Расчёт противопожарных расстояний (разрывов) между объектами

1.

ТЕМА
РАСЧЁТ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ РАССТОЯНИЙ
(РАЗРЫВОВ) МЕЖДУ ОБЪЕКТАМИ
Учебные вопросы:
1-й вопрос
Причины распространения пожара между объектами; допущения принимаемые в
расчёте
2-й вопрос
Проверяемое в расчёте условие безопасности для облучаемой поверхности и
основные расчётные величины
3-й вопрос
Порядок расчёта минимально допустимой величины противопожарного расстояния
(разрыва) между объектами
4-й вопрос
Методика определения безопасных противопожарных расстояний (разрывов) между
жилыми и общественными зданиями
Литература:
- В.М. Ройтман, Д.А. Самошин, С.В. Томин, Т.Ф. Фирсова, А.Г. Фролов. Пожарная
безопасность в строительстве. ч.2, Пожарная профилактика на объектах защиты.
Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2016;
- Приказ МЧС России от 14.02.2020г. №89 Изменение №1 к СП 4.13130.2013
1

2.

1-й вопрос
Причины распространения пожара между объектами; допущения
принимаемые в расчёте
Основные причины распространения пожара
между объектами:
1 – перенос тепловой энергии в результате излучения пламени
горящего объекта;
2 – перенос тепловой энергии в результате действия конвекционных
потоков продуктов горения;
3 – переброс горящих фрагментов конструкций (головней) и искр;
4–
нарушение
техники
безопасности
при
эксплуатации
технологического оборудования и режимных требований пожарной
безопасности к территории предприятия.
2

3.

Допущения принимаемые в расчёте :
- В расчёте учитывается только лучистый
теплообмен между пламенем и поверхностью
соседнего с горящим объекта;
- поверхность (фронт) пламени в расчёте
приводится к простой геометрической форме:
прямоугольник, треугольник, трапеция, сектор,
полукруг;
3

4.

-температура фронта пламени принимается
одинаковой по всей его поверхности;
- поверхность фронта пламени и облучаемая
поверхность соседнего с горящим объекта
расположены плоскопараллельно
излучающая тепловой
поток поверхность
4
облучаемая
тепловым
потоком поверхность

5.

2 вопрос Проверяемое в расчёте условие безопасности для
облучаемой поверхности и основные расчётные величины
фронт пламени
r, м
qи – интегральная (средне
поверхностная) плотность
теплового потока, кВт/м2
Условие безопасности для
облучаемой поверхности:
qпад. ≤ qдоп.
При qпад. = qдоп., противопожарное
облучаемая пламенем
поверхность
qпад. – плотность падающего на
облучаемую поверхность
теплового потока, кВт/м2
qдоп. – допустимая безопасная
для облучаемой поверхности
плотность теплового потока,
кВт/м2
расстояние (разрыв) между объектами
будет минимально допустимым, (rдоп., м)
5

6.

Интегральная (среднеповерхностная) плотность теплового
потока
qи –
зависит от степени черноты и температуры фронта пламени,
определяемых химическим составом горючего вещества
4
Т
2 - степень черноты
qИ 1 0
, Вт м 1 фронта пламени
100
где:
6
0
=
5,67 10-8,
Вт м K
2
4
0
- константа излучения
абсолютно чёрного тела,
Вт м 2 K 4
Т – температура фронта
пламени, К

7.

Интегральная (среднеповерхностная) плотность теплового потока
Горящий объект
- При горении ЛВЖ и ГЖ в резервуарах и обваловании:
• бензин,
• дизельное топливо,
• этиловый спирт,
• нефть
qи, кВт/м2
97,2
72,8
68,1
60,0
- При горении ЛВЖ и ГЖ на открытых производственных
установках
100,0
- При горении ЛВЖ и ГЖ в зданиях I и II степени огнестойкости
175,0
- Открытые склады лесоматериалов, здания IV и V степени
огнестойкости
117,0
- Жилые, общественные и производственные здания категории В
I, II и III степени огнестойкости
155,0
- Здания и сооружения с применением сжиженных горючих газов, 289,0
склады сжиженных газов, нефтяные и газовые скважины
7

8.

