ТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ-БИТОЛА
МАШИНСКИ ОТСЕК
Јовановска Наталија
ОПАСНОСТИ И ЗАШТИТА ОД ПОЖАРИ ВО ПОВРШИНСКИТЕ КОПОВИ ВО
РЕК БИТОЛА ПРИ ЕКСПЛОАТАЦИЈА СО БАГЕРСКИ ЕДИНИЦИ СО ПОСЕБЕН
ОСВРТ НА РОТО БАГЕР SRs 1300
-
магистерски труд-
Ментор:
Ред. Проф. д-р Сотир Пановски
Битола, 2015
СОДРЖИНА
АБСТРАКТ ...3 ВОВЕД ...4 1. ТЕОРИЈА НА ГОРЕЊЕ И ГАСНЕЊЕ ……….……..61
.1. Теорија на горење ………...6 1.2. Фази и развој на пожар ……….…….8 1.3. Карактеристики на пожарот ……….13 1.4. Модели на ширење на топлина ………..15 1.5. Видови на пожар ……….18 1.6. Пожарно оптоварување и отпорност на пожар ………..19 2. ОПАСНОСТИ ОД ПОЈАВА НА ПОЖАР ………...24 2.1. Топлина и спроведување ……….24 2.2. Причини за појава на пожар ………25 2.3. Опасности од појава на пожар ………...28 2.3.1. Директен допир со пламен или вжарен материјал ……….28 2.3.2. Електрична енергија (електроенергетика) ………30 2.3.3. Статички електрицитет ……….30 2.3.4. Експлозија и експлозивни појави ……….31 2.3.5. Природни причинители ………..31 2.3.6. Механички причини ………32 2.3.7. Самозапалување ……….32 2.3.7.1. Самозапалување на јагленот ………...34 2.4. Процес на согорување и видови на согорувања ………...36 2.4.1. Топлина на согорување ………..39 2.5. РЕК"Битола" и пожарите ………..41 2.5.1. Јагленот во РЕК"Битола ……….41 2.5.2. Систем за допрема на јаглен ………41 2.5.3. Причини за појава на пожари во РЕК"Битола" и СДЈ …………..43 2.5.4. Настанати пожари на СДЈ ………..45 2.5.5. Анализа на производството на електрична енергија …………..47 2.6. Пожари и нивна застапеност ……….50 2.7. Проценка на ризикот од појава на пожар ………513. ЗАШТИТА ОД ПОЈАВА НА ПОЖАР ………...57
3.1. Значение на заштитата од пожари ……….57 3.2. Гаснење и средства за гаснење на пожар ………...59 3.3. Апарти за гаснење на пожар ………63 3.4. Хидрантска мрежа ………..68 3.4.1. Внатрешна хидрантска мрежа ………70 3.4.2. Надворешна хидрантска мрежа ……….71 3.4.3. Потребна количина на вода во хидрантската мрежа …………...73 3.5. Громобранска инсталација ………...75 3.6. Пат за евакуација ………...……….76 3.7. Пожарни скали ……….78 3.8. Стабилни системи за гаснење на пожар ……….…..78 3.9. Системи за автоматско откривање и јавување на пожар …………...79 3.10. Пожарен сектор ……….84
1
4. ЗАШТИТА ОД ПОЖАРИ ВО ПОВРШИНСКИТЕ КОПОВИ ВО РЕК "БИТОЛА" И СИСТЕМОТ ЗА ГАСНЕЊЕ НА ПОЖАР НА БАГЕР СРс 1300 ……...85 4.1. Технички опис на стабилниот систем за гаснење на пожар на рото багер SRs 1300...88 4.1.1. Принцип на работа ...91 4.2. Карактеристики на средството за гаснење NAF S III ...92 4.3. Механизам за гаснење со NAF S III ...93 4.4. Опасности по луѓето ...94 4.5. Природен или неразгранет NAF S III ...96 4.6. Продукти на разложување ...96 5. ТЕХНИЧКИ УСЛОВИ ЗА ИЗВЕДУВАЊЕ НА МАШИНСКА ИНСТАЛАЦИЈА ...98 5.1. Општи или договорни услови ...98 5.2. Технички услови за изведување на инсталација за навојни цевки ...99 ПЛАНОВИ И МЕРКИ ЗА ЗАШТИТА ОД ПОЖАР ВО РЕК Битола – Битола ...99
ЗАКЛУЧОК ..
