Измерение опасных факторов пожара

Время чтения


Для контроля изменения опасных факторов пожара в программе Fenix+ 3 используются регистраторы. Пользователь может расположить регистраторы в любом месте (в первую очередь, на предполагаемых маршрутах эвакуации людей).

Регистратор может быть размещён несколькими способами:

  1. Отдельно стоящий регистратор.
  2. Регистратор в Двери (для этого нужно пометить дверь как «С регистратором»).
  3. Регистратор на Лестнице или Пандусе (для этого нужно пометить Лестницу или Пандус как «С регистратором»).

Отдельно стоящий регистратор

По умолчанию, отдельно стоящие регистраторы располагаются на высоте 1.7 м от уровня этажа. Пользователь может задать любой желаемый уровень.

Контроль опасных факторов пожара осуществляться в одной или нескольких контрольных точках, расположенных равномерно вдоль регистратора. Расстояние между контрольными точками подбирается так, чтобы оно не превышало 1 м.

Если регистратор имеет длину менее 1.5 м, то измерение опасных факторов пожара будет производиться в одной контрольной точке по его середине.

В каждой контрольной точке производится измерение следующих величин:

  • Температуры;
  • Дальности видимости;
  • Концентрации кислорода;
  • Концентрации двуокиси углерода;
  • Концентрации угарного газа;
  • Концентрации хлористого водорода;
  • Потока теплового излучения.

Поток излучения в каждой контрольной точке измеряется в двух направлениях, перпендикулярных оси регистратора и лежащих в горизонтальной плоскости.

Расположение и направление датчиков теплового потока{width=55%}

Для измерения каждого опасного фактора в каждой контрольной точке в модели FDS создаются датчики с помощью группы параметров DEVC. То есть, для каждой контрольной точки создаются строки такого вида:

&DEVC ID='1' QUANTITY='TEMPERATURE' XYZ=1, 0.5, 1.7/

&DEVC ID='2' QUANTITY='VISIBILITY' XYZ=1, 0.5, 1.7/

&DEVC ID='3' QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='OXYGEN' XYZ=1, 0.5, 1.7/

&DEVC ID='4' QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='CARBON DIOXIDE' XYZ=1, 0.5, 1.7/

&DEVC ID='5' QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='CARBON MONOXIDE' XYZ=1, 0.5, 1.7/

&DEVC ID='6' QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='HYDROGEN CHLORIDE' XYZ=1, 0.5, 1.7/

&DEVC ID='7' QUANTITY='RADIATIVE HEAT FLUX GAS' XYZ=1, 0.5, 1.7 ORIENTATION=1,0,0/

&DEVC ID='8' QUANTITY='RADIATIVE HEAT FLUX GAS' XYZ=1, 0.5, 1.7 ORIENTATION= −1,0,0/

Координаты датчиков (XYZ=…) передаются в модель FDS как есть, без округления и выравнивания в соответствии с размером ячейки. В отличие, например, от стен, координаты которых выравниваются.

Датчик для измерения потока теплового излучения ‘RADIATIVE HEAT FLUX GAS’ имеет параметр направления измерения (ORIENTATION), то есть он измеряет тепловой поток с конкретного направления. Поскольку наиболее часто регистраторы размещают на предполагаемых маршрутах эвакуации, выбранные по умолчанию перпендикулярные направления измерителей теплового потока позволяют контролировать тепловое излучение пересекающее маршрут эвакуации с обеих сторон. Если существует необходимость контролировать в какой-то точке поток излучения с какого-то конкретного направления, необходимо разместить в этой точке отдельный регистратор перпендикулярно желаемому направлению.

Регистратор в двери

Регистратор в двери всегда располагается на высоте 1,7 м от нижнего уровня двери, в которой он расположен.

Дверные проёмы представляют собой особенно важные точки путей эвакуации, поэтому в Fenix+ 3 каждую дверь можно снабдить регистраторами. Регистраторы автоматически ставятся с двух сторон двери. Это позволяет оценивать опасные факторы с обеих сторон, независимо от того, с какой стороны произошло возгорание.

При размещении двери с регистраторами, с двух сторон от двери, фактически, размещаются регистраторы с длиной равной ширине дверного проёма. Чтобы не загромождать сцену эти регистраторы не отображаются, однако в реальности датчики есть и располагаются на расстоянии равном половине размера ячейки области расчёта, где размещена дверь (см. синие стрелочки на рис.). Зависимость количества контрольных точек от длины регистратора (ширины двери) такая же, как у простого регистратора.

Дверь с регистратором{width=60%}

Регистратор на Лестнице или Пандусе

При активации свойства «С регистратором» в начале и конце пролёта размещается регистратор на высоте 1.7 м.

Регистраторы внизу и наверху Лестницы{width=60%}

Слайсы

При использовании регистраторов, помимо размещения точечных датчиков, на высоте расположения регистраторов измеряется «срез» значений опасных факторов. Это делается с помощью механизма «слайсов» системы FDS.