Допустимая , безопасная для облучаемой
поверхности плотность падающего
теплового потока
qдоп. – зависит от теплофизических свойств материала
облучаемой поверхности и длительности её облучения,
кВт/м2
8

9.

Схема лабораторной установки для определения допустимой
безопасной для облучаемого объекта плотности падающего
теплового потока (qдоп., кВт/м2 )
1 – панель с горелками инфракрасного облучения; 2 –
испытываемый образец; 3 – рамка для крепления
испытываемого образца; 4 – передвижной стол; 5 – барабан для
намотки троса; 6 – трос; 7 – направляющие для передвижения
стола; 8 – электронный потенциометр; 9 – выдвижной зонт; 10 –
шкала для определения расстояния от панели до образца.
9

10.

Допустимая безопасная для облучаемого
объекта плотность теплового потока
Характеристика объекта
5
10
15
30
Здания I и II степени огнестойкости, категории А и Б;
Здания IV и V степени огнестойкости;
Склады лесоматериалов;
Здания категории В;
16,9
15,5
14,0
12,5
Здания III степени огнестойкости категории Г и Д
19,2
17,0
14,8
13,3
Открытые установки с применением ЛВЖ и ГЖ;
Резервуары с ГЖ;
16,9
14,5
12,0
11,0
Склады горючих и сжиженных газов
35,0
31,5
17,9
14,4
Резервуары с ЛВЖ
34,9
30,0
24,8
19,5
Склады торфа
14,4
12,0
9,8
9,5
-
-
-
35,0
Открытые склады каменного угля
10
значения qдоп., кВт/м2,
при продолжительности
облучения, мин

11.

Плотность падающего на облучаемую
поверхность объекта теплового потока
qпад. = qи· , кВт/м2
где: – угловой коэффициент облученности пламенем
поверхности соседнего с горящим объекта
– является отношением количества тепла, излучаемого
пламенем по направлению размещения облучаемой
поверхности к общему количеству тепла, излучаемого
пламенем.
11

12.

Определение наиболее неблагопрятного для облучаемой
поверхности направления излучения теплового потока
1 – фронт пламени
2 – элементарная /единичная/ площадка
3 – плотность излучаемого единичной площадкой по
всем направлениям излучения теплового потока,
const
qи
–
Qα = Qн·cos α
α- угол между нормалью и направлением излучения
Qα
-
количество тепла, излучаемое единичной
площадкой «2» под углом α между нормалью и
направлением излучения, ккал/час
Qн - количество тепла, излучаемое единичной
площадкой по нормали, ккал/час
1 – фронт пламени; 2 – единичная площадка на излучающей поверхности; 3 – единичная площадка на
облучаемой поверхности; 4 – облучаемая поверхность; 5 – направление излучения; 6 – нормаль: направление
излучения перпендикулярное излучающей поверхности.
- при α =0о¸тепловой поток излучается единичной площадкой по нормали
сos α =1i Q α= Qн , то есть весь излучаемый площадкой «2» тепловой поток направлен на площадку «3»
- при α =90о,
сos α =0i Q α= 0
- при 0о< α <90о, 0<сos α <1i Q α= Qн· сos α ;
(Q α < Qн)
Вывод: наибольшая вероятность воспламенения у единичной площадки расположенной на облучаемой
поверхности параллельной фронту пламени и воспринимающей направленный на нее тепловой поток по
нормали, то есть в перпендикулярном к фронту пламени направлении
12

13.

Формула для вычисления
углового коэффициента φ
аналитическим способом
4
направление
излучения
3
тепло излучается от dF1
на поверхность F2 в пределах
пространственного угла dω1
1 – излучающая поверхность площадью F1; 2 – облучаемая поверхность площадью F2;
3, 4 – единичные площадки на излучающей и на облучаемой поверхности площадью
dF1 и dF2 соответственно;
β1 – угол между нормалью к F1 и направлением излучения от dF1 к dF2;
β2 – угол между нормалью к F2 и направлением излучения от dF1 к dF2;
r – противопожарный разрыв между объектами 1 и 2.
Вывод: способ неприемлем, так как «r» - искомая в расчете противопожарных
разрывов величина.
13

14.

