2. Исходные данные для расчета тушения пожаров огнетушащими веществами.

1. Интенсивность подачи огнетушащего вещества.

В качестве расчетного параметра пожара могут применяться площадь пожара, площадь тушения, периметр пожара, фронт пожара, объем зоны горения.

Следовательно, интенсивность подачи огнетушащего вещества может быть поверхностная, линейная и объемная.

Поверхностной интенсивностью подачи огнетушащего вещества называется количество огнетушащего средства, подаваемого в единицу времени на единицу площади пожара или площади тушения.

I_тр^S = Q_тр/ (τ_р ·S_п), л/(c · м²) (8)

I_ф ^s= Q^ф/ (τ_т ·S_т) (9)

S_п > S_т

I _ф> I_тр

где: S_п – площадь пожара, м²;

S_т – площадь тушения, м².

Линейной интенсивностью подачи огнетушащего вещества называется количество огнетушащего средства, подаваемое в единицу времени на единицу периметра или фронта пожара.

I_тр^р = Q_тр/ (τ_р · Р_п), л/(c · м) (10)

I_ф^р= Q_ф / (τ_т · Ф_п), л/(c · м) (11)

Р_п > Ф_п

где: Р_п – периметр пожара, м;

Ф_п – фронт пожара, м.

Линейная интенсивность подачи не является обязательным показателем в расчете сил и средств для тушения пожара, т.к. во всех случаях подача и действие огнетушащих средств осуществляется по площади пожара или тушения. Однако линейная интенсивность в расчетах не исключается.

При необходимости, если известна поверхностная интенсивность подачи огнетушащего вещества, то линейную интенсивность подачи огнетушащего вещества можно определить из следующего соотношения:

I_тр^р = I_тр^s· h_т, л/(с · м) (12)

Объемной интенсивностью называется количество огнетушащего средства, подаваемое в единицу времени на единицу объема зоны горения или горящего помещения.

I_тр^v = Q_тр/ (τ_р · V_п), л/(с · м³), м³/(с · м³) (13)

I_ф^v = Q_ф / (τ_т · V_п), л/(с · м³), м³/(с · м³) (14)

где: V_п – объем зоны горения или объем горящего помещения, м³.

Объемная интенсивность подачи является основным показателем в расчете сил и средств тушения пожаров воздушно-механической пеной, инертными газами, водяным паром, галоидоуглеводородами и составами на их основе.

В практических расчетах часто возникает необходимость определить интенсивность подачи огнетушащего вещества на защиту различных объектов, но в справочной литературе перечень объектов ограничен, рассматриваются лишь интенсивности подачи воды на охлаждение наземных резервуаров с нефтепродуктами, металлических поверхностей трансформаторов, масляных выключателей на электростанциях и подстанциях, защита дыхательной арматуры и коммуникаций подземных резервуаров с нефтепродуктами, орошение противопожарного занавеса в театрально-зрелищных учреждениях.

При необходимости интенсивность подачи огнетушащего вещества на защиту определяется из соотношения:

I_тр^з = 0,25·I_тр^т (15)

Интенсивность подачи огнетушащего вещества находится в функциональной зависимости от времени тушения пожара. Чем больше расчетное время тушения пожара, тем меньше расчетная интенсивность подачи огнетушащих веществ, и наоборот. Область интенсивности подачи от нижнего до верхнего пределов называется областью тушения. Все интенсивности, лежащие в этой области, могут применяться для тушения. Это дает возможность РТП широко маневрировать имеющимися в его распоряжении силами и средствами. РТП должен учитывать и тот факт, что на интенсивность подачи огнетушащих веществ оказывает влияние расположение пожарной нагрузки по высоте помещения.

В практике пожаротушения целесообразно использовать такие интенсивности подачи огнетушащих веществ, которые могут быть реализованы существующими техническими средствами подачи и обеспечивать эффективность тушения с минимальными расходами огнетушащих веществ и за оптимальное время.

2. Расход огнетушащего вещества

Расход огнетушащего вещества является одним из основных показателей в организации тушения пожара, при исследовании пожаров, расчете сил и средств для их тушения.

Различают два вида расхода огнетушащего вещества – требуемый и фактический.

Требуемый расход – это весовое или объемное количество огнетушащего вещества необходимое для тушения пожара, подаваемое в единицу времени на величину соответствующего параметра тушения пожара или защиты объекта (л/с, кг/с, м³/с).

С учетом тушения пожаров и защиты объектов формула общего требуемого расхода будет иметь вид:

Q_тр^общ = Q_тр^т + Q_тр^з, л/с (16)

где: Q_тр^т – требуемый расход огнетушащего вещества на тушение;

Q_тр^т = П_п · I_тр^т, (П_п – параметр тушения пожара, I_тр^т – требуемая интенсивность подачи огнетушащего вещества на тушение), л/с;

Q_тр^з – требуемый расход огнетушащего вещества на защиту, Q_тр^з = П_з · I_тр^з, (П_з –– параметр защиты, I_тр^з – требуемая интенсивность подачи огнетушащего вещества на защиту), л/с.

