Представлен анализ статистических данных о пожарах в зданиях, сооружениях и строениях классов функциональной пожарной опасности Ф 1.3 и Ф 1.2 с целью выбора сценария пожара при расчетах пожарного риска. Приведен анализ выбора сценариев пожара при расчете величины пожарного риска. Приведены предложения по оптимизации и повышению качества нормативно-правовой базы в части обоснования сценариев развития пожара.
Оценка пожарного риска осуществляется путем определения расчетных величин пожарного риска на объекте защиты и сопоставления их с соответствующими нормативными значениями, установленными в ФЗ № 123 [1]. Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей.
Расчет пожарных рисков для общественных зданий проводится по методике, утвержденной приказом МЧС России от 30 июня 2009 г. № 382 [2] (Методика).
Подход при проектировании требований пожарной безопасности, предъявляемых к конкретному типу объекта защиты, требует особого выбора и оценки сценариев возникновения пожара, которые могут возникнуть в здании. Каждый сценарий пожара представляет собой уникальное сочетание событий и обстоятельств, влияющих на исход пожара в здании, включая влияние систем противопожарной защиты, установленных в здании, и действия людей в случае пожара.
Обзор статистики пожаров на примере первого полугодия 2020 г.
За шесть месяцев 2020 г. произошло 246 692 пожара, на которых погибло 4 196 человек, в том числе 173 несовершеннолетних, получили травмы порядка 4 274 человека. Зарегистрированный материальный ущерб составляет около 4,7 млрд руб. В среднем, ежедневно происходило 1 355 пожаров, на которых погибало 23 человека, получали травмы 23 человека, огнем уничтожалось 125 строений.
Количество погибших на 100 тыс. человек населения – 2,9 человека, количество травмированных на 100 тыс. населения – 2,9 человека (рис. 1).
Наибольшее количество человек погибло вследствие отравления токсичными продуктами горения – 2 494 человека, от неустановленных причин – 868 человек, от воздействия высокой температуры – 476 человек (рис. 2).
Основными причинами возникновения пожаров являются нарушение правил устройства и эксплуатации электрического оборудования, печного оборудования, неосторожное обращение с огнем, а также поджоги (рис. 3).
Наибольшее кол-во пожаров происходит в зданиях жилого назначения (по отношению ко всем остальным объектам защиты) (рис. 4) [4–6].
Глубокий анализ состояния системы пожарной безопасности в стране и в мире убедительно доказывает, что надо идти по пути совершенствования систем противопожарной защиты и обучения населению действиям при пожарах, так как наиболее частой причиной пожаров является:
1. Неосторожное обращение с огнем – 20 615 пожаров (35,5 % от общего количества пожаров в зданиях жилого назначения), в том числе:
– неосторожность при курении – 7 527 (13,0 %);
– детская шалость – 574 (1,0 %).
2. Аварийный режим работы электрических сетей и оборудования – 19 266 пожаров (33,2 %).
3. Нарушение правил устройства и эксплуатации печного оборудования – 12 377 (21,3 %).
4. Поджог – 3 007 (5,2 %).
5. Иные причины – 2 798 (4,8 %).
Использование таких технических средств, как автоматические установки пожаротушения, является эффективным мероприятием по ограничению распространения пожара и дальнейшая его локализация и ликвидация зависят от эффективности установки, что отражается в статистике пожаров. На основе статистики пожаров можно выделить три типа пожаров, включая пожары с большой дымообразующей способностью, пожары с образованием небольшого количества тепла и дыма и пожары с возможностью перехода огня на другие части зданий и помещений. Для очаговых пожаров вероятность успеха системы тушения обычно высока, поскольку скорость тепловыделения может активировать систему противопожарной защиты. Вероятность успеха не так высока для пожаров без вспышки, и вероятность успеха в основном равна нулю для пожаров с большой дымообразующей способностью [7].
Обоснования выбора сценария пожара
В соответствии с п. 7 Методики [2] сценарий пожара представляет собой вариант развития пожара с учетом принятого места возникновения и характера его развития.
Сценарий пожара определяется на основе данных об объемно-планировочных решениях, о размещении горючей нагрузки и людей на объекте. При расчете рассматриваются сценарии пожара, при которых реализуются наихудшие условия для обеспечения безопасности людей. В качестве сценариев с наихудшими условиями пожара следует рассматривать сценарии, характеризуемые наиболее затрудненными условиями эвакуации людей и (или) наиболее высокой динамикой нарастания опасных факторов пожара (ОФП), а именно пожары:
– в помещениях, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек;
– в системах помещений, в которых из-за распространения ОФП возможно быстрое блокирование путей эвакуации (коридоров, эвакуационных выходов и т.д.). При этом очаг пожара выбирается в помещении малого объема вблизи от одного из эвакуационных выходов либо в помещении с большим количеством горючей нагрузки, характеризующейся высокой скоростью распространения пламени;
– в помещениях и системах помещений атриумного типа;
– в системах помещений, в которых из-за недостаточной пропускной способности путей эвакуации возможно возникновение продолжительных скоплений людских потоков.
В случаях, когда перечисленные типы сценариев не отражают всех особенностей объекта, возможно рассмотрение иных сценариев пожара. В помещении, имеющем два и более эвакуационных выхода, очаг пожара следует размещать вблизи выхода, имеющего наибольшую пропускную способность. При этом данный выход считается блокированным с первых секунд пожара, и при определении расчетного времени эвакуации не учитывается.
Взяв за основу эти данные, проанализируем различные сценарии пожаров, которые могут выступать как типовые, для рассматриваемых объектов защиты (многоквартирные жилые дома и гостиницы), с целью получения возможности выбора сценария пожара, используемого при расчете величины пожарного риска.
Для подобных типов объектов существует три вида пожаров, такие как:
– пожары с большой дымообразующей способностью (Д1);
– пожары с образованием небольшого количества тепла и дыма (ТД1);
– пожары с возможностью перехода огня на другие части зданий и помещений (КП1).
Возможные сценарии развития пожара могут возникать на каждом этаже здания, и каждый пожар может произойти с открытой или закрытой дверью квартиры, гостиничного номера. Кроме того, при подборе сценария пожара следует рассматривать сценарии, когда жильцы бодрствуют или спят, а системы противопожарной защиты эффективны или нет. В рамках анализа каждого сценария пожара время реагирования и эвакуации людей основывается на анализе воздействия систем обнаружения пожара, систем сигнализации и других возможных особенностей, с которыми люди могут столкнуться во время пожара.
Как видно, эти три вида пожаров наиболее распространены как на территории Российской Федерации, так и во всем мире. Такой вывод можно сделать на основании данных, изложенных в таблице [8].
В зависимости от типа систем противопожарной защиты, установленных на объектах защиты, и времени прибытия пожарных подразделений к очагу пожара, возгорания или небольшие по площади пожары могут развиться до крупных, если не обеспечена их локализация. С целью рассмотрения наихудшего сценария пожара при оценке величины пожарного риска, возьмем за исходные данные условия пожара, с которым сталкиваются люди до прибытия пожарных подразделений в самом начале его развития.
Возможности развития пожаров проистекают из различных условий и особенностей каждого конкретного помещения и объекта в целом (источник возгорания, расположение пожарной нагрузки и т.д.).
Открытая или закрытая дверь в помещении очага пожара также является одним из условий, влияющих на распространение опасных факторов пожара по путям эвакуации и соседним помещениям и скорость роста пожара.
Состояние дверного проема и различные виды пожаров могут быть объединены в кластер типовых сценариев пожара, учитывающих эту особенность:
- Д1 – с открытым дверным проемом очага пожара;
- Д1 – с закрытым дверным проемом очага пожара;
- ТД1 – с открытым дверным проемом очага пожара;
- ТД1 – с закрытым дверным проемом очага пожара;
- КП1 – с открытым дверным проемом очага пожара;
- КП1 – с закрытым дверным проемом очага пожара.
Возможность того или иного состояния дверного проема является величиной случайной и коррелируется со статистической вероятностью, изложенной в таблице.
Свойство дверного проема играет важную роль в развитии распространения горения, так, например, даже незначительно открытые дверные проемы дают возможность перехода через них факелов пламени. Эта особенность создает реальную угрозу перехода пожара из первоначального помещения в соседние, а в некоторых случаях – распространение огня на выше и нижележащие этажи зданий и сооружений.
Учитывая вышеизложенное, пожары делятся на два вида:
- с открытым дверным проемом очага пожара.
- с закрытым дверным проемом очага пожара.
Пожары первого вида, протекающие в помещениях:
- с высотой не более 6 м до ограждающих конструкций, при расположении в них оконных проемов на одной отметке (уровне), газообмен осуществляется в заданных высотах этих проемов через общий эквивалентный проем;
- с высотой более 6 м до ограждающих конструкций, при расположении в них оконных проемов на разных отметках (уровнях), расположения приточных и вытяжных проемов достаточно для образования больших перепадов давления, которые влекут за собой увеличение скорости движения газовых потоков, что влияет на скорость выгорания пожарной нагрузки.
Пожары второго вида, протекающие в помещениях с полностью закрытыми дверными проемами, характеризуются особенностями газообмена, который осуществляется только вследствие инфильтрации воздуха и неплотности в ограждениях (притворах дверей, оконных рам, работы систем вытяжной вентиляции без устройства притока). Данные, полученные в результате тушения пожаров и проведения экспериментов, показывают, что при закрытых дверных проемах скорость выгорания пожарной нагрузки не зависит от ее физикохимических свойств и полностью ограничивается расходом воздуха, поступающего в помещение очага пожара через неплотности в ограждающих конструкциях [9–11].
Сценарии, используемые при расчетах величины пожарного риска, могут демонстрировать различные параметры, которые способны повлиять на развитие пожара и распространение опасных факторов пожара, а также на реакцию людей при пожаре (рис. 5).
Модель не пытается уменьшить количество сценариев, хотя из результатов видно, что некоторые сценарии, такие как Д1 и ТД1, вносят меньший вклад в общий риск для жизни. Важными сценариями, определяемыми моделью, являются сценарии с открытой дверью и нерабочими системами противопожарной защиты.
Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что наиболее худшим выбором сценария пожара является сценарий с отрытыми дверными проемами и нерабочими системами противопожарной защиты, однако стоит помнить, что в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности системы противопожарной защиты должны находится в исправном состоянии, в противном случае не будут выполняться положения ФЗ № 123 [1], Методики [2] и Правил противопожарного режима.
Алгоритм выбора сценариев пожара
Основываясь на этом утверждении, наиболее опасным сценарием пожара в многоквартирных жилых домах и гостиницах с точки зрения расчета величины пожарного риска является пожар в квартире (номере) с открытыми дверными проемами. При этом место пожара (квартира, номер) должно определятся исходя из особенностей объемнопланировочных решений каждого объекта защиты, в частности, наличия в нем требующих в соответствии с действующими нормами определѐнных систем противопожарной защиты, таких как автоматическая пожарная сигнализация, внутренний противопожарный водопровод, система противодымной защиты, система оповещения и управления людей при пожаре и т.д.
Как правило, наиболее худшим местом для выбора помещения пожара являются помещения (квартиры, номера), наиболее удаленные от указанных выше систем (в частности, от клапанов дымоприемных устройств).
При этом стоит отметить, что и при полном соблюдении требований нормативных документов по пожарной безопасности порой в связи с особенностями объемнопланировочных решений конкретного объекта защиты складываются ситуации, когда расчет величины пожарного риска не отвечает требуемым значениям, а добавлять дополнительные системы противопожарной защиты не представляется возможным (к примеру, из-за их полного наличия на объекте защиты), то следует предусматривать в соответствии с пунктом 21 Методики [2] дополнительные противопожарные мероприятия, направленные на снижение величины пожарного риска.
Исходя из проведенного анализа, наиболее эффективным мероприятием (с учетом особенностей класса конструктивной пожарной опасности Ф 1.3, Ф 1.2), снижающим нормативное значение пожарного риска, будет являться устройство противопожарных преград, направленное на ограничение распространения пожара за пределы очага пожара.
Противопожарные стены и перегородки являются одними из типов противопожарных преград, при этом заполнения проемов в таких преградах (двери, ворота, люки и т.д.) также нормируются в соответствии с требованиями ФЗ № 123 [1]. При этом учет в расчете проемов (дверей) закрытыми и применение в качестве заполнения проемов в указанных преградах противопожарных дверей в качестве компенсирующих мероприятий по ограничению распространения пожара должен осуществляться с учетом специфики объекта и предполагаемых проектных решений и обосновываться в расчѐте величины пожарного риска.
Вероятность такого события, как открытая/закрытая дверь квартиры (номера), выражается в долях единицы и равна отношению количества повторений данного исхода события к общему числу повторений события и выражается в формуле вероятности случайного события:
P(А)=K/N,
где K – величина, показывающая сколько раз произошло интересующие нас событие (изменения параметров дверного проема выраженного в 1); N – общее число возможных исходов данного события (равным 2 исходам (дверной проем открыт/закрыт)
P(A)=1 – событие происходит всегда (нет неопределенности).
P(A)=0,5 – событие происходит в половине случаев (есть неопределенность).
P(A)=0 – событие никогда не происходит (нет неопределенности).
В итоге, получаем P(А)=0,5: вероятность события открытого/закрытого дверного проема, в общем случае вероятностного подхода будет происходить в половине случаев. Вероятность того, что дверь будет открыта или закрыта (в итоге), может быть оценена на основе опыта, учитывающего конкретные особенности каждого конкретного объекта защиты. Например, входная дверь в квартиру (номер) может быть в основном закрыта (по соображениям безопасности и конфиденциальности), в то время как дверь в зданиях органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов, может быть в основном открыта (для обеспечения рабочего взаимодействия) [12].
