Материалы учебного семинара УИ ГПС МЧС России «Расчёт индивидуального пожарного риска для общественных зданий» (19–21 мая 2009)
Основной материал семинара: методика расчёта индивидуального пожарного риска для общественных зданий по методике ВНИИПО — от выбора расчётных сценариев и моделей развития опасных факторов до построения дерева событий и проверки нормативного риска. Прямая основа для расчётов по приказу № 1140.
Объём оцифровки: 706,207 знаков. Ссылки внутри текста ведут на карточки источников и публикаций библиотеки.
РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО
ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ
ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Материалы учебного семинара
Ури ГПС МЧС России 19-21 мая 2009 г.
Уральский институт Государственной Противопожарной Службы МЧС России
620062 Екатеринбург, ул. Мира, 22, тел. (343) 374-07-06, сайт: www.uigps.ru , e-mail: P-B-S@e1.ru
Уральский Институт ГПС МЧС России
Материалы учебного семинара
«РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ
ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ»
Екатеринбург 19-21 мая 2009 года
Содержание
Приглашение
Программа семинара
Доклады
Техническое регулирование в области пожарной безопасности на современном Воробьева Е.П этапе
Требования к декларации пожарной безопасности объектов защиты Пестерев В.А
Современные подходы к анализу рисков Кононенко Е.В
Правила проведения расчетов проведения расчетов по оценке пожарного риска Ижболдин С.В для общественных зданий
Требования к оформлению расчетов пожарных рисков для предоставления в Серкина О.М экспертизу
Развитие гибкого нормирования в России и зарубежных странах. Грачев В.Ю
Последовательность расчета пожарного риска для общественных зданий по Рожин И.Л методике ВНИИПО
Обзор зарубежных методик для расчета пожарного риска Грачев В.Ю
Нормирование огнестойкости конструкций как метод снижения пожарного Мокроусова О.А 61 риска.
Использование расчетных моделей для оценки пожарного риска Грачев В.Ю
Обзор моделей и программ для расчета времени эвакуации Карькин И.Н
Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС:ФЛОУТЕК Карькин И.Н
И СИТИС: ЭВАТЕК
Вопросы моделирования эвакуации Грачев В.Ю
Обзор моделей для расчета динамики опасных факторов пожара Карькин И.Н
Интегральная модель пожара. Программы для расчета интегральной модели Субачев С.В пожара
Программное обеспечение CFAST (СИТИС: БЛОК 2) для зонной модели Карькин И.Н
Программное обеспечение FDS для зонной модели. Анализ чувствительности. Контарь Н.А
PyroSim и Фламмер
Использование расчетных методик при оценке огнестойкости конструкций. Акулов А.Ю
Определение прогрева бетона, арматуры и металлоконструкций.
Источники по статистике пожаров. Вероятности пожаров для различных типов Брюхов Е.Н зданий и помещений
Базы данных пожарных нагрузок Шархун С.В
Надежность систем противопожарной защиты. Определение вероятности Семиноженко эффективного срабатывания систем В.В.
Примеры расчета индивидуального пожарного риска Рожин И.Л
Приложение. Примеры расчетов условий безопасной эвакуации
6035-1-130-Р1 Расчет времени блокирования путей эвакуации
Сценарий 30-1. Двери в коридоре закрыты
6035-1-130-Р2 Расчет времени блокирования путей эвакуации
Сценарий 30-2. Двери в коридоре открыты
6035-1-230-Р1 Расчет времени блокирования путей эвакуации. сценарий 230
6035-1-230-Р2 Расчет времени блокирования путей эвакуации. сценарий 230
6035-1-230-Р3 Расчет времени блокирования путей эвакуации, сценарий 230
6035-1-332-Р1 Расчет времени блокирования путей эвакуации. сценарий 332
6035-1-332-Р2 Расчет времени блокирования путей эвакуации. сценарий 332-2
6035-2-130-Р2 Расчет времени эвакуации. Сценарий 130
6035-2-230-Р1 Расчет времени эвакуации. Сценарий 230
6035-2-332-Р1 Расчет времени эвакуации. Сценарий 332
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Уральский Институт ГПС МЧС России
Материалы учебного семинара
«РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ
ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ»
Екатеринбург 19-21 мая 2009 года
ПРИГЛАШЕНИЕ
Уважаемые коллеги. С 01 мая 2009 года вступил в силу ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Уральский институт ГПС МЧС России, проектное бюро, «Грачев и Партнеры» и компания - разработчик систем автоматизированного проектирования в сфере пожарной безопасности
ООО «Ситис» приглашают Вас и Ваших коллег принять участие в учебном семинаре «Расчет индивидуального пожарного риска общественных зданий».
Вопросы семинара: методология расчета пожарного риска, достоверность результатов расчетов, величины пожарной нагрузки, свойства горючих материалов, методики и компьютерные модели эвакуации и динамики опасных факторов пожаров, а так же другие актуальные на сегодня вопросы.
Семинар будет проходить в мае 2009 года. Место проведения: Уральский институт ГПС МЧС
России, г.Екатеринбург, ул. Мира, 22. Продолжительность мероприятия - 3 дня.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 2
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Уральский институт ГПС МЧС России
620062 Екатеринбург, ул. Мира, 22, тел. (343) 374-07-06, факс (343) 375-15-10
ПРОГРАММА СЕМИНАРА
РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ
ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
19-21 мая 2009 г.
Проблематика: 01 мая 2009 г. вступает в силу федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», в соответствии с которым проектирование новых зданий может выполняться на основании положений сводов правил («норм добровольного применения»), или на основе расчетов пожарного риска. При пожарном аудите существующих и построенных зданий и сооружений оценка соответствия объектов защиты требованиям пожарной безопасности также может быть проведена путем выполнения положений сводов правил, или расчетом пожарного риска. В связи с этим, большую актуальность имеют вопросы методологии расчетов пожарного риска и оценки достоверности их результатов, источники данных о статистике пожаров, величинам пожарной нагрузки, свойствах горючих материалов, методики и компьютерные модели эвакуации и динамики опасных факторов пожаров. Все эти и другие сопутствующие вопросы будут рассмотрены на предлагаемом Вашему вниманию учебном семинаре.
Заявки на участие в семинаре следует отправлять по адресу:
Телефон (343) 310-00-75
Факс (343) 379-45-94, 310-00-80 , e-mail seminar@sitis.ru
Учебный план
(программа предварительная, возможны уточнения)
19 мая 2009 г., Вторник Час Тема Лектор 1 Техническое регулирование в области пожарной безопасности на Воробьева Е. А. 9-00 – 9-45 современном этапе. Нормативная база. 2 Оценка соответствия объектов защиты требованиям технического Пестерев В. А. 9-45 – 10-30 регламента. Требования к декларации пожарной безопасности объектов защиты Перерыв 15 минут 3 Современные подходы к анализу рисков. Расчет пожарных рисков при Кононенко Е. А. 10-45 – 11-30 проектировании новых объектов и реконструкции. Расчет пожарных рисков при составлении декларации пожарной безопасности. Расчет пожарных рисков при пожарном аудите 4 Правила проведения расчетов по оценке пожарного риска для Ижболдин С. В. 11-30 – 12-15 общественных зданий Перерыв 60 минут. Обед
5 Требования к оформлению расчетов рисков для представления в Серкина О. М.
13-15 – 14-00 экспертизу. Опыт рассмотрения проектной документации, разработанной на основе технических условий на проектирование противопожарных систем
6 Исторический обзор развития гибкого нормирования в России и Грачев В. Ю.
14-00 – 14-45 зарубежных странах. Расчет пожарных рисков как элемент системы гибкого нормирования. Исторический обзор развития гибкого нормирования в России и зарубежных странах. Соотношение жесткого и гибкого нормирования при расчете риска
Перерыв 15 минут
7 Последовательность расчета пожарного риска по методикам ВНИИПО Рожин И. Л.
