Оценка влияния горючей акустической отделки на динамику опасных факторов пожара в зале с массовым пребыванием людей методом интегрального моделирования

Введение. Пожары в залах с массовым пребыванием людей характеризуются быстрым распространением опасных факторов, что критически ограничивает время для спасения людей. Особую угрозу представляет применение горючей акустической отделки, существенно ускоряющей развитие пожара.

Цели и задачи. Целью исследования является количественная оценка влияния горючих акустических панелей на динамику изменения среднеобъемной температуры, дальности видимости и концентрации монооксида углерода по сравнению с негорючими аналогами (НГ) в помещении объемом 6000 м3. Задачами исследования являются: построение расчетных сценариев пожара для зала объемом 6000 м3 с горючей и негорючей акус­тической отделкой, численное моделирование изменения среднеобъемной температуры, видимости и концентрации оксида углерода с использованием однозонной интегральной модели, а также определение времени достижения критических значений опасных факторов пожара.

Методы. Математическая модель пиролиза формулируется в однозонной постановке на основе уравнений энергетического и материального баланса, которые связывают суммарную тепловую мощность пожара и массовую скорость выгорания отделочных материалов с эволюцией среднеобъемной температуры, задымления и концентрации оксида углерода.

Результаты и обсуждение. На основе системы дифференциальных уравнений энергетического и материального баланса проведен численный эксперимент для очага мощностью 600 кВт. Установлено, что при наличии сгораемых элементов критические значения температуры (70 °C), видимости (5 м) и оксида углерода (0,116 %) достигаются на 528, 665 и 681-й с соответственно. В сценарии с использованием материалов НГ за расчетный интервал в 1200 с пороги по задымлению и токсичности не превышаются, а критический рост температуры происходит со значительным запаздыванием (на 862-й с).

Заключение. Использование горючих материалов приводит к блокированию путей эвакуации в интервале от 9 до 12 мин, что недопустимо для объектов с массовым пребыванием людей. Обоснована необходимость жесткого ограничения применения горючих акустических панелей и подтверждена эффективность применения однозонного прогнозирования для ранней стадии проектирования.

1. Константинова Н.И., Смирнов Н.В., Зубань А.В., Зубань О.П. Пожаробезопасное применение акустических материалов в зданиях культурно-зрелищного назначения // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. № 6 (30). С. 13–23. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.30.06.13-23. EDN GNTMUF.

2. Chu G., Wang, J., Wang Q. Time-dependent fire risk assessment for occupant evacuation in public assembly buildings // Structural Safety. 2012. No. 38. Pp. 22–31. DOI: 10.1016/j.strusafe.2012.02.001

3. Седов Д.В., Рожков Д.М., Несмеянов А.А., Беляк А.Л. Об особенностях распространения продуктов горения при пожарах на устаревших спортивных объектах // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2025. № 3 (38). С. 254–268. DOI: 10.34987/vestnik.sibpsa.2025.57.91.025. EDN HCPBFK.

4. Mahmoud A.S., Sanni-Anibire M.O., Hassanain M.A. Performance-based fire safety evacuation of an auditorium facility using a theoretical calculation method // International Journal of Building Pathology and Adaptation. 2017. Vol. 35. No. 2. Pp. 124–138. DOI: 10.1108/IJBPA-11-2016-0027

5. Stec A.A., Hull T.R. Assessment of the fire toxicity of building insulation materials // Energy and Buildings. 2011. No. 43 (2–3). Pp. 498–506. DOI: 10.1016/j.enbuild.2010.10.015

6. Еремина Т.Ю., Корольченко Д.А. Обзор программного обеспечения расчета огнестойкости строительных конструкций для различных моделей пожаров // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. № 29 (3). С. 44–53. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.03.44-53. EDN RZIPEP.

7. Brohez S., Cabras F. Development and Validation of a One-zone Model for Fire-induced Pressure Prediction in Airtight Houses // Chemical Engineering Transactions. 2020. No. 82. Рр. 223–228. DOI: 10.3303/CET2082038

8. Корольченко Д.А., Пузач С.В. Учет механизма тушения пламени в интегральных и зонных моделях расчета динамики опасных факторов пожара в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. № 30 (2). С. 78–87. DOI: 10.22227/PVB.2021.30.02.78-87. EDN UGNHWI.

