2. Методика оцінки пожежної обстановки на огд при горінні твердих горючих матеріалів та рідких горючих речовин

Оцінка пожежної обстановки на ОГД здійснюється в такій послідовності:

1. Визначається ступінь вогнестійкості будівель і споруд (за табл.1).

2. Визначається межа вогнестійкості будівельних конструкцій (за табл.2).

3. Визначається маса пального навантаження m, кг/м²:

а) для матеріалів, що горять у твердому стані, величина пального навантаження визначається за формулою:

,

де: М - сумарна маса твердих горючих матеріалів (ТГМ) - тих, що знаходяться у виробництві і тих, що входять до складу конструктивних елементів будівель, кг.

F_п - площа приміщення (споруди), м².

б) для рідких горючих речовин (РГР) величина пального навантаження визначається за формулою:

,

де: М - маса пальної або горючої рідини, кг;

F_ргр - площа розливу рідини, м².

При вільному розливі:

,

де: ρ - густина рідини (за табл. 3),

δ - товщина шару горючої рідини, приймається 3 мм для рідких нафтопродуктів.

Якщо F_ргр > F_п, то за площу розливу приймається площа приміщення F_п:F_pгр =F_п;

в) при спільному горінні твердих і рідких горючих матеріалів пальне навантаження РГР перераховується в пальне навантаження в умовній деревині (m_ум ), і для наступних розрахунків загальної величини пального навантаження використовується значення:

m_заг =m_тгм+m_ум , (1)

де: m_тгм - величина пального навантаження для ТГМ,

m_ум - величина пального навантаження РГР в умовній деревині.

Величина пального навантаження в умовній деревині - це маса деревини, що еквівалентна за кількістю теплової енергії фактичному горючому матеріалу. Дана величина знаходиться за співвідношенням:

, звідки , (2)

де: m_ргр - пальне навантаження рідкої горючої речовини, кг/м²,

Q_д, Q_ргр - теплотворна спроможність відповідно деревини та РГР, кДж/кг. Для бензину, наприклад, умовне пальне навантаження m_ум=3m_ргр, для гасу m_ум=3,14m_ргр._.

4. За табл. 3 визначається масова V_м чи середньомасова V_ср швидкість вигорання матеріалів. У випадку одночасного горіння різних матеріалів масова швидкість вигорання визначається як середньовиважене значення:

, (3)

де: і - кількість видів матеріалів, що вигорають.

5. За табл. 3 визначається температура полумя Т_пл горючих матеріалів.

6. Визначається час розповсюдження полум’я τ_р з моменту загоряння до повного охоплення вогнем приміщення:

а) для матеріалів у твердому стані (ТГМ) даний параметр визначається за формулою :

, с, (4)

де: L - довжина приміщення, м,

V - швидкість поширення полум’я, м/с; для матеріалів, що згорають у твердому стані V=0,05 м/с; для горючих рідин (крім бензину) V=0,5м/с, для бензину =2,5 м/с;

б) для рідких горючих речовин (РГР) час τ_р з моменту загорання до повного охоплення вогнем рідини, що розлилася, визначається:

• при вільному розливі горючої рідини, коли F_pгр < F_c ,

; с, (5)

де: ρ - густина РГР, кг/м³;

М - маса РГР, кг;

δ - товщина шару РГР, м;

• при розливі РГР по всій площі приміщення

, с;

в) при спільному горінні ТГМ і РГР за тривалість 1-ї фази вибирається менша з двох величин (або τ_тгм , або τ_ргр ).

7. Визначається тривалість пожежі при горінні ТГМ чи РГР за формулою:

, (6)

де: m - величина пального навантаження, кг/м²,

V_м - масова швидкість вигорання матеріалу, кг/(м²· хв),

τ_п - тривалість пожежі, с.

При спільному горінні ТГМ і РГР тривалість пожежі визначається за формулою:

, (7)

де: m_заг - загальна величина пального навантаження, визначається за формулою (1);

V_ср - середньомасова швидкість вигорання матеріалів, визначається за формулою (3).

