Романец К. В. Проведение расчётов по оценке пожарного риска для административно-бытового здания
Полный расчёт пожарного риска административно-бытового здания по методике ВНИИПО: выбор сценариев, построение дерева событий, расчёт tр и итоговой вероятности. Учебный образец оформления.
Объём оцифровки: 50,825 знаков. Ссылки внутри текста ведут на карточки источников и публикаций библиотеки.
Минобрнауки России
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Инст итуг воеИНQ-технического образования и безопасности
Кафедра "Управление 11 защита в чрезвычайных снryациях"
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА СПЕЦИАЛИСТА
ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТОВ ПО ОЦЕНКЕ ПОЖАРНОГО РИСКА
ДЛЯ АДМИНИСТРАТИВНО-БЫТОВОГО ЗДАНИЯ по специальности 280103.65 - Защита в чрезвычайных ситуациях
Выполнил студент rp.53901/2 к.в. Романец
Научный руководитель профессор, Д.Т.Н. В.И. Гуменюк
Санкт-Петербург
СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ, В ОТНОШЕНИИ КОТОРОГО
ПРОВЕДЕН РАСЧЕТ ПО ОЦЕНКЕ ПОЖАРНОГО РИСКА
1.1 Перечень исходных данных
1.2. Анализ пожарной опасности технологической среды и параметров технологических процессов на объекте
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ЭВАКУАЦИИ
2 1. Выбор аварийных ситуаций
2.2. Обоснование методов и моделей, примененных для определения расчетного времени эвакуации и времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара
2.3. Определение расчетного времени эвакуации людей
2.4.Определение времени блокирования
2.5. Результаты расчета для административно-бытового корпуса
2.6. Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации
2.7. Анализ результатов расчетов по обеспечению безопасной эвакуации людей для административно-бытового здания
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО
РИСКА ДЛЯ АДМИНИСТРАТИВНО-БЫТОВОГО ЗДАНИЯ
3.1. Методика расчета
3.2. Результаты расчета
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ
Пожарный риск - мера возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей. Индивидуальный - пожарный риск, который может привестик гибели пожарный риск человека в результате воздействия опасных факторов пожара. ОФП - опасные факторы пожара. ПБ - пожарная безопасность. Очаг пожара - место первоначального возникновения пожара. Эвакуационный - выход, ведущий на путь эвакуации,непосредственно выход наружу или в безопасную зону. Эвакуационный - путь движения и (или) перемещениялюдей, ведущий путь(путь непосредственно наружу или в безопасную зону, эвакуации) удовлетворяющий требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре. Эвакуация - процесс организованного самостоятельного движения людей непосредственно наружу или в безопасную зону из помещений, в которых имеется возможность воздействия на людей опасных факторов пожара. АУП - автоматическая установка пожаротушения.
ВВЕДЕНИЕ
Необходимость и возможность проведения расчетов по оценке пожарного риска обусловлена требованиями статьи 6 «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности»[1], в соответствии с которой, пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной при выполнении одного из следующих условий:
- в полном объеме выполнены требования пожарной безопасности, установленные техническими регламентами, принятыми в соответствии с
Федеральным законом "О техническом регулировании" [1], и пожарный риск не превышает допустимых значений, установленных настоящим Федеральным законом;
- в полном объеме выполнены требования пожарной безопасности, установленные техническими регламентами, принятыми в соответствии с
Федеральным законом «О техническом регулировании» [1], и нормативными документами по пожарной безопасности.
Таким образом, предусмотрено два равнозначных способа обеспечения соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности. В том случае, если на объекте защиты не в полном объеме выполнены требования сводов правил, носящих рекомендательный характер (в частности: отсутствие тех или иных систем обеспечения противопожарной защиты, несоответствие эвакуационных путей и выходов нормативным требованиям), и их выполнение достаточно проблематично для лица, осуществляющего его эксплуатацию, обоснование данных отступлений можно осуществить расчетным путем, без физического устранения выявленных отступлений. Это, в свою очередь, дает экономические и эксплуатационные преимущества хотя бы в части отсутствия необходимости приостанавливать использование производственных и административных площадей объекта для физического устранения отступлений, при этом, такой вид обоснования полностью соответствует текущим законодательным требованиям.
Цель работы – подтверждение обеспечения пожарной безопасности
объекта защиты в соответствии с требованиями, установленными ч. 1 ст. 6
«Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» [1].
Необходимость проведения расчета пожарного риска в данной работе обусловлена несоблюдением следующих требований нормативных документов по пожарной безопасности, а именно :
- в нарушении п. 7.2 СП 7.13130.2013 [5] поэтажные коридоры рассматриваемого объекта не оборудованы вытяжной противодымной вентиляцией.
Расчеты проводились в соответствии с требованиями Постановления
Правительства РФ /2/ по методике, изложенной в Приложении к приказу МЧС
России № 382 от 30.06.2009 г. [3].
Глава 1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ЗАЩИТЫ, В ОТНОШЕНИИ КОТОРОГО
ПРОВЕДЕН РАСЧЕТ ПО ОЦЕНКЕ ПОЖАРНОГО РИСКА.
1.1 Перечень исходных данных
Объект представляет собой двухэтажное административно-бытовое здание.
Степень огнестойкости – II.
Класс конструктивной пожарной опасности – С0.
Класс функциональной пожарной опасности:
- Ф 4.3 (офисные помещения).
Эвакуация из помещений первого этажа объекта защиты осуществляется в три рассредоточенных эвакуационных выхода, ведущих через тамбур непосредственно наружу.