………...100ЛИТЕРAТУРА
...101÷103ПРИЛОГ - Шеми
………...104÷1052
A
БСТРАКТ
Во магистерскиот труд е извршено согледување на штетните последици на пожарот, преку разгледувањето на теоријата на горење со трите елементи потребни на развој на пожар (горивна материја, кислород и топлина), потоа карактеристиките на пожарот, фази на развој на пожарот, како и видовите и модели на пожар. Утврдено е дека еден пожар може да се појави намерно или пак од невнимание што го предизвикал човекот, или е резултат на одредени биолошки, физички или хемиски процеси и при тоа да дојде до материјални штети од големи размери како и загрозување на човечките животи. Може да се заклучи дека познавањето на причините за појава на пожар е од исклучителна важност и може да помогне да се избегне појавата на пожар, а посебно при изборот на соодветни средства и опрема за гаснење на пожар. Утврдено е значението на превземањето на превентивни мерки како и организирањето мерки на противпожарната заштита во самиот објект, со што се овозможува успешна евакуација на луѓето и материјалните добра, како и навремена и брза дојава, локализација и гаснење на настанатиот пожар, а со тоа и сведување на последиците (штетите) на минимум. Извршена е анализа на причините кои може да доведат до појава на пожари во РЕК "Битола"-Битола, со посебен осврт на Системот за допрема на јаглен, како и анализа на штетите настанати со големиот пожар.Клучни зборови: пожар, превентивни мерки, противпожарна заштита, гаснење.
ABSTRAKT
This work is completed consideration of fire harmful effects of fire, by reviewing the theory of burning with three elements necessary for the development of fire (fuel material, oxygen and heat), then the characteristics of fire, phases of development of the fire, tipes and model of fire.
It was determined that a fire may occur intentionally or by negligence which caused a man or the result of certain biological, physical or chemical processes and there by lead to material damage from large-scale and eddangering humal lives.
It can be concluded that knowledge of the causes of fire is extremely important and can help to avoid the appearance of fire, especially in the selection of appropriate tools and equipment for fire fighting.
Determined importance of taking preventive measures and organization of fire protection measures at the facility, which enable successful evacuation of people and goods, than timely and rapid fire, localization and extinguishing the fire occurred and reduction the consequences (damages) to a minimum.
An analysis of the causes that may lead to the occurrence of fire in REK "Bitola"- Bitola, with specials emphasis od System tranasports coal and analysis the damages causes by the great fire.
Key words: fire, prevention measures, fire protection, fire-fighting.
ВОВЕД
Развојот на технологијата, урбанизацијата и развојот на индустријата во целина, со воведување на најразлични и најсовремени технологии и системи, како и изградбата на големи енергетски капацитети, покрај позитивните ефекти за развојот на општеството, можат да бидат загрозени од непредвидливи и непожелни ситуации, како пожари и експлозии, предизвикани од невнимание, технички неисправности, диверзии и сл. Денес се градат големи и скапи објекти, како и индустриски капацитети, каде живеат и работат голем број на луѓе, како и постоење на скапи машини и разновидни технологии и системи. Во ваквите објекти потребни се посебни мерки, односно мерки на безбедност за заштита на материјалните добра и животот на луѓето. Огнот, претставува највпечатливото достигнување на човечкиот род кое го ставил под контрола и употреба. Низ многу примери од историјата, па и денес постојат многу докази дека човекот не го достигнал нивото на совест и умешност, па често пати пожарите (како негативен облик на огнот), однеле со себе материјални вредности што генерации ги создавале.Тешко предвидливата и комплексна природа на огнот, во момент на невнимание или злоупотреба предизвикува несогледливи опасности и катастрофални последици по човекот и неговите добра. Деструктивните појави, било да се природни или резулатат на невнимание или нестручно ракување, оставаат зад себе помали или поголеми штети кои можат да бидат пратени со појава на пожар или експлозија и најчесто остваат тешки последици.
Согледувајќи ја тежината од последиците од пожарите и нејзините разорувачки дејства, модерното живеење настојува што поефективно да ја регулира односно уреди областа на заштитата од пожари, пропишувајќи обавезна примена на разновидни мерки усмерени на превенцијата од пожари. До пожар може да дојде од повеќе причини а тие се: конструктивни недостатоци, дефекти, оштетувања, отворен пламен, електрицитет, самопалење, атмосферско празнење и др. Една од причините за појава на пожар е ćе поголемата употреба на лесно запалливи материјали и суровини во современото производство. Со големината и цената на објектот, како и бројот на вработени, поголема е и опасноста од појавување на несреќни случаеви и материјални штети. До пожар доаѓа ако е исполнет предусловот за горење а тоа е присуство на горивна материја, оксидант и извор на палење. Ако еден од овие елементи недостасува до пожар нема да дојде. Пожарот претставува неконтролирано горење кое предизвикува материјални штети и губитоци, како и загрозување на човечките животи. Зачестеноста на пожарите, огромните материјални штети како и човечки жртви, ја наметнуваат потребата од комплексно согледување на овој проблем и превземање на поголеми заеднички акции, комплетни и ефикасни мерки, како на планот на превентивна заштита, така и на оневозможувањето и спречувањето на тешките последици. Можноста од појава на пожар може да се јави уште при изградбата и монтажата, како и одржувањето и експлоатацијата. Без доволно знаење од областа на квалитетната и сигурна заштита и превентивен инженеринг во сите фази, не е можно да се постигне оптимален однос на инвестициите, како и сигурна и корисна експлоатација на индустрискиот објект.