Выводы
Результаты анализа статистических данных по пожарам как в России, так и за рубежом позволили выявить алгоритм выбора сценария пожара для класса функциональной пожарной опасности Ф 1.3 и Ф 1.2, который позволит всесторонне рассматривать как наихудшие ситуации распространения опасных факторов пожара в соответствии с п. 7 Методики [2], так и сценарии пожара, реализующие фактический режим работы объектов защиты и поведения людей, как при нормальном функционировании здания, так и при возникновении пожара. В случае превышения нормативного значения пожарного риска в обоих случаях необходимо предусмотреть дополнительные компенсирующие мероприятия (в соответствии с п. 21 Методики [2]), которые будут обосновывать выбор того или иного сценария пожара для классов пожарной опасности Ф 1.3 и Ф 1.2.
- Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федер. закон Рос. Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (в ред. от 29 июля 2017 г.). URL: http://docs.cntd.ru/document/902111644 (дата обращения: 15.01.2018).
- Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности: приказ МЧС России от 30 июня 2009 г. № 382 (ред. от 2 дек. 2015 г.). URL: http://base.garant.ru/12169057/ (дата обращения: 10.03.2019).
- О пожарной безопасности: Федер. закон Рос. Федерации от 21 дек. 1994 г. № 69-ФЗ (в ред. от 28 мая 2017 г.). URL: http://www.consultant.ru/ document/cons_doc_LAW_5438/ (дата обращения: 15.03.2018).
- Эвакуация и поведение людей при пожарах: учеб. пособие / В.В. Холщевников [и др.]. М.: Акад. ГПС МЧС России, 2015. 262 с.
- Холщевников В.В., Самошин Д.А. Эвакуация и поведение людей при пожарах. М.: Акад. ГПС МЧС России, 2009. 212 с.
- Айбуев З.С.-А., Исаевич И.И., Медяник М.В. Свободное движение людей в потоке и проблемы индивидуально-поточного моделирования // Пожаровзрывобезопасность. 2015. Т. 24. № 6. С. 66–73.
- Карпов В.Л., Медяник М.В. О необходимости реализации процесса превентивного спасения людей при пожаре в уникальных высотных зданиях // Пожаровзрывобезопасность. Т. 26. № 8. С. 25–30. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.08.25-30.
- Kuligowski E.D., Peacock R.D. A review of building evacuation models / National Institute of Standards and Technology // Technical Note 1471. Washington: U.S. Department of Commerce, 2005. 156 p. URL: https://ws680.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=902501 (дата обращения: 20.03.2019).
- Guan Heng Yeoh and Kwok Kit Yuen (eds.). Computational fluid dynamics in fire engineering: theory, modelling and practice. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2009. 544 p. DOI: 10.1016/B978-0-7506-8589-4.X0001-4.
- Hermes. Investigation of an evacuation assistant for use in emergencies during largescale public events // Institute for Advanced Simulation (IAS), 2011. URL: https://www.fzjuelich.de/ias/jsc/EN/Research/ModellingSimulation/CivilSecurityTraffic/Projects/Hermes/_node.html.
- Schadschneider A., Klingsch W., Klüpfel H., Kretz T., Rogsch C., Seyfried A. Evacuation dynamics: empirical results, modeling and applications // Encyclopedia of Complexity and System Science // Meyers R. (ed.). New York: Springer, 2009. P. 3142–3176. DOI: 10.1007/978-0-387-30440-3_187.
- Анализ обстановки с пожарами и их последствий на территории Российской Федерации за 9 месяцев 2020 года. URL: https://fireman.club/literature/analiz-obstanovki-spozharami-i-ih-posledstviy-na-territorii-rf-za-9-mesyatsev-2020-goda/ (дата обращения: 12.02.2021).
Учим самостоятельно считать риски по методикам определения расчетных величин пожарного риска. Практикуем по основным этапам расчетов под руководством опытных экспертов.
8.1 Общие положения
8.1.1Глава 7 посвящена определению неподдающегося обработке большого количества потенциально важных сценариев пожара. Целью данной главы является предоставление рекомендаций по выбору поддающегося обработке количества сценариев и созданию структуры сценариев таким образом, чтобы из всех представляющих интерес сценариев производилась выборка показательных сценариев. Кроме того, в данной главе рассматривается количественное выражение выбранных сценариев, а также шаги, которые нельзя предпринимать до сокращения количества сценариев.
8.1.2Структура сценариев состоит из совокупности групп (кластеров) сценариев, каждая из которых имеет свой собственный показательный сценарий пожара, в которой группы сценариев не совмещаются между собой и вместе включают в себя все сценарии, представляющие интерес.
8.2 Группы (кластеры) сценариев
8.2.1Группы (кластеры) сценариев представляют собой группы сценариев, имеющих несколько (но не все) общих определяющих характеристик. Объединение сценариев в группы (кластеры) необходимо потому, что любой сценарий, подробно описанный в целях проведения инженерного анализа его последствий, оказывается настолько подробным, что частота его возникновения будет незначительно мала. Значение частоты для группы (кластера) сценариев представляет собой сумму частот всех входящих в группу сценариев.
8.2.2При анализе пожарного риска частоты определяются для групп (кластеров) сценариев, а последствия — для показательных сценариев пожара (см. п.8.3) из этих групп (кластеров). (Это осуществляется на основе рекомендаций по данным, представленным в главе 9, методам оценки частоты – в главе 10, а также методам оценки последствий – в главе 11.)
8.2.3Примером различий между сценариями и группами (кластерами) сценариев является уровень детализации. Параметры сценария могут быть заданы на основе исходного теплового источника и местонахождения источника возгорания, например: спичка (в качестве теплового источника) и верхняя поверхность подушки стула с мягкой обивкой, стоящего у внешней стены гостиной (в качестве местонахождения источника возгорания). Параметры группы (кластера) сценариев могут быть заданы на основе любого исходного теплового источника, представляющего собой небольшое открытое пламя, и любого местонахождения источника возгорания в стандартно заполненном помещении.
8.2.4Приведем еще один пример. В сценарии могут быть заданы конкретные эксплуатационные показатели активной системы пожаротушения. Группа (кластер) сценариев может представлять собой подгруппу пожаров с одинаковыми источниками возгорания и любыми эксплуатационными показателями активной системы пожаротушения, которые могут считаться отказом системы. В этом случае объединение сценариев в группы (кластеры) позволяет выполнить расчет вероятности отказа, который затем будет включен в анализ, связанный с событием отказа.
8.2.5Группы (кластеры) сценариев являются основными элементами структуры сценариев при оценке пожарного риска. Каждая группа сценариев должна иметь широкий охват, чтобы в итоге все возможные сценарии пожара могли быть сгруппированы в общее количество групп (кластеров), поддающееся обработке. Только таким образом все возможные сценарии могут быть включены в расчеты пожарного риска, не создавая при этом невероятно большую вычислительную нагрузку. Количество групп (кластеров) сценариев увеличивается
вгеометрической прогрессии по мере увеличения количества отличительных определяющих характеристик и количества диапазонов или значений каждой из характеристик.
8.3 Показательные сценарии пожара
8.3.1Для каждой группы (кластера) сценариев должен существовать показательный сценарий. Усредненное последствие для группы (кластера) сценариев рассчитывается как последствие расчетного пожара, основываясь на показательном для группы сценарии пожара. Расчет последствия для показательного сценария пожара аналогичен описанию параметров и инженерному анализу расчетного пожара.
8.3.2Любой опасный фактор может привести к небольшому или масштабному, медленному или быстро распространяющемуся пожару. Важно, чтобы показательный сценарий пожара отражал все сценарии в группе (кластере), особенно в плане итоговой мощности и степени тяжести пожара, а также в плане тех проблем, которые представляет пожар для проекта. Этого будет сложно добиться, если диапазон сценариев в группе очень широк и варьируется от наименее тяжелого до наиболее тяжелого пожара.
8.3.3Сценариями, представляющими наибольшую сложность, являются сценарии, подразумевающие высокую тяжесть последствий. Если они входят в группу (кластер) сценариев, в которой большинство сценариев подразумевают значительно меньшую тяжесть последствий, их влияние на усредненное последствие для группы (кластера) может оказаться заниженным. Однако, создание группы (кластера), состоящей исключительно из сценариев с наиболее тяжелыми последствиями может привести к тому, что эта группа (кластер) будет иметь очень неопределенную частоту, которая кажется настолько низкой, что ее можно не учитывать, но на самом деле может не являться таковой.
8.3.4Необходимо учитывать промежуточные контрольные точки, чтобы избежать двойных ошибок в плане недооценки риска в случае со сценарием с высокой тяжестью последствий, потому что он скрыт в группе (кластере) со многими сценариями, имеющими менее серьезные последствия, или потому что кажется, что его
ТР 5049 Оценка пожарного риска. Обзор зарубежных источников |
Стр 179 |
частота настолько мала, что ее можно не учитывать, хотя при точечном расчете она может оказаться не настолько малой. Примером могут служить сценарии близкие к сценариям наихудшего случая, описываемые в процентном отношении (например, 90%, 70%, 50%, 20%) от последствий, связанных с выбранными сценариями наихудшего случая. Помимо этого необходимо учитывать, есть ли достоверные сценарии, которые имеют такой уровень последствий и также имеют достаточно высокую частоту, чтобы их подробный анализ был обоснованным.
8.3.5Утвержденным подходом к выявлению сценариев с высокой тяжестью последствий, которые достойны рассмотрения, является подход «максимального прогнозируемого ущерба», который используется в секторе страховой отрасли, предусматривающем высокую степень защиты от рисков. В рамках данного подхода исследуется сценарий, при котором все формы противопожарной защиты демонстрируют одновременный отказ, в максимально возможной степени, в соответствии с накопленным опытом и наилучшими имеющимися техническими данными. Максимальный отказ означает отказ, при котором возникает наиболее тяжелое воздействие (или последствия) в сочетании со всеми другими отказами. В случае со сложными взаимодействующими системами не всегда очевидно, какой тип или степень отказа отдельной системы приведет к максимальному воздействию.
8.3.6Сходные опасные факторы могут быть сгруппированы (т.е. имеются в виду опасные факторы, которые вызывают аналогичные типы и масштаб ущерба аналогичными путями посредством аналогичных механизмов), и эти группы могут использоваться для определения возможных групп (кластеров) сценариев пожара. Отдельные опасные факторы могут использоваться для определения возможных показательных сценариев пожара внутри групп (кластеров).
8.3.7При описании параметров показательных сценариев пожара не всем характеристикам следует приписывать типовые значения, и ни одной из характеристик не должны быть присвоены только типовые значения во всех сценариях. В противном случае, некоторые из наиболее тяжелых сценариев будут утрачены. Следует использовать инженерную оценку, не дающую ошибки в опасную сторону.
8.3.8С другой стороны, наиболее тяжелый, по всей видимости, пожар (например, наиболее быстро распространяющийся, самый мощный) не следует автоматически считать приводящим к наиболее тяжелым последствиям. Тяжесть условий пожара на ранней стадии может оказаться менее важной в отношении результата, чем тяжесть условий пожара при срабатывании активных систем (например, пожар небольшого количества пролитой горючей жидкости может распространиться на второстепенные виды топлива до того, как произойдет срабатывание спринклеров, в то время как при большом пожаре пролива срабатывание спринклеров может произойти еще на этапе горения самой пролитой жидкости).
8.4 Количественный анализ сценариев пожара
8.4.1Как правило, сценарий пожара подвергается количественной обработке единственным путем на основе использования дерева событий, дерева отказов или их сочетания. В данной главе сценарии заданы исходя из их исходного качественного описания вплоть до подробных логических и/или временных последовательностей событий. Все, что далее остается для получения их количественного выражения, является расчет частот и вероятностей (см. главу 10), последствий (см. главу 11) и риска (см. главу 12).
8.4.2В случае с деревом событий временная последовательность событий, начиная с инициирующего события, описывает развитие пожара (иногда включая предшествующие события, приведшие к пожару), воздействия пожара, реакции на пожар и физический результат или воздействие пожара как результат.
8.4.3В случае с деревом отказов (или исправной работы) логическое дерево, включающее логические элементы «И» и «ИЛИ», описывает сочетание условий, приводящих к реализации или нереализации конечного события, находящегося на самой вершине дерева.
8.4.4Количественное измерение последствий легче осуществлять на основе дерева событий, в то время как двойные последствия (например, возгорание, отказ обеспечивающего безопасность оборудования, предотвращающего расплавление ядерных топливных элементов на атомных электростанциях) легче поддаются обработке на основе дерева отказов.
8.4.5Как правило, деревья отказов используются в качестве поддерживающих моделей для ветвей дерева событий. Например, для события «срабатывание спринклерной системы», моделируемого в последовательности дерева событий, вероятность срабатывания спринклерной системы может быть смоделирована с помощью дерева отказов, которое зафиксирует разные характеры отказов, связанные с системой.
8.4.6Деревья отказов являются полезными инструментами при моделировании отказов, обусловленных общей причиной (например, землетрясением, наводнением), или одновременными отказами многих компонентов и систем.