15-00 – 15-45 расчета риска для гражданских и промышленных зданий. Понятие опасной ситуации, отказа технической системы и сценария
8 Грачев В. Ю.
15-45 – 16-30
Обзор зарубежных методик расчета пожарного риска
Перерыв 15 минут
9-10 Все лекторы
16-45 – 18-15
«Круглый стол». Обсуждение по тематике семинара.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
20 мая 2009 г., Среда
Час Тема Лектор
1 Нормирование огнестойкости конструкций как метод снижения Мокроусова О. А.
9-00 – 9-45 пожарного риска.
2 Использование расчетных моделей для оценки пожарного риска. Понятие Грачев В. Ю.
9-45 – 10-30 валидации и верификации. Требования к математическим моделям пожаров
3 Обзор моделей и программ для расчета времени эвакуации. Карькин И. Н.
10-45 – 11-30 Аналитическая, индивидуально-поточная и имитационно-стохастическая модели движения людей в соответствии с методикой ВНИИПО. Области применения различных моделей.
4 Вопросы моделирования эвакуации людей, задание адекватных моделей и Грачев В. Ю..
11-30 – 12-15 исходных данных.
Перерыв 60 минут. Обед
5 Программное обеспечение СИТИС:Флоутек для аналитической и Зверев В. В.
13-15 – 14-00 стохастической моделей. Программное обеспечение СИТИС:Эватек для индивидуально-поточной модели
6 Обзор моделей и программ для расчета динамики опасных факторов Карькин И. Н.
14-00 – 14-45 пожара и времени блокирования. Интегральная, зонная и полевая модели.
Области применения различных моделей
Перерыв 15 минут
7 Субачев С. В.
15-00 – 15-45
Интегральная модель. Программы для расчета интегральной модели.
8 Карькин И. Н.
15-45 – 16-30
Программное обеспечение CFAST (СИТИС:Блок 2) для зонной модели
Перерыв 15 минут
9-10 Все лекторы
16-45 – 18-15
«Круглый стол». Обсуждение по тематике семинара.
21 мая 2009 г., Четверг
Час Тема Лектор 1 Программное обеспечение FDS для полевой модели. Анализ Контарь Н. А. 9-00 – 9-45 чувствительности расчетов. 2 Препроцессоры и постпроцессоры Pyrosim и Фламмер Карькин И. Н. 9-45 – 10-30
3 Использование расчетных методик при оценке огнестойкости Акулов А. Ю. 10-45 – 11-30 конструкций. Определение прогрева бетона, арматуры и металлоконструкций 4 Источники по статистике пожаров. Вероятности пожаров для различных Брюхов Е. Н. 11-30 – 12-15 типов зданий и помещений Перерыв 60 минут. Обед
5 Шархун С. В.
13-15 – 14-00
Базы данных пожарных нагрузок
6 Надежность систем противопожарной защиты. Определение вероятности Семеножко В. В.
14-00 – 14-45 эффективного срабатывания систем.
Перерыв 15 минут
7 Мокроусова О. А.
15-00 – 15-45
Пример расчета пожарных рисков
8 Рожин И. Л.
15-45 – 16-30
Пример расчета пожарных рисков
Перерыв 15 минут
9-10 «Круглый стол». Обсуждение по тематике семинара. Все лекторы
16-45 – 18-15 Вручение свидетельство об обучении.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Лекторы семинара
«Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
Мокроусова Начальник кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС, Ольга Анатольевна к.п.н Воробьева Доцент кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС, к.т.н Елена Павловна Кононенко Доцент кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС, к.ф-м.н Елена Венедиктовна Субачев Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности электроустановок Сергей Владимирович УрИ ГПС, к.ф-м.н Пестерев Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве Владимир Александрович УрИ ГПС Акулов Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве Артем Юрьевич УрИ ГПС Семеноженко Старший преподаватель кафедры Пожарной автоматики УрИ ГПС Валентина Владимировна Ижболдин Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве Сергей Васильевич УрИ ГПС Брюхов Преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС Евгений Николаевич Шархун Преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС Сергей Владимирович Серкина Руководитель группы экспертов по пожарной безопасности ГАУ СО Ольга Михайловна «Управление государственной экспертизы» Грачев Доцент кафедры САПР УГТУ-УПИ, Владимир Юрьевич руководитель группы компаний «Грачев и Партнеры» Карькин Директор ООО «Ситис», к.ф-м.н. Илья Николаевич Рожин Главный специалист по пожарной безопасности ООО «Грачев и Партнеры» Игорь Львович Зверев Программист ООО «Ситис», ведущий разработчик модели эвакуации Владимир Владимирович «ФлоуТек» Контарь Инженер, ООО «Ситис» Надежда Александровна
Целевая аудитория семинара: специалисты в области пожарной безопасности, проектировщики, специалисты по пожарному аудиту.
Предполагается, что обучение на этом семинаре и на других подобных семинарах будет учитываться саморегулируемыми организациями при выдаче допусков на разработку разделов проекта «противопожарные мероприятия».
Стоимость участия в семинаре – 20 000 рублей на одного слушателя, НДС не предусмотрен.
Договора могут быть заключены как с организациями, так и с физическими лицами. Форма оплаты – только безналичный расчет.
В стоимость участия включено предоставление пакета учебных и методических документов, питание во время обеденного перерыва, диск с демонстрационными и учебными версиями программ, выдача свидетельства об обучении. Проживание в стоимость участия в семинаре не включено.
Место проведения семинара:
Уральский институт ГПС МЧС России, 620062 Екатеринбург, ул. Мира, 22
Время проведения семинара: 19-21 мая 2009 г. (Время семинара может быть уточнено, возможна сдвижка на одну неделю в зависимости от учебного плана института).
От имени и по поручению Уральского института ГПС МЧС России организационную работу по заключению договоров на участие в семинаре выполняет ООО «Ситис»
Заявки на участие в семинаре следует отправлять по адресу:
Телефон (343) 310-00-75
Факс (343) 379-45-94, 310-00-80 , e-mail seminar@sitis.ru
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ В ОБЛАСТИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА
СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Воробьева Елена Павловна
Доцент кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС МЧС
России, кандидат технических наук.
Добрый день. В своем докладе я хочу рассказать предысторию возникновения
Технических регламентов, остановиться на этапах развития технического регулирования в России и показать, что же это за нормативные документы - технические регламенты. А также немного поговорить о структуре Технического регламента о требованиях пожарной безопасности.
• ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН «О ТЕХНИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ» РАЗРАБОТАН
ГОССТАНДАРТОМ РФ, МИНЭКОНОМРАЗВИТИЯ И АДМИНИСТРАЦИЕЙ
ПРЕЗИДЕНТА, ПРИНЯТ ГОСДУМОЙ 15.12.02, ОДОБРЕН СОВЕТОМ ФЕДЕРАЦИИ
18.12.02 ПОДПИСАН ПРЕЗИДЕНТОМ 27.12.02 И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ 01.07.2003
• ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ - ЭТО ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТНОШЕНИЙ В ОБЛАСТИ УСТАНОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ОБЯЗАТЕЛЬНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ИЛИ ТРЕБОВАНИЙ НА ДОБРОВОЛЬНОЙ ОСНОВЕ К ПРОДУКЦИИ, ПРОЦЕССАМ ПРОИЗВОДСТВА, ЭКСПЛУАТАЦИИ, ХРАНЕНИЯ, ПЕРЕВОЗКИ, РЕАЛИЗАЦИИ И УТИЛИЗАЦИИ, И ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТНОШЕНИЙ В ОБЛАСТИ ОЦЕНКИ СООТВЕТСТВИЯ.