4
Тргнувајќи од претпоставката дека на било кој простор и било кога е можно да се појави пожар и тоа во момент на слабост, дефект или невнимание, мора да се размислува и за последиците од тој пожарот и тие да бидат што помали. Тогаш доаѓа до израз вложувањето во превентивата, уште од самато планирање и изградба на објектите. Секој прекин на процесот на работа поради пожар со поголеми размери има многу поголеми индиректни отколку директни губитоци а во потешките случаеви па дури и влијание врз националната економија. Затоа превентивната заштита претставува основна цел односно императив во заштитата на човечкиот фактор, објектите и опремата. Заштитата од пожари почнува со научните и развојните истражувања, нормативите, планирањата и проектирања и тоа уште од лоцирањето на објектот или комплексот, преку дефинирани растојанија или пропишани сектори, потоа категоризација на просториите по пожарна опасност, така што процесите да бидат што помалку опасни, создавајќи услови за локализација на пожарот, потоа постоење на хидрантска мрежа, непопречена противпожарната интервенција, пат за евакуација и др. Меѓутоа, ни најсовремената опрема за заштита од пожар нема да го даде посакуваниот резултат без широка обука на сите вработени и оние кои се определени професионално да се занимаваат со проблемите и задачите од оваа област. Секој градежен објект, согласно важечката законска регулатива, мора да ги исполнува минималните технички услови, според пропишаната техничка опременост и обученост за откривање и гаснење на пожарот. РЕК "Битола"-Битола е комбинат со огромно стратешко значение за Република Македонија, каде се применети високи техничко-технолошки решенија и секако голем број на вработени. Сите тие можат да бидат загрозени со појава на пожар, причинет од најразлична природа. Превентивата, во заштитата од пожари има огромна улога. Се состои од мерки и нормативи и тоа правни, организациони како и технички мерки наменети за заштита од пожари. Паралелно со воведувањето на современите технички решенија и општиот напредок на техниката, треба да се унапредуваат и усовршуваат мерките за заштита од пожари, со постојано и смислено применување на сите расположливи научни достигнувања и технички можности, а не тие да бидат само со сведување на искуството или случајните сознанија од таа област. Предмет на магистерскиот труд e разработката на причините за појава на пожар, како и превентивните мерки за заштита од пожари во РЕК "Битола", со посебен осврт на заштитата од пожари на Системот за допрема на јаглен. Со разработката на методите и средствата за заштита од пожари, ќе се види колкаво е е значението на превентивната заштита од пожари. Инвестицијата во изработка на хидрантска мрежа, како и набавка на противпожарни возила, апарати и др.средства за заштита и гаснење на пожари, се оправдани за успешен и непрекинат процес на работа во еден ваков комбинат. Цел на темата е преку запознавањето на процесот на горење, да се разглеадаат сите можни причини и појави, кои можат да доведат до појава на пожар и со тоа да бидат загрозени материјалните добра и човечките животи. Превентивните и заштитни мерки кои се употребуваат, се во функција на заштитата од пожари и нивно гаснење.
5
1.
ТЕОРИЈА НА ГОРЕЊЕ И ГАСЕЊЕ
1.1.
Tеорија на горење
Процесот на горењето претставува сложен хемиско-физички процес, при кој што доаѓа до оксидација на горивните состојки на некое гориво со кислородот од воздухот. Тоа е процес при кој што горивната материја бурно се спојува со чистиот кислород или кислородот од воздухот како оксидант (во количина која го подржува горењето) под дејство на побуда на енергија (топлина). Процесот е проследен со развивање на обилна топлина во облик на пламен или жар. Всушност за појава на пожар, битно е во исто време и на исто место да се најдат следните три основни елемети, и тоа: -материјал кој гори (гориво) -воздух (кислород) -количина на топлина (енергија), доволна да го запали горивниот материјал. Процесот на горење може да се претстави со поедноставни модели а тоа се: огнениот триаголник и огнениот тетраедар.
Сл. 1.1: Триаголник и тетраедар на процесот на горење Процесот на горење е верижна реакција која еднаш иницирана се одвива под услов да се присутни сите три основни елементи потребни за горење и се одвива сé додека постои континуирано снабудување на горивна материја или се прекинува доколку прекине снабдувањето со воздух-кислород за согорување, горивна материја или темература-енергија. Како продукти од согорувањето, потполно или непотполно, се добиваат: -оксиди -ослободување на топлинска енергија (пламен и жар) -светлосна енергија (светлина). Верижната реакција на процесот на горење е даден на следната слика: пожарен триаголник -површинско согорување- пожарен тетраедар -разгорено Хемиска верижна реакција
то
пл
ина
топлина
кислород
кисло
род
гор ивого
ри
во
6
Сл. 1.2: Верижна реакција на основните елементи на горењето
При тоа разликуваме: -оган (пламен) и претставува контролирано горење и -пожар како неконтролирано горење. Горивни компоненти Горивни материи се оние материи кои што во нормални (стандардни) услови можат полесно или потешко да се запалат и да доведат до појава на пожар или пак во случај на пожар го помагаат неговиот развој и ширење. Негоривни материи се оние материи кои што во нормални услови на самозапалување (815,6°С за врене од 5 минути) не можат да се запалат, а не можат да се запалат дури ни при крајно зголемени температури. Леснозапаливи материи се оние материи кои што при нормални услови или при одредена зголемена тенпература под влијание на иницијалниот пламен се запалуваат и понатаму горат. Тешкозапаливи материи се оние материи кои што под дејство на иницијален планен горат, но горат се додека на нив дејствува пламенот. Кислородот е втората компонента потребна за процесот на горење. Тој е гас без боја, мирис и вкус, малку растворлив во вода. Тој е еден од најраспространетите елементи во природата и учествува со приближно 21% во воздухот. Не гори, но го подржува горењето. Кислородот на -183°С преминува во течна состојба а на -227°С во цврста состојба. Под притисок од 49,7атм и температура од -118°С преминува во течна состојба, односно течен кислород кој има експлозивно својство посебно во допир со органски материи. Топлината е пресуден фактор кој доведува до појава на пожар во присуство на горивен материјал и кислород. Топлината претставува почетна енергија, која ќе обезбеди загревање на горивната материја до точка на палење и истата може да биде доведена од надвор или да се создаде во самиот горивен материјал, како последица на разни физички, хемиски и биолошки процеси.
