CC BY
42
Д. Ф. КОЖЕВИН, канд. техн. наук, заместитель начальника кафедры физико-химических основ процессов горения и тушения, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России (Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, Московский просп., 149; e-mail: Yagmort-KDF@mail.ru)
А. С. ПОЛЯКОВ, д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры физики и теплотехники, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России (Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, Московский просп., 149; e-mail: poljakov_as@mail.ru)
УДК 614.845.1
ЕДИНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ОГНЕТУШАЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПЕРЕНОСНЫХ ПОРОШКОВЫХ ОГНЕТУШИТЕЛЕЙ
Предложена новая кодификация переносных порошковых огнетушителей, в основе которой лежит баланс теплот, выделяемой с 1 м2типовых помещений и отбираемой типоразмером огнетушителя. Определена удельная пожарная нагрузка для типовых помещений различных классов функциональной пожарной опасности. Рассмотрена параметризация огнетушителей по огне-тушащей способности, определяемой единым показателем для пожаров классов А и В, вместо принятого в настоящее время критерия — массы заряда.
Ключевые слова: огнетушитель; единый показатель; параметризация; модельный очаг пожара; типоразмер; огнетушащая способность.
При анализе параметризации переносных порошковых огнетушителей выявлено отсутствие зависимости между огнетушащей способностью огнетушителей и массой заряда огнетушащего порошкового состава (ОПС) [1]. Следовательно, масса заряда ОПС для типизации огнетушителей не является приоритетным параметром. Типизация должна осуществляться по огнетушащей способности как основной величине, характеризующей процесс тушения.
Огнетушащая способность огнетушителя (только для пожаров классов А и В) определяется рангом и классом модельных очагов пожара (МОП), для пожаров других классов нормированных МОП не существует [2-4], поэтому они обозначаются только буквами (С, Б, Е). Однако такая кодификация не отражает огнетушащего эффекта.
Для пожаров класса А согласно [3] численное значение ранга никак не характеризует МОП, хотя в параметризации МОП по европейским нормам [4] прослеживается четкая привязка к количеству и размеру длинных брусков в штабеле, причем числовое обозначение ранга ориентировочно равно площади поверхности штабеля [1]. Для пожаров класса В числовое обозначение ранга характеризует МОП только по объему горючей жидкости [1].
Исходя из вышеизложенного, необходимо ввести новую классификацию огнетушителей, которая будет характеризовать огнетушащую способность порошковых огнетушителей с учетом их способности тушить твердые и жидкие горючие вещества и будет понятна потребителям, не имеющим специального пожарно-технического образования.
© КожевинД. Ф., Поляков А. С., 2014
Горение фактически прекращается, когда количество теплоты, отбираемой ОПС, превышает количество теплоты, выделяемой очагом горения [5], в частности МОП. Исходя из этого, количество теплоты, выделяемой МОП класса А соответствующего ранга, должно соответствовать количеству теплоты, выделяемой МОП класса В. При этом количество теплоты, выделяемой зоной горения, численно равно произведению низшей теплоты сгорания материала на его массу (для упрощения модели берется общая масса горючего в МОП).
Из анализа огнетушащей способности отечественных и зарубежных порошковых огнетушителей определено соответствие рангов МОП классов АиВ, которое представлено в табл. 10 [1].
