Оценка физической устойчивости объекта к воздействию пожаров
Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей .
Под пожаром понимают неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.
Горением называется химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и, обычно, свечением.
Для возникновения и продолжения горения необходимо, чтобы в одном месте, в одно время совместились три основные составляющие:
1) горючее вещество - например, дерево, бензин, природный газ;
2) окислитель - обычно кислород воздуха, иногда галогены (хлор, йод, бром) и другие вещества (например, сера при горении в ее парах меди);
3) источник зажигания, который может быть открытым (пламя, искра, электрическая дута, накаленные предметы, световое излучение) или закрытым (тепло-химических реакций, тления, адиабатического сжатия, микробиологических процессов и др.)
Опасными факторами пожара, воздействующими на людей, являются: открытое пламя и искры, повышенная температура окружающей среды, предметов, токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, падающие части строительных конструкций, агрегатов, установок и т.п.
Открытое пламя очень опасно, но случаи его непосредственного испускаемые пламенем. Исследованием установлено, что при пожаре в сценической коробке зрительного зала лучистые потоки опасны для зрителей первых рядов партера уже через 0,5 мин после начала пожара. Еще большая интенсивность лучистых потоков наблюдается при пожарах на технологических установках, причем человек без специальных средств защиты оказывается не в состоянии приблизиться к таким установкам ближе, чем на 10 м. Опасные для человека значения лучистых потоков невелики. Так, время переносимости потока 2.8 кВт/м 2 составляет 30 с; 3.5 кВт/м 2 - 10 с; 7 кВт/м 2 -5с; 8: 75 кВт/м 2 -3 с.
Температура среды . Наибольшую опасность представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению и некрозу верхних дыхательных путей, удушью и смерти. Так, воздействие температуры свыше 100°С приводит человека к потере сознания и гибели через несколько минут. Опасны также ожоги кожи. У человека, получившего ожоги второй степени 30 % поверхности тела, мало шансов выжить. Время получения ожогов второй степени невелико, оно составляет 26 с при температуре среды 71 о С, 15 с при температуре среды 100 о С, 7 с при температуре среды 176 о С.
Исследования, проведенные канадскими учеными, показали, что во влажной среде, типичной для пожара, вторую степень ожога вызывает температура 55°С при воздействии в течение 20 с и 70 °С при воздействии в течение 1 с, и что в условиях пожара температура 69 - 71° С при времени экспозиции в несколько минут является опасной для человека.
Токсичные продукты горения. При пожаре в современных зданиях с применением полимерных и синтетических материалов на человека могут воздействовать токсичные продукты горения. В продуктах горения может содержаться от 50 до 100 видов химических соединений, оказывающих токсическое воздействие. По мнению большинства ученых разных стран, основной причиной гибели людей при пожарах является отравление оксидом углерода. Оксид углерода опасен тем, что он в 200-300 раз активнее реагирует с гемоглобином крови, чем кислород, вследствие чего красные кровяные тельца утрачивают способность снабжать организм кислородом. Наступает кислородное голодание, теряется способность рассуждать, человек становится равнодушным и безучастным, не стремится избежать опасности, наступают оцепенение, головокружение, депрессия, нарушение координации движений, а при остановке дыхания - смерть.
Повышенная опасность оксида углерода объясняется не только его высокой токсичностью, но также относительно большей концентрацией в продуктах горения. По данным японских ученых, оксида углерода на пожарах образуется в 10-40 раз больше, чем более токсичного цианистого водорода. В 50 - 80 % случаев гибель людей на пожарах вызывается отравлением оксидом углерода и недостатком кислорода. Однако имеются основания полагать, что и другие продукты горения (оксиды азота, цианистые соединения, формальдегиды, фенол, фторфосген, аммиак, ацетон, стирол и т.д.) могут также представлять опасность для жизни человека.
Потеря видимости вследствие задымления. Кратковременность процесса эвакуации обеспечивается лишь при беспрепятственном движении людей. Для этого они обязательно должны четко видеть или эвакуационные выходы, или указатель выходов. При потере видимости организованное движение людей нарушается и становится хаотичным, каждый человек двигается в произвольно выбранном направлении. В результате процесс эвакуации затрудняется или становится невозможным.