7
Извори на топлина се: - пламен: пламени искри, кибрит - електрични искри: краток спој, статички електрицитет, електрична светилка - светло: сонце, ласер - топли-врели објекти: греачи со зрачење, греалки со врели површини - и др.
1.2.
Фази и развој на пожар
Постои разлика помеѓу пожар на отворен или затворен простор. Анализата на текот на пожарот во затворен простор е потребна поради подобро разбирање на ширењето на пожарот во внатрешноста на самата конструкција, отпорноста на конструкцијата, евакуацијата и др.
Во текот на процесот на горење горливата материја се спојува со кислородот од воздухот и бурно оксидира во присуството на топлина и светлина. Во текот на загревањето на горливите материјали се ослободуваат примарни продукти на согорување односно запалливи гасови кои во допир со пламенот оксидираат во секундарни или реакциски продукти кои најчесто не се повеќе горливи. Примарните продукти уште се викаат и пиролитички продукти или гасови и тие се запалливи и истите дололку не изгорат на местото на настанување, можат да бидат експлозивни смеси. На почеток, пожарот гори исто, но по кратко време, ограниченоста на просторот влијае на понатамошниот развој на пожарот. Чадот што се ослободува при горењето формира топол воздушен слој во горната зона. Кога температурата на топлиот слој достигне од 500°С до 600°С, по пат на радијација или конвекција се загреваат околните предмети, таваницата и ѕидовите, до точка на палење и пожарот нагло се проширува низ целата просторија. Тогаш настанува т.н. момент на потполно разгорување. Во тој момент најчесто настанува кршење на прозорците и навлегување на свеж воздух, што додатно го засилува горењето, па температурата може да достигне и до 1200°С.
Пример на пожар во затворен простор, т.е. пожар во индустриска хала е претставен на следната слика: Високата енергија потребна за почеток на горењето се објаснува со структурата на молекулот на кислородот. Таа е стабилна молекула, чија структура е со двојна ковалентна врска, во која сите електрони во молекулата се спарени. За да се поттикне согорување , потребно е молекулата на кислород да се претвори во два атоми на кислород. Оваа преодна реакција е посебно реактивна и потребна е голема
Сл. 1.3: Развој на пожар во индустриска хала горна зона долна зона
8
количина на топлина која понатаму се ослободува со реакцијата. При тоа настануваат бројни радикали како водороден пероксид (НОО), хидроксилен раддикал (ОН), хидропероксид, јаглероден моноксид, едноатомен кислород и др. Феноменот "развој на пожар" и фазите на развој на пожар, во различни литератури од областа на теоријата на горење и гаснење се различно опишани. Начелно постојат четири фази на развој на пожар, и тоа: Сл. 1.4. Фази на развој на пожар
Црвената крива ја претставува количината на ослободена топлина. Првата фаза, дефинирана е како почетен пожар. Основни параметри на почетниот пожар се: - содржина на кислородот во воздухот да е најмалку 17% - температурата на воздухот да не е поголема од 60°С
Првата фаза, може да трае долго време (тлеење) или пак од 5 до 20 минути и тогаш пожарот е локализиран околу предметот што примарно се запалил со релативно ниска температура.
Во почетната фаза пожарот се развива релативно споро, но со текот на времето се зголемува брзината на развојот на пожарот. Испрекината линија го претставува сценариото, односно примарно запалениот предмет согорел пред да настане потполно разгорување или Flashover.
Втора фаза, е фаза на растечки пожар и опфаќа пламен. Втората фаза започнува со моментот на т.н."Flashover", кога пожарот нагло се проширува низ целата просторија и трае од 20 до 40 минути. Во оваа фаза температурата нагло расте, т.н. фаза на postflashover. Тоа е преодна фаза која води во трета фаза. Трета фаза, е фаза на потполно развиен пожар. Започнува во моментот кога температурата на воздухот опаѓа на 80% од максимално достигнатата температура и почнува смирувањето на пожарот. Оваа фаза зависи од количината на расположливото гориво, трае повеќе од еден час и води до четврта фаза.
