Нормативные нагрузки от пожара
Пожар является очень сложным химическим процессом, который подвержен влиянию многих факторов, обуславливающих его рост, распространение и развитие. Образование пожарной нагрузки требует базового понимания химической и физической природы возникновения пожара. Это включает в себя информацию, описывающую источники тепловой энергии, состав и характеристики топлива и условия окружающей среды, необходимые для поддержания процесса горения.
Определения и классификация
Очень важно изначально определиться со значением конкретных терминов и характеристик, которые будут использоваться в этой статье, так как некоторые определения имеют разную трактовку в различных источниках. Например, определение «точка самовозгорания» (flashover) в пожарном отсеке развития имеет качественные и количественные отличия в разных источниках.
Определение «точка самовозгорания» (flashover) в литературе разными авторами трактуется так: [1]: «Переход от периода роста огня к полностью развитой стадии в замкнутом пожарном отсеке». [2]: «Драматическая ситуация горения в помещении, которая быстро приводит к полному распространению огня в помещении; процесс, который может происходить при температуре дыма от 500 до 600°C». [3]: «Переход от локализованного пожара к полному воспламенению всех подвергающихся воздействию горючих поверхностей в пределах помещения, где произошло возгорание». Последнее определение, данное Национальной ассоциацией пожарной безопасности (NFPA, National Fire Protection Association), 921-2004 [4], выглядит следующим образом: «Переходный этап в развитии пожара в помещении, в котором поверхности, подвергающиеся тепловой радиации, достигают температуры воспламенения более или менее одновременно при быстром распространении огня по всему отсеку или закрытому помещению».
Здесь важно подчеркнуть, что последнее определение Национальной ассоциации пожарной безопасности (NFPA) делает акцент на тепловое излучение как основной источник энергии, который создает условия воспламенения и, как следствие, приводит к полному распространению огня в помещении возгорания. Расчетные значения нагрузки при пожаре в зданиях на практике в большинстве случаев базируются на значениях, характерных для развитой стадии распространения пожара в закрытом помещении (отсеке), поэтому в уравнении сохранения энергии может быть сделано упрощение со ссылкой на другие источники энергии, такие как теплопроводность и конвекция (см. ниже).
Для всех практических целей в инженерном и проектном анализе нагрузка при пожаре в зданиях рассчитывается как температурно-временная функция, которая получается из уравнений сохранения энергии, массы и кинетического момента. Температурно-временная функция представлена двояковыпуклой кривой, поэтому математическое определение точки самовоспламенения может быть сделано следующим образом: точка кривой, где кривизна меняет свой знак (вторая производная равна 0) или первая производная имеет максимальное значение в этой точке.
Первая производная температуры по времени, умноженная на теплоемкость и плотность, дает в результате скорость тепловыделения (HRR). Поэтому определение точки самовоспламенения может быть указано также в виде точки на температурно-временной кривой, где HRR достигает максимума. Скорость тепловыделения (HRR) не следует путать с теплотой сгорания. Последняя просто показывает, сколько может высвободиться энергии горючего вещества, если оно полностью потребляется.
Скорость тепловыделения относится к скорости, с которой воспламеняющиеся материалы будут гореть. Поэтому она может быть вычислена следующим образом: скорость тепловыделения (HRR) = скорость горения массы (масса / время), умноженная на теплоту сгорания (энергия/масса). Единицей измерения скорости тепловыделения является киловатт [кВт]. Ниже приведены некоторые другие определения, которые необходимы в этой статье.
Полную версию статьи Вы можете скачать здесь
Текст ЛЕО РАЗДОЛЬСКИЙ, LR Structural Engineering Inc., Линкольншир, штат Иллинойс, США, профессор Северо-Западного университета, Эванстон, штат Иллинойс, США