МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Прогнозирование последствий

опасных факторов пожара

Учебное пособие

Составители:

С. А. Сазонова,

С. А. Колодяжный,

С. Д. Николенко,

Е. А. Сушко

Воронеж 2016

УДК 614.8(07)

ББК 38.96я73

П784

Рецензенты:

кафедра физики ФГБОУ ВО

Воронежский институт ГПС МЧС России;

А.В. Калач, заместитель начальника Воронежского института

ГПС МЧС России, д.х.н., профессор, полковник внутренней службы

Составители:

С. А. Сазонова, С. А. Колодяжный,

С. Д. Николенко, Е. А. Сушко

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ

П784 ПОЖАРА: учеб. пособие / сост.: С.А. Сазонова, С.А. Колодяжный,

С.Д. Николенко, Е.А. Сушко; Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2016. –

94 с.

Рассмотрены методы прогнозирования опасных факторов пожара в помещениях. Изложены методики моделирования динамики опасных факторов пожара при расчете пожарного риска, расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре. Приведены примеры решения задач, варианты заданий для самостоятельного выполнения, необходимые справочные данные, библиографический список.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 20.05.01 «Пожарная безопасность» и по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность».

Ил. 27. Табл. 12. Библиогр.: 47 назв.

УДК 614.8(07)

ББК 38.96я73

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского ГАСУ

ISBN 978-5-89040-620-0

© Сазонова С.А. , Колодяжный С.А. , Николенко С.Д. , Сушко Е.А., составление, 2016 © Воронежский ГАСУ, 2016

Введение

Потребность в использовании для решения инженерных задач программного обеспечения диктует необходимость подготовки студентов, умеющих выполнять расчеты с помощью компьютеров в рамках профессиональной деятельности. Для программной и численной реализации рассмотренных в учебном пособии по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» математических моделей пожара требуется уметь профессионально использовать современное программное обеспечение. Программное обеспечение основано на интегральных, зонных и полевых математических моделях пожара, разработанных Ю.А. Кошмаровым [6] и его последователями [7, 8].

Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 20.05.01 «Пожарная безопасность» и по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность», предназначено для использования студентами в качестве руководящего материала при подготовке к лекционным и практическим занятиям по курсу «Прогнозирование опасных факторов пожара». В библиографическом списке указана литература основная [1 - 7] и дополнительная [8 - 47].

Профессиональное составление исходных данных для расчетов по программе на основе полученных навыков, дающих представление об используемых в программном обеспечении математических моделях при решении задач по прогнозированию опасных факторов пожара в помещении, будет способствовать принятию технически грамотного решения на практике.

Преобладающее большинство современных научных разработок выполнено с применением вычислительной техники и пакетов прикладных программ. В учебном пособии приведены примеры решения задач по курсу «Прогнозирование опасных факторов пожара», а также варианты заданий для самостоятельного выполнения и необходимые справочные данные. В библиографическом списке приведены учебные и научные наработки сотрудников кафедры пожарной и промышленной безопасности Воронежского государственного инженерно-строительного университета [10 - 47], в основе большинства из которых лежат математические модели по соответствующей предметной области, в дальнейшем численно реализуемые с помощью программного обеспечения. Так как в работах [10 - 47] приведены примеры решения технических задач по техносферной безопасности, то их можно использовать в качестве аналогии при решении технических задач в рамках данного курса, относящегося к разделу "Техносферная безопасность".

1. Общие сведения о методах прогнозирования опасных факторов пожара в помещениях

В современных условиях разработка экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий немыслима без научно обоснованного прогноза динамики опасных факторов пожара (ОФП) [6].

Прогнозирование ОФП необходимо:

- при разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре;

- при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

- при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);

- при оценке фактических пределов огнестойкости;

- для многих других целей.

Современные методы прогнозирования ОФП не только позволяют "заглядывать в будущее", но и дают возможность снова "увидеть" то, что уже когда-то и где-то произошло. Другими словами, теория прогнозирования позволяет воспроизвести (восстановить) картину (ретроспективу) развития реально произошедшего пожара, т.е. "увидеть" прошлое. Это необходимо, например, при криминалистической или пожарно-технической экспертизе пожара.

Такие величины, как температура среды , парциальные плотности (концентрации) токсичных газов и кислорода , оптическая плотность дыма - являются параметрами состояния среды, заполняющей помещение при пожаре. Они характеризуют свойства газовой среды в помещении. Начиная с возникновения пожара в процессе его развития эти параметры состояния непрерывно изменяются во времени, т.е.

Совокупность этих зависимостей составляет суть динамики ОФП.

При рассмотрении воздействия ОФП на людей используются так называемые предельно допустимые значения (ПДЗ) параметров состояния среды в зоне пребывания людей (рабочей зоне). Предельно допустимые значения ОФП получены в результате обширных медико-биологических исследований, в процессе которых установлен характер воздействия ОФП на людей в зависимости от значений их количественных характеристик. Так, например, установлено, что если концентрация кислорода уменьшится вдвое по сравнению с нормальной концентрацией его в воздухе (нормальная концентрация составляет 23 %, т.е. приблизительно 270 г О₂, в м³ воздуха), т.е. будет составлять 135 г О₂ в м³ воздуха, то нарушается деятельность сердечно-сосудистой системы и органов дыхания человека, а также он теряет способность реальной оценки событий. При уменьшении концентрации кислорода в 3 раза по сравнению с нормальной концентрацией останавливается дыхание и через 5 мин останавливается работа сердца.

Следует подчеркнуть, что в условиях пожара имеет место одновременное воздействие на человека всех ОФП. Вследствие этого опасность многократно увеличивается. Предельно допустимые значения ОФП подробно рассмотрены в пункте 2.4 данного пособия.

При рассмотрении воздействия ОФП на элементы конструкций и оборудование внутри помещений используются критические значения параметров, характеризующих термическое воздействие пожара на них. Например, при оценке воздействия пожара па железобетонные конструкции применяется понятие критического значения температуры арматуры этих конструкций. Обычно считается, что при нагревании арматуры до температуры, равной 400 -450°С, происходит разрушение железобетонной конструкции. При оценке воздействия пожара на остекление предполагается, что при температуре газовой среды в помещении, равной 300 - 350°С, будет происходить разрушение остекления.

Современные научные методы прогнозирования ОФП основываются на математическом моделировании, т.е. на математических моделях пожара. Математические модели пожара подробно рассмотрены в пункте 2.6 данного пособия.