Эвакуация со второго этажа осуществляется в две рассредоточенные лестничные клетки типа Л1, ведущие в коридор первого этажа, имеющий выходы через тамбур непосредственно наружу.
На путях эвакуации применяются материалы с менее высокой пожарной опасностью, чем:
Г1, В1, Д2, Т2 – для отделки стен, потолков и заполнения подвесных потолков лестничных клетках;
Г2, В2, Д3, Т3 или Г2, В3, Д2, Т2 – для отделки стен, потолков и заполнения подвесных потолков в общих коридорах;
Г2, РП2, Д2, Т2 – для покрытий пола в лестничных клетках;
В2, РП2, Д3, Т2 – для покрытий пола в общих коридорах.
В здании предусмотрен комплекс систем и средств противопожарной защиты:
система автоматической пожарной сигнализации;
система оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей 2-го типа.
Время работы составляет:
не более 8 часов. Время начала эвакуации: 3 минуты [1]. Колличество людей на объекте: не более 58.
Для проведения расчётов высота эвакуационных выходов в свету принималась равной не менее 1,9 м, а ширина не менее 0,7 м.
Ширина путей эвакуации в свету принималась равной не менее 0,7 м, а высота путей эвакуации в свету не менее 1,9 м.
1.2. Анализ пожарной опасности технологической среды и параметров технологических процессов на объекте
В помещениях раздевалок наибольшую опасность будет представлять горение хранящейся в них одежды.
Возгорание указанной нагрузки, при наличии источника воспламенения, может привести к пожару. При его развитии возможно поражение людей опасными факторами пожара.
Характеристика горючей нагрузки, преобладающей на объекте, представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики горючей нагрузки
Наименование Низшая Линейная Удельная Дымообразу Удельный Удельный выход вещества теплота скорость скорость ющая расход токсичных газов, кг/кг
(горючей сгорания, пламени, выгорания, способность, кислорода,
СО2 СО HCl нагрузки) МДж/кг м2·с кг/м2·с Нп м2/кг кг/кг
1 2 3 4 5 6 7 8
Гардеробы* 16,7 0,007 0,009 61 2,56 0,88 0,063
* Согласно Таблице 1 Пособия [4]
Определение перечня причин, возникновение которых позволяет характеризовать ситуацию как пожароопасную
Основными причинами возникновения пожароопасных ситуаций для административных помещений и помещений раздевалок можно принять:
- короткое замыкание электропроводки;
- использование нештатных электронагревательных приборов и бытовой техники;
- нарушение техники безопасности при проведении огневых и сварочных работ;
- неосторожное обращение с огнём.
Построение сценариев развития различных типов пожаров, которые могут повлечь за собой гибель людей проводится на основе:
1) анализа пожароопасных свойств веществ и материалов;
2) распределения горючей нагрузки по составляющим объекта защиты;
3) условий возникновения пожароопасных ситуаций, определены следующие группы сценариев возникновения и развития пожара:
для раздевалок:
горение хранящейся в помещении одежды.
Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ЭВАКУАЦИИ
2 1. Выбор аварийных ситуаций
Целью анализа аварийных ситуаций при пожаре являлся выбор наиболее опасных ситуаций для последующего расчета параметров, определяющих условия безопасной эвакуации людей.
В качестве основных факторов, осложняющих обстановку внутреннего пожара, были приняты следующие:
- максимальная протяженность эвакуационного пути;
- максимальное количество людей в помещении;
- блокирование очагом пожара одного из выходов из помещения
(здания).
На основании результатов анализа, в ходе которого были последовательно рассмотрены все варианты пожаров на объектах, с учетом приведенных выше факторов, была выбрана следующая аварийная ситуация:
аварийная ситуация № 1 – пожар на первом этаже административно бытового здания в помещении № 08, пожарная нагрузка – «Гардеробы» (в соответствии с таблицей 1 [5]). При этом происходит заполнение помещения продуктами горения, выход дыма в коридор, соседние помещения, лестничные клетки с последующим задымлением и блокированием эвакуационных выходов.
Для указанной аварийной ситуации выполнен расчет параметров процесса эвакуации и распространения опасных факторов пожара в помещениях здания и проведена оценка выполнения безопасных условий эвакуации, указанных в статье 53 «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» [1].
2.2. Обоснование методов и моделей, примененных для определения расчетного времени эвакуации и времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара
Выбор расчетной модели блокирования путей эвакуации базировался на анализе объемно-планировочных решений объекта и особенностях сценариев развития пожара.
Учитывая, что:
объект представляет собой здание, имеющее развитую систему помещений относительно малого объема простой геометрической конфигурации;
характерный размер очага пожара для аварийного сценария соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой, в расчете времени блокирования путей эвакуации для указанных сценариев применена интегральная модель развития пожара, описывающая среднеобъемные параметры состояния газовой среды в помещениях.
Выбор способа определения расчетного времени эвакуации производился с учетом особенностей объемно-планировочных решений здания и помещений, а также особенностей контингента (его однородности) людей, находящихся в нем.
Расчетное время эвакуации людей tp из помещений объекта защиты определялось на основе моделирования движения людей до выхода наружу по имитационно-стохастической модели движения людских потоков исходя из того, что:
эвакуация осуществляется от наиболее удаленных от эвакуационных выходов мест размещения людей, до эвакуационных выходов наружу или в безопасную зону;
множество людей, одновременно идущих в одном направлении по общим участкам пути, образуют людской поток;
при дальнейшем движении людских потоков из первичных источников по общим участкам пути происходит их слияние.
