Расчет величины пожарного риска на объекте

Оценка пожарного риска а здании

Основные расчетные зависимости для определения величины индивидуального пожарного риска

Для зданий класса функциональной пожарной опасности Ф1-Ф4.

Определение расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях проводится в соответствии с методикой определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности, приведенной в Приложении к приказу МЧС России от 30.06.2009 г. № 382.

Индивидуальный пожарный риск отвечает требуемому, если:

• где – нормативное значение индивидуального пожарного риска, = 10-6 год-1
• QВ – расчетная величина индивидуального риска.

Расчетная величина индивидуального риска Qв в каждом здании рассчитывается по формуле:

• Qв=Qп×(1–Rап)×Pпp×(1–Рэ)×(1–Pп.з), (2)
• где Qп – частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных
• Rап – вероятность эффективного срабатывания установок автоматического тушения
• Рпр – вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения Рпр= tфункц/24, где tфункц – время нахождения людей на объекте в часах
• Рэ – вероятность эвакуации людей
• Рп.з – вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей.

Вероятность эвакуации Рэ рассчитывают по формуле:

• где tр – расчетное время эвакуации людей, мин
• tнэ – время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей), мин
• tбл – 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
• tск – время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5).

Расчетное время эвакуации людей tр из помещений и зданий определяется на основе моделирования движения людей до выхода наружу.

При проведении расчетов следует также учитывать, что при наличии двух и более эвакуационных выходов общая пропускная способность всех выходов, кроме каждого одного из них, должна обеспечить безопасную эвакуацию всех людей, находящихся в помещении, на этаже или на объекте.

Время начала эвакуации tнэ определяется в соответствии с пунктом 1 приложения № 5 к Методике [1].

Время блокирования путей эвакуации tбл вычисляется путем оценки времени достижения ОФП предельно допустимых значений на эвакуационных путях в различные моменты времени.

Вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты Рпз, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей, рассчитывается по формуле:

• где Rобн – вероятность эффективного срабатывания системы АПС сигнализации
• RСОУЭ – условная вероятность эффективного срабатывания системы оповещения людей и управления эвакуацией людей в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации
• RПДЗ – условная вероятность эффективного срабатывания системы противодымной защиты в случае эффективного срабатывания системы сигнализации САПС.

Для зданий класса функциональной пожарной опасности Ф5.

Величина потенциального риска Pi (год-1) в i-ом помещении здания определяется по формуле:

• где J – число сценариев возникновения пожара на объекте
• Qj – частота реализации в течение года j-го сценария пожара, год-1
• Qdij – условная вероятность поражения человека при его нахождении в i-ом помещении в начале реализации j-го сценария.

Условная вероятность поражения человека Qdij определяется по формуле:

• где РЭij – вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, при реализации j-го сценария
• Dij – вероятность эффективной работы технических средств по обеспечению безопасности людей в i-ом помещении при реализации j-го сценария.

Вероятность эвакуации РЭij рассчитывают по формуле:

• где PЭ.Пij –вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, по эвакуационным путям при реализации j-го сценария
• PД.Вij – вероятность покидания здания людьми, находящимися в i-ом помещении, через аварийные выходы или с помощью иных средств спасения.

При отсутствии данных вероятность PД.Вij допускается принимать равной 0,03 при наличии аварийных выходов или средств спасения и 0,001 – при их отсутствии.

Вероятность эвакуации по эвакуационным путям PЭ.Пij рассчитывают по формуле:

• где tблij – время от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов горения, имеющих предельно допустимые для людей значения, мин
• tРij - расчетное время эвакуации людей из i-го помещения при j-ом сценарии, мин
• tН.Эij – интервал времени от начала реализации j-го сценария до начала эвакуации людей из i-го помещения, мин.

Если местом возникновения пожара является зальное помещение, где горение может быть обнаружено одновременно всеми находящимися в нем людьми, то tН.Эij принимается равным нулю. В этом случае вероятность эвакуации по эвакуационным путям PЭ.Пij определяется по формуле:

где tнбij – необходимое время эвакуации из i-го помещения объекта при j-ом сценарии, мин.

Величины tРij, tблij, tН.Эij и tнбij рассчитываются по методам, изложенным в приложении 5.

Вероятность Dij эффективной работы технических средств по обеспечению безопасности i-го помещения при реализации j-го сценария определяется по формуле:

• Dij = 1 - П k=1K (1 - Dijk), (4)
• где K - число технических средств противопожарной защиты
• D ijk - вероятность эффективного срабатывания (выполнения задачи) k-го технического средства при j-ом сценарии для i-го помещения здания.

Допускается использовать методы, регламентированные в Методике.

