vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2023-2(37)-37-70ETZDYWvestnikcstroy-318Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING CONSTRUCTIONS, BUILDINGS AND STRUCTURESОценка возможности применения полевого моделирования пожара для проведения расчетов пожаров в зданиях и помещенияхEvaluating feasibility of field modeling of fire to calculate fire characteristics in buildings and premisesПуцевД. И.PutsevD. I.

Дмитрий Игоревич Пуцев, д-р техн. наук, генеральный директор 

ул. Свердлова, д. 65, офис 5, г. Балашиха, 143900

Dmitry I. Putsev, Dr. Sci. (Engineering), General Director 

Sverdlova str., 65-5, Balashikha, 143900

ntcppb@mail.ruКривцовЮ. В.KrivtsovYu. V.

Юрий Владимирович Кривцов, д-р техн. наук, руководитель научного экспертного бюро пожарной, экологической безопасности в строительстве

 2-я Институтская ул., д. 6, к. 1, г. Москва, 109428

Yuri V. Krivtsov, Dr. Sci. (Engineering), Head of Scientific Expert Bureau of Fire and Environmental Safety in Construction 

2nd Institutskaya str., 6, bld. 1, Moscow, 109428

krivtsov.cniisk@mail.ruГрошевЮ. М.GroshevYu. M.

Юрий Михайлович Грошев, канд. техн. наук, ведущий специалист научного экспертного бюро пожарной, экологической безопасности в строительстве 

 2-я Институтская ул., д. 6, к. 1, г. Москва, 109428

Yuri M. Groshev , Cand. Sci. (Engineering), Leading Specialist, Scientific Expert Bureau of Fire and Environmental Safety in Construction

2nd Institutskaya str., 6, bld. 1, Moscow, 109428

groshev52@gmail.comЛобановаН. А.LobanovaN. A.

Нина Александровна Лобанова, канд. техн. наук, главный специалист

ул. 2-я Советская, д. 9/2 а, г. Санкт-Петербург, 191036

Nina A. Lobanova, Cand. Sci. (Engineering), Chief Specialist

2nd Sovetskaya str., 9/2a, St. Petersburg, 191036

Nina.Lobanova1@mail.ruООО «Научно-технический центр «Промышленная и пожарная безопасность» (ООО «НТЦ ППБ»)РоссияScientific and Technical Centre “Industrial and Fire Safety” (NTC PPB)Russian FederationЦентральный научно-исследовательский институт строительных конструкций (ЦНИИСК) им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Building Constructions (TSNIISK) named after V.A. Koucherenko, JSC Research Center of ConstructionRussian FederationАО «Атомэнергопроект»РоссияJSC AtomenergoproektRussian Federation2023010720233723770Copyright © Пуцев Д.И., Кривцов Ю.В., Грошев Ю.М., Лобанова Н.А., 20232023Пуцев Д.И., Кривцов Ю.В., Грошев Ю.М., Лобанова Н.А.Putsev D.I., Krivtsov Y.V., Groshev Y.M., Lobanova N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/318Введение

Введение. В данной статье представлена информация о применении комплекса программного обеспечения с использованием полевой модели динамики пожара для проведения расчетов пожаров в зданиях и помещениях атомных станций. Приведены необходимые обоснования для использования возможности данного комплекса при проведении расчетов пожаров в зданиях и помещениях различного назначения.

Цель работы – проведение анализа различных методов моделирования пожара, области их применения, использования комплекса программного обеспечения полевой модели динамики пожара для определения динамики параметров опасных факторов пожара в помещениях сложной конфигурации, с неравномерно распределенной пожарной нагрузкой, сложным режимом газообмена, а также при решении задачи определения безопасных расстояний, обеспечивающих невозможность распространения пожара между элементами оборудования.

