Abstrakt
Cel: Zbadanie charakterystyki i dokładności modeli promieniowania cieplnego względem dostępnych danych eksperymentalnych. Porównanie różnych metodyk obliczania promieniowania cieplnego
Projekt i metody: Ocena wielkości zewnętrznego strumienia ciepła pochodzącego z pożaru w budynku i przedostającego się do innego budynku lub innej części tego samego budynku jest ważną częścią inżynierii ochrony przeciwpożarowej. Jednocześnie nie jest to problem łatwy do rozwiązania, ponieważ wiąże się ze złożonymi procesami charakterystycznymi dla w pełni rozwiniętego pożaru, o dynamice kontrolowanej dostępem powietrza i występowaniem zewnętrznych płomieni. Obliczanie zasięgu krytycznego strumienia ciepła pozwala ustanowić minimalne wymagane odległości pomiędzy budynkami. Chociaż istnieje wiele zaawansowanych metod numerycznych, jak np. CFD, które mogą być użyte do obliczania strumienia promieniowania ciepła, w praktyce w rutynowych badaniach inżynierowie bezpieczeństwa pożarowego stosują jedynie najprostsze metody szacunków. Niektóre najnowsze badania doświadczalne wskazują, że metody te mogą być niedokładne, ponieważ nie obejmują promieniowania pochodzącego od płomieni zewnętrznych. Promieniowanie to jest ujęte w niektórych istniejących metodologiach obliczeniowych, takich jak Eurokod, czy norma amerykańska NFPA 80A. Metoda wskazana w Eurokodzie uwzględnia wiele parametrów wejściowych, takich jak geometria pomieszczenia, otworów, obciążenie ogniowe i warunki wentylacji, a jej dane wyjściowe to temperatura pomieszczenia oraz geometria i rozkład temperatury płomieni zewnętrznych. W artykule wszystkie metody obliczeniowe oparte na współczynniku konfiguracji, czyli zarówno metoda promieniującego prostokąta, jak i metody uwzględniające zewnętrzne płomienie, zostały zbadane z użyciem programu autorskiego FireRad, który umożliwia stosowanie dowolnych kształtów przestrzennych jako zestawu promieniujących powierzchni. W artykule wykorzystano dostępne publicznie literaturowe dane eksperymentalne z badań kanadyjskich i czechosłowackich.
Wyniki: Wyniki przedstawiono w formie porównania rozkładów strumienia ciepła uzyskanego w eksperymentach z wynikami badań z użyciem różnych wariantów obliczeniowych promieniowania. Wskazano, które czynniki decydują o większej zbieżności danych eksperymentalnych i obliczeń.
Wnioski: w artykule zebrano i omówiono wyliczenia z użyciem różnych metod oraz podano zalecenia do ostrożnego prognozowania wielkości strumienia ciepła. Program FireRad jest przydatnym narzędziem do obliczeń strumienia cieplnego dla złożonych geometrii.
Słowa kluczowe: promieniowanie cieplne, ochrona przeciwpożarowa, płomień zewnętrzny