Расчет времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара

Экспертный выбор сценариев пожара

На основе анализа пожарной опасности объекта для расчета вероятности эвакуации людей (Рэ) рассматриваются пять сценариев развития горения, которые характеризуются наиболее неблагоприятными возможными последствиями.

Сценарий №1.

Пожар возникает в помещении автостоянки, на уровне пола (рис.1). Месторасположение очага определяет блокирование эвакуационного выхода В1 и способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием остальных эвакуационных выходов.

Рис 1. Расчетная схема первого сценария развития (горизонтальное сечение на высоте 1,7 м от уровня пола).
В1 – В5 – эвакуационные выходы.

При проведении подсчетов рассматривалось только помещение очага. От первичного очага пламя распространяется на пролив бензина из бака легкового автомобиля и далее на легковой автомобиль.

Сценарий №2.

Пожар возникает в помещении автостоянки, расположенном, на уровне пола (рис.2). Месторасположение очага пожара определяет блокирование эвакуационного выхода 1 и способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием остальных эвакуационных выходов.

Рис 2. Схема второго сценария развития горения (горизонтальное сечение на высоте 1,7 м от уровня пола).
В1 – В5 – эвакуационные выходы.

При проведении оценки рассматривалось только помещение очага возгорания. От первичного очага пламя распространяется на пролив бензина из бака легкового автомобиля и далее на легковой автомобиль.

Сценарий №3.

Пожар возникает в помещении столовой на 160 мест, расположенном на отм. 0,000 в осях, на уровне пола (рис.3). Месторасположение очага пожара определяет блокирование эвакуационного выхода В2 и способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием остальных эвакуационных выходов.

Рис 3. Схема третьего сценария развития (горизонтальное сечение на высоте 1,7 м от уровня пола).
В1, В2 – эвакуационные выходы.

Рассматривалось только помещение очага. Все двери считались закрытыми. От первичного очага пламя распространяется на расположенные в непосредственной близости горючие материалы.

Сценарий №4.

Пожар возникает в комнате приема пищи, расположенной на 2 этаже, на уровне пола (рис.4). Месторасположение очага определяет блокирование эвакуационного выхода В1 и способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием остальных эвакуационных выходов.

Рис 4. Схема четвертого сценария развития (горизонтальное сечение на высоте 1,7 м от уровня пола).
В1, В2 – эвакуационные выходы.

При проведении работы рассматривалось помещение очага и помещение. Все двери, за исключением помещения очага, считались закрытыми. От первичного очага пламя распространяется на расположенные в непосредственной близости горючие материалы.

Сценарий №5.

Пожар возникает в административном помещении), расположенном на четвертом этаже, на уровне пола (рис.5). Месторасположение очага возгорания определяет блокирование эвакуационного выхода В2 и способствует быстрому распространению ОФП с последующим блокированием остальных эвакуационных выходов.

Рис 5. Расчетная схема пятого сценария развития горения (горизонтальное сечение на высоте 1,7 м от уровня пола). В1 – В3 эвакуационные выходы.

Рассматривалось помещение очага горения и коридор. Все двери, за исключением помещения очага и дверей, установленных в коридоре, считались закрытыми. От первичного очага пламя распространяется на расположенные в непосредственной близости горючие материалы.

Выбор метода математического моделирования пожара.

Согласно приложению №6 Методики [1] сформулируем математическую модель развитие горения.

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 возгорания 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
• 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 возгорания 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 огня по фасаду объекта, необходимость учета работы систем пожзащиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).

При использовании интегральной и зонной моделей помещение, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров, необходимо делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать их 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.

Таким образом, анализ объемно-планировочных решений и выбор сценариев развития горения, при проведении калькуляций по распространению опасных факторов горения будет использоваться полевой метод математического моделирования.

Исходные данные для проведения расчетов по распространению опасных факторов пожара.

Согласно приложению №6 Методики [1] при проведении подсчетов рассматриваются три основных вида развития горения: круговое распространение огня по твердой горючей нагрузке, линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке, неустановившееся горение горючей жидкости.

Скорость выгорания для этих случаев определяется формулами:

• где yуд – удельная скорость выгорания (для жидкостей установившаяся), кг/(с×м2)
• v – скорость распространения пламени, м/с
• b – ширина полосы горючей нагрузки, м
• tст – время стабилизации горения горючей жидкости, с
• F – площадь очага пожара, м2.

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 горения составляют:

• по повышенной температуре – 70оС
• по тепловому потоку – 1400 Вт/м2
• по потере видимости – 20 м
• по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг/м3
• по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (СО2 – 0,11 кг/м3, СО – 1,16·10-3 кг/м3, HCL – 23·10-6 кг/м3).

