ПРИКАЗ МЧС РФ от 30.06.2009 N 382 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА В ЗДАНИЯХ, СООРУЖЕНИЯХ И СТРОЕНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ"

IV. Математическая двухзонная модель пожара в здании

При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:

T - температура среды в задымленной зоне, K;

мю - оптическая плотность дыма, Нп/м;

x_i - массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг/кг;

x_к - массовая концентрация кислорода, кг/кг;

Z - высота нижней границы слоя дыма, м.

В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:

	T
Q_з =	интеграл	m x c_p (T) x dT	,	(П6.26)
	0

x_i =	m_i	,	m_к	(П6.27)
	m		m

мю =	S	,	(П6.28)
	V_д

ро =	m	,	Z =	H -	V_д		(П6.29)
	V_д				A

где m, m_i - общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг;

m_к - масса кислорода в задымленной зоне, кг;

Q_з - энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;

S - оптическое количество дыма, Нп x м2;

ро - плотность дыма при температуре T, кг/м3;

V_д - объем задымленной зоны, м3;

H, A - высота и площадь помещения, м;

c_p - удельная теплоемкость дыма, кДж/(K x кг).

Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:

общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой и дыма, удаляемого через проемы в соседние помещения:

dm	= G_К - G_П	,	(П6.30)
dt

где t - текущее время, с;

G_К , G_П - массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку и открытые проемы в помещении, кг/с;

энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:

dQ	= Q_К - Q_П - Q_кон	,	(П6.31)
dt

где Q_К , Q_П , Q_кон - тепловая мощность, соответственно вносимая в задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые проемы и теряемая в конструкции, кВт;

массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:

dm_к	= 0,23 x (G_К - эта x пси x L_К ) - x_к x G_П	,	(П6.32)
dt

эта - полнота сгорания горючего материала, кг/кг;

пси - скорость выгорания горючего материала, кг/с;

L_К - потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;

оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:

dS	= пси x D - G_П x	мю	,	(П6.33)
dt		ро

где D - дымообразующая способность горючего материала, Нп/(м2 x кг);

массы i-го токсичного продукта горения:

dm_i	= пси x L_i - x_i x G_П	,	(П6.34)
dt

где L_i - массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.

Масса компонентов дыма G_К , вносимых в задымленную зону конвективной колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:

	для области факела
	для переходной области	(П6.35)
	для области колонки ,

где Q - мощность очага пожара, кВт.

Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:

Q = эта x пси_уд x Q(Р)_Н x F(t).

(П6.36)

Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом температуры горячей струи T_с , скорости и излучательной способности струи, омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции T_i (y) по толщине y.

Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:

dT_i (y)	=	1	x	d лямбда(T) x dT_i (y)	,	(П6.37)
d тау		C(T) x ро		d^2 x y

с граничными и начальными условиями:

(П6.38)

(П6.39)

T_i (0,y) = T_0 , 0 <= y <= дельта,

(П6.40)

где альфа_к , альфа_л - соответственно конвективный и лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 x K);

дельта - толщина ограждающей конструкции, м;

C(T) - теплоемкость материала конструкции при температуре T(y), Дж /(кг2 x °К);

лямбда(T) - теплопроводность материала конструкции при температуре T(y), Вт/(м x °К);

T_w , T_0 - температура соответственно обогреваемой части конструкции и среды у необогреваемой поверхности, K;

ро - плотность материала конструкции, кг/м.

Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:

(П6.41)

где В - ширина проема, м;

кси - аэродинамический коэффициент проема;

P(h) - P_2 (h) - разница давлений в помещениях на высоте h;

ро - плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при температуре дыма T.

Рис. П6.1. Массопотоки через проем (не приводится)

Пределы интегрирования Y_max и Y_min выбираются в пределах створа проема, слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное давление Дельта P = (P(h) - P(h)_2 ) > 0, как это указано на рис. П6.1.

Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-м помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как:

(П6.42)

где P_i0 - текущее давление в i-м помещении на нулевой отметке (или приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой отметки);

ро_0 - плотность воздуха при начальной температуре T_0 ;

Z - текущая высота незадымленной зоны в i-м помещении. i Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.