8.5 Описание исходных условий и применение расчета
8.5.1 Существует возможность задать исходные условия и затем использовать расчет для прогнозирования последующих стадий пожара. Исходные условия тесно связаны с выявлением опасных факторов, включая следующие:
•тепловой источник (например, сигарета, перегретое оборудование, открытое пламя), от которого зависит исходная энергия;
•исходный источник топлива (например, мягкая мебель, пролитая легковоспламеняющаяся жидкость), от которого зависит мощность пожара как функция времени на ранних стадиях пожара, включая исходную скорость роста пожара и максимальную скорость выделения тепла от исходного горящего объекта;
ТР 5049 Оценка пожарного риска. Обзор зарубежных источников |
Стр 180 |
•местонахождение источника возгорания, включая возможность наличия нескольких источников возгорания (например, сигарета на поверхности дивана в сравнении с сигаретой в щели дивана, перегрев оборудования, приводящий к возгоранию горючих материалов на столе или под ним), что важно в связи с тем, как и когда загорается облицовка помещения и начинает влиять на развитие пожара, насколько близко расположены потенциальные второстепенные горючие материалы, и насколько близко располагаются люди и имущество, подверженные воздействию;
•продолжительность каждой стадии пожара, зависящая от всех опасных факторов, указанных в главе 6, которые могут привести к увеличению ущерба;
•знания и обучение пользователей здания, безопасная среда и подход к управлению в плане их влияния на возможную скорость и эффективность реакции людей при пожаре;
•статус или состояние обеспечиваемых мер пожарной безопасности, что может также включать архив данных по проверке, техническому обслуживанию, ремонту, надзору и контролю за соблюдением норм;
•любой особый ущерб, нанесенный мерам пожарной безопасности, совпавший с обстоятельствами, приведшими к возгоранию (например, выведение из строя активных систем защиты опытными поджигателями, повреждение компонентов и систем в результате землетрясения или наводнения).
8.5.2Статус и состояние систем пожарной безопасности перед возгоранием и их функционирование во время пожара в значительной степени зависят не только от наличия и функционирования этих систем, но и от их надежности. Необходимо учитывать сценарии, при которых происходит отказ в работе противопожарных систем, или при которых данные системы отсутствуют.
8.5.3Использовать существующие методы расчета для прогнозирования течения и воздействия пожара может быть более сложно, когда противопожарные системы отсутствуют или происходит отказ в их работе, чем когда проект пожарной безопасности функционирует должным образом.
8.5.4К иным исходным условиям относятся не опасные факторы сами по себе, а условия, которые важны или полезны при осуществлении расчетов, а именно:
•вентиляция (например, изначально открытые или закрытые двери или окна, система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха включена или отключена);
•время, день или дата пожара, которые могут использоваться в качестве замещающих данных для оценки местонахождения и состояния людей, объектов и систем.
8.6Упрощенный анализ
8.6.1В этом пункте описаны подходы к упрощению, которые могут использоваться в оценке пожарного риска. Эти подходы не могут применяться ко всем видам анализа, но их можно использовать в тех случаях, когда такое применение оправдано. Выбор сценариев требует того, чтобы любые упрощения были точными и оправданными. Например, недопустимо описать только те сценарии, которые будут включены в анализ, и не учесть при этом масштаб риска, связанный со сценариями, не выбранными для анализа. Вместо этого необходимо определить все группы (кластеры) сценариев, прежде чем какие-то из них будут исключены или подвергнуты упрощенному анализу.
8.6.2СЦЕНАРИИ С НЕЗНАЧИТЕЛЬНЫМ РИСКОМ
Группы (кластеры) сценариев с настолько низким риском, что они не могут повлиять на общую оценку риска, можно не учитывать.
8.6.2.1Например, при оценке альтернативного проекта пожарной безопасности, в котором применяются незащищенные стальные балки, только достаточно крупные пожары, на достаточно близком расстоянии и достаточно мощные, чтобы оказывать влияние на элементы конструкции, могут привести к ненулевым последствиям. Следовательно, все остальные, менее тяжелые сценарии, приводящие к нулевым или незначительным последствиям, можно не учитывать.
8.6.2.2Хотя сценарии, имеющие незначительные последствия, обычно имеют незначительный риск, заключение о незначительности риска не может быть с точностью получено только на основе очень низкой частоты. Любой сценарий, независимо от того, насколько низкая у него частота, может иметь значительный риск, если его последствия достаточно велики.
8.6.2.3Иногда применяются термины «сценарий наихудшего случая» и «наихудший сценарий из возможных» для обозначения наиболее тяжелых сценариев, требующих анализа, основанного на аргументе о незначительной частоте. Эти названия необходимо присваивать с осторожностью и на основе расчетов частоты, которые учитывают неопределенность в оценке частоты. Оценка риска для сценариев с очень низкой частотой очень чувствительна к даже незначительной неопределенности этой частоты.
8.6.2.4Термин «максимальный прогнозируемый ущерб» описан в пункте 8.3.5 и является хорошо обоснованным методом определения характеристик наиболее тяжелого сценария (-ев), требующих анализа.
8.6.3СТРОГО ДОМИНИРУЕМЫЕ СЦЕНАРИИ ПОЖАРА
Если последствие всех сценариев в одной группе (кластере) сценариев явно является меньшим, чем усредненное последствие в другой группе сценариев, то обе этих группы (кластера) могут быть объединены. Анализ может быть упрощен следующим образом: за частоту новой группы (кластера) принимается объединенная частота этих двух кластеров, а за завышенную оценку усредненного последствия объединенной группы (кластера) принимается последствие второй группы.
8 6.4 СЦЕНАРИИ, ПОЛНОСТЬЮ И ОЧЕНЬ НАДЕЖНО КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПРОЕКТОМ
ТР 5049 Оценка пожарного риска. Обзор зарубежных источников |
Стр 181 |
Если известно, что компонент или система проекта будут действовать с очень высокой степенью надежности, то может быть обоснованным считать риск отказа этого компонента или системы незначительным. Например, проект, в котором используются негорючие строительные материалы, сводит частоту пожара, возникающего от возгорания конструкции, к нулю.
8.6.4.1Не учитывать риск, связанный с такими отказами, является по существу явным решением, но требует рассмотрения масштаба последствий на случай, если отказ все же произойдет, чтобы обосновать подразумеваемый выбор, что риски, связанные с отказом высоко надежных систем являются допустимыми.
8.6.4.2Кроме того, существует опасность при допущении о том, что последствия при исправной работе систем являются незначительными. Например, на этаже с высокой степенью риска повреждений на единицу площади может наблюдаться значительный ущерб от одного только дыма, огня или огнетушащего средства, при этом площадь поврежденной территории будет очень мала.
8.6.5СЦЕНАРИИ, КОТОРЫЕ НЕ МОЖЕТ КОНТРОЛИРОВАТЬ НИ ОДИН ПРОЕКТ
При сравнении риска двух альтернативных проектов сценарии с высокой тяжестью последствий, которые не могут быть снижены ни одним из возможных проектов, могут быть исключены, поскольку их риск будет взаимно исключаться при любом сравнении этих двух проектов.
8.6.5.1Например, может быть непомерно дорого проектировать здание таким образом, чтобы оно выдержало наиболее тяжелый взрыв, вызванный ударом о него грузовика со взрывчаткой, но возможно спроектировать компоненты и порядок обеспечения безопасности, которые во многом позволят снизить вероятность того, что грузовик со взрывчаткой сможет подъехать к зданию. Поскольку ни одна система противопожарной защиты не сможет обеспечить приемлемых результатов в случае взрыва бомбы, заинтересованные лица, скорее всего, согласятся с тем, что исследования риска, связанные с выбором компонентов противопожарной защиты, должны исключить наиболее тяжелые сценарии пожара, вызванные взрывом бомбы. Однако, если при исследовании риска возникает необходимость сравнить интегрированные стратегии защиты с компонентами как противопожарной защиты, так и безопасности, тяжелый сценарий взрыва бомбы приведет к разным последствиям для разных проектов, и в этом случае исключать его нельзя.
8.6.5.2Исключение сценариев на этом основании равноценно признанию связанных с ними рисков приемлемыми в связи с их неизбежностью. Любые исключенные риски должны быть описаны в документации по оценке риска, чтобы заинтересованные лица могли решить, согласны ли они с тем, что риск признан допустимым на основании его неизбежности.
8.6.5.3Все пожары, возникшие в результате поджога, не следует исключать как пожары, которые не может контролировать ни один проект. Очень небольшое количество поджогов осуществляется людьми, имеющими хорошие знания в плане поведения пожара или желающими добиться максимального воздействия. Малое количество пожаров, возникших в результате поджога, включают в себя попытки вывести из строя системы противопожарной защиты или компонентов пассивной защиты, использование катализаторов или несколько разных местонахождений источников возгорания. Средний ущерб от пожара, возникшего в результате умышленного поджога, ненамного превышает средний ущерб от пожара, возникшего непреднамеренно.
ТР 5049 Оценка пожарного риска. Обзор зарубежных источников |
Стр 182 |
Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Пожары — самые распространенные чрезвычайные происшествия.
Из определения следует, что в основе пожара лежит процесс горения, представляющий собой экзотермическую реакцию между горючим веществом и окислителем, обычно кислородом воздуха.
Пожар сопровождается рядом внешних проявлений и опасных факторов:
- образованием открытого огня и искр;
- повышением температуры воздуха и окружающих предметов;
- образованием токсичных продуктов горения и дыма;
- локальным понижением концентрации кислорода;
- повреждением или уничтожением материальных ценностей;
- нанесением экологического ущерба;
- возможностью возникновения взрывов и обрушением строительных конструкций.
Пожары могут способствовать обширному химическому и радиационному загрязнению атмосферы, почвы, вызывать гибель людей, многих представителей флоры и фауны.
Хотя пожар есть проявление химического взаимодействия, режим горения может в значительной степени зависеть не только от химического состава, но и от физического состояния и пространственного распределения горючего материала, от характеристик окружающей среды. В одних условиях горючее вещество воспламеняется с трудом, а в других загорается быстро и горит интенсивно. Даже одно и то же горючее вещество в зависимости от состояния ведет себя по-разному. Слой угольной пыли горит сравнительно медленно, а если поджечь облако угольной пыли, то скорость горения возрастает настолько, что может произойти взрыв. Для понимания различий в этих процессах необходимо знание основ теории теплообмена, законов аэродинамики, особенностей поведения веществ в дисперсном состоянии.
В целом горение на пожаре — это сложный физико-химический процесс, важной особенностью которого является способность к пространственному распространению до максимально возможных размеров, определяемых условиями среды. Химические реакции, лежащие в основе этого процесса и идущие с большим выделением тепла, являются причиной возникновения различных физических явлений: диффузии, конвекции, теплопередачи. За счет них на пожаре происходит перенос тепла, газовоздушных масс и продуктов горения из одного места в другое. При этом и химические, и физические процессы тесно взаимосвязаны: скорость химической реакции определяется теплопередачей и диффузией веществ, и наоборот, их температура, скорость перемещения зависят от интенсивности тепловыделения. Так, скорость распространения пламени в гомогенной газовой смеси в большей степени определяется интенсивностью теплопередачи и диффузии, чем непосредственно скоростью химического взаимодействия.
В результате механизмы как развития пожара, так и его прекращения можно описать только с использованием понятийного аппарата нескольких научных дисциплин: химической термодинамики и химической кинетики, теплофизики и аэродинамики, теории тепло-, массообмена и др. Однако применение даже самых современных компьютеров не обеспечивает полностью достоверного описания происходящих на пожаре процессов из-за их множественных взаимосвязей и взаимовлияния различных факторов. В то же время знание и понимание основных качественных закономерностей протекания этих процессов для специалиста-практика представляется очень важным, так как позволяет с высокой долей вероятности прогнозировать сценарий пожара, определять оптимальную пожарную тактику, приемы и средства тушения.
Процессы на пожаре
Из протекающих на пожаре процессов и явлений три из них присущи всем пожарам. К ним относят горение, сопровождающееся выделением тепла и образованием продуктов горения; теплообмен, который обеспечивает распространение процесса горения и ответствен за развитие пожара; газообмен, способствующий как поддержанию процесса горения, так и распространению пожара.
Названные основные процессы на пожаре взаимосвязаны и взаимозависимы. Рассмотрим это взаимовлияние немного подробнее.
Так, увеличение тепловыделения при горении интенсифицирует процессы теплообмена и газообмена: возрастает радиационная составляющая теплообмена, скорости и объемы конвективных газовых потоков. В свою очередь, усиление нагрева горючих веществ и материалов путем теплопередачи способствует увеличению скорости реакции горения и интенсифицирует развитие пожара за счет переноса тепла газообразными продуктами горения. Развитый газообмен, с одной стороны, усиливает горение, а с другой — активно участвует в теплообменных процессах. В итоге влияние, которое может быть оказано на любой их трех основных рассматриваемых процессов на пожаре, моментально отразится на двух других. Достаточно наглядно возникновение тепло-, массообменных процессов, а также проявляющиеся взаимосвязи представлены на примере внутреннего пожара.
На некоторых пожарах главную роль могут играть другие процессы и явления, которые по своей причинно-следственной связи являются вторичными:
- повышенное образование токсичных продуктов разложения горючих веществ;
- обрушение строительных конструкций и ограждений;
- взрыв резервуара со сжатым газом;
- выброс из резервуара горящей жидкости;
- сильное дымообразование;
- возникновение огненного вихря (огненного шторма).
Взаимосвязь тепло, массообменных процессов на внутреннем пожаре
Эти процессы и явления определяют особенности конкретных пожаров и влияют на выбор эффективной тактики их тушения.