Материалы и методы

Материалы и методы. Разработан и верифицирован комплекс программного обеспечения, позволяющий проводить расчеты с использованием полевой модели динамики пожара. Рассмотрены основы полевого метода моделирования пожара в помещениях различного назначения и особенности его применения для моделирования пожаров. Авторы статьи сопроводили представленный аналитический материал примерами результатов моделирования пожара в реальных помещениях АЭС.

Результаты

Результаты. На основании проведенного анализа различных методов моделирования динамики развития и распространения опасных факторов пожара показана возможность использования различных методов моделирования пожара при анализе пожарной опасности зданий и помещений. Показаны преимущества методики полевого моделирования для проведения расчетов локальных параметров пожара. Приведена информация о программных кодах, применяющихся для расчета динамики пожаров и оценки теплового воздействия пожаров на строительные конструкции.

Выводы

Выводы. Показано применение полевой модели динамики пожара для проведения расчетов опасных факторов пожара в различных зданиях, помещениях и на открытых площадках. Расчеты с использованием предложенной полевой модели позволяют обосновать достаточность огнестойкости строительных конструкций зданий и помещений различного назначения исходя из обеспечения нераспространение пожара за пределы пожарной зоны в течение расчетного времени свободного выгорания всей пожарной нагрузки.

Introduction

Introduction. The present paper describes application of a software package using a field model of fire dynamics to calculate fire characteristics in buildings and premises of nuclear power plants (NPP). The authors give necessary justifications for using the software package in performing fire calculations in multifunctional buildings and premises.

Aim

Aim. To analyze different fire modeling methods, their application and use of the software package for field modeling of fire dynamics to determine the dynamics of fire hazards in complex premises, in facilities with non-uniform fire loads or complex gas exchange processes; to contribute solving the issue of safe distances ensuring that fire cannot spread between equipment elements.

Materials and methods

Materials and methods. The authors developed and verified a software package to perform calculations using the field model of fire dynamics. The paper presents the basics of the field method for fire modeling in multifunctional premises and the aspects of its application in fire simulation. The presented analytics is substantiated with examples of fire simulation results in real premises of NPPs.

Results

Results. Following the analysis of different methods of modeling the dynamics of development and spread of fire hazards, the present paper introduces the possibility of using various methods of fire modeling in the evaluation of fire hazards for buildings and premises. The authors describe the advantages of field modeling method for calculating local parameters of fire. The paper provides information on the software codes to calculate the dynamics of fire and evaluate the thermal effects of fire on building structures.

Conclusion

Conclusion. It has been found possible to apply field model of fire dynamics for calculating fire hazards in various buildings, premises and open areas. Calculations using the presented field model enable the sufficiency of fire resistance of building structures and multifunctional premises to be substantiated due to preventing fire spread outside the fire zone during the estimated time of burnout of the total fire load.