В связи с тем, что в справочной литературе отсутствуют данные по интенсивности подачи пены или раствора пенообразователя при тушении пожаров воздушно-механической пеной по объему, требуемый расход пены при объемном тушении определяется по формуле:

Q_тр^п = (V_п · K_з) / τ_р, м³/мин (17)

где: V_п – объем помещения, который необходимо заполнить пеной, м³;

К_з – коэффициент запаса пены, учитывающий ее разрушение и потери;

τ_р – расчетное время тушения пожара, мин.

Расчетное время тушения пожара приведено в таблице 3.

Таблица № 3

Расчетное время тушения пожаров на некоторых объектах

Объект и применяемое ОТВ	Время тушения, мин
Резервуарные парки с ЛВЖ и ГЖ: воздушно-механическая пена порошок распыленная вода	10 0,5 1
Нефтеналивные танки, машинно-котельные отделения и трюмы судов: ВМП	15
Технологические установки по переработке нефти: воздушно-механическая пена	30
Жилые здания: вода	10-20

Коэффициент запаса пены зависит от сложности планировки помещения, температуры в помещении, наличия в помещении предметов, нагретых до высокой температуры и ряда других факторов. В конкретных условиях, с учетом указанных выше факторов, этот коэффициент изменяется в пределах от 1,5 до 3,5.

По требуемому расходу оценивается необходимая скорость сосредоточения огнетушащего средства, условия локализации пожара и определяется необходимое количество технических приборов тушения (водяных и пенных стволов, пеногенераторов и др.)

Фактический расход огнетушащего вещества – это весовое или объемное количество огнетушащего вещества, фактически подаваемое в единицу времени на величину соответствующего параметра тушения пожара или защиты объекта опасности с учетом характеристики технических приборов подачи.

Фактический расход определяется по формуле:

Q_ф^общ = Q_ф^т + Q_ф^з, л/с (18)

где: Q_ф^т – фактический расход огнетушащего вещества на тушение;

Q_ф^т = N^т_приб · q_приб,

где: N^т_приб – количество технических приборов, обеспечивающих подачу огнетушащего вещества на тушение;

q_приб – расход технических приборов, обеспечивающих подачу огнетушащего вещества на тушение, л/с), л/с;

Q_ф^з – фактический расход огнетушащего вещества на защиту;

Q_ф^з = N^з_приб · q_приб,

где: N^з_приб – количество технических приборов, обеспечивающих подачу огнетушащего вещества на защиту;

q_приб – расход технических приборов, обеспечивающих подачу огнетушащего вещества на защиту, л/с), л/с.

По фактическому расходу оценивают действительную скорость сосредоточения огнетушащего вещества и условия локализации пожара по сравнению с требуемым расходом, определяют необходимое количество пожарных машин основного назначения, обеспеченность объекта водой для целей пожаротушения.

3. Необходимый запас огнетушащих веществ на тушение и защиту.

Необходимый запас огнетушащих веществ – это весовое или объемное количество огнетушащего вещества, которое должно быть сосредоточено на месте пожара для обеспечения его тушения и защиты не горящих объектов, с учетом запаса.

Необходимый запас огнетушащего вещества при ликвидации пожаров и защите объектов с использованием воды рассчитывают по формуле:

G_общ^в = Q^т_ф · τ_р · K_з · 60 + Q_ф^з · τ_з · 3600, л (19)

где: Q^т_ф – фактический расход воды на тушение, л/с;

τ_р – расчетное время тушения, мин;

K_з – коэффициент запаса воды для тушения пожара;

Q_ф^з – фактический расход воды на защиту, л/с;

τ_з – время, на которое предусматривается запас воды на защиту, час.

Необходимый запас воды при тушении пеной и защите объекта водой определяется по той же формуле, что и при тушении водой, однако расход приборов подачи пены принимается «по воде».

При тушении негорючими газами, галоидоуглеводородами, порошками, пеной и другими огнетушащими средствами необходимый запас огнетушащего вещества (газа, порошка, пенообразователя) определяется по формуле:

G_общ^отв= N^т_приб · q^отв_приб · τ_р · K_з · 60, л (20)

где: q^отв_приб – расход прибора подачи по огнетушащему веществу (пенообразователю, газу, порошку и т.д.), л/с (кг/с, м³/с).

В случае тушения пожара газами или порошками запас воды на защиту определяется по формуле:

G_общ^з = N^з_ств · q^з_ств · τ_з · 3600, л (21)

По необходимому запасу огнетушащих веществ определяют их необходимое количество на ликвидацию пожара, проверяют обеспеченность объекта водой при наличии пожарных водоемов, разрабатывают соответствующие мероприятия по организации тушения пожара.

4. Удельный расход огнетушащего вещества.

Удельный расход огнетушащего вещества – расход огнетушащего вещества на расчетный параметр пожара за все время тушения.

q_уд = Q_отв^ф / П_п , л/м²; л/м³; кг/м³ (22)

Требуемый удельный расход ОТВ – это расход ОТВ на расчетный параметр пожара за все время тушения, необходимый и достаточный для ликвидации пожара.

