МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ СССР
ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ.
УТВЕРЖДАЮ
Начальник ВНИИПО МВД СССР
Д. И. Юрченко
РАСЧЕТ
НЕОБХОДИМОГО ВРЕМЕНИ
ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ
ПРИ ПОЖАРЕ
МОСКВА 1989
Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989.
Изложен порядок расчета необходимого времени, эвакуации людей из помещений различного назначения при возникновении в них пожара.
При решении задачи учитывались следующие опасные факторы пожара: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичные газы; пониженная концентрация кислорода. Определение необходимого времени эвакуации производилось по условию достижения одним из этих факторов предельно допустимого для человека значения.
Предназначены для инженерно-технических работников пожарной охраны, преподавателей, слушателей пожарно-технических учебных заведений, сотрудников научно-исследовательских, проектно-конструкторских, строительных организаций и. учреждений.
Табл. 4, прил.1, библиогр.: 4 назв.
Характерная особенность современного строительства - увеличение количества зданий с массовым пребыванием людей. К их числу можно отнести крытые культурно-спортивные комплексы, кинотеатры, клубы, магазины, производственные здания и т.д. Пожары в таких помещениях нередко сопровождаются травмированием и гибелью людей. В первую очередь это относится к быстроразвивающимся пожарам, представляющим реальную опасность для человека уже через несколько минут после их возникновения и отличающимся интенсивным воздействием на людей опасных факторов пожара (МП). Наиболее надежный способ обеспечения безопасности людей в таких условиях - своевременная эвакуация из помещения, в котором возник пожар.
В соответствии с ГОСТ 12.1.004-85. ССБТ. "Пожарная безопасность. Общие требования", каждый объект должен иметь такое объемно-планировочное и техническое исполнение, чтобы эвакуация людей из помещения была завершена до момента достижения ОФП предельно допустимых значений. В связи с этим количество, размеры и конструктивное исполнение эвакуационных путей и выходов определяются в зависимости от необходимого времени эвакуации, т.е. времени, в течение которого люди должны покинуть помещение, не подвергаясь опасному для жизни и здоровья воздействию пожара / /. Данные по необходимому времени эвакуации являются также исходной информацией для расчета уровня обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях. Неверное определение необходимого времени эвакуации может привести к принятию неправильных проектных решений и увеличению стоимости зданий или к недостаточному обеспечению безопасности людей в случае возникновения пожара.
В соответствии с рекомендациями работы / /, необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Под критической продолжительностью пожара подразумевается время, по истечении которого возникает опасная ситуация вследствие достижения одним из ОФП предельно допустимого для человека значения. При этом предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других, так как комплексное воздействие изменяющихся во времени различных качественных и количественных сочетаний МП, характерных для начального периода развития пожара, оценить в настоящее время не представляется возможным. Коэффициент безопасности учитывает возможную погрешность при решении поставленной задачи. Он принимается равным 0,8 / /.
Таким образом, для определения необходимого времени эвакуации людей из помещения нужно знать динамику МП в зоне пребывания людей (рабочей зоне) и предельно допустимые для человека значения каждого из них. К числу ОФП, которые представляют наибольшую опасность для людей в помещении в начальный период быстроразвивающегося пожара, могут быть отнесены: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичнее продукты горения; пониженная концентрация кислорода.
Методика расчета необходимого времени эвакуации, изложенная в настоящих рекомендациях, разработана на основе проведенных во ВНИИПО МВД СССР теоретических и экспериментальных исследований динамики ОФП, действующих на критической для человека стадии пожара в помещениях различного назначения. В качестве предельно допустимых для людей уровней ОФП использовались значения, полученные в результате медико-биологических исследований воздействия на человека различных опасных факторов.
через открытые проемы происходит только вытеснение газа из помещения;
абсолютное давление газа в помещении при пожаре не изменяется;
отношение теплопотерь в строительные конструкции к тепловой мощности очага пожара постоянно во времени;
свойства среды и удельные характеристики горящего при пожаре материала (низшая рабочая теплота сгорания, дымообразующая способность, удельный выход токсичных газов и т.д.) постоянны;
зависимость выгоревшей массы материала от времени представляет собой степенную функцию.
Предлагаемая методика применима для расчета необходимого времени эвакуации при быстроразвивающихся пожарах в помещениях со средним за рассматриваемый период темпом увеличения температуры среды более 30 град·мин -1 . Такие пожары характеризуются наличием пристенных циркуляционных струй и отсутствием четкой границы слоя дыма. Использование расчетных формул для пожаров с меньшим темпом роста температуры приведет к занижению величины необходимого времени эвакуации, т.е. к увеличению запаса надежности при решении задачи.
На основе анализа проектного решения объекта определяются геометрические размеры помещения и высота рабочих зон. Рассчитывается свободный объем помещения, который равен разности между геометрическим объемом помещения и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объем невозможно, то допускается принимать его равным 80 % геометрического объема / /.