полевая модель динамики пожаракомплекс программного обеспеченияинтегральный методfield model of fire dynamicssoftware packageintegral methodReferencesПрименение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях: Методические рекомендации. Москва: ВНИИПО; 2003.Application of the field method of mathematical modeling of indoor fires: Methodological recommendations. Moscow: VNIIPO; 2003. (In Russian).Пуцев Д.И. Методика анализа влияния пожара на ядерную и радиационную безопасность АЭС [диссертация]. Москва: ВНИИПО; 2001.Putsev D.I. Methodology for analyzing the impact of fire on nuclear and radiation safety of nuclear power plants [dissertation]. Moscow: VNIIPO; 2001. (In Russian).ГОСТ Р 12.3.047-2012. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. Москва: Стандартинформ; 2014.State Standard R 12.3.047-2012. Occupational safety standards system. Fire safety of technological processes. General requirements. Methods of control. Moscow: Standartinform; 2014. (In Russian).Болодьян И.А., Бородкин А.Н., Карпов A.B., Пуцев Д.И. Развитие полевого метода моделирования пожара в помещениях. В: Юбилейный сборник трудов ФГУ ВНИИПО МЧС России. Москва: ВНИИПО; 2007, с. 54–121.Bolodyan I.A., Borodkin A.N., Karpov A.B., Putsev D.I. Development of the field method of fire modeling in premises. In: Anniversary collection of works of the Federal State Institution VNIIPO of the Ministry of Emergency Situations of Russia. Moscow: VNIIPO; 2007, pp. 54–121. (In Russian).Верификация трехмерной математической модели расчета динамики пожара для оценки воздействие пожара на оборудование АЭС. Москва: ООО «СТЭМ»; 2001. Арх. № Ф-17204, № Ф-17409, № Ф-17486.Verification of a three-dimensional mathematical model for calculating fire dynamics to assess the impact of fire on NPP equipment. Moscow: LLC “STEM”; 2001. Arch. No. F-17204, No. F-17409, No. F-17486. (In Russian).РД 03-34-2000. Требования к составу и содержанию отчета о верификации и обосновании программных средств, применяемых для обоснования безопасности объектов использования атомной энергии [интернет]. Режим доступа: https://www.secnrs.ru/upload/files/rd2000.pdfRD 03-34-2000. Requirements for the composition and content of the report on verification and justification of software tools used to justify the safety of nuclear energy facilities [internet]. Available at: https://www. secnrs.ru/upload/files/rd2000.pdf (In Russian).РД 03-33-2008. Инструкция об организации проведения экспертизы программных средств, применяемых при обосновании и (или) обеспечении безопасности объектов использования атомной энергии [интернет]. Режим доступа: https://gostrf.com/normadata/1/4293832/4293832652.pdfRD 03-33-2008. Instruction on the organization of the examination of software tools used in the justification and (or) ensuring the safety of facilities for the use of atomic energy [internet]. Available at: https://gostrf. com/normadata/1/4293832/4293832652.pdf (In Russian).Пуцев Д.И. Методы, рекомендуемые для дальнейшего анализа пожарной безопасности 4-го энергоблока Кольской АЭС. Краткая характеристика и некоторые результаты применения расчетных методов. В: Методы пожарной опасности российских АЭС. Материалы международного семинара. Москва: ВНИИАЭС; 2000.Putsev D.I. Methods recommended for further analysis of fire safety of the 4th power unit of the Kola NPP. A brief description and some results of the application of computational methods. In: Fire hazard methods of Russian nuclear power plants. Materials of the international seminar. Moscow, VNIIAES; 2000. (In Russian).Исследования развития пожаров в помещениях АЭС с целью определения прогрева строительных конструкций в условиях пожара. Отчет о научно-исследовательской работе. Москва: ВНИИПО; 1985.Studies of the development of fires in the premises of nuclear power plants in order to determine the heating of building structures in fire conditions. Report on research work. Moscow: VNIIPO; 1985. (In Russian).