2018-02-14
938
Методика предназначена для оценки возможности применения АУП-С или АУП-ПП, проектируемых для защиты помещений от пожаров класса А. Расчетная схема активации спринклерного оросителя представлена на рисунке19.
В данной методике приняты следующие сокращения:
Н - высота помещения, м;
Нкр - высота расположения оросителя, выше которой не может быть достиг- нута температура термического разрушения колбы спринклерного оросителя, м;
h - высота пламени, м;
K - коэффициент тепловой инерционности колбы, (с · м)0,5;
kS, kТ, kf, kg, X - условные параметры;
L - максимальное расстояние между смежными спринклерными оросителями (в общем случае соответствует диагонали прямоугольника, образованного четырьмя смежными оросителями), м;
q - тепловая мощность, выделяемая при горении с 1 м2 пожарной нагрузки, кВт/м2;
r - расстояние между осью оросителя и осью конвективной колонки, м;
Sлик - защищаемая спринклерным оросителем круговая площадь, в пределах которой обеспечивается нормативная интенсивность орошения и гарантируется ликвидация пожара (соответствует паспортным данным оросителя), м2;
Т0 - температура в помещении до пожара, °С;
Тг - температура газа в зоне расположения спринклерного оросителя, °С;
Ткол - текущее значение температуры колбы, °С;
Sп - площадь пожара, м2;
Tпасп - паспортное значение номинальной температуры срабатывания сприн-клерного оросителя с колбой по ГОСТ Р 51043, °С;
t - текущее время, отсчитываемое с момента начала пожара, с;
tакт. пп— время активации спринклерного оросителя с принудительным пуском под воздействием управляющего сигнала с ДТПИ, с;
tакт.орос— время активации спринклерного оросителя с колбой под воздействием температуры газа в зоне его расположения, с;
tорос.пп — собственное время срабатывания устройства принудительного пуска спринклерного оросителя с принудительным пуском, с;
tлик — время, соответствующее развитию пожара на площади Sлик, с;
V — скорость распространения пламени по горизонтальной проекции пожарной нагрузки, м/с.
Использование спринклерной АУП допускается при выполнении следующих условий:
1) к моменту активации первого спринклерного оросителя площадь пожара Sп не превышает площади Sлик, защищаемой одним оросителем, как показано на рисунке 16.
Sп<Sлик; (8)
2) время активации tакт.орос оросителя меньше времени, соответствующего развитию пожара на площади Sлик, и определяется по формуле:
(9)
Рисунок 19 - Расчетная схема активации спринклерного оросителя
где: L – расстояние между оросителями;
Тг – температура продуктов горения;
uг – скорость горения;
r – расстояние между осью оросителя и осью конвективной колонки
Если к моменту активации первого спринклерного оросителя условия (8) и (9) не выполняются, то использование спринклерной АУП может оказаться неэффективным. Целесообразно использовать другие способы защиты, например, дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.
Проверка выполнения условий (8) и (9) осуществляется при следующих допущениях:
а) используется зонная модель[40-41],согласно которой весь объем помещения разделяется на зону горения, зону конвективного движения продуктов горения и зону, не затронутую пожаром(рис.19);
б) высота защищаемого помещения Н; перекрытие защищаемого помещения горизонтальное; спринклерные оросители установлены непосредственно под перекрытием на расстоянии L друг от друга;
в) пожарная нагрузка размещена в помещении равномерно, поверхность пожарной нагрузки горизонтальная;
г) при пожаре с единицы площади пожара выделяется тепловая мощность q, пламя распространяется со скоростью V, а площадь пожара Sпимеет круговую форму, оцениваемую из выражения:
; (10)
д) продукты горения свободно и концентрично распространяются под перекрытием в горизонтальных направлениях и не накапливаются в припотолочном слое, влияние бокового воздушного потока на конвективную колонку незначительно;
е) расстояние r равно половине максимального расстояния между спринклерными оросителями (рис.19) и определяется по формуле:
r=0,5L; (11)
ж) инерционность колбы спринклерного оросителя характеризуется коэффициентом тепловой инерционности K по ГОСТ Р 51043[36];
з) теплоотдача от термочувствительной колбы к корпусу оросителя мала по сравнению с подводом к ней тепла из окружающей среды;
и) в течение времени tакт. орос не происходит полного выгорания пожарной нагрузки на какой-либо части площади Sп;
к) активация спринклерного оросителя может происходить от термического разрушения колбы, характеризующейся коэффициентом тепловой инерционности K, в момент времени tакт. орос, когда текущее значение температуры колбы Ткол достигнет паспортного значения номинальной температуры срабатывания оросителя Тпасп, т. е:
Ткол = Тпасп; (12)
л) гидравлические параметры АУП соответствуют нормативным требованиям настоящего свода правил (и в данной методике не рассматриваются).
