Проблема пожежної безпеки електричних кабелів актуальна завжди. Значною мірою зростання числа пожеж у кабельних комунікаціях було обумовлене збільшенням кількості кабелів, які використовуються з метою контролю та управління електрообладнання на сучасних виробництвах, а також використанням під час ґрунтових прокладань кабелів загальнопромислового виконання без додаткових заходів щодо їхнього вогнезахисту
Крім того, розвиток та вдосконалення телекомунікаційних мереж загального користування України здійснюється відповідно до Концепції розвитку телекомунікацій України із застосуванням новітніх технологій у сфері телекомунікацій, які відповідають міжнародним стандартам, з урахуванням технологічної цілісності всіх мереж та засобів телекомунікацій, підвищення ефективності та сталості функціонування. Під час проєктування та будівництва кабельних мереж, зокрема кабельних тунелів, необхідно дотримуватися вимог будівельних норм і правил, щоб гарантувати відповідність меж вогнестійкості будівельних конструкцій кабельних тунелів під час пожежі.
Кабельна продукція
Кабельна продукція постійно розвивається і вдосконалюється. Для проведення випробувань на вогнестійкість будівельних конструкцій кабельних тунелів використовується стандартний температурний режим пожежі, який може не відповідати режиму пожежі у реальному кабельному тунелі.
Дослідження температурного режиму пожежі є актуальним питанням, оскільки кабельні тунелі відрізняються геометричною конфігурацією, видом кабелів, що прокладені у них, пожежним навантаженням та аеродинамічними характеристиками. Це може призвести до того, що температурний режим пожежі у таких тунелях може відрізнятись як від стандартного так і між собою. У такому разі не можна гарантувати відповідність меж вогнестійкості випробовуваних конструкцій чинним нормативам. У цьому випадку може істотно знизитись безпека людей і матеріальних цінностей під час пожеж у кабельних тунелях.
Для того, щоб не проводити вартісні випробування з вивчення цього питання, є можливість здійснити такі дослідження на основі результатів обчислювальних експериментів. Сучасне програмне забезпечення з моделювання теплових процесів засобами комп’ютерної газодинаміки (CFD) дозволяє врахувати всі необхідні параметри досліджуваних процесів і вивчити вплив геометричних і конструктивних характеристик печі для випробувань залізобетонних конструкцій на якість одержуваних даних.
Експериментальні дослідження
На випробувальному полігоні УкрНДІЦЗ були проведені експериментальні дослідження за відповідною методикою (рис. 1). Для кореляції результатів провели два експерименти. Тривалість кожного з них склала 30 хвилин.
Рис. 1. – Кабелі у тунелі до початку експерименту та після
Аналізуючи отримані графіки температури у кабельному тунелі, можна констатувати, що найвища температура спостерігається у зоні осередку пожежі біля кабелів. Вона коливається у межах 700–1000°С, у залежності від розташування місця контролю. Теплова енергія розповсюджується інтенсивніше у бік отвору виходу продуктів горіння. Температура становить 300–500°С. У зоні між осередком пожежі та місцем підпору повітря – 80–200°С.
Для проведення обчислювального експерименту з використанням створеної математичної моделі кабельного тунелю для випробувань використана нижченаведена послідовність розрахункових процедур.
- За допомогою CAD програми створюється геометрична конфігурація кабельного тунелю необхідних розмірів. Усередині створюються моделі кабелів, стальних кутків, отвору для виходу продуктів горіння та місця підпору повітря. Геометрична модель імпортується у середовище розрахункового комплексу FDS.
- Уводяться початкові параметри моделювання, які неможливо змінити у процесі розрахунку: початкова температура середовища, підпір повітря з одного боку тунелю, необхідний час пожежі (30 хв).
- Ініціюється процес горіння у середній частині тунелю безпосередньо під кабелями. З цією метою моделюється осередок пожежі розміром 0,6 х 0,6 м.
- Під час проведення розрахунку відбувається спостереження за температурою відповідних точок у тунелі.
Аналізуючи порівняння дисперсії результатів математичного моделювання процесу теплообміну під час пожежі у кабельному тунелі та експериментальних даних можна констатувати, що жодне зі значень критеріїв адекватності не перевищує допустимих значень, відносне відхилення складає 8,58%, що показує ефективність моделювання теплових процесів для проведення наступних досліджень температурних режимів пожежі у кабельних тунелях.
У даному дослідженні перевірена адекватність математичних моделей кабельних тунелів для подальшого їх використання під час вивчення температурного режиму пожежі у програмному комплексі CFD Fire Dynamics Simulator 6.2 та доведена ефективність моделювання теплових процесів для проведення подальших досліджень температурних режимів пожежі у кабельних тунелях.
Тарас САМЧЕНКО, Олексій РАТУШНИЙ, Дмитро КУРКОВ, УкрНДІЦЗ