Провести исследования и разработать рекомендации по повышению устойчивости функционирования управляющих систем защиты ядерных реакторов АСТ от воздействия опасных факторов пожара. Отчет о НИР. Москва: ВНИИПО; 1989.To conduct research and develop recommendations to improve the stability of the functioning of control systems for the protection of AST nuclear reactors from the effects of fire hazards. Research report. Moscow: VNIIPO; 1989. (In Russian).Молчадский И.С., Бородкин А.Н. Тепловыделение при пожарах в помещениях. Пожаровзрывобезопасность. 1992;1(1):41–45.Molchadsky I.S., Borodkin A.N. Heat release during indoor fires. Pozharovzryvobezopasnost = Fire and Explosion Safety. 1992;1(1):41–45. (In Russian).Борисов В.Н., Пуцев Д.И., Угорелов В.А. Общие требования к противопожарной защите атомных станций. В: Проблемы горения и тушения на рубеже веков. Материалы XV научно-практической конференции. Москва: ВНИИПО; 1999.Borisov V.N., Putsev D.I., Ugorelov V.A. General requirements for fire protection of nuclear power plants. In: Problems of gorenje and extinguishing at the turn of the century. Materials of the XV scientific and practical conference. Moscow: VNIIPO; 1999. (In Russian).Борисов В.Н., Пуцев Д.И., Угорелов В.А. Методика оценки теплового воздействия пожара на оборудование АЭС. В: Проблемы горения и тушения на рубеже веков. Материалы XV научно-практической конференции. Москва: ВНИИПО; 1999.Borisov V.N., Putsev D.I., Ugorelov V.A. Methodology for assessing the thermal impact of fire on NPP equipment. In: Problems of gorenje and extinguishing at the turn of the century. Materials of the XV scientific and practical conference. Moscow: VNIIPO; 1999. (In Russian).Глухов И.С., Пуцев Д.И. Результаты предварительного зонирования 4-го энергоблока Кольской АЭС. В: Методы пожарной опасности российских АЭС. Материалы международного семинара. Москва: ВНИИАЭС; 2000.Glukhov I.S., Putsev D.I. Results of preliminary zoning of the 4th power unit of the Kola NPP. In: Methods of fire hazard of Russian nuclear power plants. Materials of the international seminar. Moscow: VNIIAES; 2000. (In Russian).Кошмаров Ю.А., Пузач С.В., Андреев В.В., Козлов Ю.И. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Москва: Академия ГПС МЧС России; 2012.Koshmarov Yu.A., Puzach S.V., Andreev V.V., Kozlov Yu.I. Forecasting of fire hazards in the room. Moscow: Academy of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia; 2012. (In Russian).Лобанова H.A., Пуцев Д.И., Томилин A.B., Хасанов И.Р. Обеспечение пожарной безопасности энергоблоков АЭС нового поколения. В: Актуальные проблемы пожарной безопасности: XXI международная научно-практическая конференция. Тезисы докладов – 4.1. Москва: ФГУ ВНИИПО МЧС России; 2009, с. 105–108.Lobanova H.A., Putsev D.I., Tomilin A.B., Khasanov I.R. Ensuring fire safety of new generation NPP power units. In: Actual problems of fire safety. XXI International scientific and practical conference. Abstracts of reports – 4.1. Moscow: FSU VNIIPO EMERCOM of Russia; 2009, pp. 105–108. (In Russian).Хасанов И.Р., Голованов В.И. Развитие методов исследования огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и инженерного оборудованияю. В: Юбилейный сборник трудов ФГУ ВНИИПО МЧС России. Москва: ВНИИПО; 2007, с. 121–158.Khasanov I.R., Golovanov V.I. Development of methods for studying fire resistance and fire hazard of building structures and engineering equipment. In: Anniversary collection of works of the Federal State Institution VNIIPO of the Ministry of Emergency Situations of Russia. Moscow: VNIIPO; 2007, pp. 121–158. (In Russian).Болодьян И.А., Нигоренко Н.В., Пуцев Д.И., Терехов И.В. Анализ безопасности энергоблока с реактором ВВЭР-440 при возникновении пожара в машинном зале и кабельных помещениях систем расхолаживания реакторной установки. В: Снижение риска гибели людей при пожарах. Материалы XVIII Науч.