почетна растечка потполно развиена распад време то пл ин а( ен ер ги ја)
9
Сл. 1.5: Фази на позар во просторија (прва, втора и трета фаза) Четвртата фаза е фаза на потполн распад. Сите испарливи компоненти претходно согореле и настанува хомогено горење на материјалот. Оваа фаза уште е позната како" живо жариште" и постепено се намалува, како се троши горивото. Четврта фаза е фазата на догорување. Со постепениот пад на температурата на 80% од максимално развиените температури, започнува фазата на догорување, односно пожарот слабее, остатоците од горивниот материјал се во жар, се додека пожарот потполно не се угаси, а температурата во просторијата да се врати на почетната. Сл. 1.6: Времетраење на одделни фази на пожар Ако го исклучиме времето на почетната фаза од пожарот, времето на растечки и времето на потполно развиен пожар заедно, кај повеќето пожари, е пократко од времето на гаснење на пожарот. Најчесто тој однос е од 1/3 до 2/3 од времето на траење на пожарот. Сл. 1.7: Графички приказ на траењето на пожарот траење на пожарот, (t) 2/3 t фаза на развој 1/3 t фаза на гаснење
T
maxt
t◦° (C) 3. фаза на горење 1.почетна фаза 4.фаза на развој на топлина 2.фаза на запалувањевреме во min, h или денови време во min или sec
Секој пожар во затворен простор може да биде причина за појава на пламени удари, или екстремен облик на пожар. Пламените удари се резултат на процесот на горење и некои предуслови како што се добра или лоша вентилација, количина на горивна материја како и времето поминато од почетната фаза. Карактеристични се појавите флешовер (flashove)r како феномен на добро вентилирани простори и бекдрафт (backdraft) за слабо вентилирани простори, Сл. 1.8. Сл. 1.8: Развој на пожар со ограничена вентилација
"Flashover", е пламен удар во вентилиран простор или едноставно брз премин од растечки во потполно развиен пожар. Тоа е состојба во која гори целото расположливо гориво. Ако се работи за затворен простор, ослободената топлина и температура растат со огромна брзина. "Flashover" може да се јави и при нормален развој на пожарот или како последица на доток на додатна количина воздух (зависно од проветреноста на просторијата). Според П.Х.Томас (P.H.Thomas), "flashover" е пламен удар на затворениот вентилиран простор и настанува помеѓу почетната фаза и фазата на потполно развиен пожар, Сл. 1.9. Сл. 1.9: Флешовер (Flashover) то пл ина (е не рг иј а) време то пл ина (е не рг иј а) гориво под контрола потенцијална топлина слаба вентилација=помала топлина гориво под контрола вентилација под контрола
развој на пожар од недостиг на вентилација предизвикан пропуст Flashover продукти на согорување зголлемена <темпер. на палење вентилација време
11
Сигурен знак за "flashover" е ослободување на топлина на тлото со голема брзина и температура од 500°С до 600°С во горниот дел од просторот, како и ширење на пламени јазици во објектот и надвор од него (врата и прозори) и кршење на прозорските стакла. Предзнаци на "flashover" се: - пораст на температурата - екстремно густ, темен чад кој динамично излегува од просторијата - појава на пламени јазици, пред неколку сек Со соодветна проветреност на просторот "flashover", се јавува како дел од нормалниот тек на развојот на пожарот. Во затворена просторија со ограничена проветреност, пожарот може да зависи од проветреноста на просторијата пред да настапи "flashover"-от, а со додатна количина воздух (отварање на врата или прозори) се јавува "flashover". Backdraft, претставува согорување (експлозија) или нагло согорување на врелите продукти од согорувањето на запалливите продукти. Настанува кога количината на кислорот е на ниско ниво, поточно кога е оневозможено горењето. Во тој момент температурата во просторијата е доволно висока, така да насобраните запалливи чадни гасови се запалуваат кога во просторијата влезе нова количина на воздух. На Сл. 1.10. се гледа како backdraft како појава е краткотрајна, но количината на енергија што при тоа се ослободува е огромна. Сл. 1.10: Бекдрафт (Backdraft) Како што соодветната проветреност на просторијата води до flashover, промната на профилот на вентилацискиот отвор и дополнителната количина на воздух води до backdraft. Основната разлика меѓу нив е во брзината на растот на ослободената енергија. Backdraft вклучува нагло согорување (дeфлаграција) додека кај flashover–от предизвикан од дополнителната проветреност на простојијата, тоа не се случува. Меѓутоа разликата меѓу овие два феномени не е во потполност јасна, во споредба со некои случувања кои можат да се сместат во т.н. сива зона, дадено на Сл. 1.11. време продукти на согорување зголлемена <темпер. на палење вентилација
развој на пожар од недостиг на вентилација то пл ина (е не рг иј а)
12
Сл. 1.11: Сива зона
1.3.