Далее выбираются расчетные схемы развития пожара, которые характеризуются видом горючего вещества или материала и направлением возможного распространения пламени. При выборе расчетных схем развития пожара следует ориентироваться прежде всего на наличие легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов, быстрое и интенсивное горение которых не может быть ликвидировано силами находящихся в помещении людей. К таким веществам и материалам относятся: легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, разрыхленные волокнистые материалы (хлопок, лен, угары и т.д.), развешенные ткани (например, занавесы в театрах или кинотеатрах), декорации в зрелищных предприятиях, бумага, древесная стружка, некоторые виды полимерных материалов (например, мягкий пенополиуретан, оргстекло) и т.д.
Для каждой из выбранных схем развития пожара рассчитывается критическая для человека продолжительность пожара по следующим факторам: повышенной температуре ; потере видимости в дыму ; токсичным газам ; пониженному содержанию кислорода . Полученные значения сравниваются между собой и из них выбирается минимальное, которое и является критической продолжительностью пожара no j -й расчетной схеме.
Затем определяется наиболее опасная схема развития пожара в данном помещении. С этой целью по каждой из схем рассчитывается количество выгоревшего к моменту , материала m j и сравнивается c общим количеством данного материала М j , которое может быть охвачено пожаром по рассматриваемой схеме. Расчетные схемы, при которых m j >М j , исключаются из дальнейшего анализа. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная схема развития пожара, при которой критическая продолжительность пожара минимальна.
Подученное значение t кр принимается в качестве критической продолжительности пожара для рассматриваемого помещения.
По значению t кр определяется необходимое время эвакуации людей из данного помещения.
К используемым в расчете геометрическим характеристикам помещения относятся его геометрический объем, приведенная высота Н и высота каждой из рабочих зон h .
Геометрический объем определяется на основе размеров и конфигурации помещения. Приведенная высота находится, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения. Высота рабочей зоны рассчитывается следующим образом:
где h отм - высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения, м; δ - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что максимальной опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на уровне более высокой отметки. Так, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h для партера нужно вычислять, ориентируясь на удаленные от сцены (расположенные на наиболее высокой отметке) ряды кресел.
Время возникновения опасных для человека ситуаций при пожаре в помещении зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь, обусловливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и разрешения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуется значениями двух параметров А и n , которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом.
1. Для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади F :
при горении жидкости с установившейся скоростью (характерно для легкоиспаряющихся жидкостей)
где ψ - удельная установившаяся массовая скорость выгорания жидкости, кг·м -2 с -1 ;
при горении жидкости с неустановившейся скоростью
Определяется критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы
где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.
При отсутствии специальных требований значения α и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк.
После расчета критической продолжительности пожара для каждой из выбранных схем его развития находится количество выгоревшего к моменту t кр j материала .
Каждое значение в рассматриваемой j -й схеме сравнивается с показателем M j . Расчетные схемы, при которых m j >М j , как уже отмечалось, исключаются из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность минимальна t кр = min { t кр j }.
Полученное значение t кр является критической продолжительностью пожара для данной рабочей зоны в рассматриваемом помещении.
Необходимое время эвакуации людей из данной рабочей зоны рассматриваемого помещения рассчитывается по формуле:
где к б - коэффициент безопасности, к б = 0,8.
Исходные данные для расчетов могут быть взяты из табл. - приложения или из справочной литературы.
Пример 1. Определить необходимое время эвакуации людей из зрительного зала кинотеатра. Длина зала равна 25 м, ширина - 20 м. Высота зала со стороны сцены - 12 м, с противоположной стороны - 9 м. Длина горизонтального участка попа у сцены на нулевой отметке равна 7 м. Балкон зрительного зала расположен на высоте 7 м от нулевой отметки. Занавес массой 50 кг выполнен из ткани со следующими характеристиками: Q = 13,8 МДж·кг -1 ; D = 50 Нп·м 2 ·кг -1 ; L O 2 , = 1,03 кг·кг -1 ; L СО2 = 0,203 кг·кг -1 ; L СО = 0,0022 кг·кг -1 ; ψ = 0,0115 кг·м 2 ·c -1 ; V B = 0,3 м·с -1 ; V Г = 0,013 м·с -1 . Обивка кресел - пенополиуретан, обтянутый дерматином. Начальная температура в зале равна 25 °С, начальная освещенность - 40 лк, объем предметов и оборудования - 200 м 3 .
1. Определяем геометрические характеристики помещения.
Геометрический объем равен
Приведенная высота Н определяется, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения
для партера h = 3 + 1,7 - 0,5 - 3 = 3,2 м;
для балкона h = 7 + 1,7 - 0,5 - 3 = 7,2 м.
Свободный объем помещения V = 5460 - 200 = 5260 м 3 .
2. Выбираем расчетные схемы пожара. Принципиально возможны два варианта возникновения и распространения пожара в данном помещении: по занавесу и по рядам кресел. Однако загорание дерматиновой обивки кресла от малокалорийного источника трудноосуществимо и может быть легко ликвидировано силами находящихся в зале людей.
Следовательно, вторая схема практически нереальна и отпадает.
А 2 = 0,0213·0,05·2 = 2,13·10 -3 кг·с -2 ; n = 2.