2.3. Определение расчетного времени эвакуации людей
Расчетное время эвакуации людей (tp) определялось в соответствии с методикой, изложенной в Приложении 4 Методики [3].
Множество людей, одновременно идущих в одном направлении по общим участкам пути, образуют людской поток. Участками формирования людских потоков в помещениях следует принимать проходы между оборудованием. Для последующих участков эвакуационных путей они представляют собой первичные источники людских потоков. Распределение Ni человек на участках формирования, имеющих ширину bi и длину li, принимается равномерным. Поэтому в начальный момент t0 на каждом элементарном участке Δli, занимаемом потоком, плотность потока Dt0i определяется по формуле:
Dt0i = Nt0i / biΔli чел./м2 . (1.1)
При дальнейшем движении людских потоков из первичных источников по общим участкам пути происходит их слияние. Образуется общий поток, части которого имеют различную плотность. Происходит выравнивание плотностей различных частей людского потока – его переформирование.
Следует учитывать, что его головная часть, имеющая перед собой свободный путь, растекается – люди стремятся идти свободно при плотности D0. За интервал времени Δt часть людей переходит с этих элементарных участков на последующие и происходит изменение состояния людского потока, его движение.
Скорость движения людского потока при плотности Di на i-ом отрезке участка пути k-го вида следует считать случайной величиной VD,K, имеющей числовые характеристики:
математическое ожидание (среднее значение)
VD,k = V0,k (1-akln Di ⁄ D0,k) m при Di > D0,k ,
VD,k = V0,k при Di ≤ D0,k , (1.2)
среднее квадратичное отклонение
σ(VD,k) = σ(V0,k) (1-akln Di/D0,k) , (1.3)
где V0,k и σ(V0,k) - математическое ожидание скорости свободного движения людей в потоке (при Di ≤ D0,k) и ее среднее квадратичное отклонение, м/мин;
D0,k – предельное значение плотности людского потока, до достижения которого возможно свободное движение людей по k-му виду пути (плотность не влияет на скорость движения людей);
ak – коэффициент адаптации людей к изменениям плотности потока при движении по k-му виду пути;
Di – значение плотности людского потока на i-ом отрезке (∆1) участка пути шириной bi, чел./м2;
m – коэффициент влияния проема.
Значения перечисленных параметров следует принимать по таблице 2.
Таблица 2 - Значения параметров
V0,k σ(V0,k) D0,k
Вид пути, k ak m м/мин м/мин чел./м2
Горизонтальный
100 5 0,51 0,295 в здании
Горизонтальный
100 5 0,70 0,407 вне здания
Проем* 100 5 0,65 0,295 1,25-0,05D,
при D 5
Лестница вниз 80 5 0,89 0,400
Лестница вверх 50 5 0,67 0,305
* При D = 9 чел./м2 значения qi = ViD0,k определяются по формуле qi = 10(2,5+3,75bi), м/мин.
При любом возможном значении Vt0 люди в количестве Νt0i, находящиеся в момент t0 на i-ом элементарном участке, двигаются по нему и начинают переходить на последующий участок (i+1) (рис. 1). На участок i в свою очередь переходит часть людей с предыдущего (i-1) элементарного участка и из источника j.
По прошествии времени ∆t к моменту tI= t0+∆t только часть людей Νtoi,i+1 с участка i успеет перейти на участок (i+1). К этому моменту времени из Νtoi людей, бывших на участке i в момент t0, останется (Νt0i – Νt0i,i+1) людей. Их число пополняется за счет людей, успевших за этот интервал времени перейти на него с предыдущего участка – Νt0i-1,i и из источника Nt0j,i. Тогда плотность потока на участке i в момент t1 будет равна:
Dt1i = (Νt0i – Νt0i,i+1 + Νt0i-1,I + N tо j,I) / bil. (1.4)
Скорость движения людей, оказавшихся на участке i в момент t1 , определяется по формуле:
Vt1i = V0,k (1-akln Dti/D0,k). (1.5)
Рисунок 1 - Изменения состояния потока в последовательные моменты времени.
Следует учитывать, что изменение плотности потока на каждом участке в различные моменты времени отражает процесс переформирования различных частей потока, и как частный случай, процесс растекания потока.
Изменение плотности потока на каждом из элементарных участков в последовательные моменты времени зависит от количества людей, переходящих через границы участков. В общем случае количество людей, переходящих за интервал времени ∆t с участка i на последующий участок i+1, составляет:
Νt1i,i+1 = DtоibiVперt. (1.6)
Скорость перехода Vпер через границы смежных элементарных участков следует принимать, руководствуясь следующими формулами:
Vt0i, если Dt0i+1 ≤ D при max VDi,k · D = qmax
Vпер =
Vt0i+1, если Dt0i+1 > D при max VDi,k · D = qmax . (1.7)
Следует учитывать, что в тот момент времени tn , когда плотность потока на участке i достигла максимальной величины, на этот участок не может прийти ни один человек, ни с предшествующего участка, ни из источника. В результате перед участком i задерживается соответственно ΔNtni-1 и ΔNtnj,i людей. В следующий момент времени tn+1 часть людей с участка i переходит на участок i+1, плотность людского потока на нем уменьшится и часть скопившихся перед его границей людей сможет перейти на него. Доля их участия в пополнении людьми участка i в момент tn+1 определяется формулой:
ΔNtn, tn+1i-1/ΔNtn,tn+1j = Dtn,tn+1i-1Vtn,tn+1i-1bi-1/Dtn,tn+1jVtn,tn+1jbj. (1.8)
Формулы (1.4) - (1.8) полностью описывают состояние людского потока на элементарных участках и их переходы в последовательные моменты времени.
