Analiza porównawacza zmian temperatury oraz stężeń tlenu i tlenku węgla w pomieszczeniu nie wentylowanym podczas pożaru pianki poliuretanowe i drewna sosnowego.pdf

(870 KB) Pobierz

mł. bryg. dr in Ŝ . Jerzy GAŁAJ

SGSP, Katedra Techniki Po Ŝ arniczej

ANALIZA PORÓWNAWCZA ZMIAN TEMPERATURY

ORAZ ST Ęś E Ń TLENU I TLENKU W Ę GLA

W POMIESZCZENIU NIE WENTYLOWANYM

PODCZAS PO ś ARU PIANKI POLIURETANOWEJ

I DREWNA SOSNOWEGO

W artykule omówiono stanowisko pomiarowe oraz ogólną kon-

cepcję badań poŜarów w pełnej skali.

The description of measuring stand and the general idea of fire in-

vestigation in full-scale in unventilated compartment were pre-

sented.

1 . Wst ę p

Badania poŜarów w pełnej skali prowadzone w róŜnych ośrodkach naukowo-

-badawczych na świecie, najczęściej w USA, skupionych wokół NIST [1, 2, 3, 4, 5,

6, 7, 8, 9, 11, 12, 14, 16, 17] i niektórych ośrodkach europejskich, takich jak na

przykład Fire Safety Engineering Research and Technology Centre na uniwersyte-

cie w Belfaście, mają zazwyczaj na celu albo walidację juŜ istniejących, bądź aktu-

alnie tworzonych komputerowych strefowych i polowych modeli poŜarów albo teŜ

analizę rozwoju poŜarów, które miały lub mogą mieć miejsce w rzeczywistości.

Czasami badania dotyczą przypadków konkretnych obiektów budowlanych, takich

jak budynki wielokondygnacyjne [10, 25], tunele [12], silosy [18] lub budynki

atrialne [22]. Celem niektórych eksperymentów jest badanie zmian stęŜeń wybra-

nych gazów poŜarowych [15, 23, 24]. W Polsce jedynym ośrodkiem, w którym

prowadzi się badania poŜarów jest ITB. Jednak, zgodnie ze specyfiką tej instytucji,

głównym ich celem jest badanie własności palnych materiałów stosowanych

w budownictwie, w tym dymotwórczości. Wyniki takich eksperymentów zostały

zamieszczone w pracy [13]. Z powyŜszych rozwaŜań wynika, Ŝe do tej pory nie

prowadzono ani w Polsce, ani na świecie kompleksowych badań poŜarów w pełnej

skali, podczas których analizowano by jednocześnie rozkłady przestrzenne tempe-

ratur, stęŜeń tlenu i gazów poŜarowych, takich jak tlenek i dwutlenek węgla oraz

gęstości optycznej dymu w pomieszczeniu. Ponadto interesujące wydaje się bada-

nie tych rozkładów przy róŜnych materiałach palnych, parametrach wentylacji oraz

podczas gaszenia za pomocą tryskacza lub dysz mgłowych. Jednym z podstawo-

wych wielkości charakteryzujących poŜar jest ilość ciepła, jaka wydziela się pod-

czas palenia materiału palnego. MoŜe ona być pośrednio obserwowana poprzez

ubytek jego masy.

Celem planowanych badań poŜarów w Szkole Głównej SłuŜby PoŜarniczej

jest otrzymanie:

a) zmian generacji ciepła podczas badanych poŜarów pośrednio poprzez po-

miar ubytku masy materiału palnego (przy znanej wartości ciepła spala-

nia),

b) rozkładu przestrzennego temperatur podczas poŜarów wybranych materia-

łów palnych (tworzywa sztuczne i róŜne gatunki drewna) usytuowanych

w środku, w rogu lub przy ścianie pomieszczenia,

c) rozkładów w pomieszczeniu stęŜeń gazów, takich jak tlen, tlenek i dwu-

tlenek węgla, zmian gęstości optycznej dymu w róŜnych punktach po-

mieszczenia,

d) rozkładów przestrzennych temperatur oraz stęŜeń tlenu, tlenku i dwutlen-

ku węgla podczas gaszenia poŜaru wybranych materiałów palnych za po-

mocą tryskacza oraz dysz mgłowych strumieniowo-wirowej i wirowej,

e) zmian gęstości optycznej dymu podczas gaszenia poŜarów metodami wy-

mienionymi w punkcie e),

f) rozkładów temperatury, stęŜeń gazów i optycznej gęstości dymu przy róŜ-

nych zadanych wydajnościach systemu wentylacji poziomej.

Jednym z istotniejszych celów badań jest walidacja komputerowych modeli

poŜarów zarówno takich, które są juŜ dobrze znane na świecie (CFAST i FDS), jak

i takich, które powstały (strefowy opracowany w 1998 r. i obecnie modyfikowany)

lub aktualnie powstają w SGSP (hybrydowy, łączący zalety modelu strefowego i

polowego).