3. Проводим расчет t кр1 и t кр2 согласно рекомендациям, содержащимся в разделе. Принимаем α = 0,3. Остальные исходные данные берем из условия задачи, а также из приложения, учитывая, что при горении льна наиболее опасными токсичными продуктами горения являются оксид и диоксид углерода.
Определяем
t
кр1
,
В = 3227 кг; 
.
Тогда
(отрицательное число под знаком логарифма означает, что повышение содержания СО в данном случае не опасно и может не приниматься во внимание);
(диоксид углерода также не принимается в расчет).
Таким образом t кр = {191,363,175} = 175 с.
Определяем t кр2 . В = 3227 кг; z = 1,32.
Тогда
Увеличение содержания в атмосфере оксида и диоксида углерода в данном случае также не опасно для человека. Следовательно,
t кр2 = min {429, 374, 1119} = 374 с.
4. Определяем m 1 и m 2 следующим образом
m 1 = 5,59·10 -5 (175) 3 = 300 кг;
m 2 = 2,13·10 -3 (374) 2 = 298 кг.
Поскольку m 2 = 298 кг>М 2 = 250 кг, вторая схема из рассмотрения исключается. Следовательно, t кр = t кр1 = 175 с.
5. Определяем необходимое время эвакуации людей из помещения t нб = 0,8·175 = 140 с = 2,3 мин.
Пример 3. Требуется найти необходимое время эвакуации людей из механообрабатывающего цеха размером 104×72×16,2 м, в котором произошел аварийный разлив и загорание масла на площади 420 м 2 . Люди находятся на нулевой отметке. Время установления стационарного режима выгорания масла 900 с / /. Характеристики горения масла:
Q = 41,9 МДж·кг -1 ; D = 243 Нп·м 2 ·кг -1 ; L O 2 = 0,282 кг·кг -1 ; L CO 2 = 0,7 кг·кг -1 ; ψ = 0,03 кг·м -2 ·с -1 .
1. Определяем геометрические характеристики помещения:
h = 1,7 м; V = 0,8·104·72·16,2 = 97044 м 3 .
2. Для случая нестационарного горения жидкости на постоянной площади по формуле () находим:
3.
Определяем t
кр
при α
= 0,3 и Е
= 40 лк. В = 2136 кг; 
.
Тогда
;
t кр = min {362, 135} = 135 с.
4. Рассчитываем необходимое время эвакуации людей из помещения
t нб = 0,8·135 = 108 с = 1,8 мин.
Таблица 1
Удельная массовая скорость выгорания и низшая теплота сгорания веществ и материалов
|
Удельная массовая скорость выгорания ψ×10 3 , кг·м 2 ·с -1 |
Низшая теплота сгорания Q , кДж·кг -1 |
|
|
Бензин |
61,7 |
41870 |
|
Ацетон |
44,0 |
28890 |
|
Диэтиловый эфир |
60,0 |
33500 |
|
Бензол |
73,3 |
38520 |
|
Дизельное топливо |
42,0 |
48870 |
|
Керосин |
48,3 |
43540 |
|
Мазут |
34,7 |
39770 |
|
Нефть |
28,3 |
41870 |
|
Этиловый спирт |
33,0 |
27200 |
|
Турбинное масло (ТП-22) |
30,0 |
41870 |
|
Изопропиловый спирт |
31,3 |
30145 |
|
Изопентан |
10,3 |
45220 |
|
Толуол |
48,3 |
41030 |
|
Натрий металлический |
17,5 |
10900 |
|
Древесина (бруски) W = 13,7 % |
39,3 |
13800 |
|
Древесина (мебель в жилых и административных зданиях W = 8-10 %) |
14,0 |
13800 |
|
Бумага разрыхленная |
13400 |
|
|
Бумага (книги, журналы) |
13400 |
|
|
Книги на деревянных стеллажах |
16,7 |
13400 |
|
Кинопленка триацетатная |
18800 |
|
|
Карболитовые изделия |
26900 |
|
|
Каучук СКС |
13,0 |
43890 |
|
Каучук натуральный |
19,0 |
44725 |
|
Органическое стекло |
16,1 |
27670 |
|
Полистирол |
14,4 |
39000 |
|
Резина |
11,2 |
33520 |
|
Текстолит |
20900 |
|
|
Пенополиуретан |
24300 |
|
|
Волокно штапельное |
13800 |
|
|
Волокно штапельное в кипах 40×40×40 см |
13800 |
|
|
Полиэтилен |
10,3 |
47140 |
|
Полипропилен |
14,5 |
45670 |
|
Хлопок в тюках ρ = 190 кг·м -3 |
16750 |
|
|
Хлопок разрыхленный |
21,3 |
15700 |
|
Лен разрыхленный |
21,3 |
15700 |
|
Хлопок + капрон (3:1) |
12,5 |
16200 |
Таблица 2
Линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов
|
Материалы |
Средняя линейная скорость распространения пламени V×10 2 , м·с -1 |
|
Угары текстильного производства в разрыхленном состоянии |
10,0 |
|
Корд |
|
|
Хлопок разрыхленный |
|
|
Лен разрыхленный |
|
|
Хлопок + капрон (3:1) |
|
|
Древесина в штабелях при различной влажности, в % |
|
|