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

При проведении расчета ОФП для сценария №1 (пожар в помещении автостоянки исходя из функционального назначения помещения очага данные о низшей теплоте сгорания, линейной скорости распространения и т.д. были взяты, согласно, и имеют следующие значения (автомобиль: 0,3*(резина, бензин)+0,15*(ППУ, иск. Кожа ПВХ)+0,1*эмаль):

• Низшая теплота сгорания, DHc, кДж/кг 31700
• Линейная скорость распространения пламени, v, м/с 0,0068
• Удельная скорость выгорания yуд, кг/(м2∙с) 0,023
• Дымообразующая способность, Нп∙м2/кг 487
• Потребление кислорода (О2), кг/кг -2,64

Выделение газа:

• углекислого (СО2), кг/кг 1,30
• угарного (СО), кг/кг 0,1
• хлористого водорода (НCL), кг/кг 0,011

При выполнении оценки ОФП для сценария №2 (возгорание в помещении автостоянки, на уровне пола) исходя из функционального назначения помещения очага пожара данные о низшей теплоте сгорания, линейной скорости распространения и т.д. были взяты, согласно [2], и имеют следующие значения (автомобиль: 0,3*(резина, бензин)+0,15*(ППУ, иск. Кожа ПВХ)+0,1*эмаль):

• Низшая теплота сгорания, DHc, кДж/кг 31700
• Линейная скорость распространения пламени, v, м/с 0,0068
• Удельная скорость выгорания yуд, кг/(м2∙с) 0,023
• Дымообразующая способность, Нп∙м2/кг 487
• Потребление кислорода (О2), кг/кг -2,64

Выделение газа:

• углекислого (СО2), кг/кг 1,30
• угарного (СО), кг/кг 0,1
• хлористого водорода (НCL), кг/кг 0,011

При осуществлении расчета ОФП для сценария №3 (пожар возникает в помещении столовой на 160 мест исходя из функционального назначения помещения очага возгорания данные о низшей теплоте сгорания, линейной скорости распространения и т.д. были взяты, согласно [2], и имеют следующие значения (промтовары, текстильные изделия):

• Низшая теплота сгорания, DHc, кДж/кг 16700,0
• Линейная скорость распространения пламени, v, м/с 0,0071
• Удельная скорость выгорания yуд, кг/(м2∙с) 0,02440
• Дымообразующая способность, Нп∙м2/кг 60,60
• Потребление кислорода (О2), кг/кг -2,5600

Выделение газа:

• углекислого (СО2), кг/кг 0,879
• угарного (СО), кг/кг 0,0626
• хлористого водорода (НCL), кг/кг 0,0000

Оценка ОФП для сценария №4 (пожар в комнате приема пищи исходя из функционального назначения помещения очага данные о низшей теплоте сгорания, линейной скорости распространения и т.д. были взяты, согласно [2], и имеют следующие физико-химические свойства (общественные здания: мебель + линолеум ПВХ (0,9+0,1)):

• Низшая теплота сгорания, DHc, кДж/кг 14000,0
• Линейная скорость распространения пламени, v, м/с 0,0015
• Удельная скорость выгорания yуд, кг/(м2∙с) 0,01370
• Дымообразующая способность, Нп∙м2/кг 47,70
• Потребление кислорода (О2), кг/кг -1,3690

Выделение газа:

• углекислого (СО2), кг/кг 1,47800
• угарного (СО), кг/кг 0,03000
• хлористого водорода (НCL), кг/кг 0,00580

Расчитывая ОФП для сценария №5 (возгорание в административном помещении) исходя из функционального назначения помещения очага пожара данные о низшей теплоте сгорания, линейной скорости распространения и т.д. были взяты, согласно [2], и имеют следующие физико-химические свойства (общественные здания: мебель + линолеум ПВХ (0,9+0,1)):

• Низшая теплота сгорания, DHc, кДж/кг 14000,0
• Линейная скорость распространения пламени, v, м/с 0,0015
• Удельная скорость выгорания yуд, кг/(м2∙с) 0,01370
• Дымообразующая способность, Нп∙м2/кг 47,70
• Потребление кислорода (О2), кг/кг -1,3690

Выделение газа:

• углекислого (СО2), кг/кг 1,47800
• угарного (СО), кг/кг 0,03000
• хлористого водорода (НCL), кг/кг 0,00580

Описание полевого метода моделирования пожара в здании

Для расчета времени блокирования (tбл) в соответствии с Методикой [1] был выбран полевой метод моделирования пожара.

Использованная математическая модель включала в себя следующие основные уравнения:

Основой для полевых моделей пожаров являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме.

Уравнение сохранения массы:

Уравнение сохранения импульса:

Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор вязких напряжений определяется формулой: 

Уравнение энергии:

• где - статическая энтальпия смеси
• Hk – теплота образования k-го компонента
• теплоемкость смеси при постоянном давлении
• радиационный поток энергии в направлении.

