РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ, ДЫМОУДАЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИ ПОЖАРАХ 2005

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ МОСКОМАРХИТЕКТУРА

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ
ПОЖАРОТУШЕНИЯ, ДЫМОУДАЛЕНИЯ
И ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИ ПОЖАРАХ

2005

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. Разработаны Научно-исследовательским институтом Всероссийского добровольного пожарного общества по обеспечению пожарной безопасности (НИИ ВДПО ОПБ): доктор технических наук, профессор Пузач С.В. (руководитель), к.т.н. Чумаченко А.П.

2. Согласованы с УГПС МЧС России г. Москвы, Москомархитектурой.

3. Подготовлены к утверждению и изданию Управлением перспективного проектирования, нормативов и координации проектно-изыскательских работ Москомархитектуры.

4. Утверждены приказом Москомархитектуры от 30.05.2005 № 72

ВВЕДЕНИЕ

В связи с переходом многих стран мира к гибкому объектно-ориентированному противопожарному нормированию математическое моделирование пожаров является определяющим звеном при решении различных задач пожарной безопасности. Федеральное законодательство, в частности, Закон «О техническом регулировании» и стандарт пожарной безопасности (ГОСТ 12.1.004-91), обеспечивают законодательную базу реализации на практике принципа гибкого нормирования.

При решении задач пожаробезопасности (в настоящих Рекомендациях на примере стоянок легковых автомобилей) вопрос точности и надежности метода расчета тепломассообмена при пожаре является ключевым. Сложность разработки такого метода заключается в многофакторности и нелинейности задачи.

Моделирование тепломассообмена при пожаре представляет собой сложную, в полном виде не решенную проблему [5.18]. Реальный пожар как неконтролируемое горение является сложным, до конца не изученным, существенно нестационарным и трехмерным теплофизическим процессом, сопровождающимся изменением химического состава и параметров газовой среды помещения. Турбулентный конвективный и лучистый тепломассообмен в очаге горения с химическими реакциями, теплообмен между горячими газами и ограждающими конструкциями помещения и т.д. осложняются тепломассообменом с окружающей средой через проемы и вследствие работы систем механической приточно-вытяжной вентиляции и пожаротушения, что приводит к существенной неоднородности температурных, скоростных и концентрационных полей продуктов горения в объеме помещения (нестационарность и трехмерность задачи).

О сложности решения такой задачи также говорит тот факт, что математическое моделирование турбулентного тепломассообмена в сложных термогазодинамических условиях вместе с другими задачами нелинейной физики входит в список, составленный Российской академией наук, тридцати особо важных и интересных проблем физики на ближайшие годы [5.19].

В действующей нормативно-технической базе проектирование систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции основано на упрощенных методах расчета тепломассообмена при пожаре.

Для определения условий безопасной эвакуации людей необходимым исходным показателем является время критической продолжительности пожара [5.22] (промежуток времени от начала возникновения горения до достижения величины хотя бы одного опасного фактора пожара ее критического для человека значения на уровне рабочей зоны). Однако в российских стандартах безопасности для определения этого времени заложены упрощенные интегральные методы расчета тепломассообмена при пожаре (ГОСТ 12.1.004-91, ГОСТ 12.3.047-98). Использование методов расчета более высокого уровня (зонных и полевых) позволяет более надежно определять величину критической продолжительности пожара.

В действующих нормах пожарной безопасности не учитываются реальные условия пожара, такие как, реальный термогазодинамический режим пожара, теплофизические и химические свойства находящейся в помещении горючей нагрузки, геометрические размеры помещения, размеры и расположение проемов, параметры систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции и т.д.

В настоящих Рекомендациях представлена математическая модель, позволяющая на основании научно-обоснованного прогноза динамики опасных факторов пожара проводить оптимизацию действий систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции с учетом реальных параметров возникновения, распространения и развития пожара, теплофизических и химических свойств конкретной горючей нагрузки и теплофизических свойств материала строительных конструкций. Методика моделирования основана на современном уровне научных знаний в областях тепломассообмена и вычислительной математики. Методика основана на математической модели, приведенной в [5.48] и прошедшей согласование в ВНИИПО МЧС России. В документе представлены также рекомендации по проведению расчетов систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции. За разъяснениями по вопросам, связанным с методикой расчетов, математической моделью и компьютерной программой следует обращаться в НИИ ВДПО ОПБ по адресу: 121357, Москва, ул. Верейская, д.7.