Многие старейшие города мира, такие как Москва, Берлин, Лондон, уничтожались огнем полностью или частично по нескольку раз за свою историю. Например, Страсбург только в XIV в. горел 8 раз. Это связано в первую очередь с использованием в качестве основного строительного материала древесины. В то далекое время пожары фактически не тушились. Это было достаточно привычным явлением. Воду для тушения не использовали, а прекращали распространение огня тем, что ломали близстоящие строения, для того чтобы огонь, потеряв силу, потух сам собою. Долгое время каждый солдат или ночной сторож должны были носить с собой для этой цели топор, вероятно, первое рекомендованное противопожарное средство.
Дополнительная информация о пожаре его стадиях, фазах, видах, группах, классификации, зонах и параметрах в энциклопедии по ссылке.
Особенности пожаров в современных условиях
В современных условиях следует принимать во внимание новые факторы, способствующие возникновению пожаров, быстрому развитию и повышению их опасности для людей и материальных ценностей. Это связано с широким использованием новых строительных материалов, отличающихся в ряде случаев высокой горючестью и способностью к интенсивному образованию токсичных газообразных продуктов при пиролизе, а также рядом архитектурно-планировочных решений современных зданий. Значительными темпами развиваются атомная энергетика, газодобывающая, нефтеперерабатывающая, химическая промышленность, продукция которых нередко отличается пожарной опасностью и высокой степенью токсичности продуктов горения. При этом в случае пожара возникает опасность заражения ими больших территорий.
Огромные производственные площади некоторых заводов, высотные дома с лестничными клетками и лифтовыми шахтами, зрелищные залы, павильоны и административные здания на десятки тысяч человек представляют повышенную опасность при возникновении и быстром развитии в них пожара. Смертельную опасность представляют пожары на космических станциях или подводных объектах.
Для отделки зданий все чаще используются новые конструкционные и декоративно-отделочные материалы, многие из которых горючи и обладают большой дымообразующей способностью. Поэтому при возникновении пожаров в таких помещениях складывается сложная обстановка из-за возможности быстрого образования токсичных продуктов горения. Например, дымообразующая способность древесноволокнистых плит, облицованных пластиком, в 3 раза выше, чем таких пород деревьев, как береза и осина. Вдыхание в течение 15 мин продуктов разложения поливинилхлорида или пенополиуретана в концентрации соответственно 16 и 14 г/м3 представляет уже смертельную опасность. Известные сценарии пожаров показали очень высокую скорость распространения огня при горении указанных материалов.
Во время пожара в доме престарелых в станице Камышеватская (г. Ейск, Краснодарский край) в марте 2007 г., по данным МЧС России, погибло 63 человека. При этом подавляющее большинство погибших задохнулось ядовитым дымом, который источали горящие стеновые панели.
Известно много примеров, когда скорость распространения огня была настолько большой, что приводила к массовой гибели людей:
- 1974 год (г. Сан-Паулу, Бразилия) — пожар в небоскребе из-за неисправного кондиционера привел к гибели 189 человек;
- 2001 год (г. Нью-Йорк, США) — в результате террористической атаки на Всемирный торговый центр и возникшего при этом пожара погибло 2749 человек, в том числе 343 пожарных.
- 2002 год (г. Хошимин, Вьетнам) — в результате пожара в бизнес-центре погибло 100 человек;
- 2002 год (г. Каир, Египет) — из-за пожара в поезде погибло 370 человек;
- 2004 год (г. Асуньон, Парагвай) — при пожаре в магазине погибло 464 человека.
Прямые и косвенные убытки от пожаров в развитых странах оцениваются ежегодно в 1-2 % валового национального продукта.
Сюда входят потеря материальных ценностей, противопожарная защита, содержание пожарной службы, страхование, упущенная выгода. По подсчетам некоторых специалистов косвенные убытки от пожаров в 20 раз превышают ущерб от потери материальных ценностей. В то же время в этих громадных суммах потерь очень малы расходы, направленные на улучшение наших знаний о возникновении и развитии пожаров, на разработку новых методов их тушения.
Данные о среднем числе жертв от пожаров для различных стран существенно различаются: от 3-6 для Швейцарии и Нидерландов до 29-31 человек в год на 1 млн. жителей для США и Канады. Для России эта цифра намного выше.
Число зарегистрированных пожаров в нашей стране в последние годы снижается в среднем на 3-4 % в год, число погибших также имеет тенденцию к постепенному уменьшению на 3-6 %. Однако материальный ущерб из года в год растет на 16-40 %. Статистический анализ причин пожаров в Российской Федерации свидетельствует о том, что до 45-50 % всех пожаров связано с неосторожным обращением с огнем.
Процесс развития пожара в комнате Вы сможете увидеть на этом видео
Приказ МЧС РФ от 30 июня 2009 г. N 382
«Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности»
В соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании»* и постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2009 г. N 272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска»** приказываю:
Утвердить прилагаемую методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности.
______________________________
* Собрание законодательства Российской Федерации, 2002, N 52 (часть I), ст. 5140; 2005, N 19, ст. 1752; 2007, N 19, ст. 2293; 2007, N 49, ст. 6070; 2008, N 30 (часть II), ст. 3616.
** Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, N 14, ст. 1656.
Зарегистрировано в Минюсте РФ 6 августа 2009 г.
Регистрационный N 14486
Приложение
к приказу МЧС РФ
от 30 июня 2009 г. N 382
Методика
определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности
I. Общие положения
1. Настоящая методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности (далее — Методика) устанавливает порядок определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях (далее — здание) и распространяется на здания классов функциональной пожарной опасности:
Ф1 — здания, предназначенные для постоянного проживания и временного пребывания людей, в том числе:
а) исключен;
б) Ф1.2 — гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов;
в) исключен;
г) исключен;
Ф2 — здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений, в том числе:
а) Ф2.1 — театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей в закрытых помещениях;
б) Ф2.2 — музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения в закрытых помещениях;
в) Ф2.3 — театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей на открытом воздухе;
г) Ф2.4 — музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения на открытом воздухе;
ФЗ — здания организаций по обслуживанию населения, в том числе:
а) Ф3.1 — здания организаций торговли;
б) Ф3.2 — здания организаций общественного питания;
в) ФЗ.З — вокзалы;
г) Ф3.4 — поликлиники и амбулатории;
д) Ф3.5 — помещения для посетителей организаций бытового и коммунального обслуживания с нерасчетным числом посадочных мест для посетителей;
е) Ф3.6 — физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивно-тренировочные учреждения с помещениями без трибун для зрителей, бытовые помещения, бани;
Ф4 — здания научных и образовательных учреждений, научных и проектных организаций, органов управления учреждений, в том числе:
а) Ф4.1 — здания общеобразовательных учреждений, образовательных учреждений дополнительного образования детей, образовательных учреждений начального профессионального и среднего профессионального образования;
б) Ф4.2 — здания образовательных учреждений высшего профессионального образования и дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов;
в) Ф4.3 — здания органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов;
г) Ф4.4 — здания пожарных депо;
Ф5 — пожарные отсеки производственного или складского назначения с категорией помещений по взрывопожарной и пожарной опасности В1-В4, Г, Д, входящие в состав зданий с функциональной пожарной опасностью Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, в том числе Ф5.2 — стоянки для автомобилей без технического обслуживания и ремонта.
2. Расчеты по оценке пожарного риска проводятся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с нормативным значением пожарного риска, установленного Федеральным законом от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»* (далее — Технический регламент).
3. Определение расчетных величин пожарного риска осуществляется на основании:
а) анализа пожарной опасности зданий;
б) определения частоты реализации пожароопасных ситуаций;
в) построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
г) оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;
д) наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий.
4. Определение расчетных величин пожарного риска заключается в расчете индивидуального пожарного риска для людей, находящихся в здании. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия опасных факторов пожара (далее — ОФП) на человека, находящегося в здании. Перечень ОФП установлен статьей 9 Технического регламента. Результаты и выводы, полученные при определении пожарного риска, используются для обоснования параметров и характеристик зданий, сооружений и строений, которые учитываются в настоящей Методике.
5. Частота воздействия ОФП определяется для пожароопасной ситуации, которая характеризуется наибольшей опасностью для жизни и здоровья людей, находящихся в здании.
6. Для целей настоящей методики используются основные понятия, установленные статьей 2 Технического регламента.
II. Основные расчетные величины индивидуального пожарного риска
7. Индивидуальный пожарный риск отвечает требуемому, если:
, (1)
где — нормативное значение индивидуального пожарного риска, ;
— расчетная величина индивидуального пожарного риска.
Расчетная величина пожарного риска в здании, сооружении или строении определяется как максимальное значение пожарного риска из рассмотренных сценариев пожара:
,
где:
— расчетная величина пожарного риска для i-гo сценария пожара;
N — количество рассмотренных сценариев пожара.
Сценарий пожара представляет собой вариант развития пожара с учетом принятого места возникновения и характера его развития. Сценарий пожара определяется на основе данных об объемно-планировочных решениях, о размещении горючей нагрузки и людей на объекте. При расчете рассматриваются сценарии пожара, при которых реализуются наихудшие условия для обеспечения безопасности людей. В качестве сценариев с наихудшими условиями пожара следует рассматривать сценарии, характеризуемые наиболее затрудненными условиями эвакуации людей и (или) наиболее высокой динамикой нарастания ОФП, а именно пожары:
в помещениях, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек;
в системах помещений, в которых из-за распространения ОФП возможно быстрое блокирование путей эвакуации (коридоров, эвакуационных выходов и т.д.). При этом очаг пожара выбирается в помещении малого объема вблизи от одного из эвакуационных выходов либо в помещении с большим количеством горючей нагрузки, характеризующейся высокой скоростью распространения пламени;
в помещениях и системах помещений атриумного типа;
в системах помещений, в которых из-за недостаточной пропускной способности путей эвакуации возможно возникновение продолжительных скоплений людских потоков.
В случаях, когда перечисленные типы сценариев не отражают всех особенностей объекта, возможно рассмотрение иных сценариев пожара.
В помещении, имеющем два и более эвакуационных выхода, очаг пожара следует размещать вблизи выхода, имеющего наибольшую пропускную способность. При этом данный выход считается блокированным с первых секунд пожара и при определении расчетного времени эвакуации не учитывается. В помещении с одним эвакуационным выходом время блокирования выхода определяется расчетом.
Сценарии пожара, не реализуемые при нормальном режиме эксплуатации объекта (теракты, поджоги, хранение горючей нагрузки, не предусмотренной назначением объекта и т.д.), не рассматриваются.
8. Расчетная величина индивидуального пожарного риска для i-гo сценария пожара рассчитывается по формуле:
где:
— частота возникновения пожара в здании в течение года определяется на основании статистических данных, приведенных в приложении N 1 к настоящей Методике. При отсутствии статистической информации допускается принимать для каждого здания;
— коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения (далее — АУП) требованиям нормативных документов по пожарной безопасности. Значение параметра принимается равным = 0,9, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой АУП, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудование здания системой АУП не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях принимается равным нулю;
— вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения , где — время нахождения людей в здании в часах;
— вероятность эвакуации людей;
— коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
9. Вероятность эвакуации рассчитывают по формуле:
где — расчетное время эвакуации людей, мин;
— время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей), мин;
— время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин;
— время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5 ).
10. Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий определяется на основе моделирования движения людей до выхода наружу одним из следующих способов:
по упрошенной аналитической модели движения людского потока, приведенной в приложении N 2 к настоящей Методике;
по математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания, приведенной в приложении N 3 к настоящей Методике;
по имитационно-стохастической модели движения людских потоков, приведенной в приложении N 4 к настоящей Методике.
Выбор способа определения расчетного времени эвакуации производится с учетом специфических особенностей объемно-планировочных решений здания, а также особенностей контингента (его однородности) людей, находящихся в нем.
При определении расчетного времени эвакуации учитываются данные, приведенные в приложении N 5 к настоящей Методике, в частности принципы составления расчетной схемы эвакуации людей, параметры движения людей различных групп мобильности, а также значения площадей горизонтальных проекций различных контингентов людей.
11. Время начала эвакуации определяется в соответствии с пунктом 1 приложения N 5 к настоящей Методике.
12. Время блокирования путей эвакуации вычисляется путем расчета времени достижения ОФП предельно допустимых значений на эвакуационных путях в различные моменты времени. Порядок проведения расчета и математические модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара приведен в приложении N 6 к настоящей Методике.
13. Коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, рассчитывается по формуле:
где:
— коэффициент, учитывающий соответствие системы пожарной сигнализации требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
— коэффициент, учитывающий соответствие системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
— коэффициент, учитывающий соответствие системы противодымной защиты, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
Порядок оценки параметров , и приведен в разделе IV настоящей Методики.
III. Порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска
Анализ пожарной опасности здания
14. Для проведения анализа пожарной опасности осуществляется сбор данных о здании, который включает:
объемно-планировочные решения;
теплофизические характеристики ограждающих конструкций и размещенного оборудования;
вид, количество и размещение горючих веществ и материалов;
количество и места вероятного размещения людей;
системы пожарной сигнализации и пожаротушения, противодымной защиты, оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей.
15. На основании полученных данных производится анализ пожарной опасности здания, при этом учитывается:
возможная динамика развития пожара;
состав и характеристики системы противопожарной защиты;
возможные последствия воздействия пожара на людей и конструкции здания.
Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций
16. Частота реализации пожароопасных ситуаций определяется частотой возникновения пожара в здании в течение года. Порядок определения частоты возникновения пожара в здании приведен в разделе II настоящей Методики.
Построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития
17. Для построения полей опасных факторов пожара проводится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:
выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;
задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, состояния проемов);
задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.
В соответствии с приложением N 6 к настоящей Методике формулируется математическая модель развития пожара и проводится моделирование его динамики развития.
На основании результатов расчетов осуществляется построение полей опасных факторов пожара и определяется значение времени блокирования путей эвакуации ОФП .
Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития
18. Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей заключается в определении вероятности эвакуации людей из здания при пожаре.
Вероятность эвакуации людей определяется по формуле (3) на основе сопоставления значений времени эвакуации людей и времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара.
Для определения расчетного времени эвакуации людей в соответствии с приложениями NN 2-5 к настоящей Методике определяется модель эвакуации людей из здания, проводится построение расчетной схемы эвакуации и осуществляется моделирование эвакуации людей.
19. В соответствии с разделом II настоящей Методики проводится определение расчетной величины индивидуального пожарного риска и сопоставление ее с нормативным значением индивидуального пожарного риска .
Учет наличия систем обеспечения пожарной безопасности здания
20. Наличие систем обеспечения пожарной безопасности здания учитывается в соответствии с формулой (4) и положениями раздела IV настоящей Методики.
Блок-схема, иллюстрирующая порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска, представлена на рис. 1.
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Анализ пожарной опасности здания │
└────────────────────────┬────────────────────────┘
│
▼
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ Определение частоты реализации пожароопасных │
│ ситуаций │
└────────────────────────┬───────────────────────────┘
┌──────────────────────────────►│
│ ▼
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐
│ │ Построение полей опасных факторов пожара │
│ │ Выбор сценария пожара │
│ │ Формулировка математической модели и │
│ │ моделирование динамики развития пожара │
│ │ Построение полей опасных факторов пожара │
│ │ Определение времени блокирования путей │
│ │ эвакуации │
┌──────┴──────┐ └────────────────────┬────────────────────────┘
│ Разработка │ ▼
│дополнитель- │ ┌─────────────────────────────────────────────┐
│ ных │ │ Оценка последствий воздействия опасных │
│противопожар-│ │ факторов пожара на людей │
│ ных │ │ Формулировка математической модели и │
│ мероприятий │ │ моделирование эвакуации людей из здания при │
└─────────────┘ │ пожаре │
▲ │ Определение времени блокирования путей │
│ │ эвакуации │
│ │ Расчет вероятности эвакуации людей │
│ └─────────────────────┬───────────────────────┘
│ │
│ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─┐
│ │ ▼
│ ┌───────────────────────┐ │
│ │ │ Расчет величины │
│ │ индивидуального │ │
│ │ │ пожарного риска │
│ └───────────┬───────────┘ │
│ │ │
│ ┌────────────────┴────────────────┐ │
│ │ ▼ ▼
│ ┌───────────────────────┐ ┌───────────────────────┐ │
│ │ │ Расчетное значение │ │ Расчетное значение │
│ │ пожарного риска │ │ пожарного риска не │ │
│ │ │ превышает нормативное │ │ превышает нормативное │
│ └─────────────┬─────────┘ └───────────┬───────────┘ │
│ │ │ │
│ ▼ ▼ │
│ │ ┌───────────────────────┐ ┌───────────────────────┐
│ │ Вывод: │ │ Вывод: │ │
│ │ │пожарный риск превышает│ │ пожарный риск не │
│ │ допустимое значение │ │ превышает допустимое │ │
│ │ │ │ │ значение │
│ └─────────────┬─────────┘ └───────────────────────┘ │
│ │ │
└──┼───────────────┘ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
Рис. 1. Порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска
IV. Порядок разработки дополнительных противопожарных мероприятий при определении расчетной величины индивидуального пожарного риска
21. В случае, если расчетная величина индивидуального пожарного риска превышает нормативное значение, в здании следует предусмотреть дополнительные противопожарные мероприятия, направленные на снижение величины пожарного риска.
К числу противопожарных мероприятий, направленных на снижение величины пожарного риска, относятся:
применение дополнительных объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара;
устройство дополнительных эвакуационных путей и выходов;
устройство систем оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей повышенного типа;
организация поэтапной эвакуации людей из здания;
применение систем противодымной защиты;
устройство систем автоматического пожаротушения;
ограничение количества людей в здании до значений, обеспечивающих безопасность их эвакуации из здания.
Эффективность дополнительных противопожарных мероприятий должна подтверждаться повторным расчетом величины индивидуального пожарного риска.
22. Эффективность каждого из перечисленных выше противопожарных мероприятий определяется степенью влияния на параметры , , , а для системы пожарной сигнализации, противодымной защиты и системы оповещения людей при пожаре и управления эвакуацией людей также параметрами , и .
Значение параметра принимается равным , если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой пожарной сигнализации, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудования здания системой пожарной сигнализации не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях принимается равным нулю.
23. Применение в качестве дополнительного противопожарного мероприятия объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара, достигается обеспечением нормируемых пределов огнестойкости и пониженной пожарной опасности облицовочных строительных материалов, используемых в ограждающих конструкциях помещения, в котором находится вероятный очаг пожара.
Степень влияния данного дополнительного противопожарного мероприятия на динамику распространения пожара и, соответственно, значение параметра определяется путем проведения повторного расчета после внесения соответствующих изменений в схему объемно-планировочных решений здания.
24. При применении в качестве дополнительного противопожарного мероприятия устройства дополнительных эвакуационных путей и выходов следует выполнить повторный расчет по оценке параметра , с учетом откорректированных объемно-планировочных решений.
25. При применении в качестве дополнительного противопожарного мероприятия устройства системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей повышенного типа следует выполнить повторный расчет по оценке параметра с учетом перераспределения потоков эвакуирующихся и изменения схемы эвакуации в зависимости от сценариев возникновения и развития пожара и, соответственно, алгоритма функционирования системы оповещения людей о пожаре и управлением эвакуации людей.
Значение параметра принимается равным , если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудование здания системой оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях принимается равной нулю.
26. Влияние системы противодымной защиты на уровень обеспеченности безопасной эвакуации людей при пожаре оценивается посредством расчета значения с учетом технических характеристик применяемого вентиляционного оборудования противодымной защиты. Подбор параметров вентиляционного оборудования осуществляется в соответствии с нормативными документами по пожарной безопасности. При этом для выполнения расчетов следует применять зонную (зональную) или полевую модели.
Значение параметра принимается равным , если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой противодымной защиты, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудования здания системой противодымной защиты не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях принимается равным нулю.
27. Ограничение количества людей в здании до значений, обеспечивающих безопасность их эвакуации из здания при пожаре, учитывается посредством повторного расчета значения параметра при существующих объемно-планировочных решениях и ограниченном значении количества эвакуирующихся при пожаре.
28. Для получения исходных данных, необходимых для проведения расчетов, предусмотренных настоящей Методикой, следует использовать справочные источники информации и проектную документацию здания.
______________________________
* Собрание законодательства Российской Федерации, 2008, N 30 (часть I), ст. 3579.
Приложение N 1
к пункту 8 Методики
Статистические данные о частоте возникновения пожара в зданиях
N п/п |
Наименование здания |
Частота возникновения пожара в течение года |
1 |
2 |
3 |
1. |
Общеобразовательные учреждения (школа, школа-интернат, детский дом, лицей, гимназия, колледж) |
|
2. |
Учреждения начального профессионального образования (профессиональное техническое училище) |
|
3. |
Учреждения среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение) |
|
4. |
Прочие внешкольные и детские учреждения |
|
5. |
Детские оздоровительные лагеря, летние детские дачи |
|
6. |
Санатории, дома отдыха, профилактории |
|
7. |
Амбулатории, поликлиники, диспансеры, медпункты, консультации |
|
8. |
Предприятия розничной торговли: универмаги, промтоварные магазины; универсамы, продовольственные магазины; |
|
магазины смешанных товаров; аптеки, аптечные ларьки; прочие здания торговли |
||
9. |
Предприятия рыночной торговли: крытые, оптовые рынки (из зданий стационарной постройки), торговые павильоны, киоски, ларьки, палатки, контейнеры |
|
10. |
Предприятия общественного питания |
|
11. |
Гостиницы, мотели |
|
12. |
Спортивные сооружения |
|
13. |
Клубные и культурно-зрелищные учреждения |
|
14. |
Библиотеки |
|
15. |
Музеи |
Приложение N 2
к пункту 10 Методики
Упрощенная аналитическая модель движения людского потока (определение расчетного времени эвакуации людей из помещений и зданий по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей)
Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливается по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.
При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной и шириной . Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.
При определении расчетного времени эвакуации людей длину и ширину каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимают по проекту, а для построенных — по фактическому положению. Длину пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряют по длине марша. Длину пути в дверном проеме принимают равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину .
Расчетное время эвакуации людей следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути по формуле:
, (П2.1)
где — время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;
, , , …, — время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.
Время движения людского потока по первому участку пути , мин, рассчитывают по формуле:
, (П2.2)
где — длина первого участка пути, м;
— скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяется по таблице П2.1 в зависимости от плотности D).
Плотность однородного людского потока на первом участке пути рассчитывают по формуле:
, (П2.3)
где — число людей на первом участке, чел.;
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, , принимаемая в соответствии с пунктом 6 приложения N 5 к настоящей Методике;
— ширина первого участка пути, м.
Скорость движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимают по таблице П2.1 в зависимости от интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которую вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:
, (П2.4)
где , — ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м;
— интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин (интенсивность движения людского потока на первом участке пути определяется по таблице П2.1 по значению , установленному по формуле (П2.3)).
Если значение , определяемое по формуле (П2.4), меньше или равно , то время движения по участку пути , мин, равно:
, (П2.5)
при этом значения , м/мин следует принимать равными:
16,5 — для горизонтальных путей;
19,6 — для дверных проемов;
16,0 — для лестницы вниз;
11,0 — для лестницы вверх.
Если значение , определенное по формуле (П2.4), больше то ширину данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:
. (П2.6)
При невозможности выполнения условия (П2.6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяют по таблице П2.1 при значении D=0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося их скопления, в соответствии с пунктом 4 приложения N 5 к настоящей Методике.
Таблица П2.1
Интенсивность и скорость движения людского потока на разных участках путей эвакуации в зависимости от плотности
Плотность потока D, м2/м2 |
Горизонтальный путь |
Дверной проем, интенсивность q, м/мин |
Лестница вниз |
Лестница вверх |
|||
Скорость V, v/мин |
Интенсивность q, м/мин |
Скорость V, м/мин |
Интенсивность q, м/мин |
Скорость V, м/мин |
Интенсивность q, м/мин |
||
0,01 |
100 |
1,0 |
1,0 |
100 |
1,0 |
60 |
0,6 |
0,05 |
100 |
5,0 |
5,0 |
100 |
5,0 |
60 |
3,0 |
0,10 |
80 |
8,0 |
8,7 |
95 |
9,5 |
53 |
5,3 |
0,20 |
60 |
12,0 |
13,4 |
68 |
13,6 |
40 |
8,0 |
0,30 |
47 |
14,1 |
16,5 |
52 |
15,6 |
32 |
9,6 |
0,40 |
40 |
16,0 |
18,4 |
40 |
16,0 |
26 |
10,4 |
0,50 |
33 |
16,5 |
19,6 |
31 |
15,6 |
22 |
11,0 |
0,60 |
28 |
16,3 |
19,05 |
24,5 |
14,1 |
18,5 |
10,75 |
0,70 |
23 |
16,1 |
18,5 |
18 |
12,6 |
15 |
10,5 |
0,80 |
19 |
15,2 |
17,3 |
13 |
10,4 |
13 |
10,4 |
0,90 и более |
15 |
13,5 |
8,5 |
8 |
7,2 |
11 |
9,9 |
Примечание — интенсивность движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более равная 8,5 м/мин, установлена для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины интенсивность движения следует определять по формуле q = 2,5 + 3,75 х дельта. |
При слиянии в начале i-го участка двух и более людских потоков (рис. П2.1) интенсивность движения , м/мин, рассчитывают по формуле:
, (П2.7)
где — интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале i-го участка, м/мин;
— ширина участков пути слияния, м;
— ширина рассматриваемого участка пути, м.
Если значение , определенное по формуле (П2.7), больше , то ширину данного участка пути следует увеличивать на такое значение, чтобы соблюдалось условие (П2.6). При невозможности выполнения условия (П2.6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяют по таблице П2.1 при значении D = 0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося их скопления в соответствии с приложением N 5 к настоящей Методике.
Приложение N 3
к пункту 10 Методики
Математическая модель индивидуально-поточного движения людей из здания
Расчетное время эвакуации людей из здания устанавливается по времени выхода из него последнего человека.
Перед началом моделирования процесса эвакуации задается схема эвакуационных путей в здании. Все эвакуационные пути подразделяются на эвакуационные участки длиной а и шириной b. Длина и ширина каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимаются по проекту, а для построенных — по фактическому положению. Длина пути по лестничным маршам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Эвакуационные участки могут быть горизонтальные и наклонные (лестница вниз, лестница вверх и пандус).
За габариты человека в плане принимается эллипс с размерами осей 0,5 м (ширина человека в плечах) и 0,25 м (толщина человека). Задаются координаты каждого человека — расстояние от центра эллипса до конца эвакуационного участка, на котором он находится (рис. П3.1).