Исходя из вышеизложенного, очевидно соответствие теплот, выделяемых из МОП классов АиВ, по-
Таблица 1. Группировка рангов МОП по количеству выделяемой ими теплоты
МОП класса А МОП класса В
№ по EN по ГОСТ (ISO) по ГОСТ (ISO)
п/п Ранг Количество теплоты, МДж Ранг Количество теплоты, МДж Ранг Количество теплоты, МДж
1 5 401 1 413 13 325
2 13 1044 2 815 34 857
3 21 1687 4 1653 55 1377
4 27 2267 6 2442 89 2229
5 55 4862 10 4092 183 4584
Таблица 2. Типовая пожарная нагрузка помещений классов функциональной пожарной опасности Ф1—Ф4
Источник Пожарная Весовой коэффициент* Низшая теплота Плотность материала, кг/м3 [8] Линейная скорость Время обнаружения пожара, с [10] Удельная пожарная нагрузка, МДж/м2
пожара нагрузка [7] сгорания, МДж/кг [8] выгорания, м/с [9] по материалу средняя
Школы ДСП 0,83 18,00 680,00 0,02 30 5100
Пластмасса (по полиэтилену) 0,04 47,00 965,00 0,02 30 945 1145
Бумага 0,10 13,40 950,00 0,02 30 663
Ткань 0,01 24,47 150,00 0,02 30 19
ПВХ 0,01 20,70 1350,00 0,02 30 146
Лечебные ДСП 0,56 18,00 680,00 0,02 30 3400
учреждения Пластмасса (по полиэтилену) 0,11 47,00 965,00 0,02 30 2520 1285
Бумага 0,11 13,40 950,00 0,02 30 707
Ткань 0,17 24,47 150,00 0,02 30 306
ПВХ 0,06 20,70 1350,00 0,02 30 776
Театры ДСП 0,53 18,00 680,00 0,05 30 9663
и дворцы культуры Пластмасса (по полиэтилену) 0,21 47,00 965,00 0,05 30 14323 4458
Бумага 0,03 13,40 950,00 0,05 30 503
Ткань 0,21 24,47 150,00 0,05 30 1159
ПВХ 0,03 20,70 1350,00 0,05 30 1103
Жилые дома ДСП 0,45 18,00 680,00 0,01 30 2225
Пластмасса (по полиэтилену) 0,14 47,00 965,00 0,01 30 2474 1012
Бумага 0,09 13,40 950,00 0,01 30 463
Ткань 0,27 24,47 150,00 0,01 30 400
ПВХ 0,05 20,70 1350,00 0,01 30 508
Админи- ДСП 0,64 18,00 680,00 0,03 30 5885
стративные здания Пластмасса (по полиэтилену) 0,05 47,00 965,00 0,03 30 1744 1781
Бумага 0,26 13,40 950,00 0,03 30 2448
Ткань 0,03 24,47 150,00 0,03 30 71
ПВХ 0,03 20,70 1350,00 0,03 30 537
Торговые предприятия Приведенная нагрузка 1,00 13,30 680,00 0,02 30 5426 5426
Музеи Древесина 0,45 13,80 680,00 0,03 30 3142
Пластмасса (по полиэтилену) 0,01 47,00 965,00 0,03 30 304 1264
Бумага 0,18 13,40 950,00 0,03 30 1705
Ткань 0,36 24,47 150,00 0,03 30 983
ПВХ 0,01 20,70 1350,00 0,03 30 187
* Весовые коэффициенты для типовых помещений каждого класса функциональной пожарной опасности определены по результатам авторского обследования помещений Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России.
этому можно сгруппировать ранги МОП для классов АиВпо количеству выделяемой теплоты (табл. 1).
Данные табл. 1 показывают, что группировка рангов МОП по количеству выделяемой теплоты соот-
ветствует результатам, приведенным в табл. 10 [1]. Значит, если огнетушитель способен ликвидировать горение МОП данного ранга, то количество теплоты, отбираемой ОПС, равно или превышает коли-
Таблица 3. Соответствие типоразмеров огнетушителей по количеству поглощаемой теплоты теоретическому ряду предпочтительных чисел
чество теплоты, выделяемой МОП, т. е. фактически теплота, выделяемая МОП, является "теплотой тушения" соответствующего огнетушителя. Причем огнетушитель предназначен для тушения возгорания на начальной стадии пожара, поэтому эффективность тушения будет зависеть не от общей площади помещения, а от удельной пожарной нагрузки. Соответственно, выбор типоразмера огнетушителя должен зависеть от удельной пожарной нагрузки в помещении, поэтому параметризацию огнетушителей необходимо осуществлять по этому показателю.
В связи с этим для реализации предлагаемой параметризации огнетушителей необходимо определять удельную пожарную нагрузку основных видов помещений различных классов функциональной пожарной опасности [6].
В соответствии со ст. 27 [6] все производственные и складские помещения необходимо категори-ровать по пожарной и взрывопожарной опасности, причем критерием отнесения к одной из пожароопасных категорий является удельная пожарная нагрузка. Удельную пожарную нагрузку взрывопожаро-опасных помещений категорий А и Б следует приравнять к значениям более 2200 МДж/м2, так как критерием отнесения к этим категориям помещений является избыточное давление взрыва, а не удельная пожарная нагрузка. Для помещений иных классов функциональной пожарной опасности исходя из справочных данных определена типовая пожарная нагрузка, представленная в табл. 2.