8-12 |
|
|
16-18 |
|
|
18-20 |
|
|
20-30 |
|
|
более 30 |
|
|
Подвешенные ворсистые ткани |
6,7-10 |
|
Текстильные изделия в закрытом складе при загрузке 100 кг·м -2 |
|
|
Бумага в рулонах в закрытом складе при разгрузке 140 кг·м -2 |
|
|
Синтетический каучук в закрытом складе при загрузке свыше 290 кг·м -2 |
|
|
Деревянные покрытия цехов большой площади, деревянные стены и стены, отделанные древесноволокнистыми плитами |
2,8-5,3 |
|
Соломенные и камышитовые изделия |
|
|
Ткани (холст, байка, бязь): |
|
|
по горизонтали |
|
|
в вертикальном направлении |
|
|
в нормальном направлении к поверхности тканей при расстоянии между ними 0,2 м |
Таблица 3
Дымообразующая способность веществ и материалов
|
Вещества и материалы |
Дымообразующая способность D , Нп·м 2 кг -1 |
|||
|
Тление |
Горение |
|||
|
Бутиловый спирт |
||||
|
Бензин А-76 |
||||
|
Этилацетат |
||||
|
Циклогексан |
||||
|
Толуол |
||||
|
Дизельное топливо |
||||
|
Древесина |
||||
|
Древесное волокно (береза, осина) |
||||
|
ДСП, ГОСТ 10632-77 |
||||
|
Фанера, ГОСТ 3916-65 |
||||
|
Сосна |
||||
|
Береза |
||||
|
Древесноволокнистая плита (ДВП) |
||||
|
Линолеум ПВХ, ТУ 21-29-76-79 |
||||
|
Стеклопластик, ТУ 6-11-10-62-81 |
||||
|
Полиэтилен, ГОСТ 16337-70 |
1290 |
|||
|
Табак "Юбилейный" 1 сорт, рл. 13 % |
||||
|
Пенопласт ПВХ-9, СТУ 14-07-41-64 |
2090 |
1290 |
||
|
Пенопласт ПС-1-200 |
2050 |
1000 |
||
|
Резина, ТУ 38-5-12-06-68 |
1680 |
|||
|
Полиэтилен высокого давления (ПЭВФ) |
1930 |
|||
|
Пленка ПВХ марки ПДО-15 |
||||
|
Пленка марки ПДСО-12 |
||||
|
Турбинное масло |
||||
|
Лен разрыхленный |
3,37 |
|||
|
Ткань вискозная |
||||
|
Атлас декоративный |
||||
|
Репс |
||||
|
Ткань мебельная полушерстяная |
||||
|
Полотно палаточное |
0,36 |
1,83 |
||
|
Хлопок + капрон (3:1) |
0,012 |
1,045 |
3,55 |
|
|
Турбинное масло ТП-22 |
0,122 |
0,282 |
||
|
Кабели АВВГ |
0,11 |
0,023 |
||
|
Кабели АПВГ |
0,150 |
0,016 |
||
|
Древесина |
0,024 |
1,51 |
1,15 |
|
|
Керосин |
0,148 |
2,92 |
3,34 |
|
|
Древесина, огнезащищенная препаратом СДФ-552 |
0,12 |
1,96 |
1,42 |
|
МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ СССР
ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ.
УТВЕРЖДАЮ
Начальник ВНИИПО МВД СССР
Д. И. Юрченко
РАСЧЕТ
НЕОБХОДИМОГО ВРЕМЕНИ
ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ
ПРИ ПОЖАРЕ
МОСКВА 1989
Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989.
Изложен порядок расчета необходимого времени, эвакуации людей из помещений различного назначения при возникновении в них пожара.
При решении задачи учитывались следующие опасные факторы пожара: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичные газы; пониженная концентрация кислорода. Определение необходимого времени эвакуации производилось по условию достижения одним из этих факторов предельно допустимого для человека значения.
Предназначены для инженерно-технических работников пожарной охраны, преподавателей, слушателей пожарно-технических учебных заведений, сотрудников научно-исследовательских, проектно-конструкторских, строительных организаций и. учреждений.
Табл. 4, прил.1, библиогр.: 4 назв.
Характерная особенность современного строительства - увеличение количества зданий с массовым пребыванием людей. К их числу можно отнести крытые культурно-спортивные комплексы, кинотеатры, клубы, магазины, производственные здания и т.д. Пожары в таких помещениях нередко сопровождаются травмированием и гибелью людей. В первую очередь это относится к быстроразвивающимся пожарам, представляющим реальную опасность для человека уже через несколько минут после их возникновения и отличающимся интенсивным воздействием на людей опасных факторов пожара (МП). Наиболее надежный способ обеспечения безопасности людей в таких условиях - своевременная эвакуация из помещения, в котором возник пожар.
