Горючий материал		Горючий материал	Теплота сгорания, МДж× кг -1
Бумага разрыхленная	13,4	Фенопласты	11,3
Волокно штапельное	13,8	Хлопок разрыхленный	15,7
Древесина в изделиях	16,6	Амиловый спирт	39,0
Карболитовые изделия	24,9	Ацетон	20,0
Каучук синтетический	40,2	Бензол	40,9
Органическое стекло	25,1	Бензин	41,9
Полистирол	39,0	Бутиловый спирт	36,2
Полипропилен	45,6	Дизельное топливо	43,0
Полиэтилен	47,1	Керосин	43,5
Резинотехнические изделия	33,5	Мазут	39,8
Нефть	41,9	Этиловый спирт	27,2

Удельная пожарная нагрузка q, МДж× м -2 определяется из соотношения , где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м 2 , (но не менее 10 м 2).

Задача Определить категорию помещения по пожарной опасности площадью S=84 м 2 .

В помещении находится: 12 столов из деревостружечного материала массой по 16 кг; 4 стенда из деревостружечного материала массой по 10 кг; 12 скамеек из ДСП по 12 кг; 3 хлопчатобумажные шторы по 5 кг; доска из стеклопластика массой 25 кг; линолеум массой 70 кг.

Решение

1. Определяется низшая теплота сгорания материалов, находящихся в помещении (табл. 7.6):

Q =16,6 МДж/кг – для столов, скамеек и стендов;

Q =15,7 МДж/кг – для штор;

Q =33,5 МДж/кг – для линолеума;

Q =25,1 МДж/кг – для доски из стеклопластика.

2. По формуле 7.9 определяется суммарная пожарная нагрузка в помещении

3. Определяется удельная пожарная нагрузка q

Сравнивая полученные значения q=112,5 с приведенными в таблице 7.4 данными, помещение по пожарной опасности относим к категории В4.

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

8.1. Основные понятия и определения

Вопрос Какое излучение называют ионизирующим?

Ответ Ионизирующее излучение (в дальнейшем – ИИ) – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. ИИ состоит из заряженных (a и b частицы, протоны, осколки ядер деления) и незаряженных частиц (нейтроны, нейтрино, фотоны).

Вопрос Какие физические величины характеризуют взаимодействие ИИ с веществом и с биологическими объектами?

Ответ Взаимодействие ИИ с веществом характеризуется поглощенной дозой.

Поглощенная доза D – основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Энергия может быть усреднена по любому определенному объёму, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объёму, деленной на массу этого объёма. В системе СИ поглощенная доза измеряется в Дж/кг и имеет специальное название грэй (Гр). Внесистемная единица – рад, 1рад = 0,01 Гр. Приращение дозы за единицу времени называется мощностью дозы :

Для оценки радиационной опасности хронического облучения человека согласно [ 8.2] вводятся специальные физические величины – эквивалентная доза в органе или ткани Н T,R и эффективная доза Е.

Эквивалентная доза Н T,R – поглощенная доза в органе или ткани Т, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент данного вида излучения W R:

Н T,R =W R × D T,R , (8.3)

где D T,R – средняя поглощенная доза в ткани или органе Т;

W R – взвешивающий коэффициент для излучения вида R.

При воздействии различных видов ИИ с различными взвешивающими коэффициентами W R эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов ИИ:

(8.4)

Значения взвешивающих коэффициентов приведены в табл. 8.1 [ 8.1] .

Виды теплоты сгорания

Теплота сгорания может быть отнесена к рабочей массе горючего вещества , то есть к горючему веществу в том виде, в каком оно поступает к потребителю; к сухой массе вещества ; к горючей массе вещества , то есть к горючему веществу, не содержащему влаги и золы.

Различают высшую () и низшую () теплоту сгорания.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.

Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания .

Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: ,

где k - коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг); W - количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н - количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

Расчёт теплоты сгорания

Таким образом, высшая теплота сгорания - это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема (для газа) горючего вещества и охлаждении продуктов сгорания до температуры точки росы. В теплотехнических расчетах высшая теплота сгорания принимается как 100 %. Скрытая теплота сгорания газа - это теплота, которая выделяется при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Теоретически она может достигать 11 %.