Техническое регулирование в России началось с момента принятия Федерального закона № 184-
ФЗ «О техническом регулировании». Техническое регулирование – это правовое регулирование отношений в области установления и применения как обязательных требований, так и требований для добровольного выполнения. А также - правовое регулирование отношений в области оценки соответствия. Принятие Федерального закона потребовало внести изменения в более чем сто двадцать
Федеральных законов, и вы, наверное, это все почувствовали, потому что Федеральные законы постоянно пересматривались. Лидером по пересмотру является закон «О лицензировании отдельных видов деятельности». За последние пять лет он пересматривался четыре раза. То есть в него постепенно вносили изменения, в соответствии с принятым законом «О техническом регулировании».
На рисунке 1.1 вы видите структуру Федерального закона «О техническом регулировании».
Он состоит из 10 разделов.
В первом разделе сосредоточены общие положения, сферы применения этого закона, а также даны основные термины и определения из технического регулирования.
Второй раздел – технические регламенты посвящен новым нормативно правовым документам, которые ввел этот закон.
Третий раздел – стандартизация. Дело в том, что при принятии закона о техническом регулировании, утратил силу Федеральный закон
«О стандартизации», и основные
Рис.1.1. Структура Федерального закона «О техническом Регулировании. положения по стандартизации находятся как раз в этом разделе
Федерального закона «О техническом регулировании».
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Четвертый раздел – подтверждение соответствия. Это один из самых объемных разделов, и он устанавливает правила подтверждения соответствия объектов технического регулирования.
Следующий раздел – аккредитация органов по сертификации и испытательных лабораторий.
Но как раз в этом законе прописаны только основы создания российской системы аккредитации. На данный момент, к сожалению, эта система у нас не создана. Более конкретно на этом вопросе в области пожарной безопасности я остановлюсь позже.
Пятый раздел – государственный контроль за соблюдением требований технических регламентов. В этом разделе прописаны все функции и деятельность надзорных органов, а также информация о нарушении требований технических регламентов об отзыве продукции.
Шестой раздел содержит информацию о технических регламентах и документах по стандартизации.
Далее - финансирование в области технического регулирования и заключительные и переходные положения.
Последний раздел «Заключительные и переходные положения» был чрезвычайно актуальным в
2003-м году. Все требования стандартов были добровольны для использования, включая и стандарты с требованиями по безопасности. Технических регламентов на момент принятия закона о техническом регулировании еще не было. Как выходить из этой ситуации? В заключительной главе прописано, что до
2010 года стандарты с требованиями по безопасности являются обязательными для выполнения и, по сути, играют роль технических регламентов.
Закон установил документы в области стандартизации (рис 1.2).
К документам относятся:
национальные стандарты, правила и нормы, а также, рекомендации в области стандартизации, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации и стандарты организаций. Как Вы видите, в этот перечень у нас не попали отраслевые и ведомственные стандарты, которых достаточно много в области пожарной безопасности.
Технические регламенты по закону о техническом регулировании это нормативно-правовые документы, в которых устанавливаются минимальные,
Рис.1.2. Документы в области стандартизации.
но достаточные требования по безопасности. Закон «О техническом регулировании» перечисляет виды безопасности, по которым должны быть разработаны технические регламенты. Думаю, что вы хорошо эти виды безопасности знаете.
Технические регламенты с учетом степени риска причинения вреда устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие:
• Безопасность излучений
• Биологическую безопасность
• Взрывобезопасность
• Механическую безопасность
• Пожарную безопасность
• Промышленную безопасность
• Термическую безопасность
• Химическую безопасность
• Электрическую безопасность
• Ядерную и радиационную безопасность
• Электромагнитную совместимость
• Единство измерений.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Пожарная безопасность по закону должна быть представлена отдельным техническим регламентом.
Технический регламент это совершенно новый документ. Ранее в практике таких не было. В чем отличия
Технического регламента и, привычного стандарта (рис 1.3)?
В первую очередь цели – цели принятия этих документов. Цель
Технического регламента – обеспечение безопасности, цель стандарта – повышение конкурентоспособности продукции.
Статус этих документов также сильно отличается. Технические регламенты имеют статус Федерального
Рис.1.3. Отличия Технических регламентов и стандартов закона или Постановления правительства. Статус стандарта – это нормативный документ в области стандартизации. Требования технического регламента обязательны для выполнения, требования стандартов имеют добровольный или рекомендательный характер.
Еще здесь можно добавить такую позицию, как контроль за выполнением требований.
Контроль за выполнением требований Технических регламентов несет государство, а контроль за выполнением требований стандартов – только заинтересованные лица, то есть производители, реализаторы и потребители.
Закон «О техническом регулировании»
установил новую двухуровневую систему требований и контроля за выполнением этих требований. И эта двухуровневая система базируется на делении требований, которые предъявляются к продукции (рис 1.4). Очень четкое деление на требования по безопасности и требования по качеству. Требования по безопасности обязательны для выполнения, они должны содержаться только в технических регламентах, и контроль за их выполнением принимает на себя государство. Показатели
Рис.1.4. Требования к продукции. качества у нас сосредоточены в стандартах, которые имеют добровольный, рекомендательный характер. Также требования по качеству могут быть прописаны в условиях договора. И контроль за выполнением, как я уже говорила, принимают заинтересованные лица. Если у нас есть продукция, к которой предъявляются очень четко сформулированные и разнесенные в различных нормативных и нормативно-правовых документах требования, то мы должны проверить, соответствует эта продукция установленным требованиям или нет. И вот здесь у нас появляется термин
«подтверждение соответствия».
Подтверждение соответствия –
Рис.1.5. Подтверждение соответствия.
это документальное удостоверение того, что продукция соответствует требованиям технических регламентов,
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
стандартов или условиям договора. Это общее определение подтверждения соответствия (рис.1.5). Цели подтверждения соответствия приведены в схеме и очень легко извлекаются из самого определения.
Во-первых, мы подтверждаем, что продукция соответствует установленным требованиям.
Подтверждение соответствия позволяет потребителям продукции легко ориентироваться в ней, выбирать ее грамотно.
Далее, повышение конкурентной способности этой продукции, поскольку, если продукция качественна и безопасна, она легко находит своего потребителя, и производитель этой продукции занимает нишу на рынке. И создание условий для свободного перемещения продукции. Думаю, цель тоже достаточно прозрачна и ясна.
Закон «О техническом регулировании» установил виды и формы подтверждения соответствия
(рис 1.6). Так как у нас произошло очень четкое деление на обязательные требования безопасности и добровольные требования по качеству, то подтверждения соответствия имеют два вида. Если к продукции предъявляется хотя бы одно требование по безопасности, то она должна проходить обязательное подтверждение соответствия. Если такого требования по безопасности нет, то продукция может проходить добровольное подтверждение соответствия.
Обязательное подтверждение соответствия имеет две формы – это
Рис.1.6. Виды и формы подтверждения соответствия. обязательная сертификация и декларирование соответствия. Эти две формы равноценны, равнозначны, имеют равную юридическую силу на территории Российской
Федерации. Добровольное подтверждение соответствия имеет только одну форму – это добровольная сертификация. Для того чтобы потребители могли легко ориентироваться в продукции, которая прошла в том или ином виде подтверждение соответствия, она маркируется знаками, которые наносятся либо непосредственно на продукцию, либо на упаковку, либо отмечается в сопроводительной документации.
Продукция, которая проходит обязательное подтверждение соответствия, маркируется знаком обращения на рынке. Продукция, прошедшая добровольное подтверждение соответствия, маркируется знаком соответствия. Эти знаки имеют свою форму в каждой системе сертификации. Все вы хорошо знаете знак обращения на рынке и знак соответствия самой большой российской системы сертификации
– системы ГОСТ. В области пожарной безопасности есть своя система сертификации, у нее тоже есть знаки. Вы, наверняка, их знаете: круг с тремя стилизованными язычками пламени.
Так как обязательное подтверждение соответствия имеет две формы, то мы должны очень четко понимать, в каком случае какая форма предпочтительнее для обязательного подтверждения соответствия.