В расчете противопожарных разрывов угловой
коэффициент облучённости устанавливают между
расположенными параллельно поверхностями:
фронтом пламени приведенной формы и
установленных размеров (1) и единичной
площадкой (2) на облучаемой поверхности (3),
размещая ее на перпендикуляре (по нормали) к
фронту пламени.
Противопожарным расстоянием (r) между поверхностями задаются:
Значение зависит от:
- формы и размеров пламени;
- взаимного расположения фронта пламени и единичной площадки (условий
теплообмена);
- от величины противопожарного разрыва.
Для предварительно заданной в расчёте величины r значение можно установить
2-мя способами:
- графическим (по номограмме);
- по расчетным формулам.
Установив
, определяют плотность падающего на единичную площадку теплового потока:
qпад. = qи· .
Проверяют выполнение условия безопасности для облучаемой единичной площадки:
qпад.≤ qдоп.
Если условие безопасности не выполняется, противопожарный разрыв увеличивают до тех
пор пока условие безопасности для облучаемой единичной площадки не будет выполнено.
14

15.

Определение приведённых габаритов фронта пламени
1. Для зданий всех степеней огнестойкости, независимо от категории
пожарной опасности фронт пламени приводится к прямоугольной форме
Fпл. lпл. hпл. , м 2
а) Для зданий I и II с.о., кат. А и Б
l пл. lост. , но l П .О. ; hпл. 2hост. , но 10 м
в) Для зданий IV и V с.о.,
lпл. 2 СГ . v л
15
б) Для зданий I, II, III с.о.,кат. В, Г, Д
lпл. 2 СГ . v л
hпл. 2hост.

16.

2. Для открытых расходных
складов лесопиломатериалов
hпл.
hпл.
hпл.
hшт.
l пл .
l пл .
l пл .
При hшт. 3 м
l пл. lскл. ; hпл. 3hшт.
При 3 м hшт. 6 м
При 6 м hшт. 12 м
lпл. lскл. ; hпл. 2,5hшт.
lпл. lскл. ; hпл. 2hшт.
3. Для открытых установок
4. Для складов торфа и
с ЛВЖ и ГЖ
каменного угля
lпл. l уст.
hпл. 10 м
hшт.
hшт.
hпл.
hпл.
l пл .
lпл. 2 СГ v л
hшт.
5. Для наземных складов с
hпл.
6. Для резервуаров с ЛВЖ и ГЖ
l пл .
16
ЛВЖ и ГЖ
lпл. резервуара
lпл. lобв. ( обв.)
1,5 для ЛВЖ
hпл.
для ГЖ
hпл. 10 м
hпл.
l пл .

17.

Номограмма для определения коэффициента
облученности (углового коэффициента) –
Вертикальные
линии
0,2
0,18
Кривые
линии
0,1
17

18.

Схемы теплообмена между фронтом пламени в виде прямоугольника и единичной
площадкой
lпл.
b
Схема 1
lпл.
a
hпл.
b
lпл.
lпл. b
а
l
2
1( 2 3 4 5) 1.2 1.3 1.4 1.5
1.2 1.3 1.4 1.5
4 1.2
S 2 S3
2
1( 2 3) 1.2 1.3
1.2 1.3
2 1.2
l1 lпл.
1
1( 4 5) 1( 4 2 ) 1.2 1( 3 5) 1.3
lпл.
18
2
a hпл.
Схема 2
Схема 3
S 2 S3 S 4 S5
b
r

19.