На практике, не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации и потому введено понятие низшей теплоты сгорания (QHp), которую получают, вычитая из высшей теплоты сгорания теплоту парообразования водяных паров как содержащихся в веществе, так и образовавшихся при его сжигании. На парообразование 1 кг водяных паров расходуется 2514 кДж/кг (600 ккал/кг). Низшая теплота сгорания определяется по формулам (кДж/кг или ккал/кг):

(для твердого вещества)

(для жидкого вещества), где:

2514 - теплота парообразования при температуре 0 °C и атмосферном давлении, кДж/кг;

И - содержание водорода и водяных паров в рабочем топливе, %;

9 - коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды.

Теплота сгорания является наиболее важной характеристикой топлива, так как определяет количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива в кДж/кг (ккал/кг). 1 ккал = 4,1868 или 4,19 кДж.

Низшая теплота сгорания определяется экспериментально для каждого вещества и является справочной величиной. Также её можно определить для твердых и жидких материалов, при известном элементарном составе, расчётным способом в соответствии с формулой Д. И. Менделеева, кДж/кг или ккал/кг:

Содержание в рабочей массе топлива углерода, водорода, кислорода, летучей серы и влаги в % (по массе).

Для сравнительных расчётов используется так называемое Топливо условное, имеющее удельную теплоту сгорания, равную 29308 кДж/кг (7000 ккал/кг).

В России тепловые расчёты (например, расчёт тепловой нагрузки для определения категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности ) обычно ведут по низшей теплоте сгорания, в США, Великобритании, Франции - по высшей. В Великобритании и США до внедрения метрической системы мер удельная теплота сгорания измерялась в британских тепловых единицах (BTU) на фунт (lb) (1Btu/lb = 2,326 кДж/кг).

Самые высокие значения теплоты сгорания природных газов из различных источников

Эти данные были получены от Международного энергетического агентства .

• Алжир : 42 000 кДж/м³
• Бангладеш : 36 000 кДж/м³
• Канада : 38 200 кДж/м³
• Индонезия : 40 600 кДж/м³
• Нидерланды : 33 320 кДж/м³
• Норвегия : 39 877 кДж/м³
• Россия : 38 231 кДж/м³
• Саудовская Аравия : 38 000 кДж/м³
• Великобритания : 39 710 кДж/м³
• Соединенные Штаты : 38 416 кДж/м³
• Узбекистан : 37 889 кДж/м³
• Беларусь : 33 000 кДж/м³

Необходимое количество топлива для работы лампочки мощностью 100 Вт в течение года (876 кВт·ч )

(Количество топлива, указанное ниже, рассчитано при 100 % эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую. Так как большинство электрогенерирующих установок и распределительных систем достигают эффективности (КПД) порядка 30 % - 35 %, фактическое количество топлива, используемого для питания лампочки мощностью 100 Вт, будет приблизительно в три раза больше указанного количества).

• 260 кг древесины (при 20 % влажности)
• 120 кг угля (антрацит малозольный)
• 73,34 кг керосина
• 78,8 м³ природного газа (используя усредненную величину 40000 кДж/м³)
• 17,5 мкг антивещества

Примечания

Литература

• Физический энциклопедический словарь
• Большая Советская энциклопедия
• Пособие к НПБ 105-03

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Прежде всего, определимся с терминами, поскольку вопрос поставлен не вполне корректно.

, и списка «тип кабеля – величина в МДж/м 2 » вы не найдете, его нет и быть не может. Удельная пожарная нагрузка рассчитывается для помещения , в котором проложены разные типы и количества кабеля, причем учитывается, какую площадь они занимают. Именно поэтому размерность удельной пожарной нагрузки – Джоули (Мегаджоули) на квадратный метр.

В расчете удельной пожарной нагрузки фигурируют количества разных материалов, создающих эту пожарную нагрузку – фактически, все то, что может гореть. Вы пишете про вес одного погонного метра кабеля, но на самом деле учитывать нужно массу горючих составляющих в кабеле, а не весь кабель. Именно горючая масса формирует пожарную нагрузку – в основном это изоляция кабелей.

К формулировке третьего пункта поправок нет, она корректна.

Все эти термины, показатели и величины используются в «Методе определения категорий помещений В1 – В4», как его описывают документы МЧС «Об утверждении свода правил "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности», обязательное Приложение Б. Тот же подход используется и в других нормативных документах, в том числе в ведомственных инструкциях. Далее приводим выдержки из документа, относящиеся к вашему вопросу, и наши комментарии.