1.1. Настоящие Рекомендации разработаны в развитие и дополнение нормативных документов в строительстве, действующих на территории города Москвы, в части обеспечения пожарной безопасности зданий различного назначения.

1.2. Рекомендации представляют собой методику оптимизации действия систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции при пожарах в зданиях различного назначения с учетом реальных условий пожара, разработанную на примере зданий стоянок легковых автомобилей.

1.3. Рекомендации распространяются на проектирование систем (п. 1.2) вновь строящихся и реконструируемых зданий различного назначения, кроме производственного.

2.1. В соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» и требованиями пожарной безопасности (ГОСТ 12.1.004-91, ГОСТ 12.3.047-98 и МГСН 5.01-01) объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, в том числе стоянок легковых автомобилей, а также их инженерное оборудование, включающее системы пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции, должны обеспечивать в первую очередь основные требования пожарной безопасности:

- обеспечение безопасной эвакуации людей;

- обеспечение сохранности имущества третьих лиц.

2.2. Настоящие Рекомендации разработаны в помощь проектным и строительным организациям, а также органам пожарной охраны с целью оптимизации действий систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции при пожаре в зданиях, в том числе на стоянках легковых автомобилей, с. целью обеспечение безопасной эвакуации людей и сохранности имущества третьих лиц.

Приведенная методика может быть использована при разработке необходимых по законодательству [5.1] технических условий по обеспечению пожарной безопасности зданий различного назначения, кроме производственного.

2.3. В настоящих Рекомендациях представлены основы метода расчета тепломассообмена при пожаре с учетом реальных параметров возникновения, распространения и развития пожара, теплофизических и химических свойств конкретной горючей нагрузки, теплофизических свойств материала строительных конструкций и действий систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции. Для более углубленного освоения приведенного метода следует использовать специальную техническую литературу [5.16, 5.18, 5.20].

2.4. Приведенная методика не содержит жестких рекомендаций по применению набора математических моделей, входящих в приведенный метод расчета. Выбор моделей должен осуществляться в соответствии с учетом особенностей конкретного объекта.

2.5. Предлагаемая методика может быть использована для оптимизации действий систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции при пожаре, когда горение является дефлаграционным [5.21]. При этом приведенный метод расчета принципиально применим для любого сценария развития пожара.

В случаях взрывного или детонационного горения [5.21] методика требует корректив, заключающихся в изменении моделей горения и конечно-разностной схемы решения.

2.6. В настоящей методике, за исключением специально оговоренных случаев, приняты термины и определения, приведенные вГОСТ 12.1.033-81 и СТ СЭВ 383-87. Остальные термины и определения, используемые в Рекомендациях, приведены в Приложении1 к настоящим Рекомендациям. Коэффициенты и постоянные физические величины, используемые в расчетах, представлены в Приложении 2 к настоящим Рекомендациям.

3.1. Расчет тепломассообмена при пожаре с целью оптимизации действий систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции является сопряженной задачей теории тепломассообмена.

3.2. Расчет динамики опасных факторов пожара проводится на основе решения трехмерных нестационарных дифференциальных уравнений теплопроводности для многослойной стенки. Граничные условия к этим уравнениям на твердых поверхностях со стороны помещения определяются с помощью трехмерной полевой модели расчета тепломассообмена при пожаре в помещении (сопряженная задача теории тепломассообмена). На наружных поверхностях ограждающих конструкций задаются граничные условия по лучистому и конвективному теплообмену с окружающей помещение средой (наружный воздух, соседнее помещение и т.д.).

3.3. Полевая модель расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и математическая модель прогрева строительных конструкций приведена в Приложении 3 к настоящим Рекомендациям.

3.4. Математическая модель в данной постановке может быть решена только численным методом. Метод численного решения математической модели представлен в Приложении 4 к настоящим Рекомендациям.

3.5. Результатом расчета являются рекомендации по оптимизации действий систем пожаротушения, дымоудаления и механической вентиляции в зданиях различного назначения на примере стоянок легковых автомобилей.