Prace naukowo-badawcze w całości są finansowane ze środków KBN prze-

znaczonych na badania statutowe.

W niniejszym artykule zostanie omówione stanowisko i metody pomiarowe,

a takŜe zostanie podany planowany program badań. Otrzymane wyniki badań

w postaci przebiegów temperatur oraz stęŜeń gazów uzyskanych podczas dwóch

testowych poŜarów, jednego z zastosowaniem pianki poliuretanowej i drugiego

z zastosowaniem drewna sosnowego, zostaną przeanalizowane, a następnie porów-

nane ze sobą zarówno pod kątem występowania wartości ekstremalnych, jak i wa-

runków ewakuacji ludzi z pomieszczenia.

2. Stanowisko i metody pomiarowe

Pomieszczenie, w którym były prowadzone badania poŜarów, znajduje się

w Laboratorium Technicznych Systemów Zabezpieczeń. Ma ono następujące wy-

miary: długość 5 m, szerokość 5 m i wysokość 2,8 m. Widok ogólny pomieszcze-

nia pokazano na rys. 1. Dwie ściany pomieszczenia są wykonane ze szkła o zwięk-

szonej odporności, natomiast pozostałe są pokryte od podłogi do sufitu płytkami

ceramicznymi. Pomieszczenie komunikuje się z pozostałą częścią laboratorium za

pomocą jednej pary szczelnych drzwi aluminiowo-szklanych.

Rys. 1. Widok ogólny pomieszczenia laboratoryjnego [28]

W pomieszczeniu zamontowano 20 drzewek termopar typu K, przy czym na kaŜ-

dym drzewku umieszczono po 5 termopar. Na kaŜdym drzewku zostały one zain-

stalowane na tych samych pięciu róŜnych wysokościach: 0,8 m (poziom 1), 1,5 m

(poziom 2), 2,0 m (poziom 3), 2,5 m (poziom 4) i 2,7 m (poziom 5). Schemat poje-

dynczej termopary pokazano na rys. 2, natomiast ich rozmieszczenie w płaszczyź-

nie poziomej i pionowej oraz numerację na rys. 3 (przykładowo pokazano tylko

drzewko numer 10). Do badań zastosowano dwa rodzaje osłon przewodów termo-

par. Drzewka znajdujące się w pobliŜu źródła ognia mają osłonę z plecionki stalo-

wej bardziej odporną na działanie wysokich temperatur, natomiast dalej połoŜone

posiadają osłonę wykonaną z tworzywa sztucznego (niŜszy koszt termopar).

774850546.194.png

Rys. 2 . Schemat ogólny termopary typu K [25]

Rys. 3. Schemat rozmieszczenia termopar w pomieszczeniu [28]

Dane techniczne termopary [26]:

a) typ TP 201K-300-15,

b) producent: Czaki Thermo-Product, Raszyn-Rybie,

c) termoelement płaszczowy: NiCr – NiAl (K),

d) materiał osłony: Inconel (T, J, K),

e) średnica termopary: 0,5 mm,

f) maksymalna temperatura pomiaru: 900

°

C,

g) długość termopary: 300 mm,

h) długość przewodu kompensacyjnego: 1,5 m,

i) dokładność pomiaru: 1,5

°

C (-40 – 375

°

C) lub 0,4% (375 – 900

°

C).