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1 – В4, Г и Д, а здания – на категории А, Б, В, Г и Д.

[Комментарий раздела консультаций]: в вашем вопросе речь о помещении, даем классификацию для них.

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А повышенная взрывопожароопасность	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°C в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Б взрывопожароопасность	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°C, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
В1 – В4 пожароопасность	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б.
Г умеренная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Д пониженная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Отнесение помещения к категории В1, В2, В3 или В4 осуществляется в зависимости от количества и способа размещения пожарной нагрузки в указанном помещении и его объемно-планировочных характеристик, а также от пожароопасных свойств веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку.

[Комментарий раздела консультаций]: к вашему случаю относятся категории В1 – В4, пожароопасность. Причем велика вероятность, что ваше помещение будет отнесено к категории В4, но это должно быть подкреплено расчетами.

Методы определения категорий помещений В1 – В4

Определение категорий помещений В1 – В4 осуществляют путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (далее – пожарная нагрузка) на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице:

Удельная пожарная нагрузка и способы размещения для категорий В1 – В4

При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) легковоспламеняющихся, горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка пожарная нагрузка Q (в МДж) определяется по формуле:

– количество i -го материала пожарной нагрузки, кг;

– низшая теплота сгорания i -го материала пожарной нагрузки, МДж/кг.

(в МДж/м 2) определяется как отношение рассчитанной пожарной нагрузки к занимаемой площади:

где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м 2 , не менее 10 м 2 .

Часть 2. Практика применения

Для выполнения расчетов необходимо определить массу в кг для каждого горючего материала, который будет находиться в помещении. Строго говоря, для этого необходимо знать, сколько изоляции и других горючих компонентов находится в каждом метре кабеля соответствующего типа, а метраж взять из вашего проекта. Но обычные спецификации на продукцию в лучшем случае содержат погонный вес в г/м или кг/км для кабеля как единого целого, его формируют все элементы, включая негорючие. Из нетто-величины исключена только упаковка – катушка или коробка.

В оптических кабелях, не имеющих брони или встроенных несущих металлических тросов, с этим можно согласиться и использовать погонный вес в расчетах как есть, сознательно пренебрегая массой кварцевого волокна, поскольку она невелика. Вот, например, погонные веса для универсальных кабелей XGLO™ и LightSystem с плотным буфером, предназначенных для внутреннего/внешнего применения (артикул начинается с символов 9GD (X)H ......, такие кабели есть в вашем списке):

Кол-во волокон	Погонный вес, кг/км
4	23
6	25
8	30
12	35
16	49
24	61
48	255
72	384

А это таблица для кабелей XGLO™ и LightSystem со свободным буфером, тоже предназначенных для внутреннего/внешнего применения (артикул начинается с символов 9GG (X)H ......):

Кол-во волокон	Погонный вес, кг/км
2	67
4	67
6	67
8	67
12	67
16	103
24	103
36	103
48	115
72	115
96	139
144	139

Так, если в помещении проложен участок длиной 25 м из десяти кабелей по 24 волокна каждый, их суммарный вес составит 15,25 кг для кабеля с плотным буфером и 25,75 кг для кабеля со свободным буфером. Как видите, цифры могут отличаться, и для больших количеств кабеля разница может оказаться весьма существенной.

В бронированных же оптических кабелях и в медных кабелях витая пара значительная доля погонного веса формируется массой металла, и тогда разброс цифр и отличие погонного веса от содержания горючих веществ может быть еще больше. К примеру, вес нетто 1 км кабеля витая пара может варьироваться от 21 кг до 76 кг в зависимости от категории, производителя и наличия/отсутствия экрана и других конструктивных элементов. При этом простой расчет показывает, что для категории 5е с диаметром жилы 0,511 мм минимальный вес меди в 1 км (8 проводников, плотность меди 8920 кг/м 3) составит 14,6 кг, а для категории 7А с диаметром жилы 0,643 мм – не менее 23,2 кг. И это без учета повива, который приводит к тому, что по факту длина медных проводников будет заведомо больше 1 км.