Критерии выбора формы подтверждения соответствия
• Высокая степень опасности продукции в сочетании со специальными мерами по защите рынка
• Международные соглашения в области сертификации
• Невозможность принятия декларации конкретным заявителем
Дело в том, что критерием для отнесения продукции к той или иной форме подтверждения соответствия является, в первую очередь, потенциальная опасность продукции. Чем выше потенциальная опасность, тем выше вероятность, что продукция будет проходить подтверждение соответствия именно по форме обязательной сертификации. Более низкий уровень потенциальной опасности – скорее всего эта продукция будет подтверждать свое соответствие в форме декларирования.
Принципиальная разница между этими двумя формами состоит в следующем. При обязательной сертификации в доказательстве соответствия продукции всегда участвует третья сторона. А третья сторона - это в данном случае аккредитованные органы по сертификации и аккредитованные испытательные лаборатории. При декларировании соответствия третья сторона может вообще не быть представлена. Доказательство идет на основе собственной информации заявителя, либо третья сторона
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
может быть представлена не в полном объеме, но очень четко прописана активная роль самого заявителя, то есть, того, кто хочет получить декларацию о соответствии.
Обязательное подтверждение соответствия
• Обязательное подтверждение соответствия проводится только в случаях, установленных соответствующим техническим регламентом и исключительно на соответствие требованиям технического регламента.
• Объектами обязательного подтверждения соответствия может быть только продукция, выпускаемая в обращение на территории РФ.
• Формы и схемы обязательного подтверждения соответствия могут устанавливаться только техническими регламентами.
• Декларация о соответствии и сертификат соответствия имеют равную юридическую силу.
• Декларирование соответствия осуществляется либо на основе только собственных доказательств, либо на основе собственных доказательств и доказательств, полученных с участием органа по сертификации и аккредитованных испытательных лабораторий.
• Оформленная декларация о соответствии подлежит регистрации федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию.
• Обязательная сертификация осуществляется органом по сертификации, аккредитованном в порядке, установленном правительством РФ.
• Продукция, соответствие которой техническим регламентом подтверждено, маркируется знаком обращения на рынке.
Объектом обязательного подтверждения соответствия является только продукция на стадии выхода ее в обращение.
А вот объектов добровольного подтверждения соответствия значительно больше. Туда относится продукция без требований по безопасности, работы и услуги, системы менеджмента качества, системы управления окружающей средой, а также персонал. То есть, пять объектов добровольного подтверждения соответствия.
Добровольное подтверждение соответствия
• Добровольное подтверждение соответствия осуществляется по инициативе заявителя на условиях договора между заявителем и органом по сертификации.
• Добровольное подтверждение соответствия осуществляется для установления соответствия национальным стандартам, стандартам организации, системам добровольной сертификации, условиям договора. Объектами добровольного подтверждения соответствия являются продукция, процессы производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, работы и услуги, а так же иные объекты в отношении которых стандартами, системами добровольное сертификации и договорами устанавливаются требования.
• Орган по сертификации (система сертификации) может быть создана юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем, или несколькими юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.
• Орган по сертификации (который аккредитован) выдает сертификат соответствия, предоставляет право на применение знака соответствия, если это предусмотрено системой добровольной сертификации.
• Система добровольной сертификации регистрируется федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию.
Закон «О техническом регулировании» был введен в действие 1 июля 2003 года, но реформа технического регулирования в России проходила ни шатко, ни валко, поскольку не было четких представлений, о технических регламентах, и их разработка сильно затянулась. Если вы видели первые проекты технического регламента о требованиях пожарной безопасности, то знаете что это «талмуд», толщиной более 1000 страниц, который был создан методом компиляции. Из стандартов и норм пожарной безопасности были «вытянуты» все количественные характеристики и автоматически перенесены в этот проект технического регламента. Для активизации технического регулирования в
России потребовалось внести изменения в Федеральный закон «О техническом регулировании», что нашло отражение в Федеральном законе № 65-ФЗ, который был принят 01.05.2007 года.
Давайте мы посмотрим, какие изменения у нас произошли.
В первую очередь был изменен перечень видов безопасности, по которым разрабатываются технические регламенты и снято деление технических регламентов на общие и специальные. Такое деление было искусственным, оно затрудняло, замедляло процесс разработки технических регламентов.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Изменен порядок принятия техрегламентов. Первоначально, они должны были приниматься
Федеральным законом. Теперь порядок принятия технических регламентов упрощен. Такие документы принимаются и постановлением правительства, но форма принятия технического регламента решается на основе результатов анализа состояния технического регулирования в соответствующих сферах деятельности, а также структуры действующего законодательства и социальной значимости областей регулирования.
Определен перечень первоочередных технических регламентов. Новая редакция программы разработки технических регламентов включает 41 проект технических регламентов с указанием формы их принятия: 26 будут приниматься в форме Постановления Правительства РФ, 15 – в форме федерального закона.
Конкретизированы содержание технических регламентов, правила и формы оценки соответствия.
Технический регламент – это правовая норма с техническим содержанием, которая должна отражать социально-экономическое развитие страны в каждый момент времени. С одной стороны технический регламент должен иметь длительный срок применения, с другой стороны, соответствовать существующему в стране на данный момент техническому развитию.
Было принято решение, что формулировки требований безопасности, которые вносятся в технический регламент, должны быть общими. То есть, они не должны содержать никаких конкретных числовых показателей, что позволит сохранить длительность использования Технического регламента без внесения каких-либо изменений или дополнений. Конкретные числовые показатели и характеристики безопасности должны содержаться в стандартах различных уровней и других нормативных документах, имеющих рекомендательных (добровольный) характер выполнения. Именно эти документы должны отражать состояние технического развития страны на каждый момент времени.
Таким образом, произошло разделение требований не только, как мы ранее говорили, на требования безопасности и качества, а на общие и конкретные. Общие требования безопасности должны быть прописаны в технических регламентах, а конкретные должны быть прописаны в других нормативно-правовых документах.
В итоге получается, что технический регламент несет в себе общие, неконкретные требования безопасности, которые обязательны для выполнения. А конкретные требования – числовые показатели – они у нас приводятся в стандартах, но при этом, стандарты у нас являются добровольными для использования. Поэтому было принято решение о том, что необходимо нормативное сопровождение технического регламента. Нормативное сопровождение технического регламента представляет собой перечень национальных стандартов и сводов правил, требования которых добровольны для выполнения, но, выполняя эти требования, производитель автоматически выполняет требования технического регламента.
Здесь появляется новый вид нормативных документов – своды правил. До 2007 года это понятие не было узаконено. Своды правил, так же, как и национальные стандарты, являются доказательной базой, используемой для подтверждения соответствия объекта требованиям технических регламентов.
Своды правил могут содержать СНиПы, СанПиНы, правила эксплуатации, методики расчетов, то есть все, что используется как доказательная база требованиям соответствия безопасности.
Понятно, что при таком подходе потребуется очень активная работа со стандартами. Необходимо разрабатывать новые стандарты, то есть, на законодательном уровне закреплять конкретные числовые показатели безопасности.
Перспективная программа по стандартизации в области строительства, принятая на 2008-2011 год состоит из 19 разделов, одним из которых является пожарная безопасность.
Она предусматривает принятие и введение в действие более национальных стандартов и 13 сводов правил по пожарной безопасности.
Понятно, что при таком подходе, пока у нас не будет перечней нормативных
Рис.1.7. Механизм презумпции соответствия документов, сопровождающих
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
технические регламенты, эта двухуровневая система не заработает. То есть, нужна очень большая работа в сфере стандартизации, чтобы конкретные числовые требования по безопасности у нас были соблюдены. Чтобы мы могли проводить и подтверждение и оценку соответствия.
Вот такой подход – деление на конкретные и общие требования – позволил ввести новый термин –
«презумпция соответствия». Презумпция соответствия – это применение на добровольной основе национальных стандартов, сводов правил, включенных в соответствующий перечень, что обеспечивает выполнение требований технических регламентов. Давайте посмотрим, как презумпция соответствия работает (рис 1.7).
У нас есть Технический регламент с требованиями по безопасности, которые представлены в общей форме. Технический регламент сопровождается перечнем нормативных документов. Это национальные стандарты, своды правил, которые добровольны для применения. Если производитель или владелец продукции выполняет требования нормативных документов из перечня, то автоматически он выполняет и требования технического регламента. Но если он по каким-то причинам не выполняет требования нормативных документов из перечня, это не означает, что требования технического регламента не выполнены. В этом случае необходимо с помощью третьей стороны доказать, что требования технического регламента выполнены. Для этого применяется независимая оценка рисков, и если риск по расчетам в случае невыполнения требований перечня не превышает допустимый по техническому регламенту, то считается, что требования регламента выполнены. А если риск превышает допустимый, то в этом случае требования не выполнены.
Эффективность двухуровневой системы регулирования состоит в следующем. Во-первых, государство может устанавливать общие требования Технического регламента на основе длительного прогноза в каких-то конкретных областях. Исключается возможность «выталкивания» конкурентов с рынка, путем введения завышенных или заниженных требований по безопасности в технический регламент.
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности был принят с 1 мая этого года одним из первых в Российской Федерации.
Структура Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» №123-ФЗ от 22.07.2008.
Разделы:
1. Общие принципы обеспечения ПБ
2. Требования ПБ при проектировании, строительстве и эксплуатации поселений и городских округов
3. Требования ПБ при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и строений
4. Требования ПБ к производственным объектам
5. Требования ПБ к пожарной технике
6. Требования ПБ к продукции общего назначения
7. Оценка соответствия объектов защиты (продукции) требованиям ПБ
8. Заключительные положения.
Но надо сказать, о самом главном, что было сделано при принятии этого законодательного документа. Впервые на законодательном уровне закреплены нормированные значения рисков пожарной опасности. Это большой шаг вперед.
Когда мы говорим о рисках пожарной опасности, мы неизбежно рассматриваем такую цепочку:
опасность, риск, управление рисками, безопасность (рис 1.8). То есть, риск – это любое явление, которое может нанести вред объекту защиты. Но если мы выразим эту опасность количественно, то мы перейдем к понятию «риск». Риск – это всегда вероятность нанесения ущерба объекту защиты или реализации того или иного состояния опасности. Управление рисками – это разработка комплекса мероприятий, направленных на снижение рисков до каких-то допустимых, приемлемых значений. Как раз для этих целей у нас и существуют технические регламенты, своды правил и стандарты. И если у объекта значения всех возможных рисков не превышают допустимые, нормированные, то мы можем получить состояние безопасности.
Как уже сказано, в Техническом регламенте, впервые на законодательном уровне нормированы риски пожарной опасности. Индивидуальный риск в селитебной зоне пожароопасных объектов не должен превышать 10-8, социальный риск на этих объектах – 10-7 и индивидуальный риск в зданиях, строениях, сооружениях не должен превышать 10-6.
Один из таких довольно объемных и интересных разделов технического регламента о требованиях пожарной безопасности – это раздел «оценка соответствия». Оценка соответствия – это сложный комплекс форм, схем, методов и инструментов, призванных доказать, что объект технического
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.1.8. Управление рисками.
регулирования соответствует установленным требованиям. А форма оценки соответствия – это совокупность действий, характеризующаяся специфическими задачами, процедурами и принимаемыми решениями по результатам оценки.
Давайте посмотрим, какие формы оценки соответствия были установлены Федеральным законом
«О техническом регулировании» и какие формы оценки соответствия установлены Федеральным законом «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
ФЗ «О техническом регулировании»:
• Инспекционный контроль
• Лицензирование
• Испытание партии
• Одобрение типа
• Сертификация
• Регистрация
• Аккредитация
• Приемка и ввод в эксплуатацию объектов завершенного строительства
• Принятие декларации о соответствии
ФЗ «Технический регламент о требованиях ПБ»:
• Аккредитация
• Независимая оценка рисков
• Государственный пожарный надзор
• Декларирование пожарной безопасности
• Испытания и исследования
• Подтверждение соответствия объектов защиты
• Приемка и ввод в эксплуатацию
• Производственный контроль
• Экспертиза.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 13
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Вы видите, что частично они совпадают, но есть и такие достаточно значимые для нас для всех отличия. Оба эти закона предусматривают аккредитацию, испытания, сертификацию. Сертификация в техническом регламенте у нас входит в подтверждение соответствия объектов защиты, там же у нас находится и декларирование соответствия. А дальше у нас идут некоторые расхождения.
Например, в перечень форм в техническом регламенте не включено лицензирование, не отмечена регистрация, хотя она активно используется в области пожарной безопасности. Инспекционный контроль в Техническом регламенте представлен в виде государственного пожарного надзора.
Аккредитация – это официальное признание компетентности организаций, осуществляющих подтверждение соответствия продукции, проводящих независимую оценку рисков, а также экспертов.
Надо сказать, что наш институт получил в апреле аккредитацию на обучение кандидатов в эксперты по независимой оценке рисков. То есть, вся третья сторона, которая участвует в подтверждении соответствия, должна быть аккредитована. На данный момент не существует российской системы аккредитации и аккредитация органов по сертификации, испытательных лабораторий, экспертов, осуществляется в рамках имеющихся систем сертификации. В области пожарной безопасности – это система сертификации в области пожарной безопасности, известная вам ССПБ, система добровольной сертификации в области пожарной безопасности СДСПБ, а также недавно созданная система добровольной сертификации по независимой оценке рисков, которая имеет название «Комплексная безопасность». Все участники подтверждения соответствия проходят аккредитацию в рамках вот этих существующих систем.
Независимая оценка рисков – это деятельность, направленная на всестороннее обеспечение безопасности объектов защиты при чрезвычайных ситуациях. По своей сути – это деятельность третьей стороны, удостоверяющей соответствие объектов требованиям технических регламентов (приказ
Государственной экспертизы МЧС России от 27.08.2007 №174).
Ниже представлено постановление Правительства № 304, которое утверждает правила оценки соответствия объектов защиты установленным требованиям пожарной безопасности путем независимой оценки риска. Это очень свежее постановление, оно вступило в действие с 1 мая нынешнего года.
Независимая оценка пожарного риска включает в себя:
1. Анализ документов, характеризующих пожарную опасность объекта защиты
2. Обследование объекта защиты для получении объективной информации о состоянии пожарной безопасности, выявления возможности возникновения и развития пожара и воздействия на людей и материальные ценности опасных факторов пожара, а также для определения наличия условий соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности
3. Произведение необходимых исследований, испытаний, расчетов и экспертиз
4. Подготовка вывода о выполнении условий соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности либо разработка мер по обеспечению выполнения условий, при которых объект защиты будет соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Декларирование пожарной безопасности это новая форма оценки соответствия, которая предусматривает оценку пожарного риска, если необходим его расчет, и возможного ущерба имуществу третьих лиц. Декларация пожарной безопасности уточняется или разрабатывается вновь при изменении требований пожарной безопасности. Форма декларации утверждена приказом МЧС №91.
Исследования и испытания следующая форма оценки соответствия. Цель этих действий – получение информации об обязательных показателях пожарной опасности веществ и материалов, подлежащих включению в техническую документацию на продукцию. В статье 133 Технического регламента дан перечень показателей пожарной безопасности, которые необходимо устанавливать, определять и включать в документацию. Методики исследований и испытаний с целью оценки показателей пожарной опасности веществ и материалов изложены в действующих и вновь разрабатываемых стандартах. Как правило, эти стандарты с аббревиатурой ГОСТ.
