Особенности характеристик дыма, образующегося при терморазложении не распространяющих горение электрических кабелей

Введение. Экспериментальное определение параметров дыма, образующегося при терморазложении изоляции не распространяющих горение кабелей, является актуальной научной задачей.

Цель. Целью работы является экспериментальная оценка удельного коэффициента дымообразования не распространяющих горение кабелей и размеров твердых частиц дыма, образующихся при терморазложении вышеуказанных кабелей.

Материалы и методы. Экспериментальные методы измерения количества, размеров и массы взвешенных твердых частиц дыма, а также удельного коэффициента дымообразования веществ и материалов в маломасштабной опытной установке. Исследования проводились для образцов контрольного негорючего кабеля марки КВВГнг(А) 4 × 1,5, использующегося для неподвижного присоединения к электрическим приборам напряжением до 660 В переменного тока частотой до 100 Гц.

Результаты и их обсуждение. Обнаружено, что наиболее опасные по воздействию на организм человека во время его эвакуации при пожаре мелкодисперсные твердые частицы дыма с размерами меньше 2,5 мкм образуются на протяжении всего времени терморазложения. 
Получено, что на начальной стадии терморазложения удельный коэффициент дымообразования достигает максимальных значений в диапазоне от 772 до 982 Нп∙м2/кг. После выхода на максимальное значение происходит резкое снижение вышеуказанного коэффициента и выход его величины на квазистационарный режим в диапазоне от 314 до 471 Нп∙м2/кг. 
Таким образом, при терморазложении не распространяющих горение кабелей образуется чрезвычайно опасная газовая среда, содержащая мелкодисперсные частицы дыма с размерами меньше 2,5 мкм, которые могут адсорбировать образующиеся высокотоксичные газы (оксид углерода, циановодород, хлороводород, фосген и акролеин).

Область применения результатов. Определение времени блокирования путей эвакуации по потере видимости, а также последствий воздействия частиц дыма на организм человека.

Выводы. При расчете в соответствии с нормативными документами в области пожарной безопасности времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара неучет наличия мелкодисперсных частиц дыма может привести к недооценке степени отравления людей во время эвакуации.

1. Karlsson B., Quintiere J.G., Johansson N. Enclosure Fire Dynamics. CRC Press, 2022. 19 p. DOI: 10.1201/b22214

2. Hossain D., Alasa D.K. Numerical Modeling of Fire Growth and Smoke Propagation in Enclosure // Journal of Management World. 2024. No. 2024 (5). Pp. 186–196. DOI: 10.53935/jomw.v2024i4.1051. EDN ZCAUMM.

3. Каменский М.К., Мещанов Г.И., Фрик А.А. Провода и кабели пожаробезопасного исполнения. Современное состояние и тенденция развития // Кабели и провода. 2017. № S3 (365). С. 30–35. EDN ZRNTWX.

4. Фрик А.А. Исследования и разработка пожаробезопасных кабелей с применением безгалогенных материалов : дис. … канд. техн. наук. М., 2016. 163 с. EDN JQEFGA.

5. Иличкин В.С. Токсичность продуктов горения полимерных материалов. Принципы и методы определения. СПб. : Химия, Санкт-Петербургское отделение, 1993. 131 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01001660461

6. Пузач С.В., Акперов Р.Г., Лебедченко О.С., Болдрушкиев О.Б. Оценка токсичности не распространяющих горение сигнальных кабелей при пожаре в производственных помещениях // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 5. С. 75–80. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-5-75-80. EDN GDVOGL.

7. Пузач С.В., Лебедченко О.С., Акперов Р.Г. Новые данные по токсичности продуктов терморазложения изоляции не распространяющих горение кабелей // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2025. № 34 (6). С. 12–22. DOI: 10.22227/0869-7493.2025.34.06.12-22. EDN HACFVW.

8. Bingham B., Bair S., Claassen M., Meyer M.E., Fortenberry C., Arnott W.P. еt al. Toxic gas and particle emissions from the pyrolysis of spacecraft materials // Fire Safety Journal. 2025. No. 153. P. 104381. DOI: 10.1016/j.firesaf.2025.104381. EDN FBEBPT.

