Modele analityczne i eksperymentalne bryg. dr hab. inż. Jerzy Gałaj, prof. SGSP dr inż. Anna Szajewska Zakład Hydromechaniki i Przeciwpożarowego Zaopatrzenia w Wodę Katedra Techniki Pożarniczej pok. 310 jgalaj@op.pl, galaj@sgsp.edu.pl

Wprowadzenie Obszar objęty pożarem (środowisko pożarowe) ilościowo może być opisany następującymi parametrami, które mogą być w przybliżeniu wyznaczone przy pomocy zależności analitycznych (najczęściej wzorów algebraicznych): 1. Szybkość wydzielania ciepła (moc pożaru) 2. Wysokość płomienia 3. Powierzchnia strefy spalania 4. Temperatura gazu w warstwie gorącej w pomieszczeniu 5. Położenie górnej warstwy nad poziomem podłogi 6. Stężenie O2 7. Stężenie CO 8. Zasięg widzialności w dymie 9. Czasy trwania poszczególnych faz pożaru (czasy pojawienia się różnych efektów pożaru)  

Szybkość wydzielania ciepła (moc pożaru) gdzie: - współczynnik wzrostu pożaru, kW/s2 α0 [TB,TP] - początkowa wartość współczynnika wzrostu pożaru, kW/s2 ti [TB,TP] – czas inkubacji, s xLOL = 0,12 kg/kg xO2 – stężenie objętościowe tlenu, kg/kg TB – typ budynku (mieszkalny, hotel, szpital) TP – typ pomieszczenia (kuchnia, pokój hotelowy, sypialnia, pokój dzienny, przedpokój, łazienka, korytarz, klatka schodowa)

Średnia wysokość płomienia gdzie: k – współczynnik, którego wartość zależy od położenia strefy spalania w pomieszczeniu (1-płomień styczny do ściany, 2 – płomień obejmuje część ściany, 4 – płomień jest usytuowany w rogu pomieszczenia)

Wygięcie płomienia pod sufitem Hf gdzie: Hp – wysokość pomieszczenia, m

Powierzchnia pożaru (rzut strefy spalania na powierzchnię poziomą) oraz średnica strefy spalania gdzie: - prędkość rozprzestrzeniania się płomienia, m/s

Szybkość wydzielania ciepła podczas rozgorzenia i czas do rozgorzenia gdzie: Sp – całkowita powierzchnia pomieszczenia, m2 Lp – długość pomieszczenia, m Wp – szerokość pomieszczenia, m Hp – wysokość pomieszczenia, m W0[i] – szerokość i-tego otworu, m H0[i] – wysokość i –tego otworu, m l0 – liczba otworów w pomieszczeniu WO[i] – stopień otwarcia (0 – zamknięty, 1 – całkowicie otwarty)

Czas trwania rozwiniętej fazy pożaru gdzie: - maksymalna szybkość wydzielania ciepła, kW ΔHc – ciepło spalania, kJ/kg Qd – średnie obciążenie ogniowe (wg PD 7974:2003 przyjmuje się 780 MJ/m2 dla mieszkań, 230 MJ/m2 dla szpitali oraz 310 MJ/m2 dla hoteli)

Całkowity czas trwania pożaru

i położenie górnej warstwy Średnia temperatura i położenie górnej warstwy gdzie:

Średnie stężenie tlenku węgla i dymu w pomieszczeniu gdzie: - całkowita objętość pomieszczenia , m3 - średnia gęstość gazu w górnej warstwie, kg/m3 - masowa szybkość spalania, kg/(s m2) - strumień masowy gazów wypływających z pomieszczenia przez otwór wentylacyjny, kg/s YCO, Ys – współczynniki emisji tlenku węgla i dymu, kg/kg

Średnie stężenie tlenu w pomieszczeniu gdzie: xO2 p – wartość początkowa stężenia tlenu, kg/kg totw – czas, po którym zostaje otwarte okno lub drzwi balkonowe w pomieszczeniu ze źródłem pożaru, s β – współczynnik efektywności reakcji spalania, YO2 – współczynnik konsumpcji tlenu, kg/kg

Wypełnianie dymem układu pomieszczeń Pom.1, Sp[NP0], t1 Pom.2, Lo[NP1], t2 Pom.3, Lo[NP2], t3 Pom.4, Lo[NP3], t4 Czas wypełniania czterech pomieszczeń dymem (może być uogólniony na N pomieszczeń)

Wypełnianie dymem układu pomieszczeń Czas t1 po którym dym zacznie wypływać z pierwszego pomieszczenia (okno zamknięte) można obliczyć z następującej zależności: Czasy t2, t3 i t4 przepływu dymu przez kolejne pomieszczenia można wyznaczyć z następujących zależności: prędkość średnia strumienia dymu wypływającego z pomieszczenia NP0 gdzie: