Система градации строительных материалов по токсичности продуктов горения для оценки условия выполнения безопасной эвакуации людей при пожаре
Предложенная градация строительных материалов по уровню токсичности продуктов их горения позволяет оценить возможность применения строительных материалов на путях эвакуации с учётом их пожароопасных свойств и расчётного времени эвакуации при пожаре.
Прямых ссылок нет — публикация используется как справочный материал.
Объём оцифровки: 52,534 знаков. Ссылки внутри текста ведут на карточки источников и публикаций библиотеки.
ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2025. № 2
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2025. No. 2
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE
УДК 614.841
DOI 10.25257/FE.2025.2.16-25
Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия
Система градации строительных материалов по токсичности продуктов горения для оценки условия выполнения безопасной эвакуации людей при пожаре АННОТАЦИЯ Тема. Целью исследования является разработка и обо- сичности при пожаре и определение на её основе возможно- снование новой системы градации строительных материалов по сти применения строительных материалов на путях эвакуации. уровню токсичности продуктов горения при пожаре на основе Показано, что использование действующей методики по опре- нового критерия токсикогенной опасности, который учиты- делению группы токсичности строительных материалов не вает пожароопасные свойства материалов и расчетное время позволяет оценить выполнение условия безопасной эвакуации эвакуации. людей. Методы. Экспериментальный метод исследования ток- Область применения результатов. Результаты исследова- сичности продуктов горения строительных материалов в мало- ния могут быть применены при классификации строительных масштабной экспериментальной установке. Эксперименталь- материалов по токсичности продуктов горения, а также в целях но-теоретический метод градации строительных материалов обеспечения условия выполнения безопасной эвакуации людей с использованием нового критерия токсикогенной опасности при пожаре. строительных материалов, основанного на выполнении условия Выводы. Предложенная градация строительных мате- безопасной эвакуации людей в условиях пожара. риалов по уровню токсичности продуктов их горения позволяет Результаты. Представлены результаты эксперимен- оценить возможность применения строительных материалов на тов по определению качественного и количественного состава путях эвакуации с учётом их пожароопасных свойств и расчёт- продуктов горения полимерных материалов. Обнаружено, что ного времени эвакуации при пожаре. образуется высокотоксичная смесь таких газов, как монооксид углерода, циановодород, хлористый водород, фосген, акроле- ин и монооксид азота. Выполнен расчёт нового критерия ток- Ключевые слова: токсичность, строительные материалы, сикогенной опасности строительных материалов. Предложена продукты горения, эвакуация, критерий токсикогенной опасно- система градации строительных материалов по уровню их ток- сти, градация, полимерные материалы
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
System of grading building materials by combustion products toxicity to assess conditions for safe evacuation of people in case of fire ABSTRACT Purpose. The aim of the study is to develop and determining possibility of using building materials on evacuation substantiate a new system of grading building materials by routes is proposed. It was shown that using the current method combustion products toxicity level in case of fire based on a new for determining building materials toxicity group does not allow criterion of toxicogenic hazard, which takes into account fire assessing fulfillment of the condition for safe evacuation of characteristics of materials and estimated evacuation time. people. Methods. Experimental method for studying toxicity Research application field. The results of the study can be of building materials combustion products in a small-scale used in classifying building materials by combustion products experimental setup. Method of experimental and analytical toxicity, as well as to ensure conditions for safe evacuation of research for grading building materials using a new criterion for people in case of fire. toxicogenic hazard of building materials based on fulfilling the Conclusions. The proposed gradation of building materials condition of safe evacuation of people under fire conditions. by toxicity level of their combustion products allows assessing Findings. The results of experiments on determining possibility of using building materials on evacuation routes, taking qualitative and quantitative composition of polymeric materials into account their fire characteristics and estimated evacuation combustion products are presented. It was found that a highly time in case of fire. toxic mixture of gases such as carbon monoxide, hydrogen cyanide, hydrogen chloride, phosgene, acrolein and nitrogen monoxide is formed. A new criterion for the toxicogenic hazard Key words: toxicity, building materials, combustion of building materials is calculated. A system for grading building products, evacuation, toxicogenic hazard criterion, gradation, materials by their toxicity level in case of fire and on its basis polymeric materials
ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY
ВВЕДЕНИЕ материалов по уровню токсичности продуктов го- рения при пожаре на основе нового критерия ток-
О ценка токсичности продуктов горе- ния строительных материалов являет- ся значимым элементом современного подхода сикогенной опасности, который учитывает пожа- роопасные свойства материалов и расчётное время эвакуации. к обеспечению пожарной безопасности, особенно Предлагаемый подход направлен на повы- в условиях роста использования продукции с син- шение точности оценки токсичности строитель- тетическими и полимерными составляющими при ных материалов и минимизацию рисков для жизни отделке зальных помещений и путей эвакуации и здоровья в условиях пожара [11–13]. [1–3]. Требования к применению строительных Для реализации поставленной цели потре- материалов в указанных помещениях регламенти- бовалось выполнить следующие задачи: ровано Федеральным законом от 22 июля 2008 г. – получить экспериментальные данные по № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях парциальным плотностям акролеина, монооксида пожарной безопасности» (таблицы 27, 28 и 29 дан- углерода, фосгена, хлороводорода, оксида азота, ного нормативного правового акта). циановодорода и кислорода, а также по удельной Современные строительные материалы при массовой скорости выгорания для исследуемых горении могут выделять сложные смеси токсич- материалов при их терморазложении в маломас- ных газов – монооксид углерода, диоксид углеро- штабной экспериментальной установке; да, цианистый водород, акролеин, фосген и другие – определить линейную скорость распро- летучие органические соединения, способные зна- странения пламени по поверхности исследуемых чительно ухудшать качество воздуха и создавать строительных материалов; серьёзные препятствия для безопасной эвакуации – рассчитать величины нового критерия людей при пожаре [4–7]. токсикогенной опасности; Существующие методы оценки токсичности – обосновать возможность применения строительных материалов, включая биологический строительного материала на путях эвакуации и экспериментально-расчётный, хотя и являются и в зальных помещениях на примере исследуемых стандартом в нормативной практике, не передают материалов. полную картину токсикологической опасности при пожаре. Биологический метод, основанный на те- ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА стировании на лабораторных животных, имеет как ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УРОВНЯ ТОКСИЧНОСТИ этические, так и технические ограничения, в то вре- ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ мя как экспериментально-расчётный метод часто МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОЖАРЕ ограничен лишь оценкой летальных концентраций. Оба подхода не рассматривают динамику процес- сов горения, таких как удельная скорость газифи- кации горючего материала или линейная скорость Д ля оценочного анализа уровня токсич- ности продуктов горения строительных материалов, применяемых на путях эвакуации, распространения пламени по поверхности твёрдо- были проведены экспериментальные исследования го горючего материала [8-10]. с использованием специальной установки, обеспе- Актуальность данной работы обусловлена чивающей точные измерения токсичности продук- необходимостью пересмотра традиционных ме- тов горения и других характеристик [14]. тодов и внедрения новой системы градации стро- Исследуемыми материалами являлись «Ко- ительных материалов по оценке уровня токсично- вер из синтетических нитей» и «Линолеум поли- сти при пожаре, которая учитывает динамические винилхлоридный на ингибированной подоснове», аспекты горения. Особое внимание уделяется та- которые были подготовлены в виде образцов с задан- ким параметрам, как время блокирования путей ными размерами 100 Ч 100 мм. Начальный вес каж- эвакуации токсичными газами, линейная скорость дого образца определялся с использованием высо- распространения пламени, удельная скорость га- коточных электронных весов с погрешностью ± 0,1 г. зификации и удельный коэффициент образования Перед испытаниями образцы «Ковер из син- токсичного газа. Приведённые параметры позво- тетических нитей» и «Линолеум поливинилхло- ляют не только оценить риск для людей, но и по- ридный на ингибированной подоснове» были высить качество проектирования систем пожарной подвергнуты предварительному осушению, чтобы безопасности и эвакуационных путей. исключить влияние влажности на точность изме- Целью работы является разработка и обо- рений. Для этого каждый материал был разме- снование новой системы градации строительных щён в специальных условиях с контролируемой
ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2025. № 2
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2025. No. 2
температурой и влажностью в течение 24 часов Номенклатура показателей и методы их опре- перед проведением испытаний. Это обеспечивало деления. одинаковые условия для всех материалов и устра- Образцы материалов «Ковер из синтетиче- няло возможные погрешности, связанные с изме- ских нитей» и «Линолеум поливинилхлоридный нениями в их физико-химических свойствах под на ингибированной подоснове» размерами 250 Ч воздействием влаги. 1 200 мм размещаются на платформе, и скорость В процессе экспериментов образцы разме- распространения пламени измеряется с помощью щались в центре камеры сгорания эксперимен- оптических датчиков или видеокамеры, регистри- тальной установки, где при помощи электронагре- рующей начало движения и конец пламени. вательного излучателя задавался тепловой поток Линейная скорость распространения пламе- мощностью 35 кВт. Продукты горения из камеры ни (w, м/с) определяется согласно формуле: сгорания попадали в экспозиционную камеру, которая оснащена многоканальными газоанали- (1) заторами марки «Эколаб», «Drдger X-AM 8000» и «ГАНГ-4РБ». где l — длина участка поверхности, по которому В ходе проведения экспериментов измеря- распространяется пламя, м; τ — время, за которое лись удельная массовая скорость выгорания (Ψ0), пламя достигло конца этого участка, с. а также концентрации акролеина (C3Н4O), моноок- сида углерода (CO), фосгена (СОСl2), хлороводоро- ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЯ да (HCl), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2), ТОКСИКОГЕННОЙ ОПАСНОСТИ кислорода (O2) и циановодорода (HCN) в режиме РАССМАТРИВАЕМЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ реального времени [15, 16]. МАТЕРИАЛОВ Концентрации этих токсичных газов фикси- ровались с использованием газоанализаторов, что позволяло отслеживать изменение токсичности продуктов горения на разных этапах, позволяя по- П о результатам экспериментов были определены удельная массовая скорость выгорания, среднеобъёмная парциальная плот- строить зависимости парциальной плотности ука- ность токсичных газов внутри экспозиционной ка- занных газов от времени. меры, а также линейная скорость распространения Для каждого материала проводилось пять пламени по поверхности твёрдого горючего мате- испытаний на каждом газоанализаторе для обеспе- риала. чения надежности и точности результатов. Обнаружено, что образуется высокотоксич- Для расчёта Ψ0 учитывался начальный ная смесь таких газов, как монооксид углерода, ци- и остаточный вес образца. Этот параметр важен для ановодород, хлористый водород, фосген, акролеин понимания интенсивности горения, поскольку чем и монооксид азота. быстрее сгорает материал, тем больше токсичных Для материалов «Ковер из синтетических веществ может быть выделено в единицу времени. нитей» и «Линолеум поливинилхлоридный на инги- Для этого перед каждым экспериментом фиксиро- бированной подоснове» результаты экспериментов вался исходный вес образца, и его остаточный вес представлены в таблице 1. в процессе горения. Для каждой пожарной нагрузки было прове- После завершения эксперимента и анали- дено пять испытаний на каждом газоанализаторе. за полученных данных рассчитывались средние Исследуемые образцы до и после эксперимента значения всех ключевых показателей. Эти данные представлены на рисунке 1. легли в основу дальнейших расчётов токсичности Графики зависимости парциальной плот- продуктов горения, таких как удельная массовая ности исследуемых токсичных газов от времени скорость выгорания и коэффициенты образова- для пожарной нагрузки «Ковер из синтетических ния токсичных газов, которые затем использова- нитей» представлены на рисунке 2, для пожарной лись для оценки токсичности рассматриваемых нагрузки «Линолеум поливинилхлоридный на ин- материалов. гибированной подоснове» – на рисунке 3. Также указанные материалы были исследо- Для каждой пожарной нагрузки было про- ваны на определение значения линейной скорости ведено три испытания на определение линейной распространения пламени по поверхности твёрдо- скорости распространения пламени по поверхно- го горючего материала согласно ГОСТ 12.1.044– сти твёрдого горючего материала. Исследуемые 2018. Система стандартов безопасности труда. образцы до и после эксперимента представлены на Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. рисунке 4.
ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY
Таблица 1 (Table 1)
Значения коэффициентов уравнения процесса карбонизации бетона
Values of experimental variables for building materials under study
Строительный материал
Определяемые параметры Линолеум поливинилхлоридный
Ковер из синтетических нитей на ингибированной подоснове
Удельная массовая скорость выгорания: Ψ0, кг/(м2⋅с); 0,015 0,0064
Линейная скорость распространения пламени: w, м/мин. 0,0035 0,02
Удельный коэффициент образования токсичного газа L, кг/кг: акролеина 25⋅10–4 41⋅10–4 монооксида углерода 13⋅10–3 27,4⋅10–3 фосгена 19⋅10–5 53⋅10–5 хлороводорода 2,7⋅10–2 1,92⋅10–2 оксида азота 4⋅10–2 1⋅10–2 циановодорода 2⋅10–2 4,3⋅10–3
Удельный коэффициент потребления кислорода –1,45 –1,305
До После (2)
где KТО – критерий токсикогенной опасности ток- сичного газа; τ* – расчётное время эвакуации, с;
τбл – время блокирования путей эвакуации рас- сматриваемым токсичным газом, с; w – линейная скорость распространения пламени по поверхно- сти твёрдого материала, м/с; Ψ0 – удельная ско- а (a) рость газификации горючего материала, кг/(с⋅м2);
L – удельный коэффициент образования токсично-
До После го газа; ρкр – критическая парциальная плотность рассматриваемого токсичного газа, кг/м3; V – объ- ём помещения, м3.
Анализ результатов экспериментов показал, что наиболее опасным токсикантом, образующим- ся при горении пожарной нагрузки «Ковер из син- тетических нитей», является циановодород, так как он обладает наибольшей опасностью относитель- но других образовавшихся токсичных газов (наи- б (b) меньшее время блокирования путей эвакуации)
(табл. 2).
Рисунок 1. Образцы пожарной нагрузки Для пожарной нагрузки «Линолеум поливи-
«Ковер из синтетических нитей» (а) и «Линолеум поливинилхлоридный на ингибированной нилхлоридный на ингибированной подоснове» наи- подоснове» (б) до и после испытаний более опасным токсикантом определяем хлорово-
Figure 1. “Carpet made of synthetic yarns” дород по аналогичным признакам (табл. 3).
(a) and “Polyvinyl chloride linoleum on inhibited base” Минимальное время блокирования путей
(b) fire load samples before and after testing эвакуации токсичными газами для зального поме- щения размерами 10Ч12Ч4 м объёмом 480 м3 при горении исследуемых материалов составило:
Получив все экспериментальные параметры, – «Ковер из синтетических нитей»: τбл= 107 с;
определим критерий токсикогенной опасности со- – «Линолеум поливинилхлоридный на инги- гласно формуле [8]: бированной подоснове»: τбл= 59 с.
ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2025. № 2
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2025. No. 2
5 1 3 4
2
30 2
4 ρ C3H4O·10-5, кг/м3
ρ CO·10-5, кг/м3
25 1
3
2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 τ, мин τ, мин
а (a) б (b)
25
5 3 4
20 25 1
1 4 2 5
ρ HCN·10-6, кг/м3 ρ HLC·10-5, кг/м3
15
5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 τ, мин τ, мин
в (c) г (d)
25
2 5 14 1
20 3 5
3 1 ρ NO·10-5, кг/м3
ρ COCL2, кг/м3
2 4
15
10
0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 τ, мин τ, мин д (e) е (f)
0,305
0,3
0,295
0,29 ρ O2, кг/м3
0,285
0,28
0,275
0,27 4 2 5
0,265
0 2 4 6 8 10 τ, мин
ж (g)
Рисунок 2. Зависимость от времени при горении пожарной нагрузки «Ковер из синтетических нитей»
парциальной плотности: а – акролеина; б – монооксида углерода; в – хлороводорода; г – циановодорода;
д – оксида азота; е – фосгена; ж – кислорода; 1–5 – номер эксперимента
Figure 2. Dependence on time during combustion of fire load “Carpet made of synthetic yarns” of partial density: a – acrolein;
b – carbon monoxide; c – hydrogen chloride; d – hydrogen cyanide; e – nitrogen oxide; f – phosgene; g – oxygen; 1–5 – experiment number
ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY
8 0,3 4 7 0,298 6 3 0,296 ρ NO·10-5, кг/м3
2 0,294
ρ O2, кг/м3 0,292 4 1 0,29 0,288 2 0,286 4 5 3 1 0,284 2 1 0,282 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 2 4 6 8 τ, мин τ, мин
а (a) б (b)
5
1
4 4 ρ C3H4O·10-5, кг/м3
5 2
ρ CO·10-5, кг/м3
5
3
0 0,5 1 1,5 2 0 0,5 1 1,5 τ, мин τ, мин
в (c) г (d)
40
35 1
5 20 1 ρ COCL2·10-7, кг/м3
30 ρ HCL·10-5, кг/м3
2
25 4
15
0 0,5 1 1,5 2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 τ, мин τ, мин
д (e) е (f)
4 3 1 2 ρ HCN·10-6, кг/м3
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 τ, мин
ж (g)
Рисунок 3. Зависимость от времени при горении пожарной нагрузки «Линолеум поливинилхлоридный на ингибированной подоснове» парциальной плотности: а – оксида азота; б – кислорода; в – акролеина;
г – монооксида углерода; д – фосгена; е – хлорводорода; ж – циановодорода; 1–5 – номер эксперимента
Figure 3. Dependence on time during combustion of fire load “Polyvinyl chloride linoleum on inhibited base” of partial density: a – nitrogen oxide;
b – oxygen; c – acrolein; d – carbon monoxide; e – phosgene; f – hydrogen chloride; g – hydrogen cyanide; 1–5 – experiment number
ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2025. № 2
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2025. No. 2
Таблица 2 (Table 2)
Распределение времени блокирования путей эвакуации токсичными газами в зависимости от определяемых параметров для пожарной нагрузки «Ковер из синтетических нитей»
Managing time of escape routes blocking by toxic gases depending on determined parameters for “Carpet made of synthetic yarns” fire load
Критическая парциальная
Линейная скорость Удельный коэффициент
Токсичный Время блокирования плотность рассматриваемого Удельная скорость распространения пламени, образования токсичного газ путей эвакуации, с токсичного газа при воздействии газификации, кг/(с⋅м2) м/с газа
3-5 мин, кг/м 3
C3Н4O 463,90 0,0001 0,015 0,0035 0,0025 CO 606,14 0,00116 0,015 0,0035 0,013 COCL2 315,90 0,0000024 0,015 0,0035 0,00019 HCL 128,58 0,000023 0,015 0,0035 0,027 NO 396,63 0,001 0,015 0,0035 0,04 HCN 107,66 0,00001 0,015 0,0035 0,02
Таблица 3 (Table 3)
Распределение времени блокирования путей эвакуации токсичными газами в зависимости от определяемых параметров для пожарной нагрузки
«Линолеум поливинилхлоридный на ингибированной подоснове»
Managing time of escape routes blocking by toxic gases depending on determined parameters for “Polyvinyl chloride linoleum on inhibited base” fire load
Критическая парциальная
Линейная скорость Удельный коэффициент
Токсичный Время блокирования плотность рассматриваемого Удельная скорость распространения пламени, образования токсичного газ путей эвакуации, с токсичного газа при воздействии газификации, кг/(с⋅м2) м/с газа
3-5 мин, кг/м 3
C3Н4O 163,48 0,0001 0,0064 0,02 0,0041 CO 196,47 0,00116 0,0064 0,02 0,0274 COCL2 93,26 0,0000024 0,0064 0,02 0,00053 HCL 59,87 0,000023 0,0064 0,02 0,0192 NO 261,66 0,001 0,0064 0,02 0,01 HCN 74,69 0,00001 0,0064 0,02 0,0043
СИСТЕМА ГРАДАЦИИ
До После До После СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО УРОВНЮ
ТОКСИЧНОСТИ ПРИ ПОЖАРЕ
Н овая система градации строительных материалов основана на определении критерия токсикогенной опасности (KТО), который интегрирует ключевые характеристики горения материалов и их влияние на безопасную эваку- ацию. Основной особенностью данного подхода является простота классификации: строительный материал допускается к применению в рассматри- ваемом помещении, если значение KТО не преодо- левает установленный порог, равный единице.
Критерий токсикогенной опасности опреде- ляется согласно формуле, следующей из выраже- а (a) б (b) ния (2):
Рисунок 4. Образцы пожарной нагрузки «Ковер из (3) синтетических нитей» (а) и «Линолеум поливинилхлоридный на ингибированной подоснове» (б) до и после испытаний где 1,1 и 0,9 – коэффициенты безопасности, учиты-
Figure 4. “Carpet made of synthetic yarns” (a) and “Polyvinyl chloride linoleum on inhibited base” вающие запас времени на безопасную эвакуацию
(b) fire load samples before and after testing при пожаре.
ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY
Расчётное время эвакуации определяется таблице 29 Федерального закона от 22.07.2008 согласно установленным законодательством мето- № 123-ФЗ применение ковра из синтетических ни- дикам [17]. Однако выбор строительных материа- тей в зальном помещении здания класса функцио- лов для путей эвакуации осуществляется на этапе нальной пожарной опасности Ф3.1 вместимостью проектирования нового здания или проектирова- более 50, но не более 300 человек не допускается, ния реконструкции существующего [18]. На этих а применение линолеума поливинилхлоридного на стадиях практически всегда проводится расчёт ингибированной подоснове – допускается. Исполь- пожарного риска, который включает определение зование предложенной авторами исследования ме- расчётного времени эвакуации людей из здания тодики даёт прямо противоположный результат. при пожаре [19]. Эти данные служат основой для Для практической оценки применимости оценки соответствия проектных решений требо- строительных материалов на путях эвакуации ваниям пожарной безопасности. Это упрощает предлагается формула (6), которая следует из вы- процесс интеграции новой градации строительных ражений (4), (5) и учитывает параметры планиро- материалов по уровню токсичности при пожаре в вочных решений и характеристики горения. существующие нормативные процедуры. Классификация материалов происходит сле- дующим образом. (4) Применение материала запрещено при KТО ≥ 1. В этом случае время блокирования путей эвакуа- ции токсичными газами меньше расчётного време- (5) ни эвакуации, то есть материал создаёт угрозу для безопасности людей и его применение недопустимо. Применение материала разрешено при KТО < 1. (6) В этом случае время блокирования путей эвакуа- ции токсичными газами превышает расчётное вре- мя эвакуации и материал можно использовать, так Если левая часть выражения (6) меньше или как эвакуация людей будет завершена до достиже- равна правой части, то строительный материал до- ния критических концентраций токсичных газов. пускается к применению, так как эвакуация завер- Проведём оценку возможности применения шится до наступления критической концентрации рассмотренных нами строительных материалов токсичных газов. в вышеупомянутом зальном помещении. Как выяснили экспериментальным путём, ВЫВОДЫ для материала «Ковер из синтетических нитей» время блокирования путей эвакуации составляет τбл = 107 с, а расчётное время эвакуации составит τ* = 76 с. В соответствии с формулой (3) критерий C истема градации строительных мате- риалов, основанная на критерии ток- сикогенной опасности KТО, позволяет разделить токсикогенной опасности равен KТО = 0,87. Следо- материалы на два класса: материалы, применение вательно, применение материала «Ковер из синте- которых недопустимо (KТО ≥ 1), и материалы, ко- тических нитей» в рассматриваемом зальном по- торые можно использовать (KТО < 1). Это делает мещении допускается. процесс классификации строительных материалов Для материала «Линолеум поливинилхло- по уровню токсичности простым и понятным, обе- ридный на ингибированной подоснове» τбл = 59 с спечивая прозрачность при принятии решений на и τ* = 76 с. Критерий токсикогенной опасности этапе проектирования зданий или их реконструк- равен KТО = 1,58. Соответственно, делаем вывод ции. Использование уже существующих расчётных о том, что применение материала «Линолеум по- данных о времени эвакуации, определяемых в рам- ливинилхлоридный на ингибированной подоснове» ках расчёта пожарного риска, упрощает внедрение в рассматриваемом зальном помещении не допуска- новой системы в существующие нормативные про- ется. цедуры. Примечательно, что согласно действующей Предложенная методология позволяет по- методике по определению группы токсичности высить безопасность зданий за счёт более точ- строительных материалов [20] «Ковер из синтети- ной оценки токсичности материалов. Учёт таких ческих нитей» относится к группе токсичности «Т3», параметров, как удельная скорость газификации а «Линолеум поливинилхлоридный на ингибиро- материала, линейная скорость распространения ванной подоснове» – к группе «Т2», то есть согласно пламени и удельный коэффициент образования
ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2025. № 2
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2025. No. 2
токсичных газов, позволяет получить более полное токсикогенной опасности является научно обо- представление о поведении материалов в условиях снованным, практичным и легко интегрируемым пожара и минимизировать риски для жизни и здо- инструментом для обеспечения пожарной безопас- ровья людей при пожаре. ности зданий и сооружений. Её применение спо- Таким образом, разработанная система собствует снижению рисков и повышению уровня градации строительных материалов по критерию защиты людей в условиях пожара.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 1. Stec A. A. Fire toxicity – The elephant in the продуктов горения на основе моделирования динамики распро- room? // Fire Safety Journal. 2017. Vol. 91. Pp. 79–90. странения опасных факторов пожара // Ройтмановские чтения: DOI:10.1016/j.firesaf.2017.05.003 сборник материалов XII научно-практической конференции. 2. Лейнова С. Л., Свирщевский С. Ф., Соколик Г. А., Пона- М.: Академия ГПС МЧС России, 2024. С. 114–118. рядов В. В. Контроль токсичности продуктов горения при оценке 11. Nam K. K., Yoon-Soon K., Dong H. R. Estimating качества строительных материалов // Новейшие достижения в toxic harmfulness based on quantitative analysis (I) - Factor области инновационного развития в химической промышленно- analysis of harmfulness of combustion products on building сти и производстве строительных материалов: международная materials // Fire Safety Journal. 2019. 106. Pp. 80–86. научно-техническая конференция. Минск: Белорусский госу- DOI:10.1016/j.firesaf.2019.04.004 дарственный технологический университет, 2015. С. 138–142. 12. Paul K. T., Hull T. R., Lebek K., Stec A. A. Fire smoke 3. Пожары и пожарная безопасность в 2022 году: Инфор- toxicity: The effect of nitrogen oxides // Fire Safety Journal. 2008, мационно-аналитический сборник. Балашиха: ВНИИПО МЧС Vol. 43. Pp. 243–251. DOI:10.1016/j.firesaf.2007.10.003 России, 2023. 80 с. 13. Чернушевич Е. В., Ширинкин П. В. Особенности опре- 4. Иличкин В. С. Токсичность продуктов горения поли- деления токсичности продуктов горения строительных мате- мерных материалов. Принципы и методы определения. СПб: риалов // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2020. Химия, Санкт-Петербург. отд-ние, 1993. 136 с. № 1(16). С. 22–28. DOI:10.34987/vestnik.sibpsa.2020.16.1.004 5. Тришкин Д. В., Чепур С. В., Толкач П. Г. [и др.] Пуль- 14. Пузач С. В., Болдрушкиев О. Б. Определение парци- монотоксичность продуктов горения синтетических полиме- альной плотности циановодорода при пожарах на объектах ров // Сибирский научный медицинский журнал. 2018. № 4. энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвраще- С. 114–120. DOI:10.15372/SSMJ20180415 ние, ликвидация. 2020. № 3. С. 5–10. DOI:10.25257/FE.2020.3.5-10 6. Pauluhn J. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide 15. Иличкин В. С. Методические основы эксперименталь- and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models но-расчетного определения показателя токсичности продуктов to disentangle the concentration Ч time conundrum of lethality горения полимеров // Пожаровзрывоопасность веществ и мате- and incapacitation // Regulatory Toxicology and Pharmacology. риалов. 2004. № 4. С. 28–32. 2016. Vol. 80. Pp. 173–182. DOI:10.1016/j.yrtph.2016.06.017 16. Кошмаров Ю. А., Пузач С. В., Лебедченко О. С., 7. Амоналиева Н. Токсические продукты горения пласт- Нгуен Тхань Хай Прогнозирование опасных факторов пожара масс и их воздействие на организм человека // Актуальные в помещении. М.: Академия ГПС МВД России, 2012. 148 с. вопросы техносферной безопасности на современном этапе: 17. Холщевников В. В. Теория людских потоков. // Пожа- сборник трудов V-й Всероссийской студенческой научно- ровзрывобезопасность. 2001. № 6. С. 33. практической конференции с международным участием. Воро- 18. Симанович В. М., Ермолаев Е. Е. Осуществление неж: Воронежский государственный медицинский университет строительства, реконструкции, капитального ремонта объекта имени Н.Н. Бурденко, 2021. С. 21–28. капитального строительства // Нормирование и оплата труда в 8. Пузач С. В., Комаревцев Н. В., Королева Н. В., Мер- строительстве. 2018. № 12. С. 4–8. кушкина Т. Г. Новый подход к испытаниям веществ и матери- 19. Бородаева Т. С., Борзеев И. Я. Анализ методик алов на токсичность при пожаре // Пожары и чрезвычайные расчета эвакуации людей из здания при пожаре // Науч- ситуации: предотвращение, ликвидация. 2023. № 2. С. 5–11. но-техническому и социально-экономическому развитию DOI:10.25257/FE.2023.2.5-11 Дальнего Востока России – инновации молодых: тезисы 9. Пузач С. В., Комаревцев Н. В., Акперов Р. Г. Сравнитель- докладов 76-й межвузовской студенческой научно-прак- ный анализ нового экспериментально-теоретического подхода тической конференции. В 2 т. Хабаровск: Дальневосточ- и нормативных методов определения токсичности продуктов ный государственный университет путей сообщения, 2018. горения полимерных материалов // Пожары и чрезвычайные Т. 2. С. 11. ситуации: предупреждение, ликвидация. 2024. № 4. С. 36–45. 20. Иличкин В. С., Смирнов Н. В., Елисеев Ю. Н. [и др.] DOI:10.25257/FE.2024.4.36-45 Определение показателя токсичности продуктов горения мате- 10. Комаревцев Н. В., Пузач С. В., Акперов Р. Г., Болдруш- риалов экспериментально-расчетным методом // Пожаровзры- киев О. Б. Классификация горючих материалов по токсичности вобезопасность. 2005. Т. 14, № 3. С. 29–34.
REFERENCES 1. Stec A.A. Fire toxicity – The elephant in the room? 3. Pozhary i pozharnaia bezopasnost' v 2022 godu. Fire Safety Journal. 2017, vol. 91, pp. 79–90 (in Eng.). Informatsionno-analiticheskii sbornik [Fires and Fire Safety in DOI:10.1016/j.firesaf.2017.05.003 2022: Information and Analytical Compendium]. Balashikha, All- 2. Leinova S.L., Svirshchevsky S.F., Sokolik G.A., Ponaradov V.V. Russian Research Institute of Fire Defense of EMERCOM of Russia Gorenje toxicity control in assessing the quality of building Publ., 2022. 80 p. (in Russ.). materials. In: Noveishie dostizheniia v oblasti innovatsionnogo 4. IlichkinV.S. Toksichnost' produktov goreniia polimernykh razvitiia v khimicheskoi promyshlennosti i proizvodstve stroitel'nykh materialov. Printsipy i metody opredeleniia [Toxicity of combustion materialov: mezhdunarodnaia nauchno-tekhnicheskaia products of polymeric materials. Principles and methods of konferentsiia [Latest achievements in the field of innovative determination]. St. Petersburg, Khimiya Publ., 1993. 136 p. (in Russ.). development in the chemical industry and the production of building 5. Trishkin D.V., Chepur S.V., Tolkach P.G. [et al.] materials: international scientific and technical conference]. Pulmonotoxicyty of synthetic polymers combustion products. Minsk: Belarusian State Technological University Publ., 2015. Sibirskii nauchnyi meditsinskii zhurnal – Siberian Scientific pp. 138–142 (in Russ.). Medical Journal. 2018, no. 4, pp. 114–120 (in Russ.).
ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY
6. Pauluhn J. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide 13. Chernushevich E.V., Shirinkin P.V. Features and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models to of determining the toxicity of combustion products of building disentangle the concentration Ч time conundrum of lethality and materials. Sibirskii pozharno-spasatel'nyi vestnik – Siberian incapacitation. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016, Fire and Rescue Bulletin. 2020, no. 1(16), pp. 22–28 (in Russ.). vol. 80, pp. 173–182 (in Eng.). DOI:10.1016/j.yrtph.2016.06.017 DOI:10.34987/vestnik.sibpsa.2020.16.1.004 7. Amonalieva N. Toxic combustion products of plastics 14. Puzach S.V., Boldrushkiev O.B. Determination and their effect on the human body. In: Aktual'nye voprosy of hydrogen cyanide partial density at power facilities fires. Pozhary tekhnosfernoi bezopasnosti na sovremennom etape: sbornik trudov i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia – Fire V-i Vserossiiskoi studencheskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii and emergencies: prevention, elimination. 2020, no. 3, pp. 5–10 s mezhdunarodnym uchastiem [Current issues of technosphere (in Russ.). DOI:10.25257/FE.2020.3.5-10 security at the present stage: proceedings of the V-th All-Russian 15. Ilichkin V.S. Methodological foundations for the Student Scientific and Practical Conference with international experimental and computational determination of the toxicity participation]. Voronezh: Voronezh State Medical University named index of polymer combustion products. Pozharovzryvoopasnost' after N.N. Burdenko Publ., 2021. Pp. 21–28. (in Russ.). veshhestv i materialov – Fire and Explosion Hazard of Substances 8. Puzach S. V., Komarevtsev N. V., Koroleva N. V., and Materials. 2004, no. 4, pp. 28–32 (in Russ.). Merkushkina T. G. A new approach to testing the toxicity 16. Koshmarov Yu.A., Puzach S.V., Lebedchenko O.S., of substances and materials during fires. Pozhary i chrezvychaynyye Nguyen Thanh Hai. Prognozirovanie opasnyh faktorov pozhara situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya – Fire and emergencies: v pomeshhenii [Prediction of hazardous fire factors in a room]. prevention, elimination. 2023, no. 2, pp. 5–11 (in Russ.). Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2012. DOI:10.25257/FE.2023.2.5-11 148 p. (in Russ.). 9. Puzach S.V., Komarevtsev N.V., Akperov R.G. Comparative 17. Kholshchevnikov V.V. Theory of human flows. analysis of a new experimental and theoretical approach and Pozharovzryvobezopast' – Fire and Explosion Safety. 2001, no. 6, normative methods for determining toxicity of combustion p. 33 (in Russ.). products of polymeric materials. Pozhary i chrezvychaynyye 18. Simanovich V.M., Ermolaev E.E. Implementation situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya – Fire and emergencies: of construction, reconstruction, capital repairs of a capital prevention, elimination. 2024, no. 4, pp. 36–45 (in Russ.). construction facility. Normirovanie i oplata truda v stroitel'stve – DOI:10.25257/FE.2024.4.36-45 Rationing and remuneration of labor in construction. 2018, no. 12, 10. Komarevtsev N.V., Puzach S.V., Akperov R.G., pp. 4–8 (in Russ.). Boldrushkiev O.B. Classification of combustible materials by 19. Borodaeva T.S., Borzeev I.Ya. Analysis of methods for toxicity of combustion products based on modeling the dynamics calculating evacuation of people from buildings in case of fire. In: of the spread of fire hazards. In: Roitmanovskie chteniia: sbornik Nauchno-tekhnicheskomu i sotsial'no-ekonomicheskomu razvitiiu materialov XII nauchno-prakticheskoi konferentsii [Roytman Dal'nego Vostoka Rossii – innovatsii molodykh: tezisy dokladov readings: proceedings of the XII scientific and practical conference]. 76-i mezhvuzovskoi studencheskoi nauchno-prakticheskoi Moscow: State Fire Academy of EMERCOM of Russia, 2024. konferentsii [Scientific, technical and socio-economic development pp. 114–118 (in Russ.). of the Russian Far East – innovations of the young: abstracts of the 11. Nam K.K., Yoon-Soon K., Dong H.R. Estimating 76th interuniversity student scientific and practical conference. In 2 toxic harmfulness based on quantitative analysis (I) – Factor vol.] Khabarovsk: Far Eastern State University of Railway Transport analysis of harmfulness of combustion products on building Publ., 2018. Vol. 2. Pp. 11 (in Russ.). materials. Fire Safety Journal. 2019, 106, pp. 80–86 (in Eng.). 20. Ilichkin V.S., Smirnov N.V., Eliseev Yu.N. [et al.] DOI:10.1016/j.firesaf.2019.04.004 Determination of the toxicity index of combustion products of 12. Paul K.T., Hull T.R., Lebek K., Stec A.A. Fire smoke materials using an experimental and computational method. toxicity: The effect of nitrogen oxides. Fire Safety Journal. 2008, Pozharovzryvobezopasnost' – Fire and Explosion Safety. 2005, vol. 43, pp. 243–251 (in Eng.).DOI:10.1016/j.firesaf.2007.10.003 no. 3, pp. 29–34 (in Russ.).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT THE AUTHORS Сергей Викторович ПУЗАЧ Sergei V. PUZACH Доктор технических наук, профессор Grand Doctor in Engineering, Professor Заведующий кафедрой инженерной теплофизики и гидравлики, Head of the Engineering Thermal-Hydraulics Department, Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation SPIN-код: 5637-8461 SPIN-cod: 5637-8461 ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7234-1339 ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7234-1339 Scopus Author ID: 7003537835 Scopus Author ID: 7003537835 ResearcherID: U-2907-2019 ResearcherID: U-2907-2019 S.Puzach@academygps.ru S.Puzach@academygps.ru
Никита Васильевич КОМАРЕВЦЕВ Nikita V. KOMAREVTSEV Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров, Postgraduate student of research and teaching staff training faculty, Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation SPIN-код: 8889-8180 SPIN-cod: 8889-8180 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6696-9901 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6696-9901 komarevcev.nik@mail.ru komarevcev.nik@mail.ru
Поступила в редакцию 27.02.2025 Received 27.02.2025 Принята к публикации 26.03.2025 Accepted 26.03.2025
Для цитирования: For citation: Пузач С. В., Комаревцев Н. В. Система градации строительных Puzach S.V., Komarevtsev N.V. System of grading building materials by /материалов по токсичности продуктов горения для оценки условия combustion products toxicity to assess conditions for safe evacuation выполнения безопасной эвакуации людей при пожаре // Пожары и чрез- of people in case of fire. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: вычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2025. № 2. С. 16–25. predotvrashcheniye, likvidatsiya – Fire and emergencies: prevention, DOI:10.25257/FE.2025.2.16-25 elimination. 2025, no. 2, pp. 16–25 (in Russ.). DOI:10.25257/FE.2025.2.16-25
Ключевые слова
Похожие публикации
Доклад · 2009Использование расчётных моделей для оценки пожарного риска
Доклад · 2009Обзор моделей и программ для расчёта времени эвакуации
Доклад · 2009Программное обеспечение СИТИС «Флоутек» и «Эватек» для расчёта времени эвакуации
Доклад · 2009Беляев С. В. Эвакуация из зданий с массовым пребыванием людей
КнигаДутов А. В. Физиология человека при пожаре
Книга