Продолжительность и температурный режим пожара

Продолжительность любого пожара τ (в ч) можно определить, если известно количество, горючего вещества и скорость его выгорания в конкретных условиях: τ = N/n, где N - количество горючего, вещества, кг/м²; n — скорость выгорания данного вещества, кг/(м^2-ч).

Несмотря на кажущуюся простоту определения продолжительности пожара, вопрос этот представляет значительную сложность, так как скорость выгорания данного вещества не является величиной постоянной и зависит от условий притока воздуха в зону горения, а также от степени измельченности вещества и условий его размещения. Кроме того, многие материалы в своем составе содержат значительной количество негорючих минеральных вещёств, а поэтому при расчете продолжительности пожара возникает необходимость уточнения величины N.

Но главным недостатком этого метода определения продолжитель­ности пожара является то, что не учитывать такой важный фактор как температура пожара. Одинаковая продолжительность пожара может быть при горении в помещении бумаги, уложенной в кипы, и при горении натурального каучука. Как показывают опыты, в первом случае макси­мальная температура в зоне пожара около 500°С, а во втором свыше 1100°С. Хотя оба эти пожара имеют одинаковую продолжительность, но по своему воздействию на конструкции зданий они существенно отли­чаются. На рис. 22.1 приведены температурные кривые, полученные при горении различных материалов в количестве 50 кг/м².

Рис. 22.1. Температурные кривые, полученные при го­рении:

1 – бумаги; 2 – хлопка; 3 — дре­весины; 4 — резиновых шин; 5 –полистирола

Различные значения температур были зафиксированы и на реальных пожарах. Если при пожарах в подвальных помещениях, продолжавшихся по 5-— 6 ч температура не превышала 800°С, то в квартирах жилых зданий продолжительность пожаров редко превышала 1 — 1,5 ч, однако при этом температура достигала 1000 — 1100°С.

Во время пожаров в театральных зданиях и крупных универсальных магазинах наблюдалась температура около 1200°С, а продолжительность пожаров в ряде случаев превышала 2 — 3 ч. Еще более высокая температура отмечалась во время пожаров производственных и складских зданий, в кото­рых перерабатывалось или хранилось большое количество твердых сгораемых материалов и горючих жидкостей. Так, при пожаре склада горючих жидкостей и смазочных материалов, продолжавшемся свыше 2 ч температура достигала 1300°С.

Практика показывает, что продолжительность пожара может колебаться в значительных пределах, однако в большинстве случаев она не превышает 2 — 3 ч.

Данные о температуре на реальных пожарах были положены в основу температурных режимов, принятых стандартами ряда государств испытаний строительных конструкций зданий на огнестойкость. В 1966 г. Международ­ной организацией по стандартизации (ISO) была рекомендована стандартная температур­ная кривая, которая принята в Совет­ском Союзе в качестве температурного режима для испытания строительных конструкций на огнестойкость и регламентирована СНиП II-2—80.

Сравнение рис. 21.1 и 22.2 показывает, что стандартная температурная кривая, в основу которой положены данные о пожарах в жилых зданиях, существенно отличается от темпера­турных кривых, полученных при горении раз­личных веществ в помещении. Фактические температуры на реальных пожарах могут быть выше или ниже указанной стандартной темпе­ратурной кривой, которую следует рассматри­вать в качестве усредненного температурного режима, необходимого для сопоставления дан­ных об огнестойкости строительных конструк­ций.

Таким образом, для расчетов требуемых пределов огнестойкости оказывается целесо­образным определять не фактическую продол­жительность пожара, а так называемую расчетную, выраженную в часах стандартного температурного режима, принятого для испытаний строи­тельных конструкций на огнестойкость.

Приближенное значение расчетной продолжительности пожара мо­жет быть определено по эмпирической формуле, полученной на основании результатов экспериментальных работ по выявлению закономерно­стей горения различных видов твердых и жидких веществ в помеще­ниях

А_пом

τ = ———— (q₁ / n₁ + q₂ / n₂ +... + q_m / n_m )

6 А_ок

где А_пом, А_ок — площади помещения и оконных проемов, м²; - q₁ ,q₂ ,...,q_m —количество каждого вида горючего вещества, кг/м², n₁, n₂ ,...,n_m —
коэффициенты, учитывающие скорость выгорания веществ/ кг/м²-ч

Эта зависимость справедлива, если отношение А_пом/ А_ок находится
в пределах 4 ÷ 10. Допустимость простого суммирований продолжитель­
ности горения каждого из материалов, находящихся в помещении
можно обеспечить тем, что интенсивность горения каждого вещества
лимитируется постоянством отношения А_пом/А_ок, так как горение воз­
можно только при соответствующем поступлении воздуха к очагу го­
рения.

Коэффициенты и в этой формуле численно равны количеству горю­чего вещества, при сгорании которого в помещении, имеющем отно­шение А_пом/А_ок = 6 продолжительность пожара будет составлять 1 ч стандартного температурного режима.

Рис. 22.3 Зависимость продолжительности пожара от вида и количества горючего материала:

1 — книги; 2 — бумага; 3 — разрыхленный хлопок; 4 — пенопласты; 5 — разрыхленный штапель; 6 – текстолит; 7 — деревянные бруски; 8 — ацетилцеллюлозный этрол; 9 — органическое стекло; 10— натуральный каучук и полистирол; 11 — каучук СКС

На рис. 22.3 приведен график зависимости продолжительности по­жара от вида и количества горючего материала, полученный на основа­нии опытов, проведенных в одинаковых или подобных условиях. Из графика рис. 22.3 видно, что зависимость между количеством горючего материала и продолжительностью пожара, приведенной к стандартному режиму, для всех веществ оказалась линейной. С помощью этого графика легко получить значение коэффициентов n, поскольку n = tg α, где α — угол между осью абсцисс и прямой, показывающей зависимость между количеством горючего и продолжительностью пожара.