9. Кошмаров Ю.А., Пузач С.В., Андреев В.В. и др. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : уч. пос. М. : Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.

10. Пузач С.В., Мустафин В.М., Акперов Р.Г. Влияние условий проведения испытаний в камере сгорания мелкомасштабной экспериментальной установки на дымообразующую способность древесины // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. № 29 (1). С. 23–31. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.01.23-31. EDN GTIQDR.

11. Węgrzyński W., Antosiewicz P., Fangrat J. Multi-Wavelength Densitometer for Experimental Research on the Optical Characteristics of Smoke Layers // Fire Technology. 2021. No. 57 (5). Рр. 2683–2706. DOI: 10.1007/s10694-021-01139-5. EDN OIJQGM.

12. Пузач С.В., Акперов Р.Г., Болдрушкиев О.Б., Щетнев К.П., Косьянова Е.Н. Экспериментальное определение показателей пожарной опасности технических масел в маломасштабных установках. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2023. № 32 (6). С. 47–55. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.06.47-55. EDN XKXPVQ.

13. 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. No. 8 (9). P. 330. DOI: 10.3390/polym8090330

14. Peacock R.D., McGrattan K.B., Forney G.P., Reneke P.A. CFAST — Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport (Version 7). Vol. 1. Technical Reference Guide. NIST Special Publication 1889v1, 2016. DOI: 10.6028/NIST.TN.1889v1

15. Yakush S.E. Uncertainty of Tenability Times in Multiroom Building Fires // Combustion Science and Technology. 2012. No. 184 (7–8). Pp. 1080–1092. DOI: 10.1080/00102202.2012.663998. EDN RGMAYP.

16. Moradi M.J., Hajiloo H. Modeling compartment fire Heat Release Rate and temperature development: An alternative to the Eurocode parametric fire // Applied Thermal Engineering. 2026. No. 289 (1). P. 129705. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2026.129705

17. Karlsson B. Models for calculating flame spread on wall lining materials and the resulting heat release rate in a room // Fire Safety Journal. 1994. No. 23 (4). Pp. 365–386. DOI: 10.1016/0379-7112(94)90004-3

18. Wilkens Flecknoe-Brown K., vanHees P. Geometrical and environmental effect on fire behaviour of polyurethane foam slabs // Fire and Materials. 2023. No. 47 (7). Pр. 892–909. DOI: 10.1002/fam.3133

19. Pow Weng. Tenability criteria for design of smoke hazard management systems // Ecolibrium. 2011. Pp. 32–37. URL: https://airah.org.au/Common/Uploaded files/Archive/Ecolibrium/2011/2011_08_01.pdf

20. Gager A.H., Dominguez G. Tenability Criteria in Unique Situations and Atypical Building Configurations // Fire and Evacuation Modeling Technical Conference (FEMTC 2016). Thunderhead Engineering, 2016. URL: https://files.thunderheadeng.com/femtc/2016_d1-14-gager-paper.pdf

21. Węgrzyński W., Lucherini M., Malendowski M. Survey on the use of tenability criteria in CFD analyses for fire safety engineering // Journal of Physics: Conference Series. 2025. No. 3121 (1). P. 012045. DOI: 10.1088/1742-6596/3121/1/012045. EDN JZDICQ.

22. Bukowski R.W., Jones W.W., Levin B.M., Forney C.L., Stiefel S.W., Babrauskas W. et al. Fire Hazard Assessment Method // National Bureau of Standards. Gaithersburg, MD 2C899 : U.S. Department of Commerce, 1987. 466 p. URL: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/IR/nbsir87-3602.pdf

23. Еремина Т.Ю., Сушкова О.В. Исследования характеристик пожарной опасности паркетов исторических объектов с массовым пребыванием людей // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2023. № 32 (3). С. 31–40. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.03.31-40. EDN SWQRFD.