Определение φ по расчёту
1
2
b
h
h
b
arctg
arctg
2
2
2
2
2
2
r b
r h
r2 h2
r b
Для приведённых в номограмме условий теплообмена где:
b lпл. ; h hпл. ; r -
расстояние между фронтом пламени и
единичной площадкой
После определения φ устанавливают значение qпад. по формуле:
qпад. = qи · φ, кВт/м2
• если qпад. ≤ qдоп., расстояние r выбрано верно
• если qпад. > qдоп., расстояние мало, его увеличивают и расчёт повторяют
19

20.

Особенности определения коэффициента облучённости φ
при пожаре в зданиях
φ = φp(н) ∙
Σ Fост
Fи. ф.
где: φp(н) – значение коэффициента облученности, полученное расчетом φp
или по номограмме φ (н) ;
Σ Fост – суммарная площадь остекления в пределах этажа, ограниченная
контурами излучающего фасада, м2
Fи. ф. – площадь излучающего фасада, м2
Fи. ф. = ℓи. ф.∙ hи. ф.
где:
ℓи. ф.– суммарная ширина оконного остекления с учётом ширины простенков
между окнами, м
hи. ф.– высота остекления в пределах этажа, м
Σ Fост
Для зданий со сплошным ленточным остеклением в пределах одного этажа
Fи.ф.
Здания II С.О., кат. А‚ Б
20
=
1

21.

3 вопрос Порядок расчёта минимально допустимой величины
противопожарного расстояния между объектами
rдоп. - ?
1. - устанавливают объект пожара и время прибытия первого
подразделения к месту вызова (время облучения поверхности
соседнего с горящим объекта).
2. – по справочной литературе устанавливают:
- величину qи для излучающей поверхности горящего объекта
- величину qдоп. для облучаемой поверхности соседнего с горящим
объектом
- приведённую форму и размеры фронта пламени на горящем
объекте
3. – задают условия теплообмена между фронтом пламени и
единичной площадкой на облучаемой поверхности соседнего объекта
4.– трижды задают величину противопожарного расстояния r между
объектами 1 и 2 (r1, r2, r3)
21

22.

5. – по номограмме или по расчёту для каждого заданного значения
r определяют величину φ (φ1, φ2, φ3)
6. – по формуле qпад. = qи · φ, для каждого заданного значения r
устанавливают величину qпад.(qпад.1, qпад.2, qпад.3)
7. – строят график qпад. – r для определения rдоп.
qпад.
qпад. = qдоп.
r
rдоп.
8. – расчёт повторяют для случая пожара на 2-ом объекте
9. – из двух значений rдоп. выбирают наибольшее
22

23.

4 вопрос Методика определения безопасных противопожарных расстояний
(разрывов) между жилыми и общественными зданиями
/Приложение А (рекомендуемое) к СП4.13130.2013. Изменение №1 от 14.02.2020 /
Условные обозначения:
1 - облучаемые поверхности наружных ограждающих
конструкций зданий /наружные стены‚ окна ‚ кровля
фасадные системы‚ наружная отделка и облицовка/
rнорм. - нормативное значение противопожарного
разрыва‚ м
rтр. - требуемое безопасное сокращённое значение
противопожарного разрыва‚ м
Нормативные значения противопожарных разрывов (rнорм.)
/табл 1. СП4.13130.2013 /
Степень
огнестойкости жилых‚
общественных
зданий
23
Класс
конструктивной
пожарной
опасности
Минимальные расстояния при степени
огнестойкости и классе конструктивной пожарной
опасности жилых и общественных зданий‚ м
I‚ II‚ III
С0
II‚ III
С1
IV
С0‚ С1
IV‚ V
С2‚ С3
I‚ II‚ III
С0
6
8
8
10
II‚ III
С1
8
10
10
12
IV
С0‚ С1
8
10
10
12
IV‚ V
С2‚ С3
10
12
12
15

24.