9. Bray R.J., Åström J., Madsen D., Tretsiakova-McNally S., Zhang J., Malmborg V., van Hees P. A comparison of carbon monoxide yields and particle formation at various global equivalence ratios in vitiated and under-ventilated conditions // Fire Safety Journal. 2023. No. 141. P. 103915. DOI: 10.1016/j.firesaf.2023.103915. EDN SLUIQR.

10. Kim J.H., Lee J. Numerical dispersed flow simulation of fire-flake particle dynamics and its learning representation // PeerJ Computer Science. 2025. No. 11. P. e2836. DOI: 10.7717/peerj-cs.2836. EDN GWQTQQ.

11. Пузач С.В., Журавлев Ю.Ю., Болдрушкиев О.Б., Акперов Р.Г. Экспериментальная оценка объемной концентрации и размеров твердых частиц дыма, образующихся при терморазложении горючих материалов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2024. № 2. С. 5–12. DOI: 10.25257/FE.2024.2.5-12. EDN HBFAKS.

12. Пузач С.В., Журавлев Ю.Ю. Оценка времени блокирования путей эвакуации по объемной счетной концентрации твердых частиц дыма, образующегося при горении твердых горючих материалов в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2025. № 34 (2). С. 50–59. DOI: 10.22227/0869-7493.2025.34.02.50-59. EDN JDUQVW.

13. Lemkowitz S.M., Pasman H.J. A Review of the Fire and Explosion Hazards of Particulates // KONA Powder and Particle Journal. 2014. No. 31. Pp. 53–81. DOI: 10.14356/kona.2014010

14. Пузач С.В., Мустафин В.М., Акперов Р.Г. Новый подход к расчету времени блокирования путей эвакуации по потере видимости в дыму при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. № 30 (3). С. 76–87. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.30.03.76-87. EDN BTBBJY.

15. Суриков А.В., Лешенюк Н.С. Расчет видимости в помещениях в условиях пожара с применением программного комплекса FDS // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2018. № 2 (2). С. 147–160. DOI: 10.33408/2519-237X.2018.2-2.147. EDN XPAXGX.

16. Суриков А.В., Лешенюк Н.С. Определение значений параметров моделирования и интерпретация выходных данных в программном комплексе FDS при расчете видимости в условиях задымления // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2018. № 2 (3). С. 308–319. DOI: 10.33408/2519-237X.2018.2-3.308. EDN UXBGRC.

17. Кошмаров Ю.А., Пузач С.В., Лебедченко О.С., Нгуен Тхань Хай. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. М. : Академия ГПС МЧС России, 2021. 148 с.

18. Пузач С.В., Болдрушкиев О.Б., Акперов Р.Г., Журавлев Ю.Ю. Экспериментальное исследование параметров частиц дыма, образующихся при горении различных горючих материалов : сб. мат. XII науч.-практ. конф. // Ройтмановские чтения. М., 2024. С. 39–42. EDN CWXSIA.

19. Liu J., Wu W., Peng F., Gong D., Kang Y., Zhang Yu. еt al. Size control of ropivacaine nano/micro-particles by soft-coating with peptide nanosheets for long-acting analgesia // Theranostics. 2024. No. 14 (6). Рр. 2637–2655. DOI: 10.7150/thno.93322. EDN GBBWFV.

20. Zhang Sh., Wang Zh., Zhang J., Guo D., Chen Ya. Inhalable cigarette-burning particles: Size-resolved chemical composition and mixing state // Environmental Research. 2021. No. 202. P. 111790. DOI: 10.1016/j.envres.2021.111790. EDN IMFSOA.

21. Li B., Ma L., Li X., Suleman Z., Liu C., Piskareva O. еt al. Size matters: Altering antigen specific immune tolerance by tuning size of particles // Journal of Controlled Release. 2024. No. 373. Pp. 823–836. DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.07.077. EDN BAWIYP.

22. Пузач С.В., Журавлев Ю.Ю. Аналитическая оценка времени блокирования путей эвакуации по объемной концентрации и размерам твердых частиц дыма при пожаре в помещении : сб. мат. XIII науч.-практ. конф. // Ройтмановские чтения. 2025. С. 108–112. EDN ESZCWY.