Данные, приведенные в последней графе табл. 2, согласуются с существующими принципами моделирования развития пожара, применяемыми в зарубежных программах, таких как (МБТ, США), или в отечественных программах на базе РББ (СИФАСТ или СИТИС Блок), исходные данные которых также усреднены [7].
Классификация огнетушителей по количеству выделяемой теплоты также проверена на мерность рядов. Мерность рядов выполнена исходя из известного положения, что предпочтительные числа основ-
Таблица 4. Предлагаемая классификация огнетушителей по "теплоте тушения"
Условный класс огне- Удельная Ранг МОП Средняя удель-
"теплота тушения", МДж/м2 класса А класса В Функциональное назначение помещения ная пожарная нагрузка, МДж/м2
тушителя по ЕЫ по ГОСТ (180)
Торговые 5426
а >4000 Передвижные огнетушители Театры и т. д. 4458 >4000
Р 2200-4000 >55 >10 >183 Производственные и складские помещения категорий В1, А и Б 2200-4000
У 1400-2200 >27 >6 >89 Производственные и складские помещения категории В2 1400-2200
Помещения класса функциональной пожарной опасности Ф4.3 1780
Помещения класса функциональной пожарной опасности Ф4.1, Ф4.2 1145
Лечебные учреждения 1285
5 180-1400 >21 >4 >55 Жилые дома 1012
Музеи 1264
Производственные и складские помещения категории В3 180-1400
£ <180 <5 <1 <13 Производственные и складские помещения категории В4 <180
г-й член прогрессии Типоразмер по теплоте тушения[12] Количество теплоты, выделяемой МОП, МДж
1 5656 5836
2 4000 3607
3 2828 2830
4 2000 -
5 1414 1377
6 1000 -
7 707 851
8 500 526
9 353 325
10 250 -
11 175 -
Таблица 5. Комплектование помещений огнетушителями
Функциональное назначение помещения Класс огнетушителя
Торговые помещения а
Театры, кинотеатры и т. д.
Производственные и складские помещения категорий В1, А и Б Р
Производственные и складские помещения категории В2 У
Помещения класса функциональной пожарной опасности Ф4.3
Помещения класса функциональной пожарной опасности Ф4.1, Ф4.2
Лечебные учреждения
Жилые дома 5
Музеи
Производственные и складские помещения категории В3
Производственные и складские помещения категории В4 s
ного ряда получают из закона геометрической прогрессии, г-й член которой имеет вид [11]:
л=а(1)
где— численное значение ряда; г — член прогрессии;
а — размер; для переносных огнетушителей а = = 8000, что соответствует максимальной массе заряда порошка (в граммах) в переносных порошковых огнетушителях. Поскольку существующие ряды порошковых огнетушителей состоят из 11 представителей, то в соответствии с [12] градация огнетушителей по количеству поглощаемой теплоты представлена в табл. 3.
Результаты анализа на мерность рядов согласуются с данными табл. 10 [1] по количеству поглощаемой теплоты, выделяемой из зоны горения.
Равенство "теплоты тушения" огнетушителями и средней удельной пожарной нагрузки типовых помещений позволяет ввести новую классификацию огнетушителей, не меняя существо системы сертификации огнетушителей, привязав ее к значениям удельной пожарной нагрузки производственных и складских помещений категорий по пожарной и взры-вопожарной опасности В1-В4.
В табл. 4 представлена новая классификация огнетушителей с использованием нового способа их кодификации.
Предлагаемую классификацию огнетушителей по пожарной нагрузке следует наносить на огнетушитель в соответствии с табл. 5.
Данная классификация предлагается для порошковых огнетушителей с пористой емкостью, но может быть использована и для других видов огнетушителей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. КожевинД. Ф., Поляков А. С., Сытдыков М. Р. О практике параметризации переносных порошковых огнетушителей (Аналитический обзор) // Пожаровзрывобезопасность. — 2014. — Т. 23, № 1. —С. 68-76.
2. ГОСТ Р 51057-2001. Техника пожарная. Огнетушители переносные. Общие технические требования. Методы испытаний. —Введ. 01.07.2002 г.; 01.01.2004 г. —М. : ИПК Изд-во стандартов, 2002. URL : http://www.docload.ru/Basesdoc/9/9480/index.htm (датаобращения: 12.02.2014 г.).