Порядок определения требуемого безопасного сокращённого значения
противопожарного разрыва (rтр.)
Возможные сценарии пожара:
А – пожар охватывает все
помещения на этаже
Б – пожар охватывает часть
помещений на этаже в
пределах противопожарных преград
h1
Определение габаритов фронта пламени (ℓпл.‚ hпл.)
Здания
здания I – IV С.О., класса С0 и С1
IV С.О., класса С2 и С3
Границы Условные обозначения:
и V С.О.
этажа
ш
- ширина окна‚ м
пожара
ок
hок
- высота окна‚ м
шпрост. - ширина простенка между окнами‚ м
шм.п. - ширина междуэтажного пояса‚ м
hок
ℓнар. ст. - длина наружной стены‚ м
h1
- высота от нижней границы окна на
этаже пожара до верха покрытия
или конька крыши‚ м
Б – наружная отделка‚ облицовА – наружная отделка‚ облицовка из материалов групп Г2 - Г4
ка из материалов групп НГ‚ Г1
– шм.п.< 1.2м либо‚ междуэт.
– шм.п. ≥ 1.2м
пояса отсутствуют
24
ℓпл. = шок ∙ 3‚ м
hпл. = hок ∙ 2‚ м
ℓпл. = (шок ∙ 3) + (шок ∙ 2)‚ м
hпл. = h1‚ но ≤ 10м
ℓпл. = ℓнар. ст.
hпл. = h1‚ но ≤ 10м

25.

Определение критической для облучаемой поверхности горючего материала
плотности теплового потока (qкрит.)
/табл А.1 прилож.А СП4.13130.2013. Изменение №1 от 14.02.2020/
Материалы
Древесина (сосна влажностью 12%)
Древесно-стружечные плиты
(плотностью 417 кг/м3)
Плита древесно-волокнистая
Плита древесно-стружечная
Картон серый
Декоративный бумажно-слоистый
пластик
Полистирол
Полипропилен
Нейлон
Полиэтилен
Поликарбонат
ПВХ-панели
ПВХ листовой
q крит., кВт/м2
13,9
8,3
13,0
12,0
10,8
19,0 - 24,0
15,0
13,0
10,0
15,0
15,0
17,0
15,0
Материалы
q крит., кВт/м2
Пенополиуретан (панели)
Пенополистирол(панели)
Полиэстер
Вискоза
Стеклопластик
13,0
10,0
8,0
14,0 - 17,0
15,3
Стеклопластик на полиэфирной основе
Пергамин
Рулонная кровля (битумная)
Резина
Металлопласт
Лакокрасочные покрытия
Сено, солома (при минимальной влажности
до 8%)
14,0
17,4
17,4
14,8
24,0 - 27,0
25,0
7,0
При отсутствии в таблице данных по qкрит. для горючего материала допускается принимать qкрит.= 8 кВт/м2
Для горючих материалов‚ находящихся за остеклёнными оконными проёмами соседнего с горящим
объекта‚ допускается принимать qкрит.= 15 кВт/м2
Определение допустимой (безопасной) для облучаемой поверхности горючего
материала плотности теплового потока (qдоп.)
qдоп. = 0.8 ∙ qкрит.‚ кВт/м2 (1)
Определение плотности падающего на облучаемую поверхность горючего
материала плотности теплового потока (qпад.)
qпад. = 94 ∙ Fq ‚ кВт/м2
25
где:
Fq
- угловой коэффициент облучённости материала
(2)

26.

Определение углового коэффициента облучённости материала
Расчётные схемы расположения фронта пламени (F1) и облучаемой поверхности
материала соседнего с горящим объекта (F2)
Схема №1
Fq
Схема №2
1
b
h
h
b
2 2 arctg 2 2 2 2 arctg 2 2
2 b r
b r
h r
h r
(3)
Fq Σ Fq1 Fq2 Fq3 Fq4 (4)
где: b‚h - приведённые длина (ℓпл.) и высота (hпл.) фронта пламени‚ м
r - принимаемое в расчёте сокращённое значение противопожарного разрыва‚ м
Минимально допустимое из принимаемых в расчёте сокращённых значений противопожарных разрывов составляет 6м (10м – для зданий IV СО класса С2 и С3 и V СО)
Проверяемое в расчёте условие безопасности для
облучаемого материала
qпад. < qдоп.
26