Пониженная концентрация кислорода. В условиях пожара при сгорании веществ и материалов концентрация кислорода в помещении уменьшается. Понижение концентрации кислорода всего на 3 % вызывает ухудшение двигательных функций организма.
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействующих на людей и материальные ценности, относятся:
Осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов установок, конструкций;
Радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;
Электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;
Опасные факторы взрыва, произошедшего вследствие пожара;
Огнетушащие вещества.
Основополагающим документом, базирующимся на вероятностном подходе, является ГОСТ 12.1.004 -91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие правила. Введен с 1991 г. Этот документ регламентирует требования к мероприятиям по пожарной профилактике.
В соответствии с этим документом объекты должны иметь системы пожарной безопасности, направленные на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара, в том числе их вторичных проявлений, на требуемом уровне. Тре6уемый уровень обеспечения пожарной безопасности людей должен быть не менее 0,999999 предотвращения воздействия опасных факторов в год в расчете на каждого человека, а допустимый уровень пожарной опасности для людей должен быть не более 10 -6 воздействия опасных факторов пожара, превышающих предельно допустимые значения, в год в расчете на каждого человека.
Ниже приведены предельные значения опасных факторов пожара (ОФП):
Опасный фактор Предельное значение
Температура среды 70 о С
Тепловое излечение 500 Вт/м 2
Показатель ослабления света дымом на единицу длины 2,4
Наиболее частым и страшным бедствием всегда являлись пожары. Бытовые возгорания, которые возникают в жилых зданиях, имеют большую опасность, так как велик риск появления человеческих жертв. Огонь способен в короткое время оставить человека без жилья и имущества, уничтожить целые населенные пункты.
Во время возгораний наибольшее значение отдается изучению основных опасных факторов пожара, которые оказывают разрушающее воздействие на материальные ценности и постройки, а также приводят к различным травмам, повреждениям и отравлению человека. Помимо этого, оказывать негативное влияние на людей, оказавшихся в зоне огненной стихии, могут и вторичные .
Знания о них позволяют специалистам пожарных подразделений составить четкий план работы по профилактике и последующей ликвидации возгораний. Гражданам же эта информация дает возможность спасти свою жизнь и своих близких. Рассмотрим их более подробно.
Для того чтобы выяснить, как они влияют на человека, и сколько времени необходимо для проявления их разрушающего воздействия, используется оценка по их допустимому значению. Это верхняя граница, при которой не происходит никаких патологических изменений в здоровье или телесных повреждений в течение определенного промежутка времени.
Рассмотрим основные опасные факторы пожара, воздействующие на людей, а также на их имущество
При возникновении очага возгорания движущееся пламя появляется не сразу. Огонь должен набрать силу, и через 25-30 сек. на окружающее пространство начинают воздействовать опасные потоки огня. Наибольшую силу и интенсивность такие лучи набирают при горении технологического оборудования или установок. Для того чтобы приблизиться к ним ближе, чем на 10 м требуется специальная защитная одежда.
Чем выше интенсивность лучей пламени, тем меньше промежуток времени, в течение которого человек может их выдерживать без сильных последствий для своего здоровья. Критическим критерием считается интенсивность 3 тыс. Вт/м. При ней до появления первых болезненных ощущений проходит не более 15 сек. Максимальное время, которое человеческий организм способен выдержать – 40 сек.
Воздух при пожаре нагревается быстро, и способен достичь отметки свыше 100 °С. При этом наиболее чувствительными к высокой температуре являются самые важные органы: рецепторы (глаза, кожа, нос) и дыхательные пути (носоглотка, легкие, бронхи, ротовая полость). Их повреждения могут приводить к трагичным последствиям.
Воздух подвергается нагреванию не только в той части помещения, где бушует пламя, но и в соседних комнатах. Допустимым температурным критерием для кожного покрова человека, при котором не возникает повреждений и боли, является 45 °С.