3. ISO 7165:2009. Portable Fire Extinguishers — Performances and Construction. URL : https://mem-bers.wto.org/crnattachments/2010/tbt/UGA/10_2412_00_e.pdf (дата обращения: 12.02.2014 г.).
4. EN 1866-1:2007. Mobile Fire Extinguishers. Characteristics, Performance and Test Methods. Publication Date: 2005-12-1. Execute Date: 2005-12-1. Publisher: European Standards (EN).
5. Малинин В. Р. и др. Теория горения и взрыва : учебник для вузов МЧС России. — СПб. : Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2007. — 306 с.
6. О внесении изменений в Федеральный закон "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" : Федер. закон РФ от 10.07.2012 г. № 117-ФЗ; принят Гос. Думой 20.06.2012 г.; одобр. Сов Федерации 27.06.2012 г.; введ. 12.07.2012 г. // Российская газета. — 13.07.2012 г. — Федер. вып. № 5832. URL : http://www.rg.ru/2012/07/13/reglament-doc.html (дата обращения: 12.02.2014 г.).
7. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учебное пособие. — М. : Академия ГПС МВД России, 2000. — 118 с.
8. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник:в2ч. —2-е изд., перераб. и доп. —М. : Пожнаука, 2004. —Ч. II. — 774 с.
9. Иванников В. П., Клюс П. П. Справочник руководителя тушения пожара. — М. : Стройиздат, 1987.—288 с.
10. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности (в ред. приказа МЧС РФ от 12.12.2011 г. № 749): приказ МЧС России от 30.06.2009 г. № 382; введ. 30.06.2009 г. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009. URL : http://www.rubin01.ru/zakonodatelstvo/prikazy-federalnyh-organov-vlasti-20148/prikazy-federalnyh-organov-vlasti/prikaz-mchs-rf-ot-30062009 (дата обращения: 12.02.2014 г.).
11. ГОСТ 8032-84 (СТ СЭВ 3961-83). Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел. — Введ. 01.07.85 г. — М. : Изд-во стандартов, 1987. URL : http://standartgost.ru/ГОСТ%208032 (дата обращения: 12.02.2014 г.).
Материал поступил в редакцию 28 февраля 2014 г.
SINGLE MEASURE OF FIRE-EXTINGUISHING CAPABILITY OF PORTABLE POWDER FIRE EXTINGUISHERS
KOZHEVIN D. F., Candidate of Technical Sciences, Deputy Chief of Physical and Chemical Bases of the Burning and Extinguishing Processes Department, Saint-Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia (Moskovskiy Avenue, 149, St. Petersburg, 196105, Russian Federation; e-mail address: Yagmort-KDF@mail.ru)
POLYAKOV A. S., Doctor of Technical Sciences, Professor, Honoured Science Worker of Russian Federation, Professor of Physics and Heating Engineers Department, Saint-Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia (Moskovskiy Avenue, 149, St. Petersburg, 196105, Russian Federation; e-mail address: poljakov_as@mail.ru)
: English
ABSTRACT
When analyzing the parameterization of portable powder fire extinguishers that there is no dependence between the fire-extinguishing ability of fire extinguishers and charge mass of extinguishing powder composition (EPC). Therefore typing should be done largest fire-extinguishing capability, as the main value, which characterizes the process of fighting.
Fire-extinguishing ability of the fire extinguisher (only for fires of class A and B) is determined by the rank and class of model fires size (MFS). Such codification does not reflect extinguishing effect.
Combustion stops when the amount of heat bleed EPC exceeds the amount of heat emitted from the hearth burning, in particular with the MFS. On this basis the number of generated heat of comparable rank of MFS class A must match the number of warmth from the MFS class B. Century the amount of heat released from combustion zone is numerically equal to the product of net calorific value of the material on its mass (to simplify the model is taken as the total mass of fuel in MFS).
From the analysis of the values of the fire-extinguishing capability of domestic and foreign powder fire extinguishers it was determined according the ranks of the MFS classes A and B, so you can group ranks MFSs for class A and B of the disposal warmth.
Based on the foregoing if the fire extinguisher is able to eliminate the burning of the rank of the MFS, the amount of heat taken EPC equals or exceeds the amount of heat released by, in fact, the heat dissipated in the MFS is "warmth extinguishing" the appropriate extinguisher.