Координаты каждого человека в начальный момент времени задаются в соответствии со схемой расстановки людей в помещениях (рабочие места, места для зрителей, спальные места и т.п.). В случае отсутствия таких данных, например для магазинов, выставочных залов и другое, допускается размещать людей равномерно по всей площади помещения с учетом расстановки технологического оборудования.
Координата каждого человека в момент времени t определяется по формуле:
м, (П3.1)
где — координата i-го человека в предыдущий момент времени, м;
— скорость i-го человека в момент времени t, м/с;
— промежуток времени, с.
Скорость i-го человека в момент времени t определяется по таблице П2.1 приложения 2 к Методике в зависимости от локальной плотности потока, в котором он движется, и типа эвакуационного участка.
Локальная плотность вычисляется по группе, состоящей из n человек, по формуле:
, (П3.2)
где n — количество людей в группе, человек;
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, ;
b — ширина эвакуационного участка, м;
— разность координат последнего и первого человека в группе, м.
Если в момент времени t координата человека , определенная по формуле (П3.1), станет отрицательной — это означает, что человек достиг границы текущего эвакуационного участка и должен перейти на следующий эвакуационный участок.
В этом случае координата этого человека на следующем эвакуационном участке определяется:
м, (П3.3)
где — координата i-го человека в предыдущий момент времени на эвакуационном участке, м;
— скорость i-го человека на (j-1)-ом эвакуационном участке в момент времени t, м/с;
— длина j-го эвакуационного участка, м;
— координата места слияния j-го и (j-1)-го эвакуационных участков — расстояние от начала j-го эвакуационного участка до места слияния его с (j-1)-ым эвакуационным участком, м.
Количество людей, переходящих с одного эвакуационного участка на другой в единицу времени, определяется пропускной способностью выхода с участка :
чел., (П3.4)
где — интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка в момент времени t, м/мин;
— ширина выхода с j-го эвакуационного участка, м;
dt — промежуток времени, с;
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, .
Интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка в момент времени t определяется в зависимости от плотности людского потока на этом участке .
Плотность людского потока на j-ом эвакуационном участке в момент времени t определяется по формуле:
, (П3.5)
где — число людей на j-ом эвакуационном участке, чел.;
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, ;
— длина j-го эвакуационного участка, м;
— ширина j-го эвакуационного участка, м;
dt — промежуток времени, с.
В момент времени t определяется количество людей m с отрицательными координатами , определенными по формуле (П3.1). Если значение , то все m человек переходят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой (П3.3). Если значение , то количество человек равное значению переходят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой (П3.3), а количество человек, равное значению , не переходят на следующий эвакуационный участок (остаются на данном эвакуационном участке) и их координатам присваиваются значения ,
где k — номер ряда, в котором будут находиться люди (максимально возможное количество человек в одном ряду сбоку друг от друга для каждого эвакуационного участка определяется перед началом расчетов). Таким образом, возникает скопление людей перед выходом с эвакуационного участка.
На рис. П3.2 изображена блок-схема определения расчетного времени эвакуации людей из здания.
На основании заданных начальных условий (начальных координат людей, параметров эвакуационных участков) определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов с эвакуационных участков. Далее, в момент времени , определяется наличие ОФП на путях эвакуации. В зависимости от этого выбирается направление движения каждого человека и вычисляется новая координата каждого человека. После этого снова определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов. Затем вновь дается приращение по времени dt и определяются новые координаты людей с учетом наличия ОФП на путях эвакуации в этот момент времени. После этого процесс повторяется. Расчеты проводятся до тех пор, пока все люди не будут эвакуированы из здания.
┌──────────────────────────┐
│ Ввод исходных данных │
└─────────────┬────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────┐
│ Определение начальных │
│ координат людей │
└─────────────┬────────────┘
│
▼
┌───────────────────────────────┐
│ Определение параметров │
│эвакуационных участков (путей) │
└───────────────┬───────────────┘
│
▼
┌───────────────────────────────┐
│ Определение времени начала │
│ эвакуации каждого человека │
└───────────────┬───────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────┐
│Определение плотностей людских потоков на│
┌──────────────────►│ эвакуационных участках │
│ │ │
│ └───────────────────┬─────────────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌──────────────────────────┐
│ │ Определение пропускной │
│ │ способности проемов │
│ └─────────────┬────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌───────────────────────────────┐
│ │ Вывод на печать характеристик │
│ │ процесса эвакуации │
│ └───────────────┬───────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌─────────────────────────────────────┐
│ │Переход к следующему моменту времени │
│ └───────────────────┬─────────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌───────────────────────────────────┐
│ │ Определение направления движения │
│ │ каждого человека │
│ └───────────────────┬───────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ │ Определение плотности людского потока перед │
│ │ каждым человеком (расстояние до идущего впереди │
│ │ человека) │
│ └──────────────────────┬──────────────────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ │ Определение скорости движения каждого человека │
│ └──────────────────────┬───────────────────────────┘
│ │
│ ▼
│ ┌────────────────────────────────────────────┐
│ │ Определение координаты каждого человека │
│ └──────────────────────┬─────────────────────┘
│ │
│ ┌───────────────┴────────────┐
│ ▼ ▼
│ ┌────────────────────┐ ┌──────────────────────┐
│ │ Эвакуация не │ │ Эвакуация завершена │
│ │ завершена │ │ │
│ └─────────────┬──────┘ └────────────┬─────────┘
│ │ ▼
└───────────────────────┘ ┌──────────────────────┐
│ Окончание расчета │
└──────────────────────┘
Рис. П3.2. Блок-схема определения расчетного времени эвакуации людей из здания
Приложение N 4
к пункту 10 Методики
Имитационно-стохастическая модель движения людских потоков
Множество людей, одновременно идущих в одном направлении по общим участкам пути, образуют людской поток. Участками формирования людских потоков в помещениях следует принимать проходы между оборудованием. Для последующих участков эвакуационных путей они представляют собой первичные источники людских потоков. Распределение человек на участках формирования, имеющих ширину и длину , принимается равномерным. Поэтому в начальный момент на каждом элементарном участке , занимаемом потоком, плотность потока определяется по формуле:
. (П4.1)
При дальнейшем движении людских потоков из первичных источников по общим участкам пути происходит их слияние. Образуется общий поток, части которого имеют различную плотность. Происходит выравнивание плотностей различных частей людского потока — его переформирование. Следует учитывать, что его головная часть, имеющая перед собой свободный путь, растекается — люди стремятся идти свободно при плотности . За интервал времени часть людей переходит с этих элементарных участков на последующие и происходит изменение состояния людского потока, его движение.
Скорость движения людского потока при плотности на i-ом отрезке участка пути k-го вида следует считать случайной величиной , имеющей числовые характеристики:
математическое ожидание (среднее значение)
, (П4.2)
среднее квадратичное отклонение
, (П4.3)
где и — математическое ожидание скорости свободного движения людей в потоке (при ) и ее среднее квадратичное отклонение, м/мин;
— предельное значение плотности людского потока, до достижения которого возможно свободное движение людей по k-му виду пути (плотность не влияет на скорость движения людей);
— коэффициент адаптации людей к изменениям плотности потока при движении по k-му виду пути;
— значение плотности людского потока на i-ом отрезке () участка пути шириной , ;
m — коэффициент влияния проема.
Значения перечисленных параметров следует принимать по таблице П4.1.
Таблица П4.1
Вид пути, к |
V_0,k м/мин |
сигма(V_0,k) м/мин |
D_0,k чел./м2 |
a_k |
m |
Горизонтальный в здании |
100 |
5 |
0,51 |
0,295 |
1 |
Горизонтальный вне здания |
100 |
5 |
0,70 |
0,407 |
1 |
Проем* |
100 |
5 |
0,65 |
0,295 |
1,25-0,05D, при D>=5 |
Лестница вниз |
80 |
5 |
0,89 |
0,400 |
1 |
Лестница вверх |
50 |
5 |
0,67 |
0,305 |
1 |
* При D = 9 значения определяются по формуле , м/мин.
При любом возможном значении люди в количестве , находящиеся в момент на i-ом элементарном участке, двигаются по нему и начинают переходить на последующий участок (i+1) (рис. П4.1). На участок i в свою очередь переходит часть людей с предыдущего (i-1) элементарного участка и из источника j.
По прошествии времени к моменту только часть людей с участка i успеет перейти на участок (i+1). К этому моменту времени из людей, бывших на участке i в момент , останется () людей. Их число пополняется за счет людей, успевших за этот интервал времени перейти на него с предыдущего участка — и из источника . Тогда плотность потока на участке i в момент будет равна:
. (П4.4)
Скорость движения людей, оказавшихся на участке i в момент , определяется по формуле:
. (П4.5)
Следует учитывать, что изменение плотности потока на каждом участке в различные моменты времени отражает процесс переформирования различных частей потока, и как частный случай, процесс растекания потока.
Изменение плотности потока на каждом из элементарных участков в последовательные моменты времени зависит от количества людей, переходящих через границы участков. В общем случае количество людей, переходящих за интервал времени с участка i на последующий участок i+1, составляет:
Скорость перехода через границы смежных элементарных участков следует принимать, руководствуясь следующими формулами:
, (П4.7)
Следует учитывать, что в тот момент времени , когда плотность потока на участке i достигла максимальной величины, на этот участок не может прийти ни один человек, ни с предшествующего участка, ни из источника. В результате перед участком i задерживается соответственно и людей. В следующий момент времени часть людей с участка i переходит на участок i+1, плотность людского потока на нем уменьшится и часть скопившихся перед его границей людей сможет перейти на него. Доля их участия в пополнении людьми участка i в момент определяется формулой:
. (П4.8)
Формулы (П4.4) — (П4.8) полностью описывают состояние людского потока на элементарных участках и их переходы в последовательные моменты времени. Совокупность значений расчетного времени эвакуации, полученных при различных значениях , формирует эмпирическое распределение вероятностей значений . По этому распределению следует рассчитывать значение времени завершения эвакуации, соответствующее вероятности .
Приложение N 5
к пунктам 10, 11 Методики
Данные для определения расчетного времени эвакуации
1. Значение времени начала эвакуации (с) для помещения очага пожара следует определять по формуле:
,
где F — площадь помещения, .
Для остальных помещений значение времени начала эвакуации следует определять по таблице П5.1.
Таблица П5.1
N п/п |
Класс функциональной пожарной опасности зданий и характеристика контингента людей |
Значение времени начала эвакуации людей t_нэ, мин |
||
Здания, оборудованные системой оповещения и управления эвакуацией людей |
Здания, не оборудованные системой оповещения и управления эвакуацией людей |
|||
I-II типа |
III-V типа |
|||
1 |
Исключен |
|||
2 |
Гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов. (Ф1-2) Жильцы могут находиться в состоянии сна и не достаточно знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов. |
3,0 |
2,0 |
6,0 |
3 |
Здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений; здания организаций по обслуживанию населения (Ф2, Ф3). Посетители находятся в бодрствующем состоянии, но могут быть не знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов |
3,0 |
1,0 |
6,0 |
4 |
Здания научных и образовательных учреждений, научных и проектных организаций, органов управления учреждений (Ф4). Посетители находятся в бодрствующем состоянии и хорошо знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов. |
3,0 |
1,5 |
6,0 |
2. Принципы составления расчетной схемы эвакуации.
Расчетная схема эвакуации представляет собой отдельно выполненную, или возможно нанесенную на план здания схему, на которой отражены:
количество людей на начальных участках — источниках (проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.);
направление их движения (маршруты);
геометрические параметры участков пути (длина, ширина) и виды участков пути.
Расчетная схема эвакуации должна учитывать ситуацию, при которой хотя бы один человек находится в наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения или строения точке.
Пути движения людей и выходы высотой менее 1,9 м и шириной менее 0,7 м при составлении расчетной схемы эвакуации не учитываются, за исключением случаев, установленных в нормативных документах по пожарной безопасности.
Рассмотрев количество людей на начальных участках пути, следует определить направление их движения. Установлены следующие наблюдаемые правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:
а) движение по тому пути, которым люди попали в здание;
б) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться через задымленные коридоры;
в) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило, посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным;
г) при эвакуации с первого этажа — движение к открытому выходу наружу из здания;
д) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с этажа зрительного зала (рис. П5.5);
е) при прочих равных условиях — движение к ближайшему выходу.
Кроме того, имеющиеся данные показывают, что фактором выбора направления может быть место парковки личного автомобиля, место встречи членов семьи и т.п. Определение ширины пути вызывает затруднение только при выходе людей на участок «неограниченной» ширины, например в вестибюль. В таком случае ширина потока (b) зависит от количества людей (N) и длины (l) участка: b=4 м при чел. и м; b=6 м — в остальных случаях.
Согласно данным натурных наблюдений установлено, что повороты пути не влияют на параметры движения людского потока.
Определение длины (вдоль оси пути) отличается для горизонтальных и наклонных путей. К наклонным путям относятся лестницы и пандусы. Свободная ширина b наклонного пути, например, лестничного марша, принимается в свету: от перил до стены. Длина наклонного пути L (рис. П5.1) принимается по истинному его значению. Этажные и междуэтажные площадки в целях упрощения и облегчения вычислений, учитывая их небольшие размеры и меньшую сложность движения по ним в сравнении с лестничными маршами, допускается отнести к наклонным путям. Тогда средняя длина наклонного пути в пределах одного этажа, с учетом движения по площадкам, составит:
для двухмаршевых лестниц ,
где — горизонтальная проекция длины наклонного пути, м;
— угол наклона к горизонту;
не допуская серьезной погрешности, длину пути по двухмаршевой лестнице можно принимать равной его утроенной высоте Н, т.е. ;
для трехмаршевых лестниц .