На том же участке в 25 м из, допустим, 120 кабелей витая пара суммарная масса кабелей может составлять от 63 кг до 228 кг в зависимости от их типа, при этом меди в них может быть от 43,8 кг и выше для категории 5е и от 69,6 кг и выше для категории 7А.

Разница велика даже для тех количеств, что мы взяли, имея в виду не самое большое телекоммуникационное помещение, в которое кабель заведен через подвесной лоток или трассу под фальшполом. Для бронированных и других специфических кабелей с металлическими элементами конструкции разница будет гораздо больше, но при этом их можно встретить в основном на улице, а не в помещениях.

Если относиться к расчету строго, то для каждого типа кабеля нужно иметь полную раскладку по входящим в его состав горючим и негорючим компонентам и по их весовому содержанию в единице длины. Кроме того, для каждого горючего компонента необходимо знать низшую теплоту сгорания в МДж/кг. Для полимеров, широко используемых в телекоммуникациях, различные источники приводят следующие значения низшей теплоты сгорания:

• Полиэтилен – от 46 до 48 МДж/кг
• Поливинилхлорид (ПВХ) – от 14 до 21 МДж/кг
• Политетрафторэтилен (фторопласт) – от 4 до 8 МДж/кг

В зависимости от того, какие исходные данные вы используете, на выходе можно получить разные результаты. Приведем 2 примера расчета для уже упоминавшегося помещения со 120-ю кабелями витая пара:

Пример 1.

• 120 кабелей витая пара категории 5е
• Погонный вес кабеля 23 кг/км

Полный вес кабеля (без исключения негорючих компонентов)

G i = 120 · 25 м · 23·10 -3 кг/м = 69 кг

Q = 69 кг · 18 МДж/кг = 1242 МДж

S лотка = 25 м · 0,3 м = 7,5 м 2

g = 1242 / 10 = 124,2 МДж/м 2

Удельная пожарная нагрузка относится к диапазону от 1 до 180 МДж/м 2 , при том, что мы не вычитали весовое содержание меди в кабеле. Если бы вычли, то помещение тем более было бы отнесено к категории В4.

Пример 2.

• 120 кабелей витая пара категории 6/6A
• Калибр жилы 23 AWG
• Оболочка ПВХ, низшая теплота сгорания 18 МДж/кг
• Погонный вес кабеля 45 кг/км
• Длина лотка 25 м, ширина 300 мм

Полный вес кабеля без исключения негорючих компонентов

G i = 120 · 25 м · 45·10 -3 кг/м = 135 кг

Q = 135 кг · 18 МДж/кг = 2430 МДж

S лотка = 25 м · 0,3 м = 7,5 м 2

В соответствии с методикой расчета необходимо использовать в вычислениях площадь не менее 10 м 2 .

g = 2430 / 10 = 243 МДж/м 2

Удельная пожарная нагрузка превысила 180 МДж/м 2 и попала в диапазон, соответствующий более высокой категории помещения В3. Но если бы мы вычли вес меди, расчет был бы иным.

Калибр жилы 23 AWG соответствует диаметру 0,574 мм. В кабеле 8 медных проводников, следовательно, в каждом километре кабеля содержится как минимум 18,46 кг меди.

G i = 120 · 25 м · (45 – 18,46) · 10 -3 кг/м = 79,62 кг горючих компонентов

Q = 79,62 кг ·18 МДж/кг = 1433,16 МДж

g = 1433,16 / 10 = 143,3 МДж/м 2

В этом случае мы получаем категорию помещения В4. Как видите, компонентная составляющая может влиять на расчеты весьма существенно.

Точные данные о весовом содержании и низшей теплоте сгорания можно получить только у производителя конкретного наименования продукции. Иначе вам придется лично «распотрошить» каждый конкретный тип кабеля, на высокоточных весах замерить массу каждого элемента, установить все химические составы (что само по себе может быть весьма нетривиальной задачей, даже если вы располагаете хорошо оборудованной химической лабораторией). И уже после всего этого провести точный расчет. Для кабеля категории 6/6А в нашем расчете, например, не был учтен вес и материал перегородки-разделителя. Если он изготовлен из полиэтилена, нужно учесть, что его низшая теплота сгорания выше, чем у ПВХ.

Химические и физические справочники приводят величины низшей теплоты сгорания для чистых веществ и ориентировочные значения для наиболее популярных строительных материалов. Но производители могут использовать смеси веществ, присадки, варьировать весовое содержание компонентов. Для точных расчетов нужны данные от конкретного производителя по каждому типу продукции. В открытом доступе они обычно не лежат, но по запросу их должны предоставлять, это не секретная информация.