Уравнение сохранения химического компонента k:.

Для замыкания системы уравнений используется уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет вид:

• где R0 – универсальная газовая постоянная
• Mk – молярная масса k-го компонента.

Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара

Сценарий 1. Пожар возникает в помещении автостоянки в на уровне пола.

Динамику данного варианта развития пожара можно проиллюстрировать следующими основными моментами:

• t=10 с. Продукты горения достигают потолка помещения очага возгорания и распространяются под ним в радиальном направлении.
• t=20 с. На отдельных участках площади помещения очага пожара дым с концентрацией превышающей критическое значение опускается ниже отм. 1,7 м от уровня пола.
• t=45 с. Блокируется по признаку потери видимости эвакуационный выход 3 (рис.7, 8).
• t=55 с. Блокируется по признаку повышения концентрации HCl эвакуационный выход 3 (рис.17).
• t=75 с. Блокируется по признаку потери видимости эвакуационный выход 2 (рис.9, 10).
• t=90 с. Блокируется по признаку повышения концентрации HCl эвакуационный выход 2 (рис.18).
• t=140 с. Блокируется по признаку понижения концентрации О2 эвакуационный выход 2 (рис. 20).
• t=145 с. Блокируется по признаку потери видимости эвакуационный выход 4 (рис.11, 12).
• t=150 с. Блокируется по признаку повышения температуры эвакуационный выход 2 (рис.14).
• t=180 с. Блокируется по признаку повышения температуры эвакуационный выход 3. Блокируется по признаку понижения концентрации О2 эвакуационный выход 3.
• t=200 с. Блокируются по признаку потери видимости все рассматриваемые эвакуационные выходы. Блокирование эвакуационных выходов по признаку повышения температуры не происходит. Блокируется по признаку повышения концентрации HCl эвакуационный выход, блокирование эвакуационного выхода 5 не происходит. Блокирование эвакуационных выходов по признаку понижения концентрации О2 не происходит. Блокирование эвакуационных выходов по признаку превышения концентрации СО не происходит. Блокирование эвакуационных выходов по признаку превышения концентрации СО2 не происходит .

Из результатов вычислений следует, что наиболее опасным фактором
пожара из всех рассмотренных является потеря видимости.

Более подробная информация о времени блокирования отдельных эвакуационных выходов представлена в таблице 1.

Определение расчетного времени эвакуации людей из здания

Методика расчета времени эвакуации людей при пожаре

Расчетное время эвакуации людей определяется по математической модели индивидуально-поточного движения людей из строительного объекта, приведенной в приложении № 3 к Методике [1].

Оценочная величина времени 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 a 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 xi – расстояние от центра эллипса до конца эвакуационного участка, на котором он находится (рис. 66). Если разность координат некоторых людей, находящихся на эвакуационном участке, составляет менее 0,25 м, то принимается, что люди с этими координатами расположены рядом друг с другом – сбоку один от другого (условно: «в ряд»). При этом, исходя из габаритов человека в плане и размеров эвакуационного участка (длина и ширина) для каждого эвакуационного участка определяются: максимально возможное количество человек в одном ряду сбоку друг от друга и максимально возможное количество людей на участке.

Координаты каждого человека xi 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:

• xi(t) = xi(t-Δt) – Vi(t)×Δt м, (5)
• где xi(t-Δt) – координата i-го человека в предыдущий момент времени, м
• Vi(t) – скорость i-го человека в момент времени t, м/с
• Δt – промежуток времени, с.

Рис. 6. Координатная схема размещения людей на путях эвакуации

Скорость i-го человека Vi(t) в момент времени t определяется по таблице 6 в зависимости от локальной плотности потока, в котором он движется, Di(t) и типа эвакуационного участка.

Таблица 1.

Примечание. Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м·мин-1, установлено для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины d интенсивность движения следует определять по формуле q = 2,5 + 3,75·d.

Локальная плотность Di(t) вычисляется по группе, состоящей из n человек, по формуле:

• Di(t) = (n(t)-1) ×f / (b×Δx) м2/м2, (6)
• где n – количество людей в группе, человек
• f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2/м2
• b – ширина эвакуационного участка, м
• Δx – разность координат последнего и первого человека в группе, м.

Если в момент времени t координата человека xi(t), определенная по формуле (11), 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:

• xi(t) = [xi(t-dt) – Vi(t) ×dt] + аj - lj м, (7)
• где xi(t-dt) – координата i-го человека в предыдущий момент времени на (j-1) эвакуационном участке, м
• Vi(t) – скорость i-го человека на (j-1)-ом эвакуационном участке в момент времени t, м/с
• aj – длина j-го эвакуационного участка, м
• lj – 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 Qj(t):

• Qj(t) = qj(t) ×cj×dt / (f×60) чел., (8)
• где qj(t) - интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка в момент времени t, м/мин
• cj - ширина выхода с j-го эвакуационного участка, м
• dt - промежуток времени, с
• f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2.

Интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка qj(t) в момент времени t определяется в зависимости от плотности людского потока на этом участке Dvj(t).

Плотность людского потока на j-ом эвакуационном участке Dvj(t) в момент времени t определяется по формуле:

• Dvj(t) = (Nj×f×dt) / (aj×bj) м2/м2, (9)
• где Nj - число людей на j-ом эвакуационном участке, чел.
• f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2
• aj - длина j-го эвакуационного участка, м
• bj - ширина j-го эвакуационного участка, м
• dt - промежуток времени, с.

В момент времени t определяется количество людей m с отрицательными координатами xi(t), определенными по формуле (11). Если значение m ≤ Qj(t), то все m человек переходят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой (13). Если значение m > Qj(t), то количество человек равное значению Qj(t) переходят на следующий эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с формулой (13), а количество человек, равное значению (m – Qj(t)), не переходят на следующий эвакуационный участок (остаются на данном эвакуационном участке) и их координатам присваиваются значения xi(t) = k×0,25 + 0,25, 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 оценки). Таким образом, возникает скопление людей перед выходом с эвакуационного участка.

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 t = t + dt, 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.

Результаты расчета времени эвакуации (tp).

В соответствии с вышеизложенной методикой созданы алгоритм и вычислительная программа по определению характеристик процесса эвакуации.

Время эвакуации определяется без учета времени задержки на оповещение людей, т.е. все люди, находящиеся на объекте, после получения сигнала начинают одновременно движение к эвакуационным выходам.

Параметры путей эвакуации задавались в соответствии с проектом.

Количество людей на объекте задавалось в соответствии с данными предоставленными заказчиком, численность в торговых помещениях принималась исходя из расчета 3 квадратных метра площади на одного посетителя.

В соответствии с требованиями п. 10 Методики [1] для помещений или зданий, имеющих несколько эвакуационных выходов, в расчетах принимается, что часть выходов из помещений блокированы ОФП и эвакуация людей осуществляется через оставшиеся эвакуационные выходы.

Рассматриваются шесть вариантов эвакуации людей, соответствующие сценариям пожара, рассмотренным в разделе 3 данной работы.

Вариант 1. (эвакуация из автостоянки расположенной в осях И9)

Описание эвакуационного сценария. В данном расчетном сценарии рассматривался процесс эвакуации людей из автостоянки. Оценка данного варианта проводился в соответствии с первым сценарием развития возгорания. Опасные факторы пожара распространяются в объеме автостоянки с последующим блокированием эвакуационных выходов.

Параметры эвакуационных путей и выходов. Для эвакуации из рассматриваемого помещения автостоянки предусмотрено пять эвакуационных выходов.

Параметры эвакуационных выходов, принятые в расчете приведены в табл. 7.

Табл. 2.

Принимается, что количество человек в помещениях автостоянки соответствует количеству машиномест, персонал автостоянки находится на своих рабочих местах.

Расчетное количество людей. Количество людей в помещениях автостоянки принималось в соответствии с количеством машиномест (1 человек на машиноместо) и обслуживающего персонала.

Дополнительные условия. В соответствии с требованием п. 10 методики [1] предполагалось, что один из выходов (выход В1) блокируется опасными факторами в первые секунды пожара. Таким образом, при подсчете времени эвакуации из рассматриваемых помещений данные выходы не учитывались. Люди, находящиеся в рассматриваемых помещениях, эвакуируются через другие эвакуационные выходы.

Описание процесса эвакуации. Процесс эвакуации людей для данного варианта расчета в соответствии с рассматриваемой проектной аварией можно описать следующим образом. При обнаружении пожара или при поступлении сигнала от системы оповещения люди поднимаются со своих посадочных и рабочих мест и начинают движение в направлении эвакуационных выходов и выходят наружу из здания.

Направление движения людей. При расчете времени движения людей из рассматриваемого помещения в описании эвакуационной схемы задавалось наиболее предпочтительное (наиболее вероятное) направление движения людей к эвакуационным выходам. Предполагалось, что при эвакуации из помещения люди движутся в сторону ближайших к ним выходов, за исключением случая, когда ближайший выход является блокированным.

Особенности процесса эвакуации. При движении людей вблизи выходов скопления не образуются. Время эвакуации людей из автостоянки в лестничную клетку составляет 44 с. Время эвакуации людей наружу из объекта составляет 125 с.

