книги из ГПНТБ / Автоматические средства обнаружения и тушения пожаров

Температура в помещении может быть найдена по фор­ муле

где qo~ удельная теплота пожара в Мкал/м2-ч; Fn— площадь пожара в м2;

W — объем помещения в мг.

При наличии установки АТП воздух и находящиеся в помещении конструкции нагреваются менее интенсивно, чем во время пожара, характеризующегося стандартным температурным режимом (см. рис. 4, кривая 2). Под действием средств тушения пожаров, подаваемых уста­ новкой, уменьшается темп роста температуры (кривая 4). Характер изменения температуры во время пожара при работе установки тушения выражается кривой 3. На рис. 4 видно, что температура воздуха в помещении во

Кривая 3, построенная по уравнению (9), показывает, что температура достигает максимального значения в

20

точке D по истечении промежутка времени т., который не соответствует окончанию процесса тушения хт.

Максимальное значение температуры, которое пред­ ставляет практический интерес, будет при значении т*, когда первая производная температуры по времени об­

пература в помещении, оборудованном установкой АТП,

Время достижения максимальной температуры установ­ лено экспериментами [9] и равно:

где тто — продолжительность тушения в мин. Продолжительность тушения связана с интенсивно­

стью подачи (удельным расходом) огнетушащего соста­

21

вия, установки средней продолжительности действия и установки длительного действия. Установки кратковре­ менного действия снижают температуру со скоростью не менее чем 30ЧС за 1 мин (продолжительность действия до 15 мин, инерционность до 0,5 мин) ; установки сред­ ней продолжительности действия— со скоростью не ме­

тельного действия (типа спринклерно-дренчерного обору­ дования—со скоростью 8°С в 1 мин (продолжитель­ ность действия свыше 30 мин, инерционность свыше

1 мин).

На рис. 5 представлены графики среднеобъемных температур в зданиях, оборудованных установками АТП. При оборудовании зданий установками АТП кратковре­ менного действия максимальная температура в помеще­ нии не превысит 400°С, а продолжительность нарастания температуры т*=4,88 мин. В случае оборудования зда­ ния установками АТП длительного действия температура не превысит 590О|С, а продолжительность нарастания температуры т*= 18,7 мин [5].

Значения максимальных значений среднеобъемных температур в помещении и продолжительности нараста-

22

ния температуры т* для зданий, оборудованных автома­ тическими установками тушения пожаров, приведены на рис. 6.

4. ВЫБОР ЭКОНОМИЧЕСКИ ВЫГОДНОГО РЕШЕНИЯ

Для решения задачи устанавливают оптимальный режим работы установки, при котором ошетушагцие со­ ставы подаются в очаг горения своевременно, в задан­ ных количествах, с наименьшей затратой на строитель­ ство и эксплуатацию установок и наименьшим ущербом от возможного пожара.

В соответствии с общепринятой методикой эконо­ мической оценки инженерных систем наивыгоднейшим считается решение с наименьшими приведенными еже­ годными затратами на строительство и эксплуатацию (в установленный срок) установок.

23

жара и включения установки) и стоимости оборудова­ ния подачи средств тушения (система хранения, подачи и распределения средств тушения).

Стоимость оборудования включения определяется видом пожарного извещателя, конструкцией сигнально­ пусковой установки и конструктивными особенностями ее устройства. С повышением чувствительности, а следо­ вательно, и уменьшением инерционности установки по­ вышается стоимость оборудования. Стоимость оборудо­ вания включения установки может быть выражена эм­ пирической формулой

мость оборудования включения и опреде­ ляемые при анализе сметно-финансовых расчетов;

тто— продолжительность включения (инерцион­ ность) с момента возникновения пожара до момента включения.

Стоимость оборудования подачи средств тушения оп­ ределяется производительностью установки тушения, ко­ торая увеличивается с уменьшением продолжительности тушения Тт и выражается эмпирической формулой

мость оборудования и монтажа системы по­ дачи средств тушения и определяемые при

24

анализе сметно-финансовых расчетов или укрупненных показателей стоимости;

тт— продолжительность тушения.