В соответствии с ГОСТ 12.1.004-85. ССБТ. "Пожарная безопасность. Общие требования", каждый объект должен иметь такое объемно-планировочное и техническое исполнение, чтобы эвакуация людей из помещения была завершена до момента достижения ОФП предельно допустимых значений. В связи с этим количество, размеры и конструктивное исполнение эвакуационных путей и выходов определяются в зависимости от необходимого времени эвакуации, т.е. времени, в течение которого люди должны покинуть помещение, не подвергаясь опасному для жизни и здоровья воздействию пожара / /. Данные по необходимому времени эвакуации являются также исходной информацией для расчета уровня обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях. Неверное определение необходимого времени эвакуации может привести к принятию неправильных проектных решений и увеличению стоимости зданий или к недостаточному обеспечению безопасности людей в случае возникновения пожара.
В соответствии с рекомендациями работы / /, необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Под критической продолжительностью пожара подразумевается время, по истечении которого возникает опасная ситуация вследствие достижения одним из ОФП предельно допустимого для человека значения. При этом предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других, так как комплексное воздействие изменяющихся во времени различных качественных и количественных сочетаний МП, характерных для начального периода развития пожара, оценить в настоящее время не представляется возможным. Коэффициент безопасности учитывает возможную погрешность при решении поставленной задачи. Он принимается равным 0,8 / /.
Таким образом, для определения необходимого времени эвакуации людей из помещения нужно знать динамику МП в зоне пребывания людей (рабочей зоне) и предельно допустимые для человека значения каждого из них. К числу ОФП, которые представляют наибольшую опасность для людей в помещении в начальный период быстроразвивающегося пожара, могут быть отнесены: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичнее продукты горения; пониженная концентрация кислорода.
Методика расчета необходимого времени эвакуации, изложенная в настоящих рекомендациях, разработана на основе проведенных во ВНИИПО МВД СССР теоретических и экспериментальных исследований динамики ОФП, действующих на критической для человека стадии пожара в помещениях различного назначения. В качестве предельно допустимых для людей уровней ОФП использовались значения, полученные в результате медико-биологических исследований воздействия на человека различных опасных факторов.
через открытые проемы происходит только вытеснение газа из помещения;
абсолютное давление газа в помещении при пожаре не изменяется;
отношение теплопотерь в строительные конструкции к тепловой мощности очага пожара постоянно во времени;
свойства среды и удельные характеристики горящего при пожаре материала (низшая рабочая теплота сгорания, дымообразующая способность, удельный выход токсичных газов и т.д.) постоянны;
зависимость выгоревшей массы материала от времени представляет собой степенную функцию.
Предлагаемая методика применима для расчета необходимого времени эвакуации при быстроразвивающихся пожарах в помещениях со средним за рассматриваемый период темпом увеличения температуры среды более 30 град·мин -1 . Такие пожары характеризуются наличием пристенных циркуляционных струй и отсутствием четкой границы слоя дыма. Использование расчетных формул для пожаров с меньшим темпом роста температуры приведет к занижению величины необходимого времени эвакуации, т.е. к увеличению запаса надежности при решении задачи.
На основе анализа проектного решения объекта определяются геометрические размеры помещения и высота рабочих зон. Рассчитывается свободный объем помещения, который равен разности между геометрическим объемом помещения и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объем невозможно, то допускается принимать его равным 80 % геометрического объема / /.
Далее выбираются расчетные схемы развития пожара, которые характеризуются видом горючего вещества или материала и направлением возможного распространения пламени. При выборе расчетных схем развития пожара следует ориентироваться прежде всего на наличие легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов, быстрое и интенсивное горение которых не может быть ликвидировано силами находящихся в помещении людей. К таким веществам и материалам относятся: легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, разрыхленные волокнистые материалы (хлопок, лен, угары и т.д.), развешенные ткани (например, занавесы в театрах или кинотеатрах), декорации в зрелищных предприятиях, бумага, древесная стружка, некоторые виды полимерных материалов (например, мягкий пенополиуретан, оргстекло) и т.д.
Для каждой из выбранных схем развития пожара рассчитывается критическая для человека продолжительность пожара по следующим факторам: повышенной температуре ; потере видимости в дыму ; токсичным газам ; пониженному содержанию кислорода . Полученные значения сравниваются между собой и из них выбирается минимальное, которое и является критической продолжительностью пожара no j -й расчетной схеме.
Затем определяется наиболее опасная схема развития пожара в данном помещении. С этой целью по каждой из схем рассчитывается количество выгоревшего к моменту , материала m j и сравнивается c общим количеством данного материала М j , которое может быть охвачено пожаром по рассматриваемой схеме. Расчетные схемы, при которых m j >М j , исключаются из дальнейшего анализа. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная схема развития пожара, при которой критическая продолжительность пожара минимальна.
Подученное значение t кр принимается в качестве критической продолжительности пожара для рассматриваемого помещения.
По значению t кр определяется необходимое время эвакуации людей из данного помещения.
К используемым в расчете геометрическим характеристикам помещения относятся его геометрический объем, приведенная высота Н и высота каждой из рабочих зон h .
