Моделирование воздействия факела

В пределах контрольной зоны, длина которой, напомним, равна 4 м, происходит интегральное измерение температуры так, будто внутри этой зоны находится n точечных тепловых извещателей, где n много больше, чем 2. Чтобы обеспечить непрерывность измерений, приблизив к требованиям по установке ТОЧЕЧНЫХ тепловых пожарных извещателей СП 5.1.3130-2009 и выбрана длина зоны 4 м.

Для оценки влияния интегрирования на формирование сигнала «Пожар» используется  модель точечного очага пожара.

Рис.5. Модель точечного очага пожара.

Принимаем, что зона воздействия факела ограничивается проекцией конуса факела на потолок радиусом R₁=0,18H, припотолочная струя ограничивается границей зоны R₂ (поскольку за границей зоны нужно рассматривать воздействие на смежную зону). Так же, принимаем вариант увеличения необходимой зоны воздействия, поскольку ось факела приходится в место стыка зон.

Н – высота помещения, м

α  - в соответствии с принятыми моделями пожаров равен 15°.

Перепад температуры воздействует на зону чувствительного элемента (оптоволоконного кабеля):

ΔТ = T_max – T₀,

где T_max – температура факела;

T₀ – температура окружающей среды.

Для определения ΔТ под потолком помещения используем следующие выражения:

, при R₁ <= 0,18H

, при R₂ = 4м (R₂ > 0,18H).

Результаты перепада температуры для различных высот помещения сведены в таблицу 1. Мощность пожара принята 500 кВт.

Таблица 1 – перепады температуры для различных высот помещения.

В соответствии с выбранной моделью пожара определим, какая доля зоны ЧЭ находится в струе факела, какая – в припотолочной струе.

L₁ = H * tg α   - длина зоны ЧЭ в струе факела;

L₂ = R₂ – L₁ - длина зоны ЧЭ в припотолочной струе.

В соответствии с интегральными свойствами зон ЧЭ, перепад температуры, фиксируемый зоной ЧЭ определяется:

ΔТ = (ΔТ₁* L₁+ ΔТ₂* L₂) / R₂;

Доля ЧЭ, находящегося в струе факела определяется:

δ = (L₁ / R₂) * 100%

Результаты для различных высот помещения сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Проведем аналогичные расчеты для длины зоны 30 м. Результаты сведены в таблицу 3.

Таблица 3

Определим минимальный размер пожара Q_min, который заставит сработать тепловой извещатель по порогу T_L при превышении T_max >= T_L.

В струе факела

Q_min1 = [(T_L – T₀)/16,9]^3/2H^5/2 , кВт

В припотолочной струе

Q_min2 = R₂[H(T_L – T₀)/5,38]^3/2 , кВт

Воспринимаемый ЧЭ линейного теплового извещателя

Q_min =  Q_min1* L₁/R₂ + Q_min2 *(1- L₁/R₂)  , кВт

Результаты для T_L = 59 °С и  T₀ = 25 °С сведены в таблицу 4.

Таблица 4

Данные таблицы иллюстрируют графики рис.6

Рис.6. Минимальный размер пожара для точечных ПИ и зоны линейного ПИ

ВЫВОДЫ.

• Длина зоны более 4 метров неэффективна, поскольку приводит к значительному замедлению обработки повышения температуры. Мощность фиксируемого пожара для 30 м зоны увеличивается на порядок.
• Внутри зоны 4 м интегральные характеристики играют положительную роль, поскольку происходит перераспределение температур. В этом случае зону ЧЭ можно представить как n точечных ПИ, причем n много больше 2-х. Поэтому линейная зона ЧЭ более эффективна в формировании сигнала «Пожар», чем два точечных ПИ, разнесенных на расстояние 4м.
• ЧЭ с зоной 4 м от высот 15 м эквивалентен точечному тепловому ПИ, поскольку вся зона оказывается под воздействием факела.

Исходя из этих выводов можно заключить, что пожар, зафиксированный в контрольной зоне заменяет последовательность сигналов «Внимание» и «Пожар», регистрируемый двумя смежными точечными ПИ.