-практ. конф. Москва: ВНИИПО; 2003.Bolodyan I.A., Nigorenko N.V., Putsev D.I., Terekhov I.V. Safety analysis of a power unit with a VVER-440 reactor in the event of a fire in the engine room and cable rooms of reactor cooling systems. In: Reducing the risk of loss of life in fires. Report at the XVIII Scientific and Technical Conference on the topic. Moscow: VNIIPO OF the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation; 2003. (In Russian).Борисов В.Н., Пуцев Д.И., Томилин A.B. Методика вероятностного анализа безопасности АЭС при пожаре. В: Актуальные проблемы пожарной безопасности: XXI международная научно-практическая конференция. Тезисы докладов – 4.1. Москва: ФГУ ВНИИПО МЧС России; 2009, с. 108–111.Borisov V.N., Putsev D.I., Tomilin A.B. Methods of probabilistic analysis of NPP safety in case of fire. In: Actual problems of fire safety. XXI International scientific and practical conference. Abstracts of reports – 4.1. Moscow: FSU VNIIPO EMERCOM of Russia; 2009, pp. 108–111. (In Russian).Борисов В.Н., Пуцев Д.И., Томилин А.В. Методика определения пожарных зон, влияющих на безопасность. В: Актуальные проблемы пожарной безопасности. Материалы XXII международной научно-практической конференции. Москва: ВНИИПО; 2010. с. 32–38.Borisov V.N., Putsev D.I., Tomilin A.V. Methodology for determining fire zones affecting safety. In: Actual problems of fire safety. Materials of the XXII International scientific and practical conference. Moscow: VNIIPO; 2010, pp. 32–38. (In Russian).Борисов В.Н., Пуцев Д.И., Томилин А.В. Определение частоты возникновения пожара в выбранных пожарных зонах АЭС. В: Актуальные проблемы пожарной безопасности. Материалы XXII международной научно-практической конференции. Москва: ВНИИПО; 2010. с. 279–283.Borisov V.N., Putsev D.I., Tomilin A.V. Determination of the frequency of fire occurrence in selected fire zones of nuclear power plants. Actual problems of fire safety. Materials of the XXII International scientific and practical conference. Moscow: VNIIPO; 2010, pp. 279–283. (In Russian).Пуцев Д.И. Специальные требования пожарной безопасности для атомных станций. Пожарная безопасность. 2010;(3):138–140.Putsev D.I. Special fire safety requirements for nuclear power plants. Pozharnaya bezopasnost’ = Fire safety. 2010;(3):138–140. (In Russian).Дешевых Ю.И., Гилетич А.Н., Комков П.М., Пуцев Д.И., Томилин A.B. Развитие системы нормирования пожарной безопасности атомных станций. Пожарная безопасность. 2011;(3):66–70.Deshykh Yu.I., Giletich A.N., Komkov P.M., Putsev D.I., Tomilin A.B. Development of the fire safety rationing system of nuclear power plants. Pozharnaya bezopasnost’ = Fire safety. 2011;(3):66–70. (In Russian).СП 13.13130.2009. Атомные станции. Требования пожарной безопасности. Москва: ФГУ ВНИИПО МЧС России; 2009.SP 13.13130.2009. Nuclear power plants. Fire safety requirements. Moscow: VNIIPO OF the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation; 2009. (In Russian).Рекомендации по оценке пожароуязвимости систем (элементов), важных для безопасности, на Российских АЭС. Москва: ВНИИАЭС; 2000.Recommendations for assessing the fire resistance of systems (elements) important for safety at Russian nuclear power plants. Moscow: VNIIAES; 2000. (In Russian).Ingberg S.H. Tests of the Severity of Building Fires. NFPA Quarterly. 1928;22(1):43–61.Ingberg S.H. Tests of the Severity of Building Fires. National Fire Protection Assoc. NFPA Quarterly. 1928;22(1):43–61.Молчадский И.С. Приведение температурного режима пожара к стандартному. В: Огнестойкость строительных конструкций: сб. тр. Москва: ВНИИПО; 1979, Вып. 7, с. 3–7.Molchadsky I.S. Bringing the temperature regime of the fire to the standard. In: Fire resistance of building structures. Collection of works. Moscow: VNIIPO; 1979, Issue 7, pp. 3–7. (In Russian).Молчадский И.С., Зотов С.В. Расчет требуемого предела огнестойкости и допустимой пожарной нагрузки железобетонных колонн. В: Огнестойкость строительных конструкций: сб. научных трудов. Москва: ВНИИПО; 1984, с. 50–65.Molchadsky I.S., Zotov S.V. Calculation of the required limit of fire resistance and permissible fire load of reinforced concrete columns. In: Fire resistance of building structures. Collection of scientific works. Moscow: VNIIPO; 1984, pp. 50–65. (In Russian).