Given that the fire extinguisher is designed to extinguish a fire at the initial stage of fire, so quenching efficiency will depend not on the total area of the premises, and from the unit of fire load. Accordingly, the choice of the size of the fire extinguisher must depend on the specific fire load in the premises and parameterization of fire extinguishers should be implemented in this order.
Therefore, for the realization of the proposed parameterization of fire extinguishers is necessary to determine the specific fire load of the main types of buildings of various classes of functional fire hazard.
All production and storage areas must be categorized on fire and explosion hazard, and criterion of assignment to one of the fire risk categories is specific fire load. Specific fire load of the explosion-hazardous premises of A and B categories compared to the values of more than 2,200 MJ/m2 as
a criterion for identifying the categories of premises is excessive pressure of the explosion, and no specific fire load. For premises other classes of functional fire hazard on the basis of reference data the standard fire load was determined.
Equality of "heat extinguishing" fire extinguishers with average specific fire loads typical allow space to introduce a new classification of fire extinguishers without changing creature certification system of fire extinguishers, tied her to the values of the specific fire load of production and warehouse spaces on fire and explosion hazard B1-B4.
Based on the foregoing a new classification of fire extinguishers was presented, where we have introduced a new way of codifying them.
Keywords: fire extinguisher; common indicator; parameterization; model fire; size; fire extinguishing ability.
REFERENCES
1. KozhevinD. F.,PolyakovA. S., SytdykovM. R. Opraktikeparametrizatsiiperenosnykhporoshkovykh ognetushiteley (Analiticheskiy obzor) [About practice of parameterization portable powder extinguishers (Analytical review)]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2014. vol. 23, no. 1, pp. 68-76.
2. National standard of the Russian Federation 51057-2001. Fire fighting equipment portable fire extinguishers. General technical requirements. Test methods. Moscow, IPK Izdatelstvo standartov, 2002. Available at: http://www.docload.ru/Basesdoc/979480/index.htm (Accessed 12 February 2014) (in Russian).
3. ISO 7165:2009. Portable fire extinguishers — Performances and construction. Available at: https://members.wto.org/crnattachments/2010/tbt/UGA/10_2412_00_e.pdf (Accessed 12 February 2014).
4. EN 1866-1:2007. Portable fire extinguishers. Part 1. Specifications, requirements and test methods. Publication Date: 2005-12-1. Execute Date: 2005-12-1. Publisher: European Standards (EN).
5. Malinin V. R. Teoriya goreniya i vzryva [Theory of combustion and explosion]. Saint Petersburg, Saint-Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia Publ., 2007. 306 p.
6. About modification of the Federal Law "Technical regulations about requirements of fire safety". Federal Law on 12.07.2012No. 117. Rossiyskaya gazeta—Russian Newspaper, 13.07.2012, no. 5832. Available at: http://www.rg.ru/2012/07/13/reglament-doc.html (Accessed 12 February 2014) (in Russian).
7. Koshmarov Yu. A. Prognozirovaniye opasnykh faktorov pozhara v pomeshchenii. Uchebnoye poso-biye [Forecasting dangerous fire factors in the room: a Training manual]. Moscow, State Fire Academy of Ministry of Interior of Russia Publ., 2000. 118 p.
8. Korol'chenko A. Ya., Korol'chenko D. A. Pozharovzryvoopasnost veshchestv i materialov i sredstva ikh tusheniya: spravochnik [Fire and explosion hazard of substances and materials and their means of fighting. Reference. 2nd ed.]. Moscow, Pozhnauka Publ., 2004. Part II, 774 p.
9. Ivannikov V. P., Klyus P. P. Spravochnik rukovoditelya tusheniya pozhara [The reference ofthe head of the fire extinguishing]. Moscow, Stroyizdat, 1987. 288 p.
10. Technique of determination of settlement sizes offire risk in buildings, constructions and structures of various classes of functionalfire danger. Order of Emercom of Russia on 30.06.2009 No. 382. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2009. Available at: http: //www.rubin01.ru/ zakonodatelstvo/prikazy-federalnyh-organov-vlasti-20148/prikazy-fede-ralnyh-organov-vlasti/prikaz-mchs-rf-ot-30062009 (Accessed 12 February 2014) (in Russian).
11. Interstate standard 8032-84. Preferred numbers and series of preferred numbers. Moscow, Izdatelstvo standartov, 1987. Available at: http://standartgost.ru/r0CT%208032 (Accessed 12 February 2014) (in Russian).