Подтверждения соответствия продукции требованиям пожарной безопасности. Этот раздел в техническом регламенте прописан очень четко, очень полно, может быть даже излишне полно, потому что он повторяет отдельные разделы Федерального закона «О техническом регулировании» и приказ №
312 МЧС. Но в этом разделе тоже сделан очень большой шаг вперед.
- расширен перечень схем, используемых для подтверждения соответствия продукции требованиям пожарной безопасности;
- изложено содержание схем и указаны объекты, к которым они применяются. Надо сказать, что с момента принятия технического регламента, в любой сфере начинают работать новые схемы обязательной сертификации и декларирования соответствия. Существуют семь схем сертификации (от
1с до 7с) и семь схем для декларирования соответствия (от 1д до 7д). Чем выше потенциальная опасность продукции, тем больше номер схемы, которая должна использоваться для подтверждения
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
безопасности продукции. И сразу же в Техническом регламенте были установлены конкретные объекты, к которым применяются те или иные схемы. Например, для серийно выпускаемой продукции используются схемы декларирования 1д, 2д и 3д, схемы сертификации – 2с, 3с, 4с и 5с. А для партии продукции: 5д, 6с и 7с. Как я уже говорила, чем больше номер схемы, тем выше потенциальная опасность продукции;
- впервые установлены сроки действия сертификата пожарной безопасности в зависимости от формы выпуска продукции и применяемой схемы подтверждения соответствия. Ранее сертификат пожарной безопасности выдавался сроком не более чем на 3 года на серийно выпускаемую продукцию. Если продукция выпускалась партией или была единичного производства, то тогда срок действия на продукцию не оговаривался. Сейчас срок действия и периодичность инспекционного контроля привязан к номеру применяемой схемы, а, следовательно, к потенциальной опасности продукции. При сертификации по схеме 2с, срок действия сертификата – не более одного года, то есть, идет очень сильное ужесточение сертификации, если применялась схема 3с – не более трех лет, 4с и 5с – не более пяти лет.
Периодичность инспекционного контроля сертификационной продукции согласована и со сроками действия сертификата, и с применяемыми схемами, что позволяет оптимизировать планирование инспекционных мероприятий. Однако при этом не указаны рекомендованные сроки проверки результатов корректирующих мероприятий по устранению несоответствий и нарушений, выявленных в ходе плановой инспекционной проверки.
Формы оценки соответствия, про которые, к сожалению, в Техническом регламенте ничего не сказано, это приемка и ввод в эксплуатацию объектов завершенного строительства.
В марте проходил семинар по Техническому регламенту и представители МЧС сказали, что вся деятельность по приемке и вводу в эксплуатацию, деятельность ГПЭ, будет состоять в рассмотрении
Деклараций пожарной безопасности объекта. В перечень форм оценки соответствия не включено лицензирование деятельности в области пожарной безопасности. Это очень печально, потому что в
Федеральном законе № 128 «О лицензировании отдельных видов деятельности» прописано, что после введения в действие Технического регламента, будет установлена форма оценки соответствия таких видов деятельности, как монтаж, ремонт и обслуживание систем противопожарной защиты зданий и сооружений, а также деятельность по эксплуатации пожароопасных производственных объектов. В
Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности эти моменты должны были быть прописаны, а их вообще исключили из форм оценки соответствия.
Подводя итог под своим выступлением, я бы хотела сформулировать жизненный цикл обеспечения безопасности объектов строительства. В первую очередь, это анализ видов опасности и требований к объектам. Выбор нормативной и законодательной базы, обучение и повышение квалификации специалистов, независимая экспертиза проектов, страхование проектных, строительных, эксплуатационных организаций и пользователей, деятельность системы по независимой оценке риска, декларирование пожарной безопасности, применение безопасных технологий и сертифицированных материалов, приемка и ввод в эксплуатацию объектов и реконструкция объектов.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ТРЕБОВАНИЯ К ДЕКЛАРАЦИИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ
ЗАЩИТЫ
Пестерев Василий Александрович
Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ
ГПС МЧС России
Как уже сказал ведущий докладчик, декларация пожарной безопасности, оценка соответствия должны разрабатываться в соответствии со статьей №64 Федерального закона от 22 июля 2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и составляться в отношении объектов защиты, для которых статьей №49 Градостроительного кодекса Российской Федерации предусмотрено проведение государственной экспертизы проектной документации.
А также декларация о пожарной безопасности разрабатывается на существующие объекты класса функциональной пожарной опасности Ф1.1. Это здания детских дошкольных образовательных учреждений, специализированные дома престарелых и инвалидов (не квартирные), больницы, спальные корпуса образовательных учреждений интернатного типа и детских учреждений. Как я уже говорил, на данные объекты, декларация пожарной безопасности разрабатывается в обязательном порядке, как на эксплуатируемые, так и на строящиеся здания.
В соответствии со статьей 64, декларация пожарной безопасности не разрабатывается:
• На отдельно стоящие жилые дома, высотой не более трех этажей, предназначенных для проживания одной семьи – это у нас объекты индивидуального жилищного строительства.
• Жилые дома высотой не более трех этажей, состоящие из нескольких блок-секций, количество которых не превышает десяти, и каждый из которых предназначен для проживания одной семьи, имеет общую стену (общие стены) без проемов с соседними блоками, расположен на отдельном участке и имеет выход на территорию общего пользования – это жилые дома блокированной застройки.
• Также декларация пожарной безопасности не разрабатывается на проектируемые объекты, многоквартирные дома высотой не более трех этажей, состоящие из одной или нескольких блок-секций, количество которых не превышает четыре, в каждой из которых находятся несколько квартир и помещения общего пользования и каждая из которых имеет отдельный подъезд с выходом на территорию общего пользования.
• Также декларация пожарной безопасности не разрабатывается на отдельно стоящие объекты капитального строительства, высотой не более двух этажей, общая площадь которых составляет не более чем 1500 м2 и которые не предназначены для проживания граждан и осуществления производственной деятельности, за исключением объектов, которые являются особо опасными, технически сложными или уникальными объектами.
• Также декларация о мерах пожарной безопасности в соответствии со статьей 64, как я уже говорил, не разрабатывается на отдельно стоящие объекты капительного строительства высотой не более двух этажей, общая площадь которых составляет не более чем 1500 м2 которые предназначены для осуществления производственной деятельности и для которых не требуется установление санитарно-защитных зон и для которых в пределах границ земельных участков, на которых расположены такие объекты, установлены санитарно защитные зоны или требуется установление таких зон, за исключением объектов, которые являются особо опасными, технически сложными или уникальными объектами.
Декларация пожарной безопасности предусматривает:
1) Оценку пожарного риска, если проводятся расчеты риска, если декларация пожарной безопасности составляется в отношении объектов, которые проектируются с 01.05.2009 года или объектов класса функциональной пожарной опасности Ф1.1 и которые, как уже сказала Елена Павловна, не относятся к требованиям Технического регламента, а, следовательно, выполняются требования нормативных документов, сводов правил и требования национальных стандартов. К декларации пожарной безопасности должны прилагаться расчеты по оценке пожарного риска, а также декларация пожарной безопасности.
2) И оценка возможного ущерба имуществу третьих лиц от пожара. Оценка может быть в рамках добровольного страхования ответственности за ущерб третьим лицам от воздействия пожара, тогда
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 16
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
будет проводиться аудит пожарной безопасности, и к декларации должна прилагаться копия страхового полиса.
Порядок регистрации декларации изложен в приказе МЧС России № 91 от 24.02.2009 года, который был зарегистрирован в Министерстве юстиции 23.03.2009 года № 13577.
• Декларация пожарной безопасности может составляться как в целом на объект защиты, так и на отдельные, входящие в его состав здания, сооружения, строения и помещения, к которым установлены требования пожарной безопасности.
• Декларация разрабатывается и представляется собственником объекта защиты или лицом, владеющим правом пожизненного наследуемого владения, хозяйственного ведения, оперативного управления либо на ином законном основании (далее – декларант).
