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 SQ calculata conform STAS 10903/2-79, care este o sarcina potentiala cu putere

termica maxima data de puterea calorifica inferioara Qi, in cazul arderii complete; din aceasta se

calculeaza densitatea sarcinii termice q scare 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 Hui tinand

seama de umiditatea materialelor si corectarea cu coeficientul facultativ i care permite evaluarea

sarcinii termice protejate; din aceasta se determina :

- densitatea sarcinii termice caracteristice q f,k ;

- valoarea de calcul a densitatii sarcini termice q f,d ;

Concepte cheie: sarcina termica de incendiu; densitatea sarcinii termice de incendiu; densitatea

sarcinii termice caracteristice si valoarea de calcul a acesteia;

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 SQ se determina cu relatia:

n

SQ = Qi Mi in [ MJ ] in care: (1)

i = 1

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

;

n numarul materialelor de acelasi fel;

Qi puterea calorifica inferioara PCI a unui material, solid sau lichid [ MJ/kg] ori gazos [

MJ/m3N] ;

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

Densitatea sarcinii termice qs se calculeaza cu relatia:

qs = SQ/As in [ MJ/m2 ] in care : (2)

As 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 Qfi,k este definita prin relatia:

Qfi,k = Mk,i Hu i = Qfi, k, i in [ MJ ] in care : (3)

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

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

relatia:

Hui =Hu0 ( 1- 0,01 u) 0,025 u in [MJ/kg] in care: (4)

u - umiditatea exprimata in procente din masa uscata,

Hu0 puterea calorifica inferioara a materialelor uscate;

- coeficient facultativ care permite evaluarea sarcinii termice protejate.

Exemple de valori ale Hu 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 qf,k pe unitatea de suprafata se calculeaza prin

relatia:

qf,k = Qfi,k / A in [ MJ/m2 ] in care: (5)

A suprafata planseului ( Af ) a compartimentului sau a spatiului de referinta, ori aria

suprafetei interioare ( Ai ) a compartimentului, rezultand , dupa caz, qf,k sau qi,k.

Valoarea de calcul a densitatii sarcinii termice qf,d se calculeaza conform Eurocodului 1 pe

baza densitatii sarcinii termice caracteristice qf,k prin urmatoarea relatie:

qf,d = qf,k m q1 q2 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

q1 coeficient care tine seama de riscul de initiere a incendiului datorat marimii

compartimetului vezi Tabelul 2

q2 coeficient care tine seama de riscul de initiere a incendiului functie de destinatia

spatiului vezi Tabelul 2

10

n = 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

Destinatia Medie Fractila 80%

Locuinte 780 948

Spitale ( camere) 230 280

Hoteluri ( camere) 310 377

Biblioteci 1500 1824

Birouri 420 511

Clase de scoala 285 347

Centre comerciale 600 730

Teatre, cinema 300 365

Transport ( spatiu public) 100 122

Nota: - Distributia de tip Gumbel este aplicabila pentru fractila 80%

- Valorile de mai sus ale q f,k se aplica pentru q2 egal cu 1.

Tabelul 2. Coeficienti privind riscul de initiere a incendiului q1 ( pt.suprafata) si q2 ( pt.destinatie)

Suprafata

planseului

compartimentului

Af [ m2 ]

Riscul de

initiere

a incendiului

q1

(pentru

suprafata)

Riscul de initiere

a incendiului

q2

(pentru destinatie)

Exemple

de destinatii

25 1,10 0,78 galerii de arta, muzee, piscine

250 1,50 1,00 birouri, locuinte, hoteluri, industria

de papetarie

2500 1,90 1,22 industria constructiilor de masini si

motoare

5000 2, 00 1.44 laboratoare de chimie, ateliere de

vopsitorie

10000 2,13 1,66 fabrica de artificii sau de vopsele

Tabelul 3. Coeficienti pentru masuri active de lupta impotriva incendiilor ni ( notati in tabel n1-10 )

Stingere automata

a incendiului

Sistem automat de stingere cu apa n1 0,61

Fara sursa independenta de apa n2 1,00

Are o sursa independenta de apa n2 0,87

Are 2 surse independente de apa n2 0,7

Detectie automata a

incendiului

Detectie si alarma automate prin caldura n3 0,87 sau 0,73

Detectie si alarma automata prin fum n4

Alarmare automata pompieri n5 0,87

Stingere manuala a incendiului Serviciu propriu de pompieri n6 0,61 sau o,78

Serviciu privat cu contract n7

Cai de acces libere n8 0,9 sau 1,0 sau

1,5

Echipamente de lupta impotriva

incendiului

n9 1,0 sau 1,5

Sisteme de desfumare n10 1,0 sau 1,5

Nota: - In situatia in care masurile din Tabelul 3 sunt prevazute conform normelor se

recomanda sa se considere valorile ni ca fiind egale cu 1,0. Daca nu au fost prevazute, se

recomanda ca valorile coeficientilor ni corespunzatoare celor lipsa sa fie egale cu 1,5.

- In cazul cand scarile se pun in suprapresiune in momentul alertarii de incendiu, coeficientul

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 Hu [ MJ/kg ] a unor materiale combustibile, determinata

conform SR EN ISO 1716 si utilizata la calculul sarcinii termice

Nr.crt. Materiale Hu

1 Lemn 17,5

2 Bumbac, hartie, carton, matase, paie, lana, imbracaminte, pluta si alte materiale

solide celulozice

20

3 Antracit, carbune de lemn, carbune si alte produse solide pe baza de

carbon

30

4 Butan, etan, metan, propan si alte

parafine

50

5 Butena, etilena, propilena si alte olefine 45

6 Benzen, toluen si alte

aromate

40

7 Alcool etilic, etanol, metanol si alti alcooli 30

8 Benzina, petrol ( gaz lampant), motorina

(Diesel)

54

9 Polietilena, polistiren, polipropilena si alti hidrocarbonati plastici puri 40

10 Alchilbenzensulfonat ABS ( material plastic

solid)

35

11 Poliester (plastic

solid)

30

12 Poliuretan, poliizocianurat (plastice

solide)

25

13 Policlorura de vinil PVC (material

plastic)

20

14 Anvelope de

cauciuc

30

15 Piele 20

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 Qi in [MJ/kg] pentru

fiecare material

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

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

- se calculeaza sarcina termica totala SQ 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 Hui in [ MJ/kg] folosind Tabelul 4

ori relatia ( 4 );

- se stabileste valoarea coeficientului facultativ ;

- se determina sarcina termica caracteristica Qfi,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 Qi si Hui 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 ;

- valoarea de calcul a densitatii termice de incendiu qf,d determinata prin relatia ( 6) este, in conditii

de respectare a cerintelor normative, cu mult mai mica decat q s si qf,k ,datorita unor coeficienti

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.