Новое поколение пожарных извещателей содержит комбинированные детекторы с газочувствительными сенсорами. Контроль газовой среды объекта дает возможность зафиксировать медленные пожароопасные процессы, связанные с термодеструкцией изоляции проводов, и выделение в воздух характерных для процесса тления газов (угарного газа СО и водорода Н2). Использование комбинированных детекторов с «электронным носом» позволяет фиксировать начальные этапы пожароопасной обстановки и предупреждать пожары и техногенные аварии.
Быстрота срабатывания системы безопасности в первую очередь зависит от мест расположения газочувствительных извещателей и будет минимальной при минимизации транспортной задержки — пути прохождения газа от источника к сенсору извещателя. Проведение газодинамического расчета распространения паров и газов опасных веществ на конкретном объекте позволяет дать точную объемную количественную картину распространения опасного компонента и выбрать при этом минимальные пути транспортирования. Полученные временные карты распространения опасных веществ могут быть использованы не только для выбора расположения газовых извещателей, но и оценки экологической обстановки и степени заражения объекта или путей эвакуации людей.
В настоящий момент проведение трехмерных газодинамических числовых расчетов проводится с помощью известных пакетов программ типа Star-CD, FUENT, FLOW-3D, CFX, которые являются в каком-то смысле универсальными и предназначены для расчета широкого класса газодинамических явлений. Программы обладают дружественным интерфейсом пользователя, рассчитаны на коммерческое применение, они широко распространены по всему миру и постоянно совершенствуются. Возможности программ такого рода подтверждены многочисленными примерами их удачного применения. Перечислять все возможности этих программ, наверное, нет необходимости в рамках данной статьи, но следует отметить, что они гораздо шире требований, предъявляемых задачей конвекции и диффузии пассивной газовой примеси в помещении.
Для примера приведем результаты расчетов для одного из подземных транспортного объекта. В качестве ожидаемых опасных веществ здесь могут быть как горючие пары нефтепродуктов, растворителей, метана, угарного газа, водорода и др., так и токсичные или отравляющие вещества. Для проверки работоспособности системы газового контроля и результатов газодинамических расчетов необходимо сравнение с натурными экспериментами на конкретном объекте по модельным безопасным газам. В качестве наиболее безобидного вещества для экспериментов можно рекомендовать этанол (этиловый спирт), который легко испаряется, относительно горюч и безвреден для здоровья.
Для оценки динамики распространения вредных веществ были проведены трехмерные расчеты движения воздуха и диффузии паров аналога опасного вещества в помещении станции. Расчеты проводились для одной из возможных ситуаций, когда известны габариты помещения и заданы направления и скорости входящих и выходящих из помещения потоков. Работоспособность числового расчета, проверенная натурным экспериментом, в этой ситуации позволит скорректировать математическую модель и более точно считать другие, более сложные ситуации и сценарии аварий. Использование газодинамических расчетов позволит, например, оптимизировать систему вентиляции станций метрополитена или подземного гаража и улучшить экологическое состояние этой особо важной системы транспорта.
На отработанных моделях, проверенных серией натурных экспериментов, можно с высокой достоверностью проводить оценку различных сценариев штатных и нештатных ситуаций и не только в статических условиях, но и при наличии движущих динамичных объектов и переменных источников газа. Подобный подход к решению задачи значительно удешевляет создание систем безопасности любого объекта, за счет моделирования на стадии еще проектирования объекта, когда можно внести изменения в конструкцию или на существующих объектах проводить контроль направления движения облака загрязнения, проводить прогноз развития ситуации или предлагать эффективные методы борьбы.
Расчет распространения паров спирта от источника, находящегося в середине центрального вестибюля
Параметры воздушного потока на входах и выходах из боковых тоннелей были заданы на основании натурных измерений. На эскалаторе значение скорости задавалось равным 0,5 м/с, на переходе — 0,63 м/с, на входе в левый тоннель — 0,49 м/с, на выходе из левого тоннеля — 1,6 м/с, на входе в правый тоннель — 1,25 м/с. На выходе из правого тоннеля, как и в предыдущем случае, граничное условие задавалось в виде давления, рассчитанная средняя скорость равнялась 0,3 м/с.
Выброс модельного газа производился в течении 3 с на высоте 1 м от уровня пола. Общий объем вещества составил 1000 г. Источник в центре помещения.