Если температура достигла промежутка 60–70 °С, то даже кратковременное воздействие вызывает ожоги слизистых и кожи. При этом максимальное время, в течение которого человеческий организм способен выдержать такие внешние условия составляет чуть более часа. При повышении температуры воздуха до показателей 95–120 °С, время воздействие составляет не более 20 минут. В ситуации, когда в помещении воздух накалился до 150 °С и выше, человек мгновенно получает сильный ожог органов дыхания. Это приводит к его гибели.
При горении различных предметов выделяются в результате их термического разложения токсические вещества. Высокая их концентрация в окружающем пространстве способна оказывать отравляющее действие. Кроме того, в жилых помещениях находятся вещи, способные к длительному тлению. Это способствует появлению большого количества угарного газа. Частыми причинами гибели людей в кратковременных пожарах является именно отравление дымом и токсичными веществами. Следует знать, что при концентрации в пространстве газа до 0,32 % человек уже способен потерять сознание, а спустя полчаса наступает смерть. Если СО достигает отметки 1,2 % и больше в воздухе, то человек умирает в течение 3-х минут.
В время пожара, даже если концентрация продуктов горения минимальна, на самочувствие людей может негативно сказываться недостаток кислорода. В самом начале возгорания содержание О2 падает на 15%. Нарушения в организме начинаются уже при достижении отметки в 17%. У человека нарушается координация движений, снижается внимание. Мышление становится вялым. Зачастую кислородное «голодание» замедляет процесс эвакуации. Люди могут вести себя неадекватно, и в случае необходимости не смогут действовать быстро.
К опасным факторам пожара относится и ухудшения видимости из-за образовавшегося едкого дыма. Из-за потери видимости люди не могут найти аварийные выходы. Ориентироваться в зоне возгорания становится невозможным. Кроме того, наличие в дыме частиц тлеющихся предметов разъедает глаза и слизистые. Максимальным значением по концентрации дыма и видимости в таких условиях равняется 20 м.
Рассмотренные выше основные пожарные факторы оказывают наибольшее негативное влияние на людей. Почти в 90% случаев они являются причиной гибели человека при бытовых пожарах.
Они оказывают косвенное влияние и возникают, как следствие основных факторов. Тем не менее, они способны причинить не меньший вред живому организму.
К ним относятся:
По некоторым данным, к вторичным опасным факторам пожара относится и возникновение паники, т.е. психологический критерий. Неспособность людей контролировать свое эмоциональное состояние во время ЧС усложняет работу спасательным службам. Люди, оказавшись в огненной ловушке, начинают совершать хаотичные действия или впадают в ступор. Столпотворение у выхода приводит к многочисленным жертвам в результате давки, а не воздействия пожарный факторов. Во избежание подобных ситуаций должны проводиться на предприятиях и в школах практические занятия по действия в случае возгорания.
Причиной страха, и как следствие панического поведения людей во время пожаров является недостаток знаний. Важным является проведение профилактической и информационной работы с населением со стороны соответствующих специалистов: спасателей, пожарных и медиков.
Изучение опасных факторов возгорания помогают улучшить системы оповещения, разработать эффективные пути для эвакуации, выявить реальные границы огнестойкости различных материалов.
Опасные факторы пожара — это такие факторы, которые при пожаре могут привести к травмам, отравлениям и даже гибели людей, а также к повреждению имущества и материальному ущербу.
Основными факторами пожара являются:
1. Искра и пламя как факторы пожара
2. Повышенная температура как фактор пожара
3. Дым как фактор пожара
4. Пониженная концентрация кислорода как фактор пожара
5. Концентрация токсичных веществ как фактор пожара
6. Сопутствующие факторы пожара
Маленькая искра, перерастающая в открытое пламя и, как следствие, большие неприятности: лесные и степные пожары, пожары в сельскохозяйственных и промышленных постройках, административных зданиях, жилых помещениях, движимом имуществе. Как правило, огромные материальные убытки. Однако что касается людей, то открытый огонь на них редко воздействует: людей поражают преимущественно испускаемые пламенем лучистые потоки, поражающие открытые участки тела. Весьма опасны ожоги от горящей одежды, особенно из синтетических тканей, которая трудно тушится и так же трудно сбрасывается.