Величина ущерба для группы объектов, имеющих одинаковые показатели ценности оборудования, сырья или готовой продукции и одинаковые размеры косвенно­ го ущерба от простоя или нарушения нормального ре­ жима объекта, а также одинаковые параметры, харак­ теризующие тепловое, коррозионное воздействие пожа­ ра, зависит от вероятных последствий пожара, которые характеризуются количеством тепла Q, выделившегося в процессе свободного горения и тушения пожара. Для простейшего случая, когда в процессе тушения пожара тепловой поток уменьшается пропорционально продол­ жительности тушения тт , величина ущерба от пожара будет пропорциональна величине Q и может определять­ ся по формуле

где о — экономический показатель, характеризующий затраты, связанные с возмещением ущерба от возможного пожара, в руб/Мкал-,

q==q0F — тепловой поток в Мкал/ч;

q0— удельная теплота пожара в Мкал/м2-ч\ F — площадь пожара в м2-,

хи — инерционность установки в ч\ хт— 'продолжительность тушения в ч.

Таким образом, переменную часть величины приве­ денных затрат можно представить в виде функции неиз­

25

Следует отметить, что необходимость использования стандартного оборудования (пожарных извещателей, на­ сосов, труб и т. п.) вносит в процесс технико-экономиче­ ского расчета известные затруднения, вводя дискретный ряд расчетных величин. Поэтому при выборе оптималь-

Рис. 7. График определе­ ния экономически выгод­ ного решения

ной схемы задача решается методом вариантного проек­ тирования путем технико-экономических расчетов эле­ ментов системы и комбинации различных элементов в их взаимосвязи. В результате последовательного при­ ближения назначаются стандартные виды элементов оборудования (ближайшие к наивыгоднейшим) и уточ­ няются фактические режимы установки в целом.

Таким образом, полученные зависимости дают воз­ можность обоснованно выбирать наивыгоднейшие режи­ мы совместной работы системы автоматического вклю­ чения и оборудования хранения, подачи и распределе­ ния средств тушения.

5.ВЫБОР ТИПА УСТАНОВКИ АТП И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ЕЕПАРАМЕТРОВ

Тип установки АТП выбирается в зависимости от температурного воздействия пожара на защищаемый объект (человек, технологическое оборудование, строи­ тельные конструкции здания или сооружения и т. п.) и ее технико-экономических показателей.

Определяющими являются допустимая (критиче­ ская) температура среды (нагретого во время пожара воздуха) в расчетной точке помещения или продолжи­ тельность нагревания объекта до критической темпера­ туры (например, предел огнестойкости строительных конструкций). Во время пожара температура в помеще­ нии повышается и через определенный промежуток вре­ мени достигает критического значения (например, допу­ стимая для жизни человека температура составляет

26

70°С, для металлической конструкции — 718°С, что соот­ ветствует критической температуре самой конструкции — 500°С, которая возникает через 0,25 ч с начала развив­ шегося пожара, соответствующего стандартному темпе­ ратурному режиму).

Ниже приведены значения критических температур (в °С) для ряда строительных материалов:

Характер изменения температуры в помещении при пожаре зависит от ряда факторов: вида сгораемых ве­ ществ и материалов, его количества, условий тепло- и газообмена, размеров помещения, площади горения и т. п. Из-за сложности происходящих во время пожара явлений все эти факторы очень трудно поддаются учету при практических расчетах. Однако с определенной сте­ пенью точности в приближенных расчетах температуру в помещении t (при /^300°С ) можно определить по формуле

№п — объем помещения в мг\

Р = 0,5 Frt/cW'n.

Более точные расчеты температуры в помещении про­ изводят по формулам (6а) и (7).

Допустимую температуру в помещении, оборудован­ ном установкой АТП, можно определить из уравнения

27

кой АТП, определяется из уравнения

ГДе Тдоп— TuHTmj

ти — продолжительность пуска установки; тт — продолжительность тушения.

Продолжительность тушения (при o<=const и умень­ шении теплового потока пропорционально тт ) можно определить по формуле

На рис. 8 показан прогрев стальных конструкций при стандартном и нестандартном режимах изменения тем­ пературы в помещениях, оборудованных установками АТП. Графики составлены на основании результатов эк­ спериментов и расчета прогрева стальных конструкций, в основу которого положено уравнение теплового ба­ ланса:

Температура прогрева стальной конструкции рассчи­ тана на ЭВМ* конечно-разностным методом по формуле

[6]

рст— плотность стали в кг/м3-,

DCT— коэффициент, учитывающий повышение теп­ лоемкости стали с ростом температуры.

* Алгоритм для ЭВМ составлен при консультации д-ра техн. наук А. И. Яковлева, вычисления выполнены А. Д. Колчиным.

28