В любую модель автоматически добавляются строчки подобные следующим:

&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE' PBZ=1.7/

&SLCF QUANTITY='VISIBILITY' PBZ=1.7/

&SLCF QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='OXYGEN' PBZ=1.7/

&SLCF QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='CARBON DIOXIDE' PBZ=1.7/

&SLCF QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='CARBON MONOXIDE' PBZ=1.7/

&SLCF QUANTITY='DENSITY' SPEC_ID='HYDROGEN CHLORIDE' PBZ=1.7/

Значения измеряемых с помощью инструмента «слайс» величин рассчитываются системой FDS в узлах сетки, разбивающей область расчёта на ячейки. То есть в вершинах ячеек. Поэтому реальная высота, на которой будет получен «срез» значений опасных факторов, зависит от размера ячейки и может отличаться от 1.7 м. Например, при размере ячейки 0.5 м слайс будет рассчитан на высоте 1.5 м, а при размере ячейки 0.25 м – на высоте 1.75 м.

Измерение видимости

Дальность видимости в дыму (видимость) связана с коэффициентом поглощения света следующим соотношением:

{width=20%}

где:

  • C - безразмерная константа, характеризующая объект, наблюдаемый через дым (C = 8 для светоизлучающих объектов и С = 3 - для светоотражающих). По умолчанию в FDS принимается С=3. Методика определения расчетных величин пожарного риска [1] рекомендует использовать значение С=2.38. Во входном файле FDS значение С задается параметром VISIBILITY_FACTOR группы параметров MISC;

  • К - коэффициент поглощения света (в [1] используется термин «оптическая плотность дыма»)

При значениях K близких к нулю (что происходит в начале развития пожара, когда задымление ещё отсутствует), дальность видимости S, в соответствии с формулой (1) стремится к бесконечности. Так как FDS не может оперировать бесконечно большими величинами, вводится понятие «максимальная видимость» (параметр MAXIMUM_VISIBILITY группы параметров MISC). Соответственно, в случае, если значение, получаемое по формуле (1) превышает максимальную видимость, то, считается, что видимость равна максимальной видимости. По умолчанию в FDS максимальная видимость равна 30 метрам.

Фактически, формула (1) может быть расширена:

{width=40%}

Для того чтобы измерить видимость в определенной точке, во входном файле нужно создать группу параметров следующего вида:

&DEVC ID='5' FYI='Dver 1_1' QUANTITY='VISIBILITY' XYZ=5.025,4,1.7/

Параметр QUANTITY определяет физическую величину, которую необходимо измерять. Для видимости значение параметра должно быть ‘VISIBILITY’

Для измерения коэффициента поглощения света параметр QUANTITY должен быть равен ’EXTINCTION COEFFICIENT’:

&DEVC ID='5' FYI='Dver 1_1' QUANTITY=’EXTINCTION COEFFICIENT’ XYZ=5.025,4,1.7/

На рисунке ниже показаны типичные графики изменения видимости при различных значениях параметра MAXIMUM_VISIBILITY (15, 30 и 45 метров).

Графики изменения видимости при различных значениях параметра MAXIMUM_VISIBILITY

Видно, что графики полностью совпадают при видимости меньше MAXIMUM_VISIBILITY.

В соответствии с методикой определения расчетных величин пожарного риска [1] время блокирования эвакуационных путей по видимости происходит тогда, когда видимость становится меньше 20 метров. Это означает, что для корректного определения времени блокирования по видимости во входном файле FDS значение параметра MAXIMUM_VISIBILITY не должно быть меньше 20 м. Если MAXIMUM_VISIBILITY меньше 20 метров, то будет считаться, что с самого начала развития пожара эвакуационные пути блокированы.

Программа Fenix+ 3 позволяет для каждого регистратора определить индивидуальное значение критической видимости. Если для какого-то регистратора задать критическую видимость больше 30 метров, то этот регистратор будет считаться заблокированным с самого начала развития пожара при условии, что параметр MAXIMUM_VISIBILITY имеет значение по умолчанию, принятое в FDS (30 м). Поэтому, при формировании входного файла FDS программа Fenix+ 3 значение параметра MAXIMUM_VISIBILITY делает на 10 метров больше, чем максимальная критическая видимость регистраторов, но не менее 30 метров.

На рисунке ниже показаны графики изменения видимости при различных значениях параметра VISIBILITY_FACTOR (С) (2.38, 3, 3.78)

Графики изменения видимости при различных значениях параметра VISIBILITY_FACTOR

Фактически, все эти графики получаются из одного путем растягивания по вертикали (вдоль оси «Видимость») пропорционально значению параметра VISIBILITY_FACTOR. Это означает, что изменение параметра VISIBILITY_FACTOR в определенное количество раз не приводит к соответствующему изменению времени, при котором видимость одна и та же.

Например, на рисунке выше параметры VISIBILITY_FACTOR последовательно увеличиваются в 1,26 раза (на 26%). Однако, при этом время, когда видимость падает до 20 метров, изменяется на порядок меньше. Если при VISIBILITY_FACTOR=2,38 оно составляет 16,2 с, то при VISIBILITY_FACTOR=3 составляет 16,6 с, а при 3,78 – 17,0. То есть, увеличение менее чем в 1,025 раза (на 2,5%).

В настоящее время в интерфейсе программы Fenix+ 3 нет возможности задать параметры MAXIMUM_VISIBILITY и VISIBILITY_FACTOR.