Совокупность значений расчетного времени эвакуации, полученных при различных значениях V0,k, формирует эмпирическое распределение вероятностей значений Σtр. По этому распределению следует рассчитывать значение времени завершения эвакуации.
Расчет времени эвакуации производился при помощи программного средства СИТИС: Флоутек ВД 2.7.
2.4.Определение времени блокирования
Для расчета времени блокирования путей эвакуации объекта была принята интегральная модель развития опасных факторов пожара.
Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло- и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.
Уравнения движения, связывающие значения перепадов давлений на проемах с расходами газов через проемы, имеют вид:
G ji sign Pji F 2 Pji , (2.1)
где G ji – расход газов через проем между двумя (j-м и i-м) смежными
помещениями, кг/с;
– коэффициент расхода проема ( 0,8 для закрытых проемов и 0, 64
для открытых);
F – площадь сечения проема, м2;
ρ – плотность газов, проходящих через проем, кг/м ;
Pji – средний перепад полных давлений между j-м и i-м помещением,
Па.
Направление (знак) расхода определяется знаком разности давлений Pji .
В зависимости от этого плотность ρ принимает различные значения.
Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положительным, выходящий – отрицательным) и значение ρ зависят от знака перепада давлений:
1, ρ j , при P < 0 sign(ΔP),ρ , (2.2)
1, ρ i , при P > 0
Для прогнозирования параметров продуктов горения (температуры, концентраций токсичных компонентов продуктов горения) в помещениях многоэтажного здания на этажах, расположенных выше этажа, на котором может возникнуть пожар, рассматриваются процессы распространения продуктов горения в вертикальных каналах (лестничные клетки, шахты лифтов, вентканалы и т.п.).
Вертикальную шахту по высоте разделяют на зоны, которые представляют узлы в гидравлической схеме здания. Зона по высоте может охватывать несколько этажей здания. В этом случае расход газа между зонами можно выразить формулой вида:
p
G= , (2.3)
S
где S - характеристика гидравлического сопротивления на
2 g ρ k F2
границе зон;
F – площадь поперечного сечения шахты;
k – коэффициент (допускается принимать равным 0,05 с2/м);
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
p – перепад давлений между узлами.
Здание представляют в виде гидравлической схемы, узлы которой моделируют помещения, а связи – пути движения продуктов горения и воздуха.
Каждое помещение здания описывается системой уравнений, состоящей из уравнения баланса массы, уравнения сохранения энергии и уравнения основного газового закона (Менделеева-Клайперона).
Уравнение баланса массы выражается формулой:
d ρ j Vj / dt ψ G k G i , (2.4) k i
где Vj – объем помещения, м3;
t – время, с;
G – сумма расходов, входящих в помещение, кг/с;
k k
G – сумма расходов, выходящих из помещения, кг/с;
i i
ψ – скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/с.
Уравнение сохранения энергии выражается формулой:
d C v ρ j Vj Tj / dt C p Tk G k C p Tj G i Q Г Q w , (2.5) k i
где Cv , Cp - удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг·К);
Ti , Tj – температуры газов в i-м и j-м помещениях, К;
Q Г – количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;
Q w – тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через
проемы, кВт.
Для помещения очага пожара величина Q Г определяется по формуле:
QГ ( Qн I )ψ ,
где – коэффициент полноты горения;
Qн – низшая теплота сгорания, кДж/кг;
I c р T – энтальпия газифицированной горючей нагрузки, кДж/кг;
c р – удельная теплоемкость продуктов пиролиза, кДж/(кг·К);
T – температура продуктов пиролиза, К.
Для остальных помещений Q Г 0 .
Коэффициент полноты горения определяется по формуле:
X ox , k Gk 0 K 1 K k , (2.6) ψ Lox
где 0 – коэффициент полноты горения в режиме пожара, регулируемом горючей нагрузкой, определяемый формулой:
0 0,63 0, 2 X ox,0 1500 X ox6 ,0 . (2.7)
Коэффициент K рассчитывается по формуле:
B X X K ox , m exp B 1 ox ,m , (2.8) X X ox ,0 ox ,0
X ox ,0 где B ; X ox ,0 0, 01
X ox ,0 – начальная концентрация кислорода в помещении очага пожара,
кг/кг;
X ox,m – текущая концентрация кислорода в помещении очага пожара,
кг/кг;
Lox – количество кислорода, поглощаемого при сгорании 1 кг горючей
нагрузки, кг/кг.
Уравнение Менделеева-Клайперона выражается формулой:
R
Pj ρ j Tj , (2.9)
M
где Pj – давление газа в j-м помещении, Па;
Tj – температура газа в j-м помещении, К;
R = 8,31 – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);
M – молярная масса газа, моль.
Параметры газа в помещении определяются из уравнения баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода и уравнения баланса оптической плотности дыма.
Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода:
d X L,j ρ j Vj / dt ψ L L X L,k G k X L,j G i , (2.10) k i
где X L,i , X L,j – концентрация L-го компонента продуктов горения в i-м и j-
м помещениях, кг/кг;
LL – количество L-го компонента продуктов горения (кислорода), выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной нагрузки, кг/кг.