Описание эвакуационного сценария. В данном расчетном сценарии рассматривался процесс эвакуации людей из автостоянки. Вычисление данного варианта проводился в соответствии со вторым сценарием развития пожара. Опасные факторы горения распространяются в объеме автостоянки с последующим блокированием эвакуационных выходов.

Принимается, что количество человек в помещениях автостоянки соответствует количеству машиномест, персонал автостоянки находится на своих рабочих местах.

Количество людей. Количество людей в помещениях автостоянки принималось в соответствии с количеством машиномест (из расчета 1 человек на машиноместо) и обслуживающего персонала.

Дополнительные условия. В соответствии с требованием п. 10 методики [1] предполагалось, что один из выходов (выходы В1, В2) блокируется опасными факторами в первые секунды пожара. Таким образом, при расчете эвакуации из рассматриваемых помещений данные выходы не учитывались. Люди, находящиеся в рассматриваемых помещениях, эвакуируются через другие эвакуационные выходы.

Описание процесса эвакуации. Процесс эвакуации людей для данного варианта оценки в соответствии с рассматриваемой проектной аварией можно описать следующим образом. При обнаружении возгорания или при поступлении сигнала от системы оповещения люди поднимаются со своих посадочных и рабочих мест и начинают движение в направлении эвакуационных выходов и выходят наружу из здания.

Направление движения людей. При вычислении времени движения людей из рассматриваемого помещения в описании эвакуационной схемы задавалось наиболее предпочтительное (наиболее вероятное) направление движения людей к эвакуационным выходам. Предполагалось, что при эвакуации из помещения люди движутся в сторону ближайших к ним выходов, за исключением случая, когда ближайший выход является блокированным.

Особенности процесса эвакуации. При движении людей вблизи выходов скопления не образуются.

Время эвакуации людей из автостоянки в лестничную клетку составляет 45 с.

Время эвакуации людей наружу из здания составляет 125 с.

Принимается, что люди находятся на своих рабочих местах.

Расчетное количество людей. Количество людей в помещениях принималось по данным заказчика (исходя из 10 м2 офисной площади на 1 человека).

Дополнительные условия. В соответствии с требованием п. 10 методики [1] предполагалось, что один из выходов (выход В1) блокируется опасными факторами в первые секунды пожара. Таким образом, при расчете эвакуации из рассматриваемого помещения данный выход не учитывался. Люди, находящиеся в рассматриваемых помещениях, эвакуируются через другие эвакуационные выходы.

Описание процесса эвакуации. Процесс эвакуации людей для данного варианта подсчета в соответствии с рассматриваемой проектной аварией можно описать следующим образом. При обнаружении пожара или при поступлении сигнала от системы оповещения люди выходят из офисов в коридоры и начинают движение в направлении эвакуационного выхода, далее в лестничную клетку, спускаются вниз и выходят наружу из здания.

Направление движения людей. При вычислении времени движения людей из рассматриваемого помещения в описании эвакуационной схемы задавалось наиболее предпочтительное (наиболее вероятное) направление движения людей к эвакуационным выходам. Предполагалось, что при эвакуации из помещения люди движутся в сторону ближайших к ним выходов, за исключением случая, когда ближайший выход является блокированным.

Особенности процесса эвакуации. При движении людей вблизи выходов образуются заторы, что объясняется значительным количеством эвакуирующихся, а также их высокой сосредоточенностью.

Движение по лестничным клеткам.

Во время движения людей по лестничным клеткам образовывались скопления людей высокой плотности.

Время эвакуации людей в смежное офисное помещение составляет 46 с. Время эвакуации людей наружу из здания составляет 2031 с.

Вариант 5 (эвакуация из офисных помещений).

Описание эвакуационного сценария. В данном расчетном сценарии рассматривался процесс эвакуации людей из помещений офисов этажей объекта. Расчет данного варианта проводился в соответствии с пятым сценарием развития пожара. Опасные факторы пожара распространяются в рассматриваемом объеме, блокируют эвакуационные выходы, после чего начинается распространение опасных факторов возгорания в объеме помещения.

Параметры эвакуационных путей и выходов. Для эвакуации из офисных помещений предусмотрено два эвакуационных выхода.

Параметры эвакуационных выходов, принятые в расчете приведены в табл. 11

Табл. 3.

Принимается, что люди находятся на своих рабочих местах.

Расчетное количество людей. Количество людей в помещениях принималось по данным заказчика (10 м2 офисной площади на 1 человека).

Дополнительные условия. В соответствии с требованием п. 10 методики [1] предполагалось, что один из выходов (выход В1) блокируется опасными факторами в первые секунды пожара. Таким образом, при расчитываемой оценке эвакуации из рассматриваемого помещения данный выход не учитывался. Люди, находящиеся в рассматриваемых помещениях, эвакуируются через другие эвакуационные выходы.