Пандусы, если их наклон незначителен (меньше 1:8), можно относить к горизонтальным путям, при более значительных наклонах — к лестницам. Длина наклонного пути также определяется по его оси.
Пути движения в пределах здания обычно пересекаются дверными проемами, декоративными порталами, имеют сужения за счет различных архитектурных или технологических элементов, выступающих из плоскости ограждений. Такие местные сужения независимо от их характера в дальнейшем называются проемами шириной b. Длина пути L в проеме может не учитываться, если она не превышает 0,7 м, т.е. длины одного шага, в противном случае движение в проеме следует рассматривать, как движение на самостоятельном расчетном участке горизонтального пути.
Лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков (для первого этажа — выходы наружу), на входе в которые заканчивается второй этап эвакуации. Поэтому расчетные схемы целесообразно составлять для каждой части этажа, по которой люди эвакуируются через предусмотренную для них лестничную клетку (выход наружу). На рис. П5.2 приведен пример составления расчетной схемы эвакуации людей по части этажа до входа в лестничную клетку.
В зрительных залах с постоянными местами для посетителей распределение людей по направлениям движения к эвакуационным выходам показано на рис. П5.3 и П5.4.
Если в дальнейшим люди выходят в фойе или вестибюль, т.е. через помещения не ограничивающие, как коридор, ширины людского потока, то распределение людских потоков между возможными эвакуационными выходами, когда они не блокированы, происходит согласно закономерностям, приведенным на рис. П5.5, а, б.
3. При однородном составе людского потока групп мобильности М2, М3 и М4 значения величин D, V и q следует принимать в соответствии с данными таблицы П5.2.
Таблица П5.2
Расчетные значения параметров для групп мобильности М2 — М4
Группа мобильности |
Вид пути |
||||||||||
D, м2/м2 |
Горизонтальный |
Лестница вниз |
Лестница вверх |
Пандус вниз |
Пандус вверх |
||||||
V, м/мин |
q, м2/м х мин |
V, м/мин |
q, м2/м х мин |
V, м/мин |
q, м2/м х мин |
V м/мин |
q, м2/м х мин |
V, м/мин |
q, м2/м х мин |
||
М2 |
0,01 |
30,00 |
0,30 |
30,00 |
0,30 |
20,00 |
0,20 |
45,00 |
0,45 |
25,00 |
0,25 |
0,05 |
30,00 |
1,50 |
30,00 |
1,50 |
20,00 |
1,00 |
45,00 |
2,25 |
25,00 |
1,25 |
|
0,1 |
30,00 |
3,00 |
30,00 |
3,00 |
20,00 |
2,00 |
45,00 |
4,50 |
25,00 |
2,50 |
|
0,2 |
26,05 |
5,21 |
26,22 |
5,24 |
16,78 |
3,36 |
41,91 |
8,38 |
21,98 |
4,40 |
|
0,3 |
21,97 |
6,59 |
22,01 |
6,60 |
13,96 |
4,19 |
33,92 |
10,18 |
18,09 |
5,43 |
|
0,4 |
19,08 |
7,63 |
19,03 |
7,61 |
11,96 |
4,78 |
28,25 |
11,30 |
15,32 |
6,13 |
|
0,5 |
16,84 |
8,42 |
16,71 |
8,36 |
10,41 |
5,20 |
23,85 |
11,93 |
13,18 |
6,59 |
|
0,6 |
15,01 |
9,01 |
14,82 |
8,89 |
9,14 |
5,48 |
20,26 |
12,16 |
11,43 |
6,86 |
|
0,7 |
13,46 |
9,42 |
13,22 |
9,25 |
8,07 |
5,65 |
17,22 |
12,05 |
9,95 |
6,97 |
|
0,8 |
12,12 |
9,69 |
11,83 |
9,47 |
7,14 |
5,71 |
14,59 |
11,67 |
8,67 |
6,94 |
|
0,9 |
10,93 |
9,84 |
10,61 |
9,55 |
6,32 |
5,68 |
12,27 |
11,04 |
7,54 |
6,79 |
|
М3 |
0,01 |
70,00 |
0,70 |
20,00 |
0,20 |
25,00 |
0,25 |
105,00 |
1,05 |
55,00 |
0,55 |
0,05 |
70,00 |
3,50 |
20,00 |
1,00 |
25,00 |
1,25 |
105,00 |
5,25 |
55,00 |
2,75 |
|
0,1 |
70,00 |
7,00 |
20,00 |
2,00 |
25,00 |
2,50 |
105,00 |
10,50 |
55,00 |
5,50 |
|
0,2 |
53,50 |
10,70 |
20,00 |
4,00 |
20,57 |
4,11 |
83,41 |
16,68 |
45,54 |
9,11 |
|
0,3 |
43,57 |
13,07 |
16,67 |
5,00 |
17,05 |
5,12 |
65,70 |
19,71 |
35,59 |
10,68 |
|
0,4 |
36,52 |
14,61 |
14,06 |
5,62 |
14,56 |
5,82 |
53,13 |
21,25 |
28,54 |
11,41 |
|
0,5 |
31,05 |
15,53 |
12,04 |
6,02 |
12,62 |
6,31 |
43,39 |
21,69 |
23,06 |
11,53 |
|
0,6 |
26,59 |
15,95 |
10,38 |
6,23 |
11,04 |
6,62 |
35,42 |
21,25 |
18,59 |
11,15 |
|
0,7 |
22,81 |
15,97 |
8,98 |
6,29 |
9,70 |
6,79 |
28,69 |
20,08 |
14,81 |
10,37 |
|
0,8 |
19,54 |
15,63 |
7,77 |
6,21 |
8,54 |
6,83 |
22,86 |
18,28 |
11,53 |
9,23 |
|
0,9 |
16,65 |
14,99 |
6,70 |
6,03 |
7,52 |
6,77 |
17,71 |
15,94 |
8,64 |
7,78 |
|
М4 |
0,01 |
60,00 |
0,60 |
— |
— |
— |
— |
115,00 |
1,15 |
40,00 |
0,40 |
0,05 |
60,00 |
3,00 |
— |
— |
— |
— |
115,00 |
5,75 |
40,00 |
2,00 |
|
0,1 |
60,00 |
6,00 |
— |
— |
— |
— |
115,00 |
11,50 |
40,00 |
4,00 |
|
0,2 |
50,57 |
10,11 |
— |
— |
— |
— |
99,65 |
19,93 |
35,17 |
7,03 |
|
0,3 |
40,84 |
12,25 |
— |
— |
— |
— |
79,88 |
23,97 |
28,36 |
8,51 |
|
0,4 |
33,93 |
13,57 |
— |
— |
— |
— |
65,86 |
26,34 |
23,52 |
9,41 |
|
0,5 |
28,58 |
14,29 |
— |
— |
— |
— |
54,98 |
27,49 |
19,77 |
9,89 |
|
0,6 |
24,20 |
14,52 |
— |
— |
— |
— |
46,09 |
27,65 |
16,71 |
10,03 |
|
0,7 |
20,50 |
14,35 |
— |
— |
— |
— |
38,57 |
27,00 |
14,12 |
9,88 |
|
0,8 |
17,30 |
13,84 |
— |
— |
— |
— |
32,06 |
25,65 |
11,88 |
9,50 |
|
0,9 |
14,47 |
13,02 |
— |
— |
— |
— |
26,32 |
23,68 |
9,90 |
8,91 |
Примечание:
М2 — немощные люди, мобильность которых снижена из-за старения организма (инвалиды по старости); инвалиды на протезах; инвалиды с недостатками зрения, пользующиеся белой тростью; люди с психическими отклонениями;
М3 — инвалиды, использующие при движении дополнительные опоры (костыли, палки);
М4 — инвалиды, передвигающиеся на креслах-колясках, приводимых в движение вручную.
4. Площадь горизонтальной проекции человека f, принимается в зависимости от состава людей в потоке в соответствии с приведенными ниже данными.
Размеры людей изменяются в зависимости от физических данных, возраста и одежды. В таблицах П5.3, П5.4, П5.5 и на рисунке П5.7 приводятся усредненные размеры людей разного возраста, в различной одежде и с различным грузом. При этом приведены значения площади горизонтальной проекции инвалидов с нарушением опорно-двигательного аппарата.
Таблица П5.3
Площади горизонтальной проекции взрослых людей
Тип одежды |
Ширина а, м |
Толщина с, м |
Площадь горизонтальной проекции, м2/чел. |
летняя |
0,46 |
0,28 |
0,100 |
весенне-осенняя |
0,48 |
0,30 |
0,113 |
зимняя |
0,50 |
0,32 |
0,125 |
Таблица П5.4
Площади горизонтальной проекции детей и подростков
Тип одежды |
Возрастные группы |
||
Младшая до 9 лет |
Средняя 10-13 лет |
Старшая 14-16 лет |
|
домашняя одежда |
0,04 |
0,06 |
0,08 |
домашняя одежда со школьной сумкой |
0,07 |
0,10 |
0,14 |
уличная одежда |
0,09 |
0,13 |
0,16 |
Таблица П5.5
Площадь горизонтальной проекции людей с ограниченной мобильностью,
4. Время задержки движения на участке i из-за образовавшегося скопления людей на границе с последующим участком (i+1) определяется по формуле:
, (П5.1)
где N — количество людей, чел.;
f — площадь горизонтальной проекции, ;
— интенсивность движения через участок i+1 при плотности 0,9 и более, м/мин;
— ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;
— интенсивность движения на участке i, м/мин;
— ширина предшествующего участка i, м.
Время существования скопления на участке i определяется по формуле:
. (П5.2)
Расчетное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком (i+1) образовалось скопление людей равно времени существования скопления . Расчетное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:
. (П5.3)
Приложение N 6
к пункту 12 Методики
Порядок
проведения расчета и математические модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара
I. Порядок проведения расчета
Производится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:
выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;
задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, задание состояния проемов);
задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.
Выбор места нахождения очага пожара производится экспертным путем. При этом учитывается количество горючей нагрузки, ее свойства и расположение, вероятность возникновения пожара, возможная динамика его развития, расположение эвакуационных путей и выходов.
Наиболее часто при расчетах рассматриваются три основных вида развития пожара: круговое распространение пожара по твердой горючей нагрузке, линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке, неустановившееся горение горючей жидкости.
Скорость выгорания для этих случаев определяется формулами:
, (П6.1)
где — удельная скорость выгорания (для жидкостей установившаяся), ;
v — скорость распространения пламени, м/с;
b — ширина полосы горючей нагрузки, м;
— время стабилизации горения горючей жидкости, с;
F — площадь очага пожара, .
С учетом раздела II данного приложения выбирается метод моделирования, формулируется математическая модель, соответствующая данному сценарию, и производится моделирование динамики развития пожара. На основании полученных результатов рассчитывается время достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимого значения на путях эвакуации.
Критическое время по каждому из опасных факторов пожара определяется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.
Предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара составляют:
по повышенной температуре — 70°С;
по тепловому потоку — 1400 ;
по потере видимости — 20 м (для случая, когда оба горизонтальных линейных размера помещения меньше 20 м, предельно допустимое расстояние по потере видимости следует принимать равным наибольшему горизонтальному линейному размеру);
по пониженному содержанию кислорода — 0,226 ;
по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (; ; ).
Необходимо отметить, что при использовании полевой модели определение критического времени имеет существенные особенности, связанные с тем, что критическое значение в различных точках помещения достигается не одновременно. Для помещений с соизмеримыми горизонтальными размерами критическое время определяется как максимальное из критических времен для эвакуационных выходов из данного помещения (время блокирования последнего выхода).
Определяется время блокирования :
. (П6.2)
II. Классификация и область применения методов математического моделирования пожара
Для описания термогазодинамических параметров пожара применяются три основных группы детерминистических моделей: интегральные, зонные (зональные) и полевые.
Выбор конкретной модели расчета времени блокирования путей эвакуации следует осуществлять исходя из следующих предпосылок:
интегральный метод:
для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации;
для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);
для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара;
зонный (зональный) метод:
для помещений и систем помещений простой геометрической конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз), когда размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;
для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах одного помещения (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и т.д);
полевой метод:
для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой галерей и примыкающих коридоров, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);
для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше (меньше) остальных (тоннели, закрытые автостоянки большой площади и.т.д.);
для иных случаев, когда применимость или информативность зонных и интегральных моделей вызывает сомнение (уникальные сооружения, распространение пожара по фасаду здания, необходимость учета работы систем противопожарной защиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).
При использовании интегральной и зонной моделей для помещения, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров, необходимо это помещение делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать участки как отдельные помещения, сообщающиеся проемами, площадь которых равна площади сечения на границе участков. Использование аналогичной процедуры в случае, когда два линейных размера превышают третий более чем в 5 раз не допускается.
III. Интегральная математическая модель расчета газообмена в здании при пожаре
Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло- и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.
Уравнения движения, связывающие значения перепадов давлений на проемах с расходами газов через проемы, имеют вид:
где:
— расход газов через проем между двумя (j-м и i-м) смежными помещениями, кг/с;
— коэффициент расхода проема ( = 0,8 для закрытых проемов и = 0,64 для открытых);
F — площадь сечения проема, ;
— плотность газов, проходящих через проем, ;
— средний перепад полных давлений между j-м и i-м помещением, Па.