Уравнение баланса оптической плотности дыма:
Vj dμ j / dt ψ Dm μ k G k / ρ k μ j G i / ρ j , (2.11) k i
где μi , μ j – оптическая плотность дыма в i-м и j-м помещениях, Нп м-1 ;
Dm – дымообразующая способность пожарной нагрузки, Нп·м2/кг.
Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с расстоянием предельной видимости в дыму формулой:
lпр 2,38 / . (2.12)
Для помещений без источника тепла система уравнений (2.4), (2.5) и (2.6) упрощается и представляется в виде:
G (τ) si g n P τ μ F 2 ρ P τ
ij ij k ij
n G ij (τ) , (2.13) 0 i=1 ρ k
где ρ k ρi sign Pij ρi ρ j sign Pij ρ j .
Первое уравнение связывает перепады давлений на соединяющих помещение проемах с расходом газа через эти проемы. Второе - выражает постоянство объема для данного помещения. Таким образом, для всего здания требуется решать систему, состоящую из mгс mвс n эт нелинейных уравнений
вида (2.10) и n у n эт линейных уравнений вида (2.11). Здесь m гс и m вс –
соответственно число горизонтальных и вертикальных связей на этаже; n у –
число узлов; n эт - число этажей.
Система уравнений, включающая в себя уравнения (2.4), (2.5) для помещения очага пожара и (2.10), (2.11) для остальных помещений и уравнение
(2.9), описывающая гидравлическую схему здания, решается численно методом итерации в совокупности с методом секущих.
Основные уравнения для определения температуры газа и концентрации продуктов горения в помещениях здания получены из уравнений сохранения энергии и массы.
Температура газа в помещении, где отсутствует очаг пожара, определяется из уравнения теплового баланса, которое можно получить из уравнения сохранения энергии (2.5). Формула для определения температуры газа в j-м помещении здания в "n"-ый момент времени:
n
C G T Q PB k k j Tnj k 1 n m m Cvг Gk Gi C pг Gi * jn F jn * jст F jст k 1 i 1 i 1
n CPB Gk Tk Q j T( n 1) j k 1 , (2.14) n m m Cvг Gk Gi C pг Gi * jn F jn * jст F jст k 1 i 1 i 1 n m m vг k 1 Gk Gi C pг Gi * jn F jn * jст F jст exp i 1 i 1 Cvг j V j
где Q j – сумма источников (стоков) тепла в объеме j-го помещения и
тепла, уходящего в ограждающие конструкции;
T τ Tw τ
* – приведенный коэффициент теплоотдачи;
T τ T0
T0 – начальная температура в помещении;
Fjст – площадь поверхности ограждающих конструкций в j-м помещении.
Коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан по эмпирической формуле:
4, 07 3 Tm Tw при Tm 60 C . (2.15) 11,63 exp 0,0023 Tm T0 при Tm 60 C
Концентрация отдельных компонентов газовых смесей в помещениях здания вычисляется из уравнения баланса массы данного компонента (2.10).
Концентрация L-го компонента продуктов горения в j-м помещении в "n"-ый момент времени определяется уравнением:
n
n
n
X Lk G k X Lk G k Gk
X Lj(n) k=1 X Lj(n-1) k=1 n exp k=1 τ . (2.16) n
ρ j Vj
G k=1 k
k=1
Gk
Оптическая концентрация дыма в помещениях определяется из балансового уравнения (2.17). Натуральный показатель ослабления среды в j-ом помещении в "n"-ый момент времени определяется уравнением:
n
n
n
μ k G k μ k G k Gk μ (n)j k=1 n μ (n-1)j k=1 n exp k=1 τ . (2.17)
G k ρ j Vj
G k=1 k
k=1
2.5. Результаты расчета для административно-бытового корпуса
Таблица 3 - Распределение людей по помещениям. Этаж_01, Выход_01
Кол-
Объект Объект Объект Площадь Группа во топологии «Проход» «Люди» проекции, м2 мобильности людей
1 2 3 4 5
Пом._10 0,125 M1
Пом._11 0,125 M1
Таблица 4 - Распределение людей по помещениям. Этаж_01, Лестница_01,
Выход_01
Кол-
Объект Объект Объект Площадь Группа во топологии «Проход» «Люди» проекции, м2 мобильности людей
1 2 3 4 5
Пом._19 0,125 M1
Пом._20 0,125 M1
Пом._21 0,125 M1
Пом._22 0,125 M1
Пом._23 0,125 M1
Пом._24 0,125 M1
Пом._28 0,125 M1
Пом._29 0,125 M1
Пом._30 0,125 M1
Таблица 5 - Время движения из помещений
Элемент топологии Время движения, мин. Длина пути, м. 1 2 Пом._19 0,73 49,32 Пом._20 0,73 44,35 Пом._30 0,73 44,06 Пом._29 0,73 41,17 Пом._28 0,73 37,71 Пом._22 0,73 35,48 Пом._21 0,73 43,08 Пом._23 0,73 32,13 Пом._24 0,73 25,18 Пом._10 0,73 13,37 Пом._11 0,73 9,64
Таблица 6 - Движение через проемы
№ участка Количество Время, мин. Элемент пути Этаж человек 1 2 3 4 3 32 0,53 Дверь_26 Этаж_02 16 4 0,13 Дверь_24 Этаж_02 18 4 0,13 Дверь_21 Этаж_02 19 5 0,17 Дверь_20 Этаж_02 22 8 0,29 Дверь_19 Этаж_02 26 4 0,14 Дверь_16 Этаж_02 28 4 0,13 Дверь_14 Этаж_02 29 4 0,15 Дверь_25 Этаж_02 35 2 0,10 Дверь_22 Этаж_02 37 2 0,10 Дверь_23 Этаж_02 41 40 0,73 Дверь_13 Этаж_01 42 32 0,70 Дверь_29 Этаж_01 53 4 0,13 Дверь_02 Этаж_01 55 4 0,13 Дверь_01 Этаж_01
Таблица 7 - Распределение людей по помещениям. Этаж_01, Выход_03
Кол-
Объект Объект Объект Площадь Группа во топологии «Проход» «Люди» проекции, м2 мобильности людей
1 2 3 4 5
Пом._04 0,125 M1
Пом._08 0,125 M1
Пом._09 0,125 M1
Пом._15 0,125 M1
Пом._16 0,125 M1
Пом._17 0,125 M1