Карактеристики на пожарот
Можноста за управување на ризикот од пожар, пред неговото настанување или за време на развојот на пожар, бара познавање на факторите кои влијаат на промената на температурата во зависност од времето, а тоа се: пожарно оптеретување, брзина на согорување, време на траење на пожарот и билансот на топлина.
Пожарно (топлинско) оптоварување Претставува топлинската енергија која може да се развие во некој простор по пат на согорување. Се дели на вкупно пожарно оптеретување и специфично пожарно оптеретување.
Вкупно пожарно оптоварување претставува вкупна количината на топлина која може да настане во некој пожарен сектор. Специфично пожарно оптоварување претставува количеството на согорлив материјал што се наоѓа на единица подна површина:
S H V p P= ⋅ ⋅
каде што: P- специфично пожарно оптоварување, [KJ/m2] p- привидна густина на материјалот, [kg/m3] V- волумен на материјалот, [m3] H- топлотна моќ на горивото, [KJ/kg] S- површина на основата, [m2] Густината на пожарен товар Пожарниот товар се дефинира како вкупно количество на топлина Q кое што се ослободува со комплетно согорување на сите горливи материи во внатрешноста на пожарниот сектор. Пожарниот товар поделен со референтна површина ја дава густината на пожарниот товар и се пресметува според изразот: време "СИВА ЗОНА" Flashover или Backdraft? то пл ин а( ен ер ги ја)
13
A m H W A Q q= = Σ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
ψ
каде што: q- густина на пожарен товар, [KJ/m2] W- количина на согорливи материи, [kg] H- нето калориска вредност, [KJ/kg] m- коефициент на согорување,
ψ
- фактор на заштитени пожарни товари, А- површина на пожарен сектор, [m2] Брзина на согорување Брзината на согорување зависи од количината на воздух кој влегол во просторијата и минималната количина на воздух потребна за согорување. Брзината на согорување за природно проветрување со ограничена количина на воздух изнесува: min 1 L b h u A R = ⋅ m⋅ ⋅ каде што: R1- брзина на согоување, зависно од количината на воздух низ прозорец, [kg/min] um- средна брзина на воздухот при влез во просторијата, [m/min] h- вкупна висина на прозорците, [m] b- ширина на прозорците, [m] Lmin- минимална количина на воздух потребна за согорување на 1kg согорлив материјал, [m3/kg] Времетраењето на пожаротВреметраењето на пожарот е збир од времетраењето на трите фази на развој на пожари тоа: палење, горење и ладење. Првата фаза,фаза на палење е најкратка и во споредба со другите фази е занемарлива, затоа што времето на палење е различно и зависи од повеќе фактори. Втората фаза, фаза на горење зависи од три фактории тоа: првиот е количината на горивна материја по единица површина, вториот е површината под пламен а третиот фактор е брзината на согорување, и изнесува: R S P⋅ =
τ
каде што:τ
- времетраење на пожарот, [h] P- пожарно оптеретување, [KJ/m2] S- површина на подот под пожар, [m2] R- брзина на согорување, [kg/h]Третата фаза, фаза на ладење, почнува кога пожарот ќе го достигне времето
τ
. Во тој момент целата горивна материја е запалена, со што доаѓа до намалување на топлината и пад на температурата.14
Докажано е дека пожарите кои траат долго (преку еден час), имаат време да го предадат вишокот од топлина на ѕидовите на просторијата, па затоа нивното опаѓање на температурата е поспоро заради повратната топлина од ѕидовите кои се загреале. Додека пак, пожарите кои траат пократко (под еден час), опаѓањето на температурата е побрзо, затоа што деловите од просторијата кои биле изложени на пожарот биле пократко под влијанието на високите температури. Биланс на топлина
Биланс на топлина претставува количината на енергија ослободена при согорување и количината на енергија која е предадена на околината, односно: Qr= Qf + Qw + Qg + Ql каде што: Qr- топлина ослободена со согорување, [KJ/h] Qf- дел на оддадена топлина низ прозорците, [KJ/h] Qw- дел на оддадена топлина на загревање на ѕидовите од просторијата, [KJ/h] Qg- дел на оддадена топлина со гасовите, [KJ/h] Ql- дел на оддадена топлина на принудно проветрување на просторијата, [KJ/h] Сл. 1.12: Биланс на енергијата на една просторија
1.4.
Модели на ширење на топлина
Моделите на ширење на топлина се всушност модели на ширење на пожарот или пак само модели на пожар.
Во последниве години развиени се пробабилистички и детерминистички модели на пожар, т.е. извршено е математичко претставување на фазите на пожар во просторија. И двата модели содржат низа математички равенки за чие решение е потребна примена на компјутерска техника. Пробабилистичките методи го опишуваат развојот на пожарот како низа од појави (палење, ширење на пламенот "flashover", и тн.) кои највероватно ќе се случат. Тие базираат на искуствени податоци и не ги земаат во предвид законите на хемијата и физиката, за разлика од детерминистичките методи. Детерминистички модели на пожар може да се поделат во две подгрупи: - модели на поле - модели на зони
15
Во моделите на поле, со решавање на систем од парцијални диференцијални равенки, пожарот е дефиниран во секоја точка од полето и во секој момент. Во моделите на зони пожарниот сектор е поделен на зони помеѓу кои настанува трансфер на маса и топлина. Карактеристични зони се: предметот што гори, топлиот и ладниот воздушен слој, отворите за вентилација, ćе уште незапалените предмети и контурите на просторијата. Помеѓу овие зони постои интеракција која може да се опише со низа од равенки.