Повышенная температура окружающей среды может как усугубить действие предыдущего, так и выступить самостоятельным источником материальных убытков и физических страданий людей, вызванных пожаром от самовозгорающихся предметов и материалов. Наибольшая опасность исходит от нагретого воздуха, который при вдыхании обжигает верхние дыхательные пути и приводит к удушью и смерти. К летальному исходу приводит и вызванный этим фактором пожара перегрев, из-за чего из организма интенсивно выводятся соли, нарушается деятельность сосудов и сердца. Достаточно побыть несколько минут в среде с температурой в 100 °С, как сразу же теряется сознание и наступает смерть. Вместе с тем, губительное влияние на человека оказывает и продолжительное облучение инфракрасными лучами с интенсивностью около 540 Вт/м. Также при повышенной температуре окружающей среды часты ожоги кожи.
Особо опасным фактором пожара является дым, которого, как известно, без огня не бывает. При этом основной вред в этом случае исходит не от огня, как от дыма, который буквально «косит» попавших в сферу его распространения. Вещества, входящие в его состав, в зависимости от того, продуктами горения каких материалов они являются, могут быть настолько ядовитыми, что смерть тех, кто лишь сделал один глоток отравленной смеси, наступает практически мгновенно. Вследствие задымления теряется видимость, что затрудняет процесс эвакуации людей, делает её неуправляемой, потому что движения в дыму становятся хаотичными, эвакуируемые перестают чётко видеть указатели выходов и сами эвакуационные выходы, тогда как успешная эвакуация при пожаре возможна лишь при беспрепятственном передвижении людей.
Пониженная концентрация кислорода всего лишь на 3 процента нарушает мозговую деятельность человека и оказывает ухудшающее воздействие на двигательные функции его организма и во многих случаях становится причиной смерти людей. Потому пониженную концентрацию кислорода в условиях пожара также относят к его особо опасным факторам.
Также особо опасным фактором пожара является повышенная концентрация токсичных продуктов термического разложения и горения. Губительное воздействие пылающих, горячих, тлеющих, просто сверх допустимой меры нагретых полимерных и синтетических материалов всё в больших масштабах и разнообразиях отмечается в последнее время, когда на рынок строительных и отделочных изделий вышли сотни до этого не известных и никогда прежде не применявшихся материалов с не до конца изученными свойствами или не ко всякому использованию пригодные. Из токсичных продуктов горения наиболее опасными признан оксид углерода, который, вступая со скоростью в двести-триста раз большей, нежели кислород, в реакцию с гемоглобином крови, приводит организм к кислородному голоданию. Вследствие чего человек от нахлынувшего головокружения цепенеет, его охватывает равнодушие, депрессия, он становится безучастным к опасности, движения его раскоординируются, и в результате остановка дыхания и смертельный исход.
Пожар имеет 3 стадии развития, которым предшествует возгорание, т.е. первые признаки появления огня.
Первая стадия - начальная. Она характеризуется неустойчивостью, сравнительно низкой температурой в зоне пожара, малой высотой факела пламени и небольшой площадью очага горения. На этой стадии граждане могут и должны попытаться сами справиться с огнем, имея необходимые знания, умения и простейшие средства тушения огня. Так, например, на уроке химии учительница быстро погасила начавшееся возгорание, накрыв пламя войлочным матом.
Вторая стадия характеризуется значительным увеличением тепла, факела пламени и площади горения. Так, например, если при выжигании прошлогодней травы на даче огонь перекинулся на деревья и соседние постройки, то без мобилизации большого количества людей и водяных насосов с огнем не справиться.
Третья стадия характеризуется высокой температурой, большой площадью горения, деформацией и обрушением конструкций. Такие пожары могут быть локализованы и потушены только профессиональными подразделениями при наличии специальной техники.