Таблица 8 - Время движения из помещений
Элемент топологии Время движения, мин. Длина пути, м. 1 2 Пом._16 0,32 12,39 Пом._17 0,32 15,30 Пом._09 0,32 14,65 Пом._08 0,32 20,64 Пом._15 0,32 12,49 Пом._04 0,32 8,62
Таблица 9 - Движение через проемы
№ участка Количество Время, мин. Элемент Этаж человек пути 1 2 3 4 69 18 0,31 Дверь_30 Этаж_01 80 2 0,06 Дверь_03 Этаж_01 82 4 0,13 Дверь_05 Этаж_01 84 4 0,13 Дверь_04 Этаж_01 85 4 0,15 Дверь_08 Этаж_01 89 2 0,09 Дверь_07 Этаж_01 91 2 0,09 Дверь_06 Этаж_01 Таблица 10 - Время выхода из здания Выход Время 1 Выход_01 0,73 мин Выход_03 0,32 мин
Таблица 11 - Время выхода с этажей
Этаж Выход Время
1 2
Выход_01 0,73 мин (40 чел.)
Этаж_01
Выход_03 0,32 мин (18 чел.)
Этаж_02 Лестница_01 0,53 мин (32 чел.)
Расчетные схемы эвакуации, разбиение путей эвакуации на участки и результаты определения расчетного времени эвакуации из помещений здания приведены на рисунках 2 – 5 и в таблице 12.
Рисунок 2 - Расчетная схема эвакуации для первого этажа административно бытового здания
Рисунок 3 - Разбиение путей эвакуации на участки для первого этажа административно-бытового здания
Рисунок 4 - Расчетная схема эвакуации для второго этажа административно бытового здания
Рисунок 5 - Разбиение путей эвакуации на участки для второго этажа административно-бытового здания
Таблица 12 - Расчетные точки
Время Время Расчетная Элемент эвакуации, скопления, Этаж точка пути мин. мин. 1 2 3 4 0,00 рт_01 0,73 Коридор_02 Этаж_01 рт_03 0,32 Коридор_15 рт_04 0,53 Коридор_01 Этаж_02 2.6. Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации
Геометрические характеристики помещений принимались в соответствии с представленной документацией.
Проводился расчет значений критической продолжительности пожара (tкр) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в рабочей зоне:
- по повышенной температуре;
- по потере видимости («задымление»);
- по пониженному содержанию кислорода;
- по каждому из газообразных токсичных продуктов горения.
Для расчета используется программа «СИТИС: ВИМ 1.80.13261», реализующая интегральную модель развития пожара в здании и вероятностную модель распространения пожара по площади. Локальные значения опасных факторов пожара на уровне рабочей зоны определяются исходя из распределения их величин по высоте помещения, полученного Т.Г.
Меркушкиной, Ю.С. Зотовым и В.Н. Тимошенко, которое представлено в формуле (29) приложения 2 ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожарная безопасность.
Общие требования».
Применяемые в программе математические модели более подробно описаны в «Декларации программы» и «Техническом руководстве» программы
«СИТИС: ВИМ», а также в разделе III приложения 6 «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях
различных классов функциональной пожарной опасности» (утвержденной приказом МЧС России № 382 от 30.06.2009, с учетом изменений, вносимых в методику приказом МЧС России № 749 от 12.12.2011).
Аварийная ситуация № 1
Параметры пожарной нагрузки приведены в таблице 13.
Расчетная схема помещений и места расположения контрольных точек для расчета динамики развития ОФП для аварийной ситуации № 1 приведены на рисунках 6 - 7 и в таблице 14.
Таблица 13 - Свойства поверхности горения.
Параметр Ед. изм. Значение
1 2
Расположение Пом._08
Площадь м2 23,38
Типовая горючая нагрузка Гардеробы
Масса на единицу площади кг/ м2
Линейная скорость м/с 0,007 распространения пламени
Низшая теплота сгорания МДж/кг 16,7
Удельная скорость выгорания кг/( м2·с) 0,009
Удельное потребление кг/кг 2,56 кислорода
Дымообразующая способность Нп· м2/кг
Удельное выделение CO2 кг/кг 0,88
Удельное выделение CO кг/кг 0,063
Удельное выделение HCl кг/кг
Рисунок 6 - Расчетная схема определения динамики развития ОФП в помещениях первого этажа административно-бытового здания для аварийной ситуации № 1
Рисунок 7 - Расчетная схема определения динамики развития ОФП в помещениях второго этажа административно-бытового здания для аварийной ситуации № 1
Параметр Ед. изм. Примечание 1 2 B с. Время блокирования По повышенной T с. температуре V с. По потере видимости По пониженному O2 с. содержанию кислорода CO2 с. По CO2 CO с. По CO HCl с. По HCL AT с. По тепловому потоку
Таблица 14 - Результаты расчета времени достижения предельно допустимых значений ОФП для аварийной ситуации № 1
Расчетная
B T O2 CO CO2 HCl AT V точка
1 2 3 4 5 6 7 8 рт_01 > 600 > 600 > 600 > 600 > 600 > 600 - > 600 рт_03 > 600 > 600 > 600 > 600 > 600 > 600 - > 600 рт_04 505 > 600 > 600 > 600 > 600 > 600 -
Графики
2.7. Анализ результатов расчетов по обеспечению безопасной эвакуации людей для административно-бытового здания
Результаты расчета времени эвакуации людей и необходимого времени эвакуации с учетом времени до начала эвакуации приведены в таблице 15.