Дефинирањето на моделот на пожар е сложена и комплексна задача. За поедноставување на постапката понудени се две опции. Првата опција дозволува користење на потврдени параметарски модели на потполно развиен пожар во простории "flashover" и "backdraft". Добиените нумерички резултати во колкава мера ќе се поклопат со експерименталните, ќе зависи од повеќе фактори. Додека втората опција овозможува нумерички опис на топлотното дејство преку замена на очекуваниот интензитет на реален пожар со теоретски дефинирана крива "температура-време".
Начелно постојат стандарден, реален и еквивалентен модел на пожар.
Стандардниот пожар според ISO 834 ја задава т.н.крива температура-време, со следниот израз:
T=To+345·log10 ( 8·t +1 )
каде што: Т- температура на пожарот, [min] То- почетна температура, [min] t- време на горење, [min] Сл. 1.13: Стандарден модел на пожар0 5 10 30 60 90 120 180 300 0 200 450 800 1000 1025 1100 1150 1250 t[min] ºC време те мп ерат ура
16
На Сл. 1.13. се гледаат и развојните температури на пожар во зависност од времето, при стандарден модел на пожар.
Стандардниот модел на пожар не претставува оптимално решение, бидејќи кривите температура-време при реален (секторски) и стандарден пожар значително се разликуваат. Сл. 1.14: Реален модел на пожар Според хипотезата на Инберг (Ingberg), реалниот и стандардниот модел на пожар имаат слична јачина, ако површините помеѓу соодветните криви и основната линија ( површини А и В ) се еднакви. Сл. 1.15: Стандарден и реален модел на пожар Еквивалентен пожар, односно еквивалентно време се дефинира како време на дејство на стандардниот пожар потребно за да се предизвикаат еквивалентни ефекти како и целокупниот тек на секторскиот пожар. Сл. 1.16: Модел на еквивалентен пожар
17
1.5.
Видови на пожари
Постојат различни поделби или различни видови на пожар. Поделбите се различни и тоа според местото на настанување, според видот на материјалот кој гори, обемот, фазата на развој и други поделби.
Според местото на настанување се делат на: - надворешни (отворени) и - внатрешни(затворени). Според фазите на развој, пожарите се делат на : - почена фаза - развиена фаза - завршна фаза Според големината се делат на : - мали - средни - големи - катастрофални Табела бр.1.1: Поделба на пожарите по големина Според видот на горивниот материјал, пожарите, според европската класификација се поделени во пет класи , и тоа:
Табела 1.2: Класи на пожар Класа Вид на материјал А B C D E Пожари на цврсти материјали согоруваат со пламен и жар Пожари на запалливи течности нафта и нафтени деривати, бои, лакови, масти, алкохол и др. Пожари на горливи гасови како метан, пропан, бутан, ацетилен, водород и др. Пожари на лесни метали кои горат со лесен жар како алуминиум, магнезиум и др. Пожари на електрични инсталациидо 1000 V (оваа класа е отфрлена) Обем на пожарот мали средни големи гори цел објект, зграда, фабрика или голема површина гори една просторија од објектот или неколку простории зафатена е мала количина гориво лесно се гаси Опис
катастрофални загрозеност на големи површини, материјални добра и човечки животи
18
1.6.
Пожарно оптоварување и отпорност на пожар
Примената на соодветни мерки на заштита од пожар зависи пред ćе од пожарната загрозеност на објектот, за чија проценка битен фактор е пресметката на пожарното оптеретување. Пожарно отповарување е количина на топлина која се ослободува при потполно согорување на материјалот изразена по единица површина на просторот за кој се врши пресметка на пожарното оптеретување. Вкупното пожарно оптеретување дава пресметковна вредност на топлотната енергија на еден објект, која може да се ослободи за време на пожар. Истата може може да се пресмета според следната равенка: Z=Pi · Si каде што: Z- вкупно пожарно оптеретување, [МЈ] Pi- специфично пожарно оптеретуввање, [МJ/m2] Si- површиа на основата, [m2] Специфичното пожарно оптеретување е топлина која може да се развие на единица површина од 1[m2], односно: S Hi G S Hi Vi i Pi=Σρ
⋅ ⋅ = Σ ⋅ каде што: P- специфично пожарно оптеретување, [МЈ/m2] ρi- привидна густина на материјалот, [kg/dm3] Vi- топлотна вредност на материјалот зависно од запреминската маса, [MJ/kg] G- тежина на материјалот, [kg] S- површина на основата , [m2] i- индекс на елементарна единица Всушност, пожарното оптеретување се одредува врз основа на количината на запалливите материјали, нивната топлотна моќ и површината која тие ја покриваат. Специфичното пожарно оптоварување се дели на: - ниско пожарно оптоварување - средно пожарно оптоварување - нисоко пожарно оптоварување Во следната табела се дадени вредностите на пожарното оптоварување и степенот на опасност. Табела 1.3. Вредности на пожарното оптоварување и степенот на опасност Вредност на пожарното оптоварување ниско Степен на опасност Пожарното оптоварување [GJ/m2] Време на издржливост средно високо I II III до 1 1 - 2 над 2 1 час 2 часа >2 часа19
Степенот на пожарна отпорност на еден објект зависи од пожарното оптеретување на тој објект. Зависно од површината на објектот и неговото пожарно оптоварување, од таблица на Правилник за пожарна отпорност се избира степенот на пожарна отпорност. Отпорноста на материјалот на пожар претставува време за кое материјалот или производот ги задоволува зададените критериуми (на пр. достигнување на дозволеното зголемување на температурата на страната која не е изложена на пожар, потоа губиток на енергија, продор на пламенот и тн.) Отпорноста на пожар се одредува со лабараториски тестови или со пресметковни методи.
