Численное моделирование задымления помещений при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки

Введение. Согласно действующим методическим рекомендациям в области проектирования и расчета параметров систем противодымной защиты зданий и сооружений как в России, так и других странах для определения расхода выделяющегося при пожаре дыма в помещениях, который необходимо удалять системами вытяжной противодымной вентиляции, применяются зависимости, основанные на тепловой мощности очага пожара. На процесс задымления помещения и его скорость при пожаре, кроме низшей теплоты сгорания и удельной скорости выгорания, могут повлиять такие характеристики пожарной нагрузки, как дымообразу­ющая способность, выход токсичных продуктов горения и т.п.

Цели и задачи. Целью работы является проверка предположения о влиянии характеристик пожарной нагрузки, не входящих в величину тепловой мощности очага пожара, на процесс задымления помещения.

Методы исследования. Для оценки задымленности помещений при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки применялись методы компьютерного моделирования при помощи программного комплекса ­­Fire Dynamics Simulator.

Результаты и их обсуждение. Представлены результаты моделирования динамики дальности видимости, температуры и плотности дыма в помещениях площадью 100 и 200 м2 при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки, участвующей в горении.

Выводы. Качественные отличия времени от начала пожара до потери видимости, динамики оптической плотности дымогазовоздушной среды, а также отличия площади задымления помещений свидетельствуют о существенной дифференцированности процесса задымления помещений в зависимости от свойств горючей нагрузки, участвующей в пожаре.

Выявленное влияние характеристик пожарной нагрузки, не входящих в величину тепловой мощности очага пожара, на процесс задымления помещения требует проведения дополнительных исследований по оценке эффективности работы систем дымоудаления из помещений с учетом результатов, полученных в настоящей статье.

1. Батчер Е., Парнэлл А. Опасность дыма и дымозащита / пер. с англ. Е.Ш. Фельдмана. М. : Стройиздат, 1983. 153 с.

2. Klote J.H., Milke J.A. Principles of smoke management // American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers & Society of Fire Protection Engineers. Atlanta, 2002.

3. Есин В.М., Калмыков С.П., Панов М.В., Токарев В.Н. Пожарная безопасность в строительстве : уч., в 2 ч. Часть 1. М. : Академия ГПС МЧС России, 2023. 333 с.

4. Пузач С.В., Комаревцев Н.В. Определение уровня токсичности продуктов горения веществ и материалов при пожаре с точки зрения блокирования пути эвакуации // Ройтмановские чтения : сб. мат. XI науч.-практ. конф. г. Москва, 21 марта 2023 г. М. : Академия ГПС МЧС России, 2023. С. 43–46.

5. Мустафин В.М., Пузач С.В. Влияние начальной освещенности и дымообразующей способности на расчетное время блокирования путей эвакуации по потере видимости // Безопасность жизнедеятельности. 2020. № 2 (230). С. 17–22.

6. Багажков И.В., Коноваленко П.Н., Наумов А.В. Дым и его токсичность // Актуальные вопросы естество­знания : мат. V Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иваново, 24 марта 2020 года. Иваново : Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2020. С. 13–16.

7. Purser D.A. Toxic combustion product yields as a function of equivalence ratio and flame retardants in under-ventilated fires: bench-large-scale comparisons // Polymers. 2016. Vol. 8 (9). Р. 330. DOI: 10.3390/POLYM8090330

8. Su L.-C., Wu X., Zhang X., Huang X. Smart performance-based design for building fire safety: Prediction of smoke motion via AI // Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 43 (4). DOI: 10.1016/j.jobe.2021.102529

9. Khan M.M., Chaos M. Combustion characteristics of materials and generation of fire products. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. 5th ed. 2016. Рр. 1143–1232. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0_36

10. Cheung W.T., Zeng Ya., Lin Sh., Huang X. Modelling carbon monoxide transport and hazard from smouldering for building fire safety design analysis // Fire Safety Journal. August 2023. Vol. 140. Р. 103895. DOI: 10.1016/j.firesaf.2023.103895

11. Есин В.М., Калмыков С.П. Обоснование расхода удаляемого из поэтажных коридоров дыма при пожаре в зданиях повышенной этажности // Пожарная безопасность. 2022. № 3 (108). С. 76–85. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2022.46.16.009

12. Klote J.H., Milke J.A., Turnbull P.G., Kashef A., Ferreira M.J. Handbook of smoke control engineering. ASHRAE, 2012. 512 p.

13. Li L., Du F., Yang Y., Wei L., Huang F., Gao Z. et al. Research on the smoke mass flow rate in one-dimensional spreading stage in tunnel with multiple fire sources // Case Studies in Thermal Engineering. 2022. Vol. 31. Р. 101801. DOI: 10.1016/j.csite.2022.101801

14. Veloo P., Quintiere J.G. Convective heat transfer coefficient in compartment fires // Journal of Fire Sciences. 2013. Vol. 31 (5). Рр. 410–423. DOI: 10.1177/0734904113479001

15. Mvogo Р.О., Samedi О.Z., Changement P., Zaida J.T., Nzie W., Fouda H.E. et al. Investigative Study on Convective Heat Transfer inside Compartment during Fire Situation // Journal of Combustion. 2022. Vol. 2022. 12 p. DOI: 10.1155/2022/6559812

16. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учеб. пособие. М. : Академия ГПС МВД РФ, 2000. 119 с.

17. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров / пер. с англ. К.Г. Бомштейна ; под ред. Ю.А. Кошмарова, В.Е. Макарова. М. : Стройиздат, 1990. 424 с.

18. Баркалов Б.В. Основания норм проектирования аварийной противодымной вентиляции // Водоснабжение и санитарная техника. 1990. № 9.

19. McGrattan K., Hostikka S., Floyd J., McDermott R., Vanella M. NIST Special Publication 1018-1. 6th ed. Fire Dynamics Simulator. Technical Reference Guide / Ed. Kevin McGrattan. 2021. Vol. 1. DOI: 10.6028/NIST.SP.1018

20. McGrattan K., McDermott R., Floyd J. A simple two-step reaction scheme for soot and CO // Proceedings of the Tenth International Seminar on Fire and Explosion Hazards (ISFEH10). Oslo, NO. 2022.