Геометрический объем определяется на основе размеров и конфигурации помещения. Приведенная высота находится, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения. Высота рабочей зоны рассчитывается следующим образом:
где h отм - высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения, м; δ - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что максимальной опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на уровне более высокой отметки. Так, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h для партера нужно вычислять, ориентируясь на удаленные от сцены (расположенные на наиболее высокой отметке) ряды кресел.
Время возникновения опасных для человека ситуаций при пожаре в помещении зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь, обусловливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и разрешения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуется значениями двух параметров А и n , которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом.
1. Для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади F :
при горении жидкости с установившейся скоростью (характерно для легкоиспаряющихся жидкостей)
где ψ - удельная установившаяся массовая скорость выгорания жидкости, кг·м -2 с -1 ;
при горении жидкости с неустановившейся скоростью
Определяется критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы
где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.
При отсутствии специальных требований значения α и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк.
После расчета критической продолжительности пожара для каждой из выбранных схем его развития находится количество выгоревшего к моменту t кр j материала .
Каждое значение в рассматриваемой j -й схеме сравнивается с показателем M j . Расчетные схемы, при которых m j >М j , как уже отмечалось, исключаются из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность минимальна t кр = min { t кр j }.
Полученное значение t кр является критической продолжительностью пожара для данной рабочей зоны в рассматриваемом помещении.
Необходимое время эвакуации людей из данной рабочей зоны рассматриваемого помещения рассчитывается по формуле:
где к б - коэффициент безопасности, к б = 0,8.
Исходные данные для расчетов могут быть взяты из табл. - приложения или из справочной литературы.
Пример 1. Определить необходимое время эвакуации людей из зрительного зала кинотеатра. Длина зала равна 25 м, ширина - 20 м. Высота зала со стороны сцены - 12 м, с противоположной стороны - 9 м. Длина горизонтального участка попа у сцены на нулевой отметке равна 7 м. Балкон зрительного зала расположен на высоте 7 м от нулевой отметки. Занавес массой 50 кг выполнен из ткани со следующими характеристиками: Q = 13,8 МДж·кг -1 ; D = 50 Нп·м 2 ·кг -1 ; L O 2 , = 1,03 кг·кг -1 ; L СО2 = 0,203 кг·кг -1 ; L СО = 0,0022 кг·кг -1 ; ψ = 0,0115 кг·м 2 ·c -1 ; V B = 0,3 м·с -1 ; V Г = 0,013 м·с -1 . Обивка кресел - пенополиуретан, обтянутый дерматином. Начальная температура в зале равна 25 °С, начальная освещенность - 40 лк, объем предметов и оборудования - 200 м 3 .
1. Определяем геометрические характеристики помещения.
Геометрический объем равен
Приведенная высота Н определяется, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения
.
Помещение содержит две рабочие зоны: партер и балкон. В соответствии с указаниями, приведенными в разделе (), находим высоту каждой рабочей зоны
для партера h = 3 + 1,7 - 0,5 - 3 = 3,2 м;
для балкона h = 7 + 1,7 - 0,5 - 3 = 7,2 м.
Свободный объем помещения V = 5460 - 200 = 5260 м 3 .
2. Выбираем расчетные схемы пожара. Принципиально возможны два варианта возникновения и распространения пожара в данном помещении: по занавесу и по рядам кресел. Однако загорание дерматиновой обивки кресла от малокалорийного источника трудноосуществимо и может быть легко ликвидировано силами находящихся в зале людей.
Следовательно, вторая схема практически нереальна и отпадает.
Удельная массовая скорость выгорания ψ×10 3 , кг·м 2 ·с -1
Низшая теплота сгорания Q , кДж·кг -1