Требуемый удельный расход определяется по формуле:

q_уд^тр = I_тр · τ_р ^. 60, л/м²; л/м³; кг/м³; (23)

где: τ_р – время тушения пожара на расчетной площади, мин.

В таблице 4 на основании данных по тушению реальных пожаров приведены средние значения расчетного времени тушения в зависимости от расчетной площади тушения.

Таблица № 4

Расчетная площадь тушения Sт, м^2	Расчетное время тушения τтуш^р, мин	Расчетный удельный расход воды qуд, л/м^2
< 200 > 200 < 600 > 600	5 - 10 10 - 15 15 - 30	300 - 600 600 - 900 900 - 1500

Фактический удельный расход огнетушащего вещества – это расход ОТВ который подается к поверхности горящего материала, представляет собой сумму необходимого удельного расхода (q_н) и удельного расхода потерь (q_пот), т.е.

q_уд^ф = q_н + q_пот, л/м² (24)

Величина необходимого удельного расхода зависит от многих факторов:

• физико-химических свойств горящего материала,

• интенсивности тепловыделения, пожарной нагрузки,

• времени свободного горения,

• вида пожара,

• типа огнетушащего вещества и ряда других.

Например: при пожаре в помещении, особенно на ранней стадии его развития, в первые 10-20 минут примерно 40-80% выделяющейся тепловой энергии расходуется на нагрев оборудования, пожарной нагрузки, ограждающих конструкций. Поэтому процесс тушения пожара сводится не только к прекращению пламенного горения, но и к охлаждению горящих конструкций, оборудования, пожарной нагрузки и газов, находящихся в объеме помещения до безопасных температур (порядка 50-60^оС) с целью исключения распространения пожара в смежные помещения, а также вероятности повторного воспламенения горючего материала.

С позиций теплового баланса на внутреннем пожаре необходимый удельный расход можно определить следующим образом (при этом необходимо принять, что за время свободного развития и тушения пожара выгорает примерно 50% пожарной нагрузки, а подаваемая на тушение вода полностью идет на охлаждение ограждающих конструкций, нагретых газов и пожарной нагрузки):

q_н = [0,5Р (0,4 - 0,8) Q_н^р] / Q_в, л/м² (25)

где: Р – пожарная нагрузка в помещении, кг/м²;

Q_н^р – низшая теплота сгорания горючего материала, кДж/кг;

Q_в – количество тепла, поглощаемое 1 кг воды при полном ее испарении, кДж/кг.

Причинами удельного расхода потерь могут быть:

1. влияние на отклонение и распыление струй подаваемого огнетушащего вещества конвективных потоков и ветра на пожаре;

2. неблагоприятные условия для эффективной работы ствольщиков (плохая видимость, наличие высокой интенсивности теплового излучения, не позволяющего ствольщику близко подойти к месту горения и другие);

3. разрушение огнетушащих веществ под влиянием высокой температуры.

5. Время тушения пожара.

В практических расчетах часто необходимо расчетное и фактическое время тушения пожара.

Расчетное (или нормальное) время – это оптимально установленный период непосредственного тушения пожара при заданной интенсивности подачи огнетушащего вещества без учета времени дотушивания.

В отдельных случаях (например, при тушении нефтепродуктов в резервуарах, газонефтяных фонтанов и др.) это время совпадает с фактическим временем тушения пожара, т.е. периодом от начала подачи огнетушащих средств до момента полного прекращения горения.

Если при заданной интенсивности подачи огнетушащего вещества за расчетное время пожар не ликвидирован, то интенсивность подачи повышается (за счет введения дополнительного количества технических приборов подачи), а попытка тушения пожара повторяется. В необходимом случае применяют другое огнетушащее вещество и соответственно другие способ и прием прекращения горения.

Расчетное время тушения определяют опытным путем с учетом анализа потушенных пожаров. Оно указывается в руководящих документах по пожаротушению. В тех случаях, когда для тушения одного и того же пожара имеется предел времени, для расчета сил и средств тушения принимается наибольшее значение расчетного времени (т.е. наихудшие условия).

Фактическое время – это период от начала локализации (подачи огнетушащего вещества) до полной ликвидации пожара:

τ_ф = τ_лок + τ_лик = τ_р + Δτ, мин (26)

где: τ_лок – время локализации пожара, мин;

τ_лик – время ликвидации пожара, мин;

τ_ф – фактическое время тушения пожара, мин;

τ_р – расчетное время тушения, мин;

Δτ – время дотушивания пожара (разборки конструкций, проливки и т.д.), мин.

При расчетах, проводимых заблаговременно, время дотушивания (Δτ) принимается с учетом оперативно-тактической характеристики объекта, размеров возможного пожара, объема предполагаемых работ по разборке конструкций и других факторов.

Для определения необходимых показателей при анализе потушенных пожаров и огневых опытов (параметров, характеризующих развитие пожара, фактических расходов огнетушащих средств за время тушения пожара, интенсивности подачи, скорости сосредоточения огнетушащего средства) фактическое время определяют по диспетчерским и другим оперативно-служебным документам, содержащим информационные и отчетные данные о тушении пожаров и проведении опытов.