Интервал времени от начала пожара до начала эвакуации людей tн.э.
принимался согласно Приложения 5 [3].
Таблица 15 - Результаты расчета времени эвакуации людей и необходимого времени эвакуации
Необх одимое
Аварий Время Время
Расположение tэв= время ная эвакуа до начала Выполнение расчетной tр+tнэ, эвакуа ситуаци ции, tр, эвакуации условия: tэв≤tбл точки мин ции, я мин tнэ, мин
0.8·tбл, мин
1 2 3 4 5 6 рт_01,
Коридор_02 0,73 3 3,73 >8 Выполняется
(Выход_01) рт_03,
№1 Коридор_15 0,32 3 3,32 >8 Выполняется
(Выход_03) рт_04,
Коридор_01 0,53 3 3,53 6,73 Выполняется
(Выход_01)
Анализ результатов расчетов показал, что для принятых объемно планировочных решений интервал времени от момента обнаружения пожара до завершения эвакуации людей (tэв) в безопасную зону не превышает необходимого времени эвакуации людей (tбл) при пожаре (времени достижения опасными факторами пожара критических значений). Условия безопасной эвакуации людей (в соответствии со ст. 53 «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности») из помещений здания выполняются.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО
РИСКА ДЛЯ АДМИНИСТРАТИВНО-БЫТОВОГО ЗДАНИЯ
3.1. Методика расчета
Индивидуальный пожарный риск отвечает требуемому, если:
Q В Q НВ , (26)
Н где Q В – нормативное значение индивидуального пожарного риска,
Q НВ = 10-6 год-1;
QВ – расчетная величина индивидуального пожарного риска.
Расчетная величина пожарного риска в здании, сооружении или строении определяется как максимальное значение пожарного риска из рассмотренных сценариев пожара:
QB=max{QB,1, …, QB,i,…, QB,N} (27) где QB,i – расчетная величина пожарного риска для i-го сценария пожара,
N – количество рассмотренных сценариев пожара.
Расчетная величина индивидуального пожарного риска Qв,i для i-го сценария пожара рассчитывается по формуле:
Qв,i=Qп,i(1–Kап,i)Pпp,i(1–Рэ,i)(1–Kп.з,i), (28) где Qп,i – частота возникновения пожара в здании в течение года определяется на основании статистических данных, приведенных в приложении № 1 к Методике [3]. При отсутствии статистической информации допускается принимать Qп = 410-2 для каждого здания.
Kап,i – коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения (далее - АУП) требованиям нормативных документов по пожарной безопасности. Значение параметра Кап,i принимается равным Кап,i = 0,9, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
- здание оборудовано системой АУП, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
- оборудование здания системой АУП не требуется в соответствии с
требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях Кап,i принимается равной нулю;
Рпр,i – вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения Рпр,i= tфункц,i/24, где tфункц,i – время нахождения людей в здании в часах;
Рэ,i – вероятность эвакуации людей;
Kп.з,i – коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
Вероятность эвакуации Рэ рассчитывают по формуле:
0,8 t бл t р 0,999 , если t р 0,8 t бл t р t нэ и t ск 6 мин t нэ
Р э 0,999, если t р t нэ 0,8 t бл и t ск 6 мин
,
0,000, если t р 0,8 t бл или t ск 6 мин
(29) 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).
Коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, Кп.з рассчитывается по формуле:
K ПЗ 1 (1 Kобн KСОУЭ ) (1 Kобн K ПДЗ ) , (30)
где Kобн – коэффициент, учитывающий соответствие системы пожарной сигнализации требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
KСОУЭ – коэффициент, учитывающий соответствие системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
KПДЗ – коэффициент, учитывающий соответствие системы противодымной защиты, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
Порядок оценки параметров Кобн, КСОУЭ и КПДЗ приведен в разделе IV
Методики /3/.
3.2. Результаты расчета
Вероятность пожара в здании в год принималась согласно п. 8 Методики
/3/:
Qп = 410-2
Вероятность эвакуации людей (Рэ) определяется по формуле (29):
Рэ = 0,999
Коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности,
(Кп.з) определялся по формуле (30) и составил:
КПЗ = 1-(1-0,80,8)(1-0,80) = 0,64 где Kcoyэ = 0,8; Kобн = 0,8; Kпдз = 0.
Значение Рпр принято равным 0,333 исходя из условия нахождения людей в здании не более 8 часов в сутки, в соответствии с данными Заказчика.