Опасные факторы пожара- факторы пожара, воздействие которых может привести к травме, отравлению или гибели человека и (или) к материальному ущербу;
Опасные факторы пожара (из ФЗ № 123, ст. 9):
1) пламя и искры;
2) тепловой поток;
3) повышенная температура окружающей среды;
4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
5) пониженная концентрация кислорода;
6) снижение видимости в дыму.
1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;
5) воздействие огнетушащих веществ.
Предельно допустимое значение опасного фактора пожара (ПДЗ ОФП)
Значение опасного фактора, воздействие которого на человека в течение критической продолжительности пожара не приводит к травме, заболеванию или отклонению в состоянии здоровья в течение нормативно установленного времени, а воздействие на материальные ценности не приводит к потере устойчивости объекта при пожаре.
Температура среды…………..……70 С
Тепловое излучение………………500 Вт/см 2
Концентрация, % по объёму
СО…………………...…...0,1%
СО 2 ……………………... 6 %
О 2 ………………….…….. менее 17%
Задымление (потеря видимости) ….2,38 балла
ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА
Непосредственное действие огня на людей и предметы. Люди попадают под действие открытого огня сравнительно редко, чаще всего имеет значение его дистанционное воздействие.
Световое и тепловое воздействие на людей, предметы и объекты. Наибольшую опасность для людей представляет вдыхание перегретого воздуха, вызывающее ожоги верхних дыхательных путей, удушье и смерть. Так, при температуре 100 °С человек теряет сознание и гибнет через несколько минут.
Эффект воздействия высокой температуры на организм человека в значительной мере зависит от влажности воздуха: чем выше влажность, тем ниже критическая температура. Для начальной стадии пожара, которая характеризуется сравнительно высокой влажностью, критическая температура находится в пределах 60-70 °С.
Переносимость человеком лучистых потоков зависит от интенсивности облучения. Чем выше интенсивность облучения, тем меньше время, в течение которого человек способен выдерживать воздействие лучистых потоков. В качестве критической может быть принята интенсивность, равная 3000 Вт/м 2 , при которой время до появления болевых ощущений составляет примерно 10-15 с, а время переносимости - 30-40 с.
Пониженная концентрация кислорода в окружающем воздухе. В норме концентрация кислорода в воздухе 21%. При его концентрации менее 14 % нарушается работа мозга и координация движений, возникает реальная опасность для жизни, а при концентрации 10-11 % смерть наступает в течение нескольких минут.
Действие ядовитых веществ, которые применялись в технологическом процессе или образовались в процессе и в результате горения. Так, весьма опасен дым от горения полимерных и синтетических материалов, широко используемых в отделке помещений, как офисных, так и квартирных; дым от горящего мебельного поролона, содержащий цианистые соединения. Особенную опасность представляет угарный газ.
Концентрации токсичных продуктов горения, представляющие опасность для жизни человека, характеризуются следующими значениями. Наиболее опасным является продукт неполного горения - оксид углерода (СО), концентрация которого в размере 0,5 % вызывает смертельное отравление через 20 мин, а при концентрации 1,3 % смерть наступает в результате 2-3 вдохов. Углекислый газ (С0 2) является менее опасным, так как вызывает реальную опасность для жизни только при значительных концентрациях (8-10 %).
Отдельные пожары (при горении полимерных материалов) могут сопровождаться выделением в окружающую среду таких токсичных соединений, как цианистый водород, фосген, оксиды азота, сероводород, хлористый водород и др., незначительная концентрация которых является смертельной для человека
Потеря видимости, задымление, затрудняющее ориентирование.
Сильное задымление помещений и путей эвакуации приводит к потере ориентировки эвакуирующимися.
В повседневной жизни люди могут передвигаться в любых направлениях. При пожаре все устремляются к выходам, т.е. движение происходит в одном направлении.
В обычных условиях давление людей друг на друга в движущихся потоках практически отсутствует. При пожаре в силу психологического фактора или воздействия неблагоприятных условий часть людей проявляет физические усилия для того, чтобы быстрее покинуть опасную зону.
Из-за этого плотность людских потоков на путях эвакуации значительно превышает плотность при движении в нормальных условиях и в некоторых случаях достигает предельных значений - 10-12 чел./м 2 .