Описание процесса эвакуации. Процесс эвакуации людей для данного варианта в соответствии с рассматриваемой проектной аварией можно описать следующим образом. При обнаружении возгорания или при поступлении сигнала от системы оповещения люди выходят из офисов в коридоры и начинают движение в направлении эвакуационного выхода, далее в лестничную клетку, спускаются вниз и выходят наружу из здания.

Направление движения людей. При вычислении времени движения людей из рассматриваемого помещения в описании эвакуационной схемы задавалось наиболее предпочтительное (наиболее вероятное) направление движения людей к эвакуационным выходам. Предполагалось, что при эвакуации из помещения люди движутся в сторону ближайших к ним выходов, за исключением случая, когда ближайший выход является блокированным.

Особенности процесса эвакуации. При движении людей вблизи выходов образуются заторы, что объясняется значительным количеством эвакуирующихся, а также их высокой сосредоточенностью. Движение по лестничным клеткам. Во время движения людей по лестничным клеткам образовывались скопления людей высокой плотности. Время эвакуации из офисного помещения на 4 этаже составляет 21 с.

Максимальное время эвакуации с этажа составляет 1708 с. Время эвакуации людей наружу из здания составляет 2031 с. Результаты вычислений для некоторых путей эвакуации приведены в таблице 12, а характеристики процесса эвакуации представлены на рис. 67 –78.

Анализ результатов показывает, что на путях эвакуации возникают продолжительные скопления людей с критическими плотностями людских потоков. Время эвакуации людей из здания определяется в основном пропускной способностью путей эвакуации, в частности шириной выходов в лестничные клетки и шириной маршей лестничных клеток.

Определение вероятности эвакуации людей из здания

Вероятность эвакуации людей с объекта рассчитывают по формуле (3). В табл. 13 приведены значения параметров, необходимых для оценки Pэ для различных частей объекта. Во 2-м столбце таблицы приведено время блокирования соответствующего выхода или помещения в случае пожара (tбл) (согласно Методики, критическое время по каждому из опасных факторов горения определяется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения на путях эвакуации), в 3-м столбце – необходимое время эвакуации людей (0,8tбл), в 4-м столбце – расчетное время эвакуации людей из соответствующей зоны (tр), определенные в разделах 3 и 4. В 5-м столбце приведено время начала эвакуации (tнэ), определенное в соответствии с пунктом 1 приложения № 5 к Методике [1]. В 6-м столбце приведено максимальное время существования скоплений людей на различных эвакуационных участках (tск), определенное на основе раздела 5 и рис. 67 –78. В 7-м столбце приведено рассчитанное значение вероятности эвакуации людей из здания (Pэ).

Таблица 4.

Определение вероятности эвакуации людей из здания

согласно данным заказчика время срабатывания системы оповещения в помещениях автостоянки не превышает 20 с.

Определение величины индивидуального пожарного риска

В соответствии с расчетными зависимостями, приведенными в разделе 4, а также учитывая полученные в разделе 5 значения вероятности эвакуации Рэ, рассчитаем значения индивидуального риска для каждого сценария.

Сценарий №1. Пожар в помещении автостоянки

Расчетная величина индивидуального пожарного риска Qв для людей, находящихся в рассматриваемом помещении, определяется по Методике. Частота возникновения пожара в помещении автостоянки определяется на основании статистических данных по приложению №1 к Методике [2] и по аналогии со складами многономенклатурной продукции составляет 9,0×10-5 м-1 год-1. Площадь помещения составляет 220 м2.

Вероятность эффективного срабатывания установок автоматического тушения огня и системы дымоудаления в соответствии с [1] принята равной Rап = 0,9 и Rпдз=0,8 соответственно. Наличие АУПС и СОУЭ в расчетах не учитывается, поскольку рассматривается помещение очага возгорания.

Учитывая назначение рассматриваемого помещения, максимальная вероятность присутствия в данном помещении будет у сотрудников комплекса (охранники, парковщики и т.д). Согласно данным заказчика максимальное время присутствия сотрудника комплекса в рассматриваемом помещении составляет не более 2 ч за смену (8 ч). Следовательно, Рпр = 0,083.

Значение вероятности эвакуации людей Рэ = 0,999 (табл. 13).

Таким образом, величина потенциального риска для помещения автостоянки составляет Р = 9×10-5∙2290∙(1-0,999) ∙ (1- Rап) ∙(1- Rпдз)= 4,12∙10-6.

Следовательно, индивидуальный пожарный риск для сотрудника комплекса при его нахождении в помещении рассматриваемой автостоянки составляет: R = 4,12∙10-6 0,083 = 0,341 ×10-6 (год-1).

Следовательно, риск не превышает допустимое значение (безопасность людей обеспечивается).

Сценарий №2.