Бензин
61,7
41870
Ацетон
44,0
28890
Диэтиловый эфир
60,0
33500
Бензол
73,3
38520
Дизельное топливо
42,0
48870
Керосин
48,3
43540
Мазут
34,7
39770
Нефть
28,3
41870
Этиловый спирт
33,0
27200
Турбинное масло (ТП-22)
30,0
41870
Изопропиловый спирт
31,3
30145
Изопентан
10,3
45220
Толуол
48,3
41030
Натрий металлический
17,5
10900
Древесина (бруски) W = 13,7 %
39,3
13800
Древесина (мебель в жилых и административных зданиях W = 8-10 %)
14,0
13800
Бумага разрыхленная
13400
Бумага (книги, журналы)
13400
Книги на деревянных стеллажах
16,7
13400
Кинопленка триацетатная
18800
Карболитовые изделия
26900
Каучук СКС
13,0
43890
Каучук натуральный
19,0
44725
Органическое стекло
16,1
27670
Полистирол
14,4
39000
Резина
11,2
33520
Текстолит
20900
Пенополиуретан
24300
Волокно штапельное
13800
Волокно штапельное в кипах 40×40×40 см
13800
Полиэтилен
10,3
47140
Полипропилен
14,5
45670
Хлопок в тюках ρ = 190 кг·м -3
16750
Хлопок разрыхленный
21,3
15700
Лен разрыхленный
21,3
15700
Хлопок + капрон (3:1)
12,5
16200
Таблица 2
Линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов
|
Материалы |
Средняя линейная скорость распространения пламени V×10 2 , м·с -1 |
|
Угары текстильного производства в разрыхленном состоянии |
10,0 |
|
Корд |
|
|
Хлопок разрыхленный |
|
|
Лен разрыхленный |
|
|
Хлопок + капрон (3:1) |
|
|
Древесина в штабелях при различной влажности, в % |
|
|
8-12 |
|
|
16-18 |
|
|
18-20 |
|
|
20-30 |
|
|
более 30 |
|
|
Подвешенные ворсистые ткани |
6,7-10 |
|
Текстильные изделия в закрытом складе при загрузке 100 кг·м -2 |
|
|
Бумага в рулонах в закрытом складе при разгрузке 140 кг·м -2 |
|
|
Синтетический каучук в закрытом складе при загрузке свыше 290 кг·м -2 |
|
|
Деревянные покрытия цехов большой площади, деревянные стены и стены, отделанные древесноволокнистыми плитами |
2,8-5,3 |
|
Соломенные и камышитовые изделия |
|
|
Ткани (холст, байка, бязь): |
|
|
по горизонтали |
|
|
в вертикальном направлении |
|
|
в нормальном направлении к поверхности тканей при расстоянии между ними 0,2 м |
Таблица 3
Дымообразующая способность веществ и материалов
|
Вещества и материалы |
Дымообразующая способность D , Нп·м 2 кг -1 |
||||
|
Тление |
Горение |
||||
|
Бутиловый спирт |
|||||
|
Бензин А-76 |
|||||
|
Этилацетат |
|||||
|
Циклогексан |
|||||
|
Толуол |
|||||
|
Дизельное топливо |
|||||
|
Древесина |
|||||
|
Древесное волокно (береза, осина) |
|||||
|
ДСП, ГОСТ 10632-77 |
|||||
|
Фанера, ГОСТ 3916-65 |
|||||
|
Сосна |
|||||
|
Береза |
|||||
|
Древесноволокнистая плита (ДВП) |
|||||
|
Линолеум ПВХ, ТУ 21-29-76-79 |
|||||
|
Стеклопластик, ТУ 6-11-10-62-81 |
|||||
|
Полиэтилен, ГОСТ 16337-70 |
1290 |
||||
|
Табак "Юбилейный" 1 сорт, рл. 13 % |
|||||
|
Пенопласт ПВХ-9, СТУ 14-07-41-64 |
2090 |
1290 |
|||
|
Пенопласт ПС-1-200 |
2050 |
1000 |
|||
|
Резина, ТУ 38-5-12-06-68 |
1680 |
||||
|
Полиэтилен высокого давления (ПЭВФ) |
1930 |
||||
|
Пленка ПВХ марки ПДО-15 |
|||||
|
Пленка марки ПДСО-12 |
|||||
|
Турбинное масло |
|||||
|
Лен разрыхленный |
3,37 |
||||
|
Ткань вискозная |
|||||
|
Атлас декоративный |
L CO2 |
L O2 |
H HCl |
||
|
Хлопок |
0,0052 |
0,57 |
|||
|
Лен |
0,0039 |
0,36 |
1,83 |
||
|
Хлопок + капрон (3:1) |
0,012 |
1,045 |
3,55 |
||
|
Турбинное масло ТП-22 |
0,122 |
0,282 |
|||
|
Кабели АВВГ |
0,11 |
0,023 |
|||
|
Кабели АПВГ |
0,150 |
0,016 |
|||
|
Древесина |
0,024 |
1,51 |
1,15 |
||
|
Керосин |
0,148 |
2,92 |
3,34 |
||
|
Древесина, огнезащищенная препаратом СДФ-552 |
0,12 |
1,96 |
1,42 |
||
1. Ройтман М. Я. Противопожарное нормирование в строительстве. - М.: Стройиздат, 1985. - 590 с.
2. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности: ОНТП 24-86/МВД СССР; Введ. 01.01.87: Взамен СН 463-74. - М.. 1987. - 25 с.
3. Проведение исследований и разработка пособия по определению необходимого времени эвакуации людей из зальных помещений при пожаре: Отчет о НИР/ВНИИПО МВД СССР; Руководитель Т. Г. Меркушкина. - П.28.Д.024.84; № ГР 01840073434; Инв. № 02860056271. - М.. 1984. - 195 с.
4. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР. 1988. - 56 с.