8. Визначається середньооб’ємна температура Т_об, ⁰С, у приміщенні:

а) для матеріалів, що згорають у твердому стані,

Т_об=504(0,67·m +2)^0,148 . (8)

У випадку завалювання будівлі до закінчення вигорання усього горючого матеріалу при розрахунках Т_р ураховується тільки та частина пального навантаження, що вигоріла:

, ,

де: m_виг - маса пального навантаження, що вигоріла, кг/м²;

m - величина пального навантаження, визначена на початок пожежі, кг/м²;

τ_п - тривалість пожежі за формулою (6) або (7), год.;

τ_обв - час, що пройшов з початку загоряння до початку руйнування будівельних конструкцій, год.;

τ_р - тривалість 1 фази, год., за формулою (4) або (5);

τ_мв - межа вогнестійкості будівельних конструкцій, год. (див. табл. 2);

б) для горючих рідин значення середньооб'ємної температури знаходиться за формулою (8), при цьому маса пального навантаження m = m_ум, і визначається за формулою (2);

в) при спільному горінні ТГМ і РГР значення середньооб’ємної температури визначається за цією ж формулою (8), при цьому маса пального навантаження m = m_заг і визначається за формулою (1).

9. Визначається температура поверхні стін із внутрішньої сторони приміщення, споруди Т_ст ⁰С:

Т_сб =133,14+440,31·lg(τ_п) . (9)

При завалюванні будівлі замість тривалості пожежі τ_п, год. у формулу (9) підставляють значення τ_обв, год. Для несучих сталевих конструкцій Т_сб = 350-400 ⁰С є критичною і призводить до їх руйнування.

Дана формула справедлива для визначення орієнтовного нагрівання типових стін із залізобетону, бетону, цегли товщиною 500-1000 мм і тривалості пожежі не менше 0,5 год. (при τ_п < 0,5 год. нагрівання практично не позначається на міцності стін).

10. Визначається послідовність розвитку пожежі. Можливі два варіанти: під час пожежі не відбувається руйнування конструкцій будівлі (τ_зав ≥ τ_п); під час пожежі відбувається руйнування конструкції будівлі (τ_зав < τ_п);

а) при τ_зав ≥ τ_п тривалість:

1- ї фази τ_1ф = τ_р;

2- ї фази τ_2ф = 0,5τ_п - τ_1ф;

3- ї фази τ_3ф = τ_п - (τ_1ф+τ_2ф);

б) при τ_зав<τ_п тривалість:

1- ї фази τ_1ф = τ_р;

2- ї фази (у першому наближенні) τ_2ф = 0,5τ_п - τ_1ф; потім аналізується співвідношення між τ_мв і τ_2ф; при цьому можливі також два варіанти:

τ_2ф< τ_мв та τ_2ф ≥ τ_мв.

При: τ_2ф < τ_мв:

τ_2ф = 0,5τ_п - τ_1ф;

τ_3ф = τ_мв - τ_2ф;

при τ_2ф ≥ τ_мв:

τ_2ф = τ_мв;

τ_3ф = 0,

де: τ_р - час із моменту загоряння до повного охоплення вогнем приміщення, год.; τ_п - тривалість пожежі, год.

При τ_1ф +τ_2ф = τ_обв 3-я фаза відсутня (τ_обв - час, що пройшов з початку пожежі до початку руйнування конструкцій, год.); τ_мв - межа вогнестійкості будівельних конструкцій, год. (див. табл. 2).

У випадку, коли τ_1ф + τ_2ф > τ_{обв ,} 3-я фаза пожежі відсутня, а тривалість 2-ї фази визначається за формулою:

τ_2ф = τ_обв - τ_1ф

11. Визначається можливість виникнення суцільної пожежі, залежно від щільності забудови території ОГД і ступеня вогнестійкості будівель і споруд.

Суцільні пожежі можуть утворюватись при забудові будівлями та спорудами:

- 1-го і 2-го ступеня вогнестійкості та Щ >30%;

- 3-го ступеня вогнестійкості та Щ > 20%;

- 4-го і 5-го ступеня вогнестійкості та Щ > 7%.

Результати оцінки пожежної обстановки з відповідними висновками заносяться в підсумкову таблицю.

Приклад оформлення підсумкової таблиці:

Ступінь вогнестійкості	Межа вогнестійкості	Величина пального навантаження, кг/м2	Масова швидкість згорання матеріалів, кг/м2/хв.	Температура полум'я згорання матеріалів, оС	Час від загорання до повного охоплення полум'ям приміщень, год.	Тривалість пожежі (розрахункова), год.	Середньооб’ємна температура в будівлі, оС	Температура стін, оС
Модельний цех, горіння ТГМ
III	0,75	60	1,12	1200/ 1000	0,57	4,1	746	239

Тривалість фаз пожеж					Виникнення суцільних пожеж	Термін ліквідації пожежі	Заходи з підвищення пожежної безпеки цеху
1-ї	2-ї		3-ї
Модельний цех, горіння ТГМ
0,32		0,25		-	+	За перші 0,32 год. провести рятувальні роботи і ліквідувати пожежу. Якщо пожежа не ліквідована, то вжити заходів щодо її локалізації.	Проаналізувати і виключити можливість спалаху джерела. Збільшити межу вогнестійкості будівлі до 0,75 год. шляхом підвищення межі вогнестійкості несучих перегородок. Знизити пальне навантаження, доводячи його до потреб технологічного процесу для однієї зміни.