Пожар в помещении автостоянки (помещение ), расположенном.

Оценочная величина индивидуального пожриска Qв для людей, находящихся в рассматриваемом помещении, определяется по Методике [2]

Частота возникновения пожара в помещении автостоянки определяется на основании статистических данных по приложению №1 к Методике [2] и по аналогии со складами многономенклатурной продукции составляет 9,0×10-5 м-1 год-1. Площадь помещения составляет 2723 м2. Вероятность эффективного срабатывания установок автоматического тушения огня и системы дымоудаления в соответствии с [1] принята равной Rап = 0,9 и Rпдз=0,8 соответственно.

Наличие АУПС и СОУЭ в оценке не учитывается, поскольку рассматривается помещение очага. Учитывая назначение рассматриваемого помещения, максимальная вероятность присутствия в данном помещении будет у сотрудников комплекса (охранники, парковщики и т.д). Согласно данным заказчика максимальное время присутствия сотрудника комплекса в рассматриваемом помещении составляет не более 2 ч за смену (8 ч). Следовательно, Рпр = 0,083.

Значение вероятности эвакуации людей Рэ = 0,999 (табл. 13).

Таким образом, величина потенциального риска для помещения автостоянки составляет: Р = 9×10-5∙2723∙(1-0,999) ∙ (1- Rап) ∙(1- Rпдз)= 4,9∙10-6.

Следовательно, индивидуальный пож риск для сотрудника комплекса при его нахождении в помещении рассматриваемой автостоянки составляет: R = 4,9∙10-6 0,083 = 0,4067 ×10-6 (год-1).

Следовательно, пожарный риск не определение величины индивидуального риска с учетом реализации дополнительных мероприятий

Сценарий №5. Пожар в административном помещении.

Расчетная величина индивидуального пожарного риска Qв для людей, находящихся в рассматриваемом объекте определяется по формуле (2).

Частота возникновения пожара на объекте Qп определяется на основании статистических данных по приложению №1 к Методике [1] и для офисных составляет 4×10-2.

Вероятность эффективного срабатывания установок автоматического тушения Rап = 0,9.

Вероятность присутствия людей в здании определяется на основе времени нахождения людей в здании в течении суток и составляет 12 ч. Следовательно, Рпр = 0,5.

Значение вероятности эвакуации людей Рэ = 0,999 (табл. 14).

Вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты Рп.з., направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей определяется по формуле (4). При этом, Rобн = 0,8 RСОУЭ = 0,8 RПДЗ = 0,8. Следовательно, Рп.з. = 0,8704.

Подставляя полученные значения в формулу (2) получаем
Qв = 0,2592×10-6.

Таким образом, Qв = 0,2592×10-6> = 10-6 и соотношение (1) не выполняется.

Следовательно, расчетное значение индивидуального риска превышает нормативное, следовательно, риск не превышает допустимое значение (безопасность людей обеспечивается).

Выводы

На основании проведенных расчетов установлено, что риск для объекта: «Строительство административного комплекса с автостоянкой» не превышает допустимого значения, установленного Федеральным законом от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» при условии выполнения дополнительных защитных мероприятий:

Система обнаружения возгорания (АПС) должна обнаруживать возгорание на ранней стадии. Адресность обнаружения возгорания должна обеспечивать эффективное функционирование систем защиты, а также заданных алгоритмов работы системы оповещения и управления эвакуацией.

Алгоритм работы системы оповещения и управления эвакуацией людей (СОУЭ) должен позволять начинать своевременно процесс эвакуации людей и направлять эвакуационные потоки в зависимости от места возникновения пожара и реальной обстановки в здании.
СОУЭ должна обеспечивать раздельную эвакуацию людей с различных этажей объекта.

Оповещение людей следует проводить в следующей последовательности:

• оповещение зоны с очагом (этаж пожара, один вышележащий этаж)
• оповещение нижележащего этажа и далее зон по два этажа снизу вверх относительно этажа (с задержкой 60 с после шага 1, с задержкой 30 с после каждого оповещения)
• оповещение нижележащих зон сверху вниз относительно этажа (с задержкой 60 с после шага 1, с задержкой 30 после каждого оповещения).

Оповещение помещений подземной части объекта и 1 этажа проводить одновременно с оповещением этажа пожара.

Время срабатывания системы оповещения в помещениях автостоянки не должно превышать 20 с.

Вывод справедлив для исходных данных, представленных в документе (объемно-планировочные и архитектурные решения, количество людей и т.д.) При изменении, исходных данных оценка пожарного риска должна быть проведена повторно.

Литература

1. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 г. № 382.
2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов горения в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия России. 2000.-118 с
3. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Приложение к приказу МЧС России от 10.07.09 № 404. 

• Вперёд