Выполнение условий (8) и (9) обеспечивается, когда на момент дости-жения пожаром площади Sп = Sлик:
- реальная высота помещения меньше критической — H <Нкр;
- температура колбы Ткол оросителя оказывается не меньше номинальной температуры срабатывания Тпасп, т. е. Ткол ≥ Тпасп.
Для проверки первого условия рассчитывается высота Hкр, при повышении которой над очагом пожара не будет достигнута температура Тпасп. Она определяется по формуле:
H <Нкр = 5,45 (Sлик q)0,4/(Тпасп – Т0)0,6; (13)
Если условие (13) не выполняется, то для защищаемого помещения использование спринклерной АУП может оказаться неэффективным, и целесообразно использовать другие способы защиты, например, дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.
В случае выполнения условия (13) осуществляется оценка температуры колбы Ткол к моменту достижения пожаром площади Sп = Sлик при максимально возможном расстоянии от оси очага пожара до спринклерного оросителя r = L/2.
Оценка значения температуры колбы Ткол осуществляется на основе решения уравнения теплового баланса колбы, с учетом динамики температуры продуктов горения по формуле:
Ткол = Т0+ kТ[kSSлик2/3 + exp(–kSSлик2/3) –1], (14)
где kS = 0,35kfV-4/3
kf = 
Если выполняется неравенство Ткол ≥ Тпасп, то спринклерная АУП может использоваться; если неравенство не выполняется, то целесообразно проверить возможность использования сприклерных оросителей с меньшим коэффициентом тепловой инерционности, либо использовать другие способы защиты, например, дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.
Оценка времени активации спринклерного оросителя и площади пожара в момент активации спринклерного оросителя
Время активации tакт. оросспринклерного оросителя может быть определено из решения уравнения:
Тпасп = Т0 + kТ [Х + exp(–Х) – 1],(15)
где 
Данные для интерполяционного определения времени активации спринклерного оросителя могут быть получены из графика, приведенного на рисунке 17. По безразмерному параметру (Тпасп – T0)/kТ определяется величина Х, причем при (Тпасп – T0)/kТ> 4 можно полагать:
Х ≈ 1 + (Тпасп – T0)/kТ; (16)
По величине Х вычисляется искомое время активации оросителя:
tакт. орос = (1,33Х/kf)0,75; (17)
Площадь пожара Sп на момент активации спринклерного оросителя может быть оценена по выражению (10), полагая, что t = tакт. орос:
Sп = p(tакт. оросV)2; (18)
Если при этом выполняются условия (8) и (9), то может быть сделан вывод об эффективности спринклерной АУП. В противном случае использование спринклерной АУП может оказаться неэффективным, и целесообразно использовать другие способы защиты, например, дренчерную АУП или АУП с принудительным пуском.
График определения времени активации спринклерного оросителя при термическом разрушении колбы представлен на рисунке 20.
Рисунок 20- График для определения времени активации спринклерного оросителя при термическом разрушении колбы.
Ориентировочные сведения по мощности тепловыделения с единицы поверхности пожарной нагрузки q и линейной скорости распространения пламени по горизонтальной плоскости V приведены в Приложении А[35].
