebeko Yu.N., Molchanov V.P., Deshevih Yu.I. et al. An estimation of fire and explosion hazard of large tanks for liquefied natural gas // Proceedings of the 9th International Conference on Fire Science and Engineering. Edinburgh. 2001. Vol. 2. Pp. 1309–1314.Bolodian I.A., Shebeko Yu.N., Molchanov V.P., Deshevih Yu.I. et al. An estimation of fire and explosion hazard of large tanks for liquefied natural gas. Proceedings of the 9th International Conference on Fire Science and Engineering. Edinburgh. 2001; 2:1309-1314.Корольченко А.Я., Шилина Е.Н. Газовое пожаротушение // Пожаровзрывобезопасность/ Fire and Explosion Safety. 2016. Т. 25. № 5. С. 57–65. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.05.57-65Korolchenko A. Ya., Shilina E. N. Gas extinguishing. Pozharovzryvobezopasnost/ Fire and Explosion Safety, 2016; 25(5):57-65. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.05.57-65 (rus).Kuligowski E.D. NIST Technical Note 1644. Compilation of data on the sublethal effects of fire effluent. Gaithersburg : National Institute of Standards and Technology, 2009. 47 p.Kuligowski E.D. NIST Technical Note 1644. Compilation of data on the sublethal effects of fire effluent. Gaithersburg, National Institute of Standards and Technology, 2009; 47.Шароварников А.Ф., Корольченко Д.А. Тушение горючих жидкостей распыленной водой // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2013. Т. 22. № 11. С. 70–74. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=20655296Sharovarnikov S.A., Korolchenko D.A. Extinguishing of combustible liquid by atomized water. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2013; 22(11):70-74. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=20655296 (rus).Шароварников А.Ф., Корольченко Д.А. Влияние дисперсности капель воды на эффективность тушения пожаров горючей жидкости // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2013. Т. 22. № 12. С. 69–74. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21009234&Sharovarnikov A.F., Korolchenko D.A. Impact of dispersion of water drops on the efficiency of fire extinguishing of combustible liquid. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2013; 22 (12):69-74. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21009234& (rus).Корольченко Д.А., Дегаев Е.Н., Шароварников А.Ф. Горение гептана в модельном резервуаре // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 2. С. 67–70. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23417404Korolʼchenko D.A., Degaev E.N., Sharovarnikov A.F. Combustion of heptane in a model tank. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2015; 24(2):67-70. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23417404 (rus).Снегирев А.Ю., Сажин С.С., Талалов В.А. Модель и алгоритм расчета теплообмена и испарения капель диспергированной жидкости // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. 2011. № 1. С. 44–55. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/model-i-algoritm-raschetateploobmena-i-ispareniya-kapel-dispergirovannoy-zhidkosti/viewerSnegirev A.Yu., Sazhin S.S., Talalov V.A., Snegirev A.Yu., Sazhin S.S., Talalov V.A. Model and algorithm of estimate of heat transfer and evaporation of dispersed liquid’s drops. St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics. 2011; 1:44-55. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/model-i-algoritm-rascheta-teploobmena-i-ispareniya-kapel-dispergirovannoy-zhidkosti/viewer (rus).Кошмаров Ю.А., Пузач С.В., Андреев В.В., Козлов Ю.И. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учебное пособие. М. : Академия ГПС МВД России, 2012. 126 с.Koshmarov Yu.A., Puzach S.V., Andreev V.V., Kozlov Yu.I. The prediction of dangerous fire factors in the room. Moscow, Academy of State Fire Service of Ministry of Internal Affairs of Russia Publ., 2012; 126. (rus).Моделирование пожаров и взрывов / под ред. Н.Н. Брушлинского, А.Я. Корольченко. М. : Пожнаука, 2000. 482 с.Modeling of fires and explosions. Brushlinskiy N.N., Korolchenko A.Ya. (eds). Moscow, Pozhnauka Publ., 2000; 482. (rus).Пузач С.В. Математическое моделирование газодинамики и теплообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. М. : Академия ГПС МЧС России, 2002. 150 с.Puzach S.V. Mathematical modeling of gas dynamics and heat transfer in solving problems of fire and explosion safety. Moscow, Academy of State Fire Service of Emercom of Russia, 2002; 150. (rus).Пузач С.В., Колодяжный С.А., Колосова Н.В. Модифицированная зонная модель расчета термогазодинамики пожара в помещении, учитывающая форму конвективной колонки // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 12. С. 33–39. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.12.33-39Puzach S.V., Kolodyazhnyy S.A., Kolosova N.V. Modified zonal model for calculating of the fire gas dynamics in the room taking into account the form of convective column. Pozharovzryvobezopasnost/ Fire and Explosion Safety. 2015; 24(12):33-39. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.12.33-39 (rus).Startseva N.A., Kolodyazhny S.A. Fire safety in designing pump stations and compressor houses // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. 2008; 2:155.Startseva N.A., Kolodyazhny S.A. Fire safety in designing pump stations and compressor houses. Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture, 2008; 2:155.NFPA 92B. 1990 NFPA Technical Committee Reports –– Technical Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Areas. Quincy, MA : National Fire Protection Association, 1990.NFPA 92B. 1990 NFPA Technical Committee Reports –– Technical Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Areas. Quincy, MA, National Fire Protection Association, 1990.Barrazo C.L., Bula A.J., Palencia A. Modeling and numerical solution of coal and natural gas combustion in a rotary kiln // Combustion Science and Technology. 2012. Vol. 184. No. 1. Pp. 26–43. DOI: 10.1080/00102202.2011.615769Barrazo C.L., Bula A.J., Palencia A. Modeling and numerical solution of coal and natural gas combustion in a rotary kiln. Combustion Science and Technology. 2012; 184(1):26-43. DOI: 10.1080/00102202.2011.615769Xiaoni Qi, Yongqi Liu, Hongqin Xu, Zeyan Liu, Ruixiang Liu. Modeling thermal oxidation of coal mine methane in a non-catalytic reverse-flow reactor // Strojniški vestnik –– Journal of Mechanical Engineering. 2014. Vol. 60. No. 7–8. Pp. 495–505. DOI: 10.5545/sv-jme.2013.1393Xiaoni Qi, Yongqi Liu, Hongqin Xu, Zeyan Liu, Ruixiang Liu. Modeling thermal oxidation of coal mine methane in a non-catalytic reverse-flow reactor. Strojniški vestnik –– Journal of Mechanical Engineering. 2014; 60(7-8):495-505. DOI: 10.5545/sv-jme.2013.1393

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