Осколочные поля, создаваемые взрывами баллонов с газом, телевизоров, летящими осколками стекол, обломками разрушенных сооружений и технологического оборудования. Падающие части строительных конструкций, агрегатов и установок могут придавить человека или привести к травмам различного характера и степени тяжести. Это в значительной мере воспрепятствует самостоятельному выходу человека из зоны бедствия.
Пожар может наносить огромный вред имуществу и здоровью человека. Опасные факторы пожара (ОФП) можно определить как такие факторы, которые наносят вред материальным ценностям и здоровью (жизни) людей.
Под расчетом ОФП подразумевают процедуру выявления динамики развития таких факторов вследствие воздействия очага возгорания.
Опасные факторы пожара классифицируют на две большие категории: основные и второстепенные. К категории основных факторов относят те факторы, которые появляются непосредственно по причине возгорания:
Оценивание ОФП производится по специальному критерию. Под таким критерием подразумевается предельно допустимые показатели, т.е. такие значения, при которых действие на людей на протяжении критической длительности пожара (а именно время загромождения эвакуационных путей, которое умножается на 0,8) не вызывают негативных последствий (травм, болезней или отклонений в состоянии здоровья в течении определенного промежутка времени).
Все основные факторы опасны для человека и могут вызывать крайне неблагоприятные последствия. Так, действие на человека пламени вызывает ожоги и поражение органов дыхания. Специальные аппараты для дыхания способны защитить от действия пламени, но не эффективны для защиты от высоких температурных показателей. В процессе пожара температура внутри объектов может подниматься до 400 градусов и выше. Известно, что температура выше 50 градусов уже крайне опасна для человеческого организма, вызывая обезвоживание, ожоги и смертельное поражение органов дыхания. Предельно допустимые температурные показатели – 70 градусов.
В помещениях жилого типа токсичные продукты горения крайне опасны для человека. К этим веществам относят диоксид углерода (углекислый газ), угарный газ и хлороводород. Дым – совокупность продуктов горения (смесь жидких и твердых веществ). В связи с присутствием в составе дыма частиц, находящихся в жидком и твердом состоянии, в процессе прохождения через него света, мощность световых частиц уменьшается, что отражается на нарушении видимости в дыму. Часто блокирование эвакуационных путей возникает именно вследствие нарушения видимости в дыму. Предельные показатели по потере видимости в дыму составляют 20 метров.
Большинство пожаров происходит в процессе пламенного горения. Часто начало пожаров связано с тлением, но потом пожары переходят в стадию пламенного горения. Пламя – невероятно опасный фактор пожара, который наносит ущерб жизни и здоровью людей. Открытое пламя способствует молниеносному распространению пожара на территории помещений объекта. В связи с тепловым излучением пламени пожар распространяется на значительное расстояние, а критерием оценки пламени выступает тепловой поток.
В зданиях жилого типа в большинстве случаев пламя не представляет особую угрозу, в связи с тем, что до момента значительного распространения пожара люди успевают освободить помещение. Однако в зданиях производственного типа пламя представляет особую опасность. В особенности это касается помещений с находящимися внутри горючими веществами и легковоспламеняющимися жидкостями. Предельные показатели теплового потока в РФ – 1,4 кВт/м2.
При пожаре кислород как компонент воздуха тратится на горение веществ, которые составляют основу пожарной нагрузки. В свою очередь продукты горения освобождаются в процессе пожара и смешиваются с воздушной массой, при этом происходит снижение концентрации кислорода. Предельно допустимое значение этого ОФП – 0,226 кг/м3.
К второстепенным факторам пожара относят те факторы, которые возникают вследствие пожара, но с вязаны с особенностями здания (объекта), где распространяется пожар. Эти факторы следующие:
Опасные факторы пожара распространяют свое негативное действие во времени и пространстве на человеческий организм, имущество и окружающую среду. Часто наблюдают негативное действие одновременно ряда факторов.
Расчет опасных факторов пожара нужен для определения времени эвакуации людей и расчетов пожарного риска.