• Декларация на проектируемый объект защиты составляется застройщиком, либо лицом, осуществляющим подготовку проектной документации.
• Для проектируемых объектов защиты декларация предоставляется до ввода их в эксплуатацию.
• Для объектов защиты, эксплуатирующихся на день вступления в силу Федерального закона от 22 июля 2008г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», это до 01.05.2009 года, декларация предоставляется не поздней 1 года после вступления в силу Технического регламента. Это касается объектов класса функциональной пожарной опасности Ф1.1.
• Декларация пожарной безопасности уточняется или разрабатывается вновь в случае изменения содержащихся в ней сведений или в случае изменения требований пожарной безопасности. Если у нас произошли на объекте те или иные изменения – реконструкция, перевооружение – тогда декларация мер пожарной безопасности разрабатывается вновь.
• Декларация о мерах пожарной безопасности уточняется путем внесения в нее изменений, которые прилагаются к декларации и регистрируются в порядке, установленном для регистрации декларации.
• Декларант, разработавший декларацию, несет ответственность за полноту и достоверность содержащихся в ней сведений в соответствии с законодательством Российской Федерации.
• Декларация составляется согласно установленной форме в двух экземплярах, подписывается декларантом и направляется в территориальный отдел (отделение, инспекцию) структурного подразделения территориального органа Министерства
Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий - органа, специально уполномоченного решать задачи гражданской обороны и задачи по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций по субъекту Российской Федерации, в сферу ведения которого входят вопросы организации и осуществления государственного пожарного надзора (далее
- орган МЧС России), непосредственно либо по почте.
• Орган МЧС России ведет перечень деклараций пожарной безопасности в электронном виде и на бумажном носителе и вносит в него необходимые сведения о декларации в течение одного рабочего дня с момента присвоения ей регистрационного номера.
• Должностные лица органа МЧС России проверяют соответствие заполнения поступившей декларации установленной форме в течение пяти рабочих дней и в случае соответствия заполнения декларации установленным к ней требованиям осуществляют ее регистрацию путем внесения необходимых сведений в перечень деклараций пожарной безопасности.
• При несоответствии заполнения декларации установленным к ней требованиям должностные лица органа МЧС России возвращают декларацию декларанту с письменным указанием мотивированных причин отказа в ее регистрации.
• В течение трех рабочих дней с момента присвоения декларации регистрационного номера один ее экземпляр направляется органом МЧС России в адрес декларанта, а второй экземпляр хранится в органе МЧС России.
Здесь представлена структура номера регистрационного номера декларации пожарной безопасности:
XX XXX XXX - XXXXX - XXXX-
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
1. Код населенного пункта и код субъекта Российской Федерации, в соответствии с
Общероссийским классификатором объектов административно-территориального деления ОК 019-
95 на момент регистрации.
2.Порядковый номер декларации пожарной безопасности.
3.Номер контрольно-наблюдательного дела, в котором она хранится.
• Для регистрации в перечне деклараций пожарной безопасности органом МЧС России декларации присваивается регистрационный номер.
• Структура регистрационного номера декларации состоит из трех частей.
• Первая часть номера декларации состоит из кода населенного пункта и кода субъекта
Российской Федерации, на территории которого расположен объект декларирования, согласно
Общероссийскому классификатору объектов административно-территориального деления ОК
019-95 на момент регистрации.
• Вторая часть номера декларации является порядковым номером.
• Третья часть номера декларации является номером контрольно-наблюдательного дела, в котором она хранится.
• Код населенного пункта и код субъекта Российской Федерации согласно Общероссийскому классификатору объектов административно-территориального деления ОК 019-95 состоит из восьми цифр. Между второй и третьей, пятой и шестой цифрами кода населенного пункта ставятся пробелы.
Случаи отмены регистрации декларации, то есть, когда вам могут отказать в ее регистрации:
Решение об отмене регистрации декларации принимается органом МЧС России в случае:
• представления декларантом недостоверной информации;
• изменения собственника объекта или лица, владеющего объектом на праве пожизненного наследуемого владения, хозяйственного ведения, оперативного управления либо на ином законном основании;
• изменения характеристик объекта защиты, влияющих на сведения, содержащиеся в декларации, и не предоставления информации об этом по месту регистрации декларации.
В перечне деклараций пожарной безопасности регистрируются следующие сведения:
• регистрационный номер декларации и дата его присвоения;
• полное и сокращенное наименование эксплуатирующей организации (или заказчика проекта), проектной организации (для проектируемых объектов защиты), собственника или другого лица, владеющего объектом защиты на законных основаниях;
• функциональное назначение объекта защиты;
• фамилия, инициалы и должность разработчика декларации;
• полный почтовый и электронный адреса, телефон, факс юридического лица и объекта защиты;
• наличие дополнений к декларации, если они есть, расчет пожарного риска и страховой полис
• информация о состоянии декларации (действует/отменена регистрация). Информация о состоянии декларации должна соответствовать действительности или, если есть уже отмененная декларация, должна быть об этом запись в журнале.
• Предоставление сведений, содержащихся в перечне деклараций пожарной безопасности, по запросам заинтересованных организаций осуществляется органом МЧС России бесплатно в виде выписок из указанного перечня.
Как я уже говорил, декларация мер пожарной безопасности утверждена статьей 64 Федерального закона от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Объекты, на которые должна быть составлена декларация о пожарной безопасности, изложены в статье
49 Градостроительного кодекса Российской Федерации. Форма и порядок декларирования утверждены приказом № 91 от 24.02.2009 года «Об утверждении формы и порядка регистрации декларации пожарной безопасности» (зарегистрирован в Минюсте РФ 23 марта 2009 г. N 13577).
Вопрос: На каком этапе будет нужна декларация пожарной безопасности? Вот, к примеру, я проектировщик. Заказчик мне заказывает декларацию. Кто будет требовать декларацию? В Москве сказали, что ее будет требовать государственная экспертиза при предоставлении проектной документации. Но это противоречит 87 Постановлению правительства о составе проектной документации, согласно которому они требовать декларацию не имеют права. С другой стороны, если
Госпожнадзор потребует, я туда добровольно не пойду. Следовательно, этот документ на проектируемое здание абсолютно никем неконтролируем и непроверяем.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
И второй вопрос. Каковы последствия того, что отказали в регистрации?
Ответ: Если вам отказали в регистрации, вы должны в течение пяти дней декларацию о мерах пожарной безопасности переделать, разработать и подать снова на регистрацию.
Вопрос: На основании чего?
Ответ: На основании приказа МЧС России.
Вопрос: Это отдельный разговор. Ответьте, пожалуйста, на первый вопрос. Кто и на каком этапе проектируемого объекта будет требовать эту декларацию? Каким образом будут ее проверять?
Ответ: Как сказано уже, в 91 приказе и в 64 статье, декларация должна быть разработана на строящиеся объекты до ввода его в эксплуатацию. Следовательно, при сдаче объекта комиссии вы должны декларацию пожарной безопасности разработать.
Вопрос: При сдаче объекта инспектору государственного пожарного надзора?
Ответ: Нет.
Вопрос: А кому я буду предоставлять, кто с меня потребует эту декларацию? Кто имеет право ее потребовать?
Ответ: Она регистрируется в МЧС, а когда будет приемка Госстройнадзора, вы должны предоставить уже зарегистрированную декларацию.
Вопрос: Посмотрите, пожалуйста, в документах нормативных Стройнадзора. У них тоже нет права требовать такую декларацию. И если Госстройнадзор ее у меня потребует, то я подам в суд и выиграю это дело.
Вопрос: Приказ МЧС это личное дело МЧС, это не Постановление правительства?
Ответ: Приказ МЧС регламентирует требование Федерального закона.
