Интегральная (однозонная) модель — это математическая модель для прогнозирования развития пожара и распространения опасных факторов пожара (ОФП), основанная на осреднении термодинамических параметров среды по всему объёму помещения [1][3][8].
Принцип работы
В рамках интегрального подхода газовая среда в помещении рассматривается как единая зона. Для неё рассчитываются среднеобъёмные параметры:
• температура;
• давление;
• плотность;
• концентрация кислорода и токсичных газов;
• оптическая плотность дыма и т. д. [1][3].
Модель базируется на системе дифференциальных уравнений, описывающих законы сохранения массы, энергии и импульса для всего объёма помещения в целом. Учитываются:
• тепловыделение от очага пожара;
• теплообмен с ограждающими конструкциями;
• газообмен через проёмы (двери, окна);
• работа систем дымоудаления (если они учитываются) [3][8].
Когда применяется
Интегральную модель целесообразно использовать в следующих случаях [1][3][6]:
1. Помещения простой геометрической конфигурации, где линейные размеры отличаются не более чем в 5 раз (например, квадратные или прямоугольные залы).
2. Размер очага пожара соизмерим с размерами помещения или занимает значительную его часть.
3. Интенсивное перемешивание газовой среды из за конвективных потоков, что делает локальные значения параметров близкими к среднеобъёмным.
4. Отсутствие развитой системы перегородок или уровней.
5. Отсутствие или неучёт систем противодымной защиты в расчёте.
6. Ранние стадии пожара, когда стратификация (расслоение) среды ещё не выражена.
Преимущества
• Простота и скорость расчёта. Модель требует минимальных исходных данных и вычислительных ресурсов по сравнению с зонными и полевыми методами [1][8].
• Наглядность результатов. Среднеобъёмные параметры легко интерпретировать и использовать для оценки времени блокирования путей эвакуации [3].
• Достаточная точность для помещений, соответствующих условиям применения модели [1].
• Возможность расчёта газообмена между смежными помещениями через проёмы [3].
Ограничения
• Низкая детализация. Модель не учитывает пространственное распределение [1][8].
• Неприменима для сложных геометрий [1][6].
• Погрешности при наличии систем противодымной вентиляции, которые создают направленное движение газов и нарушают условие однородности среды [3].
• Снижение точности на поздних стадиях пожара, когда возникает выраженная стратификация среды [1][8].
Практическое применение
Интегральная модель используется для:
• расчёта времени блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара [3];
• определения критической продолжительности пожара — времени, за которое ОФП достигают предельно допустимых значений [3];
• оценки эффективности объёмно планировочных решений на ранних этапах проектирования [6];
• экспресс анализа пожарной опасности помещений, где высокая детализация не требуется [8].
Нормативная база
Методика применения интегральных моделей регламентируется:
• приказом МЧС России от 14 ноября 2022 г. №1140 (приложение N 6, раздел III) [3];