Направление (знак) расхода определяется знаком разности давлений .
В зависимости от этого плотность принимает различные значения.
Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положительным, выходящий — отрицательным) и значение зависят от знака перепада давлений:
Для прогнозирования параметров продуктов горения (температуры, концентраций токсичных компонентов продуктов горения) в помещениях многоэтажного здания на этажах, расположенных выше этажа, на котором может возникнуть пожар, рассматриваются процессы распространения продуктов горения в вертикальных каналах (лестничные клетки, шахты лифтов, вентканалы и т.п.).
Вертикальную шахту по высоте разделяют на зоны, которые представляют узлы в гидравлической схеме здания. Зона по высоте может охватывать несколько этажей здания. В этом случае расход газа между зонами можно выразить формулой вида:
где:
— характеристика гидравлического сопротивления на границе зон;
F — площадь поперечного сечения шахты;
k — коэффициент (допускается принимать равным );
— ускорение свободного падения;
— перепад давлений между узлами.
Здание представляют в виде гидравлической схемы, узлы которой моделируют помещения, а связи — пути движения продуктов горения и воздуха. Каждое помещение здания описывается системой уравнений, состоящей из уравнения баланса массы, уравнения сохранения энергии и уравнения основного газового закона (Менделеева — Клайперона).
Уравнение баланса массы выражается формулой:
где:
— объем помещения, ;
t — время, с;
— сумма расходов, входящих в помещение, кг/с;
— сумма расходов, выходящих из помещения, кг/с;
— скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/с.
Уравнение сохранения энергии выражается формулой:
где:
, — удельная изохорная и изобарная теплоемкости, ;
, — температуры газов в i-м и j-м помещениях, К;
— количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;
— тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через проемы, кВт.
Для помещения очага пожара величина определяется по формуле:
,
где:
— коэффициент полноты горения;
— низшая теплота сгорания, кДж/кг;
— энтальпия газифицированной горючей нагрузки, кДж/кг;
— удельная теплоемкость продуктов пиролиза, ;
Т — температура продуктов пиролиза, К.
Для остальных помещений .
Коэффициент полноты горения определяется по формуле:
где:
— коэффициент полноты горения в режиме пожара, регулируемом горючей нагрузкой, определяемый формулой:
Коэффициент К рассчитывается по формуле:
где:
;
— начальная концентрация кислорода в помещении очага пожара, кг/кг;
— текущая концентрация кислорода в помещении очага пожара, кг/кг;
— количество кислорода, поглощаемого при сгорании 1 кг горючей нагрузки, кг/кг.
Уравнение Менделеева — Клайперона выражается формулой:
где:
— давление газа в j-м помещении, Па;
— температура газа в j-м помещении, К;
R = 8,31 — универсальная газовая постоянная, ;
М — молярная масса газа, моль.
Параметры газа в помещении определяются из уравнения баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода и уравнения баланса оптической плотности дыма.
Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода:
где:
, — концентрация L-го компонента продуктов горения в i-м и j-м помещениях, кг/кг;
— количество L-го компонента продуктов горения (кислорода), выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной нагрузки, кг/кг.
Уравнение баланса оптической плотности дыма:
где:
, — оптическая плотность дыма в i-м и j-м помещениях, ;
— дымообразующая способность пожарной нагрузки, .
Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с расстоянием предельной видимости в дыму формулой:
Для помещений без источника тепла система уравнений (П6.6), (П6.7) и (П6.8) упрощается и представляется в виде:
где .
Первое уравнение связывает перепады давлений на соединяющих помещение проемах с расходом газа через эти проемы. Второе выражает постоянство объема для данного помещения. Таким образом, для всего здания требуется решать систему, состоящую из нелинейных уравнений вида (П6.12) и линейных уравнений вида (П6.13). Здесь и — соответственно, число горизонтальных и вертикальных связей на этаже; — число узлов; — число этажей.
Система уравнений, включающая в себя уравнения (П6.6), (П6.7) для помещения очага пожара и (П6.12), (П6.13) для остальных помещений и уравнение (П6.11), описывающая гидравлическую схему здания, решается численно методом итерации в совокупности с методом секущих.
Основные уравнения для определения температуры газа и концентрации продуктов горения в помещениях здания получены из уравнений сохранения энергии и массы.
Температура газа в помещении, где отсутствует очаг пожара, определяется из уравнения теплового баланса, которое можно получить из уравнения сохранения энергии (П6.7). Формула для определения температуры газа в j-м помещении здания в «n»-й момент времени:
где:
— сумма источников (стоков) тепла в объеме j-гo помещения и тепла, уходящего в ограждающие конструкции;
— приведенный коэффициент теплоотдачи;
— начальная температура в помещении;
— площадь поверхности ограждающих конструкций в j-м помещении.
Коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан по эмпирической формуле:
Концентрация отдельных компонентов газовых смесей в помещениях здания вычисляются из уравнения баланса массы данного компонента (П6.12). Концентрация L-го компонента продуктов горения в j-м помещении в «n»-ый момент времени определяется уравнением:
Оптическая концентрация дыма в помещениях определяется из балансового уравнения (П6.19). Натуральный показатель ослабления среды в j-ом помещении в «n»-й момент времени определяется уравнением:
Аналитические соотношения для определения критической продолжительности пожара
Для одиночного помещения высотой не более 6 м, удовлетворяющего условиям применения интегральной модели, при отсутствии систем противопожарной защиты, влияющих на развитие пожара, допускается определять критические времена по каждому из опасных факторов пожара с помощью аналитических соотношений:
по повышенной температуре:
по потере видимости:
по пониженному содержанию кислорода:
по каждому из газообразных токсичных продуктов горения:
где:
— размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
— начальная температура воздуха в помещении, °С;
n — показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;
А — размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, ;
Z — безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;
— низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;
— удельная изобарная теплоемкость дымовых газов, (допускается принимать равной теплоемкости воздуха при 45°С);
— коэффициент теплопотерь (принимается по данным справочной литературы, при отсутствии данных может быть принят равным 0,55);
— коэффициент полноты горения (определяется по формуле П6.9);
V — свободный объем помещения, ;
а — коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
Е — начальная освещенность, лк;
— предельная дальность видимости в дыму, м;
— дымообразующая способность горящего материала, ;
L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг;
X — предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, (; ; );
— удельный расход кислорода, кг/кг.
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.
Параметр z вычисляют по формуле:
где:
h — высота рабочей зоны, м;
Н — высота помещения, м.
Определяется высота рабочей зоны:
где:
— высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;
— разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует находить, ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел. Параметры А и n вычисляют так:
для случая горения жидкости с установившейся скоростью:
,
где:
— удельная массовая скорость выгорания жидкости, ;
для случая горения жидкости с неустановившейся скоростью:
для кругового распространения пожара:
,
где:
V — линейная скорость распространения пламени, м/с;
для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте):
,
где:
b — перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.
При отсутствии специальных требований значения а и Е принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение м.
IV. Математическая двухзонная модель пожара в здании
При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:
Т — температура среды в задымленной зоне, К;
— оптическая плотность дыма, Нп/м;
— массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг/кг;
— массовая концентрация кислорода, кг/кг;
Z — высота нижней границы слоя дыма, м.
В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:
, (П6.26)
, (П6.27)
, (П6.28)
, (П6.29)
где m, — общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг;
— масса кислорода в задымленной зоне, кг;
— энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;
S — оптическое количество дыма, ;
— плотность дыма при температуре Т, ;
— объем задымленной зоны, ;
Н, А — высота и площадь помещения, м;
— удельная теплоемкость дыма, .
Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:
общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой и дыма удаляемого через проемы в соседние помещения:
, (П6.30)
где t — текущее время, с;
, — массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку и открытые проемы в помещении, кг/с;
энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:
, (П6.31)
где , , — тепловая мощность, соответственно, вносимая в задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые проемы и теряемая в конструкции, кВт;
массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:
где:
— полнота сгорания горючего материала, кг/кг;
— скорость выгорания горючего материала, кг/с;
— потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;
оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:
где — дымообразующая способность горючего материала, .
массы i-го токсичного продукта горения:
, (П6.34)
где — массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.
Масса компонентов дыма , вносимых в задымленную зону конвективной колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:
, (П6.35)
где Q — мощность очага пожара, кВт.
Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:
Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом температуры горячей струи , скорости и излучательной способности струи, омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции по толщине у. Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:
, (П6.37)
с граничными и начальными условиями:
, (П6.38)
, (П6.39)
, (П6.40)
где — соответственно конвективный и лучистый коэффициент теплоотдачи, ;
— толщина ограждающей конструкции, м;
С(Т) — теплоемкость материала конструкции при температуре Т(у), ;
— теплопроводность материала конструкции при температуре Т(у), ;
— температура соответственно обогреваемой части конструкции и среды у необогреваемой поверхности, К;
— плотность материала конструкции, кг/м.
Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:
, (П6.41)
где В — ширина проема, м;
— аэродинамический коэффициент проема;
— разница давлений в помещениях на высоте h;
— плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при температуре дыма Т.
Пределы интегрирования выбираются в пределах створа проема, слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное давление , как это указано на рис. П6.1.
Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-ом помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как:
где — текущее давление в i-ом помещении на нулевой отметке (или приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой отметки);
— плотность воздуха при начальной температуре ;
— текущая высота незадымленной зоны в i-ом помещении.
Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.
V. Полевой метод моделирования пожара в здании
Основой для полевых моделей пожаров являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме.
Уравнение сохранения массы:
. (П6.43)
Уравнение сохранения импульса:
. (П6.44)
Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор вязких напряжений определяется формулой:
. (П6.45)
Уравнение энергии:
, (П6.46)
где — статическая энтальпия смеси;
— теплота образования k-го компонента;
— теплоемкость смеси при постоянном давлении;
— радиационный поток энергии в направлении .
Уравнение сохранения химического компонента k:
. (П6.47)
Для замыкания системы уравнений (П6.43) — (П6.47) используется уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет вид:
, (П6.48)
где — универсальная газовая постоянная;
— молярная масса k-го компонента.
сценарий пожара
- сценарий пожара
-
3.16 сценарий пожара (fire scenario): Качественное описание последовательного течения пожара во времени от причины до нежелательного последствия, при этом должны быть идентифицированы ключевые события, которые характеризуют конкретный пожар и отличают его от других пожаров.
[ИСО/ТУ16733](см.[5])
Примечание — Сценарий пожара обычно определяет возгорание и процесс развития пожара, описание полностью развитой стадии пожара и стадию распада, а также окружающие условия и систему зданий и сооружений, которые влияют на течение пожара. Сценарий пожара используют для детерминированного анализа пожара (см. «проект сценария пожара») или оценку пожарного риска.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
.
2015.
Смотреть что такое «сценарий пожара» в других словарях:
-
Сценарий пожара — (fire scenario): качественное описание последовательного течения пожара во времени от причины до нежелательного последствия, при этом должны быть идентифицированы ключевые события, которые характеризуют конкретный пожар и отличают его от других… … Официальная терминология
-
Сценарий пожара представительный — Представительный сценарий пожара (fire scenario, representative): определенный сценарий пожара, выбранный из группы сценариев пожара, в соответствии с предположением, что последствия представительного сценария пожара позволяют провести разумную… … Официальная терминология
-
представительный сценарий пожара — 3.17 представительный сценарий пожара (fire scenario, representative): Определенный сценарий пожара, выбранный из группы сценариев пожара, в соответствии с предположением, что последствия представительного сценария пожара позволяют провести… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
сценарий — 3.14 сценарий: Последовательность, состоящая из опасной ситуации, причины и последствия. Источник: ГОСТ Р 53387 2009: Лифты, эскалаторы и пассажирские конвейеры. Методология анализа и снижения риска … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
Сценарий аварии — последовательность отдельных логически связанных событий, обусловленных конкретным инициирующим событием, приводящих к аварии с опасными последствиями ( title= Положение о порядке оформления декларации промышленной безопасности и перечне сведений … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
Сценарий аварии — 3.14. Сценарий аварии: модель последовательности событий с определенной зоной воздействия опасных факторов пожара на людей, здания, сооружения и технологическое оборудование… Источник: Приказ МЧС РФ от 25.03.2009 N 182 (ред. от 09.12.2010) Об… … Официальная терминология
-
сценарий поведения — 3.2 сценарий поведения (behavioural scenario): Описание последовательности действий и поведения человека входе пожара. Примечание Для дополнительной информации см. [6]. Источник: ГОСТ Р 51901.10 2009: Менеджмент риска. Процедуры управления… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
Сценарий — Качественное описание отдельной последовательности (цепочки), связывающей возникающие опасные явления в результате инициирующего события (напр. выброса вещества) и приводящей к определенному типу опасного воздействия, влияющего на… … Комплексное обеспечение безопасности и антитеррористической защищенности зданий и сооружений
-
группа сценариев пожара — 3.18 группа сценариев пожара (fire scenario cluster): Подмножество сценариев пожара, представляющих собой часть полной группы возможных сценариев пожара, такое, что оценка вероятности сценария может быть задана по группе сценариев пожара.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
Проект сценария пожара — (design fire scenario): установленный сценарий пожара, по которому проводят детерминированный инженерный анализ пожарной опасности… Источник: ГОСТ Р 51901.10 2009/ISO/TS 16732:2005. Национальный стандарт Российской Федерации. Менеджмент риска.… … Официальная терминология