Алексашенко А.В., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С. Тепломассоперенос при пожаре. Москва: Стройиздат; 1982.Aleksashenko A.V., Koshmarov Yu.A., Molchadsky I.S. Heat and mass transfer in case of fire. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1982. (In Russian).Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения. Рекомендации. Москва: ВНИИПО; 1988.Methods for calculating the temperature regime of fire in the premises of buildings for various purposes. Recommendations. Moscow: VNIIPO; 1988. (In Russian).Болодьян А.А., Глухов И.С., Пуцев Д.И. Математическое моделирование переноса газо-аэрозольных смесей в объеме помещения. В: Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ. Материалы XII научно-практической конференции. Москва: ВНИИПО; 1993, с. 164–165.Bolodyan A.A., Glukhov I.S., Putsev D.I. Mathematical modeling of the transfer of gas-aerosol mixtures in the volume of the room. In: Scientific and technical support of fire-fighting and rescue operations. Materials of the XII scientific and practical conference. Moscow: VNIIPO; 1993, pp. 164–165. (In Russian).Борисов В.Н., Пуцев Д.И., Угорелов В.А. Методика оценки теплового воздействия пожара на оборудование АЭС. В: Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков. Материалы XV научно-практической конференции. Москва: ВНИИПО; 1999.Borisov V.N., Putsev D.I., Ugorelov V.A. Methodology for assessing the thermal impact of fire on NPP equipment. In: Problems of gorenje and extinguishing at the turn of the century. Materials of the XV scientific and practical conference. Moscow: VNIIPO; 1999. (In Russian).Карпов А.В., Рыжов А.М. Рекомендации по применению полевого метода математического моделирования пожара. Москва: ВНИИПО; 2002.Karpov A.V., Ryzhov A.M. Recommendations for the use of the field method of mathematical modeling of fire. Moscow: VNIIPO; 2002. (In Russian).Руководство по расчету температурного режима пожара в помещениях жилых зданий. Москва: ВНИИПО; 1983.Manual for calculating the temperature regime of fire in residential buildings. Moscow: VNIIPO; 1983. (In Russian).Гутов В.Н. Зонная математическая модель развитой стадии пожара. В: Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: сб. науч. трудов. Москва: ВНИИПО МВД СССР; 1987, с. 62–69.Gutov V.N. Zone mathematical model of the developed stage of fire. In: Safety of people during fires in buildings and structures: collection of scientific works. Moscow: VNIIPO of the Ministry of Internal Affairs of the USSR; 1987, pp. 62–69. (In Russian).Гутов В.Н., Лицкевич В.В. Математическая модель пламенного горения в здании. Пожаровзры вобезопасность. 1994;3(4):58–65.Gutov V.N., Litskevich V.V. Mathematical model of flame gorenje in the building. Pozharovzryvobezopasnost = Fire and Explosion Safety. 1994;3(4):58–65. (In Russian).Молчадский И.С., Астахова И.Ф. Математическая модель температурных полей начальной стадии пожара в помещении. Пожаровзрывобезопасность. 1995;4(2):31–33.Molchadsky I.S., Astakhova I.F. Mathematical model of temperature fields of the initial stage of a fire in a room. Pozharovzryvobezopasnost = Fire and Explosion Safety. 1995;4(2):31–33. (In Russian).Молчадский И.С., Зернов С.И. Определение продолжительности начальной стадии пожара. В: Пожарная профилактика: сб. научных трудов. Москва: ВНИИПО; 1981, с. 26–45.Molchadsky I.S., Zernov S.I. Determination of the duration of the initial stage of the fire. In: Fire prevention. Collection of scientific papers. Moscow: VNIIPO; 1981, pp. 26–45. (In Russian).Зотов С.В. Эквивалентная продолжительность пожара для железобетонных конструкций в зданиях химических производств [диссертация]. Москва; 1991.Zotov S.V. Equivalent duration of fire for reinforced concrete structures in chemical production buildings [dissertation]. Moscow; 1991. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.