Степенот на отпорност спрема пожар се одредува во зависност од намената, издвоеноста на објектот, висната на објектот, површината на пожарниот сектор , број на луѓе кои во тој сектор престојуваат и други фактори.
Објект или дел од објектот (пожарен сектор) може да ги има следните степени на отпорност против пожар според стандардниот тип на конструкција:
I степен - без отпорност II степен - мала отпорност III степен - средна отпорност IV степен - поголема отпорност V степен - голема отпорност
Табела 1.4: Класи на пожарна отпорност Класите на отпорност на пожар F30, F60, F90, F120 и F180 ја дефинираат отпорноста на пожар на конструктивните елементи во минути. Ова време се утврдува експериментално и претставува време поминато при испитување на елементите во услови на стандарден пожар од почетокотна испитувањето до моментот во кој се постигне еденод следните критериуми: - рушење - продор на пламен - загревање на ладната (неизложена) страна за повеќе од 180ºС Степен на пожарна отпорност I (F30) II (F60) III (F90) IV (F120) V (F180) ≥ 120 ≥ 60 ≥ 90 ≥ 30 ≥ 180 задржува пожар Ознака отпорен на пожар високо отпорен на пожар Траење на отпорноста на пожар [min]
A1 A2 B C D E
20
Отпорноста на поединечните градежните конструкции кои го сочинуваат еден објект се дадени во следната табела: Табела 1.5. Степен на отпорност на пожар на стандарните типови на конструкција
За отпорноста на пожар, изборот на материјалите е од пресудна важност и затоа тие се класифицирани според реакцијата на пожар според европските стандарди EN 13501-1 како и други испитни методи.
Во нашата земја според Законот за стандардизација (Сл.весник бр.54/02), од страна на Институтот за стандардизација на Р.Македонија- ИСРМ, според отпорноста на пожар материјалите се класифицирани според стандардите кои соодвестуваат со европските стандарди и се опфатени од стандардот MKC EN 13501-1+A1:2010 до стандардот MKC EN 13501-5+A.2001 и др. Градежните материјали се класифицирани според добиените резултати на нивната реакција на пожар, во следните класи, дадени во Табела бр.1.4. според МКС и Табела бр.1.5. според DIN и EN. Вид на градежна конструкција Степен на отпорностна пожар-стандардни типови на конструкција I II III IV V носечки ѕидови носечки столбови носечки греди меѓуспратни конструкции кровен покривач неносечки ѕидови преградни ѕидови пол ож ба вн ат ре во пож . с ек тор ѕидови меѓуетажни конструкции
-
1/21,0
2,0
3,0
-
1/4 1/21,0
2,0-
1/4 1/2 3/4 1,0-
1/4 1/4 1/4 1/4 1,0 ,01 1,5 2,0 3,0 1/2 1/2 1,0 1,5 2,0 1/2 1/2 1,0 1,0 1,5 отвори гран иц а на пож . сек .21
Табела 1.6: Класификација на грдежните материјали според DIN и EN Табела 1.7: Систем на класификација на градежните материјали според МКС Отпорноста на конструктивните елементи на пожар на еден објект е многу важна карактеристика при одредувањето на вкупната оценка на интегритетот на целиот објект според претходно наведените барања во услови на пожар. Значението на отпорноста на пожар се гледа во тоа да еден објект треба да биде изграден од такви конструктивни елементи, кои што во услови на пожар ќе бидат стабилни одредено време. При одредувањето на степенот на отпорност на конструктивните елементи на еден објект на пожар, потребно е познавање на пожарното оптеретување, кое претставува количина на топлина која може да се ослободи при согорување на количина на горивна материја по единица површина во еден пожарен сектор. Класификација на градежни материјали незапалливи материјали А1, А2 А1, А2 запалливи материјали Барање на надзорните установи според DIN 4102-1 според DIN EN 13501-1 тешко запалливи нормално запалливи лесно запалливи В1 В2 В3 B, C D, E F Класа А1 А2 B C D E Допринос за настанување на пожар