Значения Kcoyэ и Kобн приняты равными 0,8, исходя из того, что помещения оборудованы: системой автоматической пожарной сигнализации, системой оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
Значение Kпдз принято равными 0 исходя из того, что помещения не оборудованы системой противодымной защиты в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
Значение Kап принято равным 0,9 исходя из того, что оборудование помещений системой автоматического пожаротушения не требуется в соответствии с нормативными документами по пожарной безопасности.
Подстановка значений Qп, Рэ, Kпз, Pпр и Kaп в формулу (28) позволяет определить значение расчетного индивидуального риска:
Qв = 410-2(1-0,9)0,333(1–0,999)(1–0,64) = 0,8510-6
Нормативное значение индивидуального пожарного риска Q НВ в соответствии с требованиями статьи 79 «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» составляет 110-6.
Выполненный расчет показал:
- расчетное время эвакуации меньше необходимого времени эвакуации, условие эвакуации выполняется, т.е. люди эвакуируются раньше наступления опасных факторов пожара (tрас.+tн.э. <tбл0,8);
величина индивидуального пожарного риска для административно бытового корпуса – 0,8510-6.
Полученное в результате проведения расчетов значение индивидуального пожарного риска для административно бытового здания не превышает нормативного значения (статья 79 [1]).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Безусловно, выполнение всех требований пожарной безопасности обеспечивает наибольшую гарантию защищенности от ущерба жизни и здоровья граждан, а также материальных ценностей, находящихся на каждом отдельно взятом объекте защиты в случае пожара. В то же время, требования пожарной безопасности достаточно унифицированы и не могут учитывать абсолютно все специфические особенности каждого отдельно взятого объекта
(в частности, конфигурацию объемно-планировочных решений и контингента граждан в них пребывающих, а так же финансовые возможности собственников и эксплуатирующих организаций). Следовательно, обоснование отступлений требований пожарной безопасности, носящих рекомендательный характер, путем расчета пожарного риска, выполненного в строгом соответствии с требованиями методик, утвержденных МЧС, позволяет решить задачу в части обеспечения соответствия объекта требованиям пожарной безопасности более рациональным способом, при этом фактический уровень обеспечения отсутствия риска жизни и здоровья граждан не меняется в худшую сторону.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ
"Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" (с изменениями в соответствии с Федеральным законом Российской
Федерации от 10 июля 2012 г. N 117-ФЗ "О внесении изменений в
Федеральный закон "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"").
2. Постановление правительства РФ от 31.03.2009 г. № 272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска».
3. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 г. № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» (с изменениями в соответствии с приложением к приказу МЧС РФ от 12 декабря 2011 г.№ 749 «О внесении изменений в методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности, утвержденную МЧС России от 30.06.2009 г. № 382».
4. Пособие по применению «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности». М.: ВНИИПО, 2012.83 с.
5. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование.
Требования пожарной безопасности».
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Анализ пожарной опасности здания
Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций
Построение полей опасных факторов пожара
Выбор сценария пожара
Формулировка математической модели и моделирование динамики развития пожара
Построение полей опасных факторов пожара
Определение времени блокирования путей эвакуации
Разработка дополнительных Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на противопожарных людей мероприятий Формулировка математической модели и моделирование эвакуации людей из здания при пожаре
Определение времени блокирования путей эвакуации
Расчет вероятности эвакуации людей
Расчет величины индивидуального пожарного риска
Расчетное значение Расчетное значение пожарного риска превышает пожарного риска не нормативное превышает нормативное
Вывод: Вывод: пожарный риск превышает пожарный риск не превышает допустимое значение допустимое значение
Рис. 1. Порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Данные для определения расчетного времени эвакуации
1. Значение времени начала эвакуации tнэ для помещения очага пожара следует принимать равным 0,5 мин.
№ Класс функциональной пожарной Значение времени начала эвакуации людей п/п опасности зданий и характеристика tнэ, мин контингента людей Здания, Здания, не оборудованные оборудованные системой оповещения системой оповещения и управления и управления эвакуацией людей эвакуацией людей
I-II типа III –V типа
1 Здания детских дошкольных образовательных учреждений, специализированных домов престарелых и инвалидов
(неквартирные), больницы, спальные корпуса образовательных учреждений интернатного типа и детских учреждений; многоквартирные жилые 6,0 4,0 9,0 дома; одноквартирные жилые дома, в том числе блокированные. (Ф1.1, Ф1.3,
Ф1.4) Люди могут находиться в состоянии сна, но знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов.
2 Гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов. (Ф1.2) Жильцы могут 3,0 2,0 6,0 находиться в состоянии сна и не достаточно знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов.
3 Здания зрелищных и культурно просветительных учреждений; здания организаций по обслуживанию населения (Ф2, Ф3). Посетители находятся в бодрствующем состоянии, 3,0 1,0 6,0 но могут быть не знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов
4 Здания научных и образовательных учреждений, научных и проектных организаций, органов управления учреждений (Ф4). Посетители 3,0 1,5 6,0 находятся в бодрствующем состоянии и хорошо знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов.
Ключевые слова
Похожие публикации
Доклад · 2009Пример расчёта индивидуального пожарного риска
Доклад · 2009Грачёв В. Ю. Введение в моделирование пожаров для расчёта пожарного риска
КнигаДерево событий по методике № 533: построение и расчёт
Материал сайта · 2026Материалы учебного семинара УИ ГПС МЧС России «Расчёт индивидуального пожарного риска для общественных зданий» (19–21 мая 2009)
Материалы семинара · 2009Драгин В. А., Нормов Д. А. Порядок определения величин пожарного риска для объектов производства
Монография · 2015