Czujniki stęŜenia tlenu, tlenku węgla i dwutlenku węgla zamontowano na

dwóch słupkach o zmiennej długości, z których jeden umieszczono w pobliŜu

774850546.205.png

774850546.216.png

774850546.227.png

774850546.001.png

774850546.012.png

774850546.023.png

774850546.034.png

774850546.045.png

774850546.056.png

774850546.067.png

774850546.078.png

774850546.089.png

774850546.100.png

774850546.111.png

774850546.122.png

774850546.133.png

774850546.144.png

774850546.155.png

774850546.159.png

774850546.160.png

774850546.161.png

774850546.162.png

774850546.163.png

774850546.164.png

774850546.165.png

774850546.166.png

774850546.167.png

774850546.168.png

774850546.169.png

774850546.170.png

774850546.171.png

774850546.172.png

774850546.173.png

774850546.174.png

774850546.175.png

774850546.176.png

774850546.177.png

774850546.178.png

774850546.179.png

774850546.180.png

774850546.181.png

774850546.182.png

774850546.183.png

774850546.184.png

774850546.185.png

774850546.186.png

774850546.187.png

774850546.188.png

774850546.189.png

774850546.190.png

774850546.191.png

774850546.192.png

774850546.193.png

774850546.195.png

774850546.196.png

774850546.197.png

774850546.198.png

774850546.199.png

774850546.200.png

774850546.201.png

774850546.202.png

774850546.203.png

774850546.204.png

774850546.206.png

774850546.207.png

774850546.208.png

774850546.209.png

774850546.210.png

774850546.211.png

774850546.212.png

774850546.213.png

774850546.214.png

774850546.215.png

774850546.217.png

774850546.218.png

774850546.219.png

774850546.220.png

774850546.221.png

774850546.222.png

774850546.223.png

774850546.224.png

774850546.225.png

774850546.226.png

774850546.228.png

774850546.229.png

774850546.230.png

774850546.231.png

774850546.232.png

774850546.233.png

774850546.234.png

774850546.235.png

774850546.236.png

774850546.237.png

774850546.002.png

774850546.003.png

774850546.004.png

774850546.005.png

774850546.006.png

774850546.007.png

774850546.008.png

774850546.009.png

774850546.010.png

774850546.011.png

774850546.013.png

774850546.014.png

774850546.015.png

774850546.016.png

774850546.017.png

774850546.018.png

774850546.019.png

774850546.020.png

774850546.021.png

774850546.022.png

774850546.024.png

774850546.025.png

774850546.026.png

774850546.027.png

774850546.028.png

774850546.029.png

774850546.030.png

774850546.031.png

774850546.032.png

774850546.033.png

774850546.035.png

774850546.036.png

774850546.037.png

774850546.038.png

774850546.039.png

774850546.040.png

774850546.041.png

774850546.042.png

774850546.043.png

774850546.044.png

774850546.046.png

774850546.047.png

774850546.048.png

774850546.049.png

774850546.050.png

774850546.051.png

774850546.052.png

774850546.053.png

774850546.054.png

774850546.055.png

774850546.057.png

774850546.058.png

774850546.059.png

774850546.060.png

774850546.061.png

774850546.062.png

774850546.063.png

774850546.064.png

774850546.065.png

774850546.066.png

774850546.068.png

774850546.069.png

774850546.070.png

774850546.071.png

774850546.072.png

774850546.073.png

774850546.074.png

774850546.075.png

774850546.076.png

774850546.077.png

774850546.079.png

774850546.080.png

774850546.081.png

774850546.082.png

774850546.083.png

774850546.084.png

774850546.085.png

774850546.086.png

774850546.087.png

774850546.088.png

774850546.090.png

774850546.091.png

774850546.092.png

774850546.093.png

774850546.094.png

774850546.095.png

774850546.096.png

774850546.097.png

774850546.098.png

774850546.099.png

774850546.101.png

774850546.102.png

774850546.103.png

774850546.104.png

774850546.105.png

774850546.106.png

774850546.107.png

środka, a drugi w rogu pomieszczenia. Czujniki zamocowano do słupków na

dwóch róŜnych wysokościach tuŜ pod sufitem oraz na poziomie oczu człowieka

o przeciętnym wzroście. Ich rozmieszczenie oraz numerację w środku i w rogu

pokazano odpowiednio na rys. 4.

Rys. 4. Schemat rozmieszczenia czujników st ęŜ e ń tlenu, tlenku i dwutlenku w ę gla

[28]

Dane techniczne czujników stęŜeń gazów [27]:

a) typ głowicy pomiarowej: MG-72,

b) producent: ALTER SA Tarnowo Podgórne,

c) czas odpowiedzi T 90 :

£

20 s dla tlenu i

£

30 s dla tlenku węgla,

d) sygnał wyjściowy prądowy: 4-20 mA,

e) maksymalny zakres napięcia zasilania: 5–6 V DC,

f) zakres: 0-100% w przypadku O 2 i CO 2 oraz 0-500 ppm w przypadku CO,

g) dokładność: 0,5%.

Widok zamontowanych czujników oraz pojedynczego czujnika stęŜenia gazu po-

kazano na rys. 5 i 6, natomiast widok pomieszczenia z zamontowanymi termopa-

rami i czujnikami zamieszczono na rys. 7.

Rys. 5. Widok ogólny czujników st ę -

Ŝ e ń tlenu, tlenku i dwutlenku w ę gla

zamontowanych na słupkach [28]

Rys. 6. Widok ogólny czujnika

st ęŜ enia gazu [26]

774850546.108.png

774850546.109.png

774850546.110.png

774850546.112.png

774850546.113.png

774850546.114.png

774850546.115.png

774850546.116.png

774850546.117.png

774850546.118.png

774850546.119.png

774850546.120.png

774850546.121.png

774850546.123.png

774850546.124.png

774850546.125.png

774850546.126.png

774850546.127.png

774850546.128.png

774850546.129.png

774850546.130.png

774850546.131.png

774850546.132.png

774850546.134.png

774850546.135.png

774850546.136.png

774850546.137.png

774850546.138.png

774850546.139.png

774850546.140.png

774850546.141.png

774850546.142.png

774850546.143.png

774850546.145.png

774850546.146.png

774850546.147.png

774850546.148.png

774850546.149.png

774850546.150.png

774850546.151.png

774850546.152.png

774850546.153.png

774850546.154.png

774850546.156.png

774850546.157.png

774850546.158.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin