Анализ теплового воздействия на окна лестничной клетки пожара, возникшего на балконе жилого здания

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

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. 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.

1. Ярош 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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: 10.25206/2310-9793-8-3-124-131

5. 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: 10.1007/978-1-4939-2565-0

6. Недрышкин О.В., Гравит М.В. Программные комплексы моделирования опасных факторов пожара // Пожарная безопасность. 2018. № 2. С. 38–46. EDN XQNGLB.

7. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учеб. пособие. М. : Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.

8. 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.

9. 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/app10165609

10. Zhang 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=933297

11. Wang 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.2021.103341

12. Launder 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)90029-2

13. 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. Vol. 6. Pp. 121–172.

14. 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)80144-0

15. Bressloff 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: 10.1080/10407799608914988

16. Truelove 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)90294-1

17. Безбородов В.И. Устойчивость при пожаре фасадных светопрозрачных конструкций высотных жилых зданий : дис. … канд. техн. наук. М., 2019. 161 с.

18. Зубкова Е.В., Казиев М.М. Поведение при пожаре и огнезащита светопрозрачных строительных конструкций // Вестник ВНИИНМАШ. 2014. № 1 (16). С. 54–55.

19. Дудунов А.В. Пожароустойчивость светопрозрачного заполнения оконных строительных конструкций : дис. … канд. техн. наук. М., 2010. 128 с.

20. 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.html