Приклад: Оцінити пожежну обстановку, яка може виникнути внаслідок пожежі в приміщенні деревообробного цеху. Будівля цеху цегляна, товщина стін 510 мм, розміри будівлі 12х18 м, перекриття дерев'яне оштукатурене. Загальна вага дерев'яних елементів конструкцій - 400 кг, вага сировини і готової продукції - 10400 кг. Будівля цеху знаходиться на території ОГД зі щільністю забудови будівлями 3-го ступеню вогнестійкості 25%.

1. Визначаємо ступінь вогнестійкості будівлі цеху. Згідно табл.1 ступінь вогнестійкості – III.

2. Визначаємо межу вогнестійкості будівлі. Згідно табл. 2 мінімальна межа вогнестійкості - 0,25 год. (ненесучі перегородки). Межа вогнестійкості несучих і самонесучих стін - 2 год.

3. Визначаємо величину пального навантаження:

кг/м².

4. Визначаємо масову швидкість вигорання матеріалів V_м.

Згідно з табл. 3 V_м = 0,72 кг/(м² ·хв).

5. Визначаємо температуру полум'я горючих матеріалів Т_пл.

Згідно з табл. 3 Т_пл = 1000 ⁰С.

6. Визначаємо час із моменту загоряння до повного охоплення вогнем приміщення:

с.

7. Визначаємо тривалість пожежі:

хв.

Оскільки тривалість пожежі менша за межу вогнестійкості несучих конструкцій (2 год.), то будівля цеху не зруйнується.

8. Визначаємо середньооб’ємну температуру Т_об у приміщенні:

Т_об = 504(0,67·m + 2)^0,148 = 504(0,67 50 + 2)^0,148 = 855 ⁰С.

9. Визначаємо температуру поверхні стін Т_ст у середині споруди:

Т_ст = 133,14+440,31·lg(τ_п) = 133,14+440,31·lg(69/60) = 154 ⁰С.

10. Визначаємо послідовність розвитку пожежі. Оскільки будівля цеху під час пожежі не зруйнується (τ_зав ≥ τ_п), тривалості фаз пожежі становитимуть:

1 фаза: τ_1ф = τ_р = 360 с = 6 хв.;

2 фаза: τ_2ф = 0,5τ_п - τ_1ф = 0,5·69-6 = 28,5 хв.;

3 фаза: τ_3ф = τ_п - (τ_1ф+τ_2ф) = 69- (6+28,5) = 34,5 хв.

11. Визначаємо можливість виникнення суцільної пожежі. Оскільки щільність забудови ОГД будівлями 3-го ступеня вогнестійкості становить понад 20%, не виключена можливість виникнення суцільної пожежі.

Результати оцінки пожежної обстановки:

Ступінь вогнестійкості		Межа вогнестійкості конструкцій, год.		Величина пального навантаження, кг/м2	Масова швидкість згорання матеріалів, кг/м2/хв.	Температура полум’я згорання матеріалів, оС	Час від загоряння до повного охоплення полум’ям приміщень, год.	Тривалість пожежі (розрахункова), год.	Середньо об’ємна температура в будівлі, оС	Температура стін, оС
Деревообробний цех, горіння ТГМ
III		0,25		50	0,72	1000	0,1	1,1	855	154
Тривалість фаз пожежі, хв.				Виникнення суцільних пожеж		Термін ліквідації пожежі		Заходи з підвищення пожежної безпеки цеху
1-ї	2-ї		3-ї
Деревообробний цех, горіння ТГМ
6		28,5	34,5	+		За перші 6 хвилин ліквідувати пожежу первинними засобами пожежогасіння. Якщо пожежа не ліквідована, то вжити заходів щодо її локалізації.		Проаналізувати і виключити можливість спалаху джерел займання. Знизити пальне навантаження, скоротивши період зберігання готової продукції в цеху до технологічних норм (4 год.).

Прогнозування динаміки середньооб’ємної температури під час пожежі: