CALCULUL SARCINII SI DENSITATII TERMICE DE INCENDIU

CALCULUL SARCINII SI DENSITATII TERMICE DE INCENDIU

Introducere

Sarcina termica de incendiu constituie cel mai important parametru al pericolului (riscului) de incendiu. In prezent se utilizeaza doua notiuni privind sarcina termica:

sarcina termica S_Q calculata conform STAS 10903/2-79, care este o sarcina potentiala cu putere termica maxima data de puterea calorifica inferioara Q_i, in cazul arderii complete; din aceasta se calculeaza densitatea sarcinii termice q _s care este tot maxima;

sarcina termica caracteristica Q _fi,k care este o sarcina termica corectata, calculata potrivit standardului de referinta SR EN 1991-1-2;2004, prin folosirea puterii calorifice inferioare H_ui tinand seama de umiditatea materialelor si corectarea cu coeficientul facultativ Ψ_i care permite evaluarea sarcinii termice protejate; din aceasta se determina :

REZUMAT

Sarcina termica si densitatea acesteia se pot determina prin doua cai stabilite prin reglementari:

standardul STAS 10903/2-79;

standardul de referinta SR EN 1991/1-2 ( Eurocodul 1 );

1. Calculul sarcinii termice potrivit STAS 10903/2-79

Sarcina termica S_Q se determina cu relatia:

n

S_Q = Σ Q_i M_i in [ MJ ] in care: (1)

i = 1

M_i - masa materialelor combustibile de acelasi fel, aflate in spatiul luat in considerare [ kg ] ;

n – numarul materialelor de acelasi fel;

Q_i – puterea calorifica inferioara PCI a unui material, solid sau lichid [ MJ/kg] ori gazos [ MJ/m³ N] ;

PCI se determina conform STAS 8790-71, care este inlocuit cu SR EN 1716/2002.

Densitatea sarcinii termice q_s se calculeaza cu relatia:

q_s = S_Q/A_s in [ MJ/m² ] in care : (2)

A_s – suma ariilor pardoselilor incaperilor ce alcatuiesc spatiul luat in considerare [ m² ]

2. Calculul sarcinii termice si densitatii acesteia conform SR EN 1991-1-2

Sarcina termica caracteristica Q_fi,k este definita prin relatia:

Q_fi,k = Σ M_k,i • H_{u i}• Ψ = ΣQ_{fi, k, i} in [ MJ ] in care : (3)

M_k,i - cantitatea de material combustibil [ kg ],

H_ui - puterea calorifica inferioara in [ MJ/kg ] determinata conform SR EN ISO 1716 prin relatia:

H_ui =H_u0 ( 1- 0,01 u) – 0,025 u in [MJ/kg] in care: (4)

u - umiditatea exprimata in procente din masa uscata,

H_{u0 –} puterea calorifica inferioara a materialelor uscate;

Ψ - coeficient facultativ care permite evaluarea sarcinii termice protejate.

Exemple de valori ale H_u sunt in Tabelul 4.

Sarcinile termice sunt:

permanente, care nu variaza pe durata de viata a cladirii;

variabile, care sunt susceptibile sa se modifice pe durata de viata a cladirii, fara a depasi 80 % din timp;

specifice destinatiei;

aferente constructiei ( elemente de constructie, acoperiri, finisaje etc);

Sarcinile termice amplasate in incinte incombustibile proiectate pentru a rezista la expunerea la foc nu se iau in calcul, fiind considerate sarcini termice protejate.

Densitatea sarcinii termice caracteristice q_f,k pe unitatea de suprafata se calculeaza prin relatia:

q_f,k = Q_fi,k / A in [ MJ/m² ] in care: (5)

A – suprafata planseului ( A_f ) a compartimentului sau a spatiului de referinta, ori aria suprafetei interioare ( A_i ) a compartimentului, rezultand , dupa caz, q_f,k sau q_i,k.

Valoarea de calcul a densitatii sarcinii termice q_f,d se calculeaza conform Eurocodului 1 pe baza densitatii sarcinii termice caracteristice q_f,k prin urmatoarea relatie:

q_f,d = q_f,k • m • δ_q1 •δ_q2 •δ_{q n} in [ MJ/m² ] in care: (6)

q _fk - sarcina termica caracteristica – vezi Tabelul 1

m - coeficientul de ardere – pentru materiale preponderent celulozice m = 0,8

δ_q1 – coeficient care tine seama de riscul de initiere a incendiului datorat marimii compartimetului – vezi Tabelul 2

δ_q2 – coeficient care tine seama de riscul de initiere a incendiului functie de destinatia spatiului – vezi Tabelul 2

δ_n = Π δ_ni - coeficient care ia in considerare unele masuri active de aparare impotriva incendiului „ i” .Aceste

^{i = 1}

masuri active sunt in general impuse din motive de securitate a vietii utilizatorilor. Vezi Tabelul 3.

Determinarea densitatii sarcinii termice se face luand tinand seama de toate materialele combustibile din cladire sau din compartimentul de incendiu si din partile combustibile ale constructiei, inclusiv acoperirile si finisajele.

Evaluarea densitatii sarcinii termice se face, de regula, pe baza clasificarii sarcinilor termice specifice cuantificate dupa tipuri de destinatii ale cladirilor luind in calcul, dupa caz, si sarcinile termice aferente constructiei, care nefiind clasificate in tabele trebuie determinate conform relatiilor generale.

In cazul incintelor speciale, care nu sunt clasificate in tabele, densitatea sarcinii termice se calculeaza intrun mod particular, ca proiect individualizat. In prealabil se poate face un studiu de caz privind sarcina termica corespunzatoare destinatiei incintei.

Tabelul 1.Densitatea sarcinii termice caracteristice q _f,k [ MJ/] pentru unele destinatii

Tabelul 2. Coeficienti privind riscul de initiere a incendiului δq1 ( pt.suprafata) si δ _q2 ( pt.destinatie)

Tabelul 3. Coeficienti pentru masuri active de lupta impotriva incendiilor δ_ni ( notati in tabel Δ_n1-10 )

Nota: - In situatia in care masurile din Tabelul 3 sunt prevazute conform normelor se recomanda sa se considere valorile δ_ni ca fiind egale cu 1,0. Daca nu au fost prevazute, se recomanda ca valorile coeficientilor δ _ni corespunzatoare celor lipsa sa fie egale cu 1,5.

- In cazul cand scarile se pun in suprapresiune in momentul alertarii de incendiu, coeficientul δ _n8 se poate lua egal cu 0,9.

- Consideratiile de mai sus se bazeaza pe ipoteza ca cerintele standardelor europene privind sprinklerele, alarmarea si sistemele de desfumare sunt respectate.

Tabelul 4. Puterea calorifica inferioara H_u [ MJ/kg ] a unor materiale combustibile, determinata conform SR EN ISO 1716 si utilizata la calculul sarcinii termice

3. Algoritm de calcul comparativ a densitatii sarcinii termice de incendiu :

a ) Potrivit STAS 10903/-79:

- se identifica materialele combustibile si masa acestora in kg sau m³ N

- se extrage din baza de date (tabele) valoarea puterii calorifice inferioare –Q_i in [MJ/kg] pentru fiecare material

solid ori lichid sau in [ MJ/m³ N ] pentru gaze;

- se calculeaza sarcina termica Q_iM_i in [ MJ] pentru fiecare material ;

- se calculeaza sarcina termica totala S_Q folosind relatia ( 1 ).

- se calculeaza densitatea sarcinii termice de incendiu folosind relatia ( 2 ).

b ) Potrivit SR EN 1991-1-2:

- se identifica materialele combustibile si masa acestora in kg sau m³N,

- se extrage din baza de date valoarea puterii calorifice inferioare H_ui in [ MJ/kg] – folosind Tabelul 4 ori relatia ( 4 );

- se stabileste valoarea coeficientului facultativ Ψ;

- se determina sarcina termica caracteristica Q_fi,k prin aplicarea relatiei ( 3):

- se determina densitatea sarcinii termice caracteristice q _f,k din Tabela 1 sau cu

relatia ( 5);

- se stabilesc coeficientii care intra in relatia ( 6 ) utilizand Tabelele 2 si 3

- se determina valoarea de calcul a densitatii sarcinii termice de incendiu q _f,d cu

relatia ( 6 );

In urma efectuarii unor determinari pe situatii ( obiective) concrete se pare ca :

- exista diferente semnificative intre valorile puterii calorifice inferioare Q_i si H_ui ale aceluiasi material, reflectate in sarcina termica si densitatea acesteia calculate prin cele doua cai;

- intre densitatea sarcinii termice caracteristice q _f,k data de relatia ( 5 ) si densitatea sarcinii termice q _s data de relatia ( 2 ) diferentele se datoresc umiditatii si coeficientului facultativ Ψ;

- valoarea de calcul a densitatii termice de incendiu q_f,d determinata prin relatia ( 6) este, in conditii de respectare a cerintelor normative, cu mult mai mica decat q _s si q _f,k ,datorita unor coeficienti δ _ni subunitari; ca urmare si riscul de incendiu calculat astfel este mai mic;

- valoarea de calcul a densitatii sarcinii termice q _f,d , prin continutul relatiei (6 ) de determinare, seamana partial cu intelesul de pericol sau de risc de incendiu.