Уважаемый novik_n ®, очень доволен беседой, особенно доволен тем, что нам удаётся вести именно заинтересованную беседу, а не безобразные споры. В целом наша беседа проходит под эпиграфом: «У кого чего болит, тот о том и говорит». Я говорю: «Само словосочетание "расчет по оценке пожарного риска" - не имеет право на существование, точно так же как и словосочетание «Расчет времени эвакуации» - не имеет право на самостоятельное существование, так как такая постановка вопроса заведомо гарантированно вводит доверчивого потребителя «расчётов» в заведомое заблуждение». Вы категорически не согласны с такими словами, потому что ощущаете в себе способность добиться от методик расчётов некоторого изящества и адекватности результатов, и говорите: «Системы противопожарной защиты следует разрабатывать на основе адекватных расчетов. Если этого не признавать, грош цена противопожарной защите на объекте». Уважаемый Н*о*В*а*Т*о*Р ® же, обладая очень разносторонней практикой, обесценивает Ваши научные труды, говоря так: «Просто расчеты для должностных лиц на местах - что в экспертизе, что в ГПН - повод на что-то сослаться, чуть сгрузить ответственность - легче принимать решения. Не было б страха, - не было б расчетов. И смотрят только на одно - на вывод… …последнее, что нужно доделать… - добиться какой-то легитимности каких-либо программных продуктов (любых, уже не соль важно лично мне)».Возникновение неконтролируемых возгораний на объектах массового скопления людей, подобных таким, как торгово-развлекательные центры, кинотеатры, крытые спортивные сооружения, производственные помещения, несут в себе опасность появления человеческих жертв. К объектам такого рода предъявляются особые требования, продиктованные противопожарной безопасностью. Главное требование относится к возможности произвести эвакуацию людей за достаточно короткое время в случае необходимости.
Время, которое может потребоваться на эвакуацию, должно учитываться уже на этапе проектирования здания или сооружения. Обеспечивается оно наличием необходимого количества эвакуационных маршрутов и выходов, обладающих достаточной пропускной способностью.
Перечень требований к планировке и обустройству зданий содержится в ГОСТ 12.1.004 – 91, который регламентирует нормы пожарной безопасности.
Развитие пожара во времени всегда сопровождается распространением в пространстве опасных факторов, к которым относятся:
Основной и наиболее эффективной мерой защиты людей от воздействия перечисленных факторов при пожаре, является своевременная и безопасная эвакуация.
Решение этой задачи начинается с анализа проектных решений в соответствующей части. Производится оценка геометрического объема помещений объекта, а также объема, занимаемого мебелью и установленным оборудованием. На основании этих оценок определяется свободный объем помещений.
Для оценки пожарной безопасности здания в части возможности проведения своевременной эвакуации, производится расчет времени распространения и достижения ими опасных для жизни человека значений.
Для выполнения такого расчета принимаются во внимание особенности внутренней планировки здания, материалы, из которого оно построено, а также материалы, использованные для внутренней отделки. Приблизительное время помогает оценить специальный калькулятор.
Расчет осуществляется на основе моделирования появления возгорания и его развития во времени. Моделирование осуществляется на основании анализа различных схем возникновения возгорания.
Рассматриваются наиболее неблагоприятные сценарии развития событий. Для определения такого сценария может понадобиться анализ нескольких возможных схем. При моделировании процесса развития возгорания во времени, принимается упрощение, предполагающее раздельное воздействие каждого из факторов пожара на человека.
Это обусловлено тем, что расчет комплексного воздействия всех факторов, с учетом их взаимного влияния друг на друга, выполнить практически невозможно.
Все возможные погрешности расчётов компенсируются применением коэффициента безопасности при определении достаточности необходимого времени эвакуации. В результате данного расчета получают время так называемой критической продолжительности пожара.
Эта расчетная величина определяется как время, в течение которого, начиная с момента возгорания, хотя бы один из пожарных факторов достигает критического значения. Время критического развития пожара определяется для каждой из расчетных схем его возникновения. За основу принимается наименьшее из полученных значений.
Время эвакуации определяется как время, в течение которого осуществляется вывод (эвакуация) людей из объекта возникновения возгорания, не подвергая их влиянию факторов, оказывающих отрицательное воздействие на здоровье.
Расчет времени, необходимого для эвакуации людей, производится с учетом пожарного плана эвакуации, наличие которого обязательно на каждом объекте, контингента эвакуируемых (взрослые, дети, пожилые люди), времени года (наличие людей в зимней одежде).
Производится расчет средней скорости движения людей, определяется пропускная способность коридоров, лестниц, дверных проемов, тамбуров, которые преодолеваются во время движения эвакуационного людского потока.
На основании этих данных с использованием специальных формул, содержащихся в нормативных документах, определяются нормы времени, необходимого для безопасного вывода людей с места возгорания.
Возможность осуществления своевременного вывода людей из зоны возгорания, определяется сравнением времени распространения пожара с расчетным значением времени эвакуации.
Принимается, что время распространения пожара, умноженное на коэффициент безопасности, не должно превышать время, необходимое для безопасного вывода людей.
Значение коэффициента безопасности, в зависимости от особенностей объекта, принимается в пределах 0,8 – 1. Объекты, для которых результаты описанных выше расчетов оказываются неудовлетворительными, не должны эксплуатироваться .
Для них должны быть разработаны меры по устранению выявленных нарушений, включающие перепланировку помещений, создание дополнительных аварийных выходов, замену материалов, поддерживающих горение. Все необходимые формулы и пример расчетов содержатся в ГОСТ 12.1.004 – 91 «Пожарная безопасность».