Тем не менее, если такую информацию ждать предстоит долго, а расчет делать нужно сейчас, можно выполнить прикидочные вычисления, закладывая максимальные величины – т.е. брать худший сценарий. Проектировщик выбирает максимально возможное значение низшей теплоты сгорания, максимально большое весовое содержание горючих веществ, намеренно ошибаясь в большую сторону, не в свою пользу. В каких-то случаях из-за этого помещение попадет в более опасную категорию, как сначала получилось у нас в Примере 2. «Ошибаться» в другую сторону, намеренно делая расчеты более оптимистичными, категорически нельзя. В случае любых сомнений трактовка всегда должна быть в сторону дополнительных мер безопасности.

Я понимаю, что полимеры это великое множество материалов. Меня смутила размерность 18 кДж/кг, именно килоДж/кг (взял из «Пожаровзрыво-опасность веществ и материалов и средства их тушения» Справочник изд. 2 под редакцией Корольченко А.Я. и Корольченко Д.А., часть I, стр. 306, второй сверху, кто не верит могу прислать). Собственно поэтому и возмутился.

Весь сыр-бор из-за того, что на дверях склада, всклинь забитого горючкой, указана бааальшущая буква "Д". Ну и внутренний аудит как увидел, начал кудахтать и хлопать крыльями (совершенно оправданно). Меня спалили - вот чел, который категории может считать. Шеф: "считай". Ладно. Пришёл, померил, номенклатуру материалов прикинул, посмотрел на потолок, а там как раз количество хранимого горючего всё указано было (ну везёт же иногда), посчитал. Ей подали - она (как я понял бывший инспектор РТН) говорит: а чем подтвердите количество хранимых материалов. Я ей: "Какая в дупу носом разница? Помещение небольшое - АУПТ всё равно не требуется. Взрывоопасного ничего нет, а по "В" самое крутое принято. Противопожарные преграды все на месте и удовлетворяют хоть СП, хоть СНиПам. И, глваное, склад расходников, сегодня полный, а завтра пустой". Ну головой покивала, а потом: "Откуда точные данные по хранению в кг?". Перетупить решила. Пожарного-то инспектора... Хех. Беру справку у заведующего складом: дерево - 80 кг, резины - 140 кг, войлока 60 кг, картона 310 кг ну и т.д плюс печать. Приношу ей: вот подтверждение, попробуй опровергни - заведующему лучше знать, что у него хранится. Она: "О! Вот это другое дело - это документ". Я балдю! Ну а потом про картриджи вспомнила. А в пятницу надо ей этот хренов расчёт сдать и букву на воротах заменить. Уже неделю мы портим бумагу, а при этом, прошу заметить, работаем в одной организации. То есть от прямых обязанностей я отвлечён, занимаемся какой-то ерундой, получаем зарплату и т.п. ради одной буквы на воротах. Короче очень эффективно всё устроено.

Но это было лирическое отступление. У меня цель - удовлетворить аудитора (очковтирательство полнейшее). То, что категория В1, никто не сомневается, но она хочет в расчёте видеть картриджи. Из чего они сделаны мы оба не знаем. На каждую ничем не подтверждённую величину теплоты сгорания она фырчит как кошка. Снаала даже железнодорожное ВНТП не хотела принимать как справку - типа на нас не распространяется. Ну хоть доводы про всеобщее подчинение законам мироздания вообще и физики в частности подействовали. Поэтому выбираю материалы, которые есть в справочной литературе или НД. Производители утверждают (один по крайней мере, но как я с ними говорил - ваще песня), что тонер содержит графит. У Корольченко нашёл его, но кособоко написан. Спасибо, на форуме проектировщиков мне разжевали размерности. С этим успокоился. Теперь взялся за пластик. Корпус картриджа ПВХашный вроде, но у того же Корольченко весь ПВХ - белый порошок. Ваще на картридж не похоже. Нашёл винипласт, который результат всевозможных воздействий на ПВХ. УРА!!! Но там 18 КИЛОДж/кг - ну ни в какие ворота не лезет. Если бы там по человечески было написано - МДж, то ещё вчера бы успокоился.