Вопрос: И что? Вот вы являетесь сотрудником МЧС, для вас он обязателен к исполнению. Я, извините,
«вольный казак», и для меня этот приказ не обязателен. Не путайте с регистрацией в МИНЮСТЕ. Она только говорит о том, что в этом приказе нет норм, отступающих от действия, что он полностью соответствует действующему Федеральному законодательству, он не содержит противоправных требований. Все. Она не делает его обязательным к исполнению. Тем более, посмотрите, пожалуйста,
Закон о техническом регулировании, статья 4. Там говорится: «федеральный орган исполнительной власти вправе издавать нормативные документы, носящие рекомендательный характер». Приказ МЧС относится к этим документам. Он для меня необязателен. Хочу – исполню, хочу – нет. Опровергните.
Ответ: Хорошо. Давайте, все-таки более или менее подготовимся, я вас понял, ваши вопросы и на круглом столе я вам отвечу.
Ответ, Воробьева Е.А.: Вы спрашиваете, на каком этапе? На этапе приемки объекта завершенного строительства от вас потребуется декларация пожарной безопасности. Мы просто анализируем то, что есть на самом деле. То, что будет в действительности, когда закон заработает, мы вам гарантировать не можем. Мы пытаемся сами разобраться в той ситуации, которая есть. У нас есть Федеральный закон, обязательный для всех «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Что там сказано? Декларация пожарной безопасности, на какие объекты она составляется, для каких объектов она обязательна, а для каких – необязательна. То есть, у нас есть объекты, они перечислены, то есть,
Ф1.1, на которые декларация должна быть по закону. Закон один для всех. А остальные объекты, они там не перечислены, хотите, вы заполняете декларацию, хотите – вы ее не заполняете. Декларация упрощает вам жизнь при сдаче вашего объекта, уже при вводе его в действие. Когда вы проходите комиссию, вы предоставляете декларацию, и больше у вас никто ничего не проверяет. Значит, если у вас такой декларации нет, а это ваше право ее не иметь, вас должны провести по всем пунктам, как обычно идет приемка и ввод в эксплуатацию объекта завершенного строительства, все. Это мое виденье и мое мнение. То есть, я не настаиваю, что это так, но, если мы проанализируем требования закона
Технического регламента, то вот такая ситуация отсюда выходит. Декларация пожарной безопасности, она добровольна, за исключением тех объектов, которые в законе перечислены.
Вопрос: А где будет декларация регистрироваться?
Ответ: В территориальном органе МЧС.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Вопрос: Вот приказ МЧС. Насколько правомерно требовать безусловного исполнения от нас, от простых граждан.
Ответ: В приказе только форма и порядок регистрации.
Вопрос: Кто имеет право делать декларацию? Есть аккредитация на оценку рисков, а вот декларацию кто имеет право делать? Любой или все-таки нужно какие-то процедуры контрольные?
Ответ: В соответствии с 64 статьей Федерального закона, декларацию заполняет и подает или застройщик, или проектировщик. Но он может на договорной основе заключить договор с той организацией, которой заказывает документацию. Но декларацию подает застройщик или лицо, которое проектирует данный объект. Лицо, которое подает декларацию не обязательно должно быть аккредитовано.
Вопрос: А составить декларацию – что это значит? Заполнить декларацию – понятно, там есть бланк, который нужно заполнить – вы перечислили. А что значит составить декларацию?
Ответ: Тот, кто заполняет декларацию, берет на себя ответственность, что если у нас проводится расчет пожарного риска, то все требования сводов правил, национальных стандартов, на данном объекте выполняются
Вопрос: Мое мнение, что те декларации, которые есть, их можно спокойно заполнять, потому что проверить это невозможно. Нет ни планов, ни описания, ни характеристики объекта.
Ответ: Это можно будет проверить потом, когда будут проводить мероприятия контроля и надзора данного объекта, инспектор государственной пожарной службы придет проверять объект и проверит соответствие декларации.
Вопрос: Что считается составлением декларации? Составить декларацию это значит провести обследование объекта и дать заключение?
Ответ: Да. Но это когда у нас уже будет аудит пожарной безопасности …
Ответ из зала: Ну, вот я работал в пожарной охране, я вам скажу, что, ну, может быть, 1%, может быть
5% объектов, соответствует требованиям. Но ни одного объекта нет, чтобы пожарная охрана прошла проверила и описание не составила, нет замечаний.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ РИСКОВ
Кононенко Елена Венедиктовна
Доцент кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС, кандидат физико-математических наук
Понятие риска
Понятию «риск» и «оценки риска» сложились в разных областях деятельности и эти подходы достаточно разнообразны. Некоторые уже давно сформировались, некоторые вновь возникают и развиваются с применением различных оценок расчетов.
В качестве давно используемого подхода можно назвать применение доверительной вероятности в метрологии при обработке результатов измерений. По метрологическим требованиям необходимо указывать доверительную вероятность, с которой приводятся эти результаты. Мы привычно говорим, что у нас, допустим, погрешность, как принято на международном уровне, с доверительной вероятностью 95%, не превышает установленного значения.
В производстве, когда осуществляется технологический контроль, контроль готовой продукции риски оцениваются также: это риск первого рода или, как еще иногда говорят, «фиктивный брак» - когда годную продукцию принимают за бракованную. Это основано на том, что никогда никакие результаты измерений не могут быть абсолютно точными, а на основании них принимаются решения. У контролера есть еще риск второго рода – «тайный брак», когда мы бракованная продукция можем быть принята за качественную. При организации контроля учитываются оба этих вида рисков. Кроме того, в экономике, риски рассматриваются с двух сторон. С одной стороны, это риски отрицательные, - риски возникновения нежелательного события, с другой стороны можно получить прибыль сверх ожидания, правда, не всегда известно, что с ней делать, хорошо ли это. Во всяком случае, подходы к понятию
«риск» в разных областях деятельности уже сложились и они достаточно разнообразны. Поэтому в дальнейшем мы будем придерживаться определения риска, которое дано в Федеральном законе «О техническом регулировании».
Закон дает понятие «отрицательного» риска, такого, как вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда. И именно при таком подходе к риску оцениваются обычно риски пожарной опасности.
Расчетная оценка риска чаще всего это оценка вероятностная: риск это количественная характеристика меры возможной опасности.
Риск – количественная характеристика меры возможной опасности и размера последствий её реализации.
Дело в том, что в современном анализе объектов техносферы используются два понятия – и риск, и опасность. Некоторые авторы принимают рискологическую терминологию, а другие оперируют понятием «опасность». Поэтому приведём и это понятие.
Опасность – способность причинения какого-либо вреда (ущерба), в том числе угроза жизни и здоровью человека, его материальным и духовным ценностям, окружающей среде.
Когда мы говорим о возможности потерь, о возможности ущерба, о возможности причинения вреда, учитывая, что мы живем в обществе, то должны вводиться понятия риска индивидуального, риска социального и риска коллективного.
Риск индивидуальный – частота поражения отдельного человека в результате воздействия всей совокупности исследуемых факторов опасности в рассматриваемой точке пространства.
Риск социальный – зависимость между частотой реализации определенных факторов опасностей и размером последствий для здоровья людей (числом погибших или пострадавших).
Риск коллективный – ожидаемое количество погибших или пострадавших в результате возможных реализаций факторов опасностей за определенный период времени.
Нормируются эти риски на сегодняшний день также по-разному и подходы к их восприятию у авторов различных публикаций, которые на сегодняшний день кладут в основу технических расчетов, также разные. В начале XXI века сформировался отдельный рискологический подход и отдельная наука
– рискология. Ее авторы и разработчики говорят, что это некая метанаука, наднаука, как, допустим, экология, которая охватывает многие сферы деятельности.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
И, как в любой науке, в рискологии существуют свои аксиомы.
Аксиомы рискологии
1. Всеохватность заключается в том, что на самом деле, нет безрисковых видов деятельности.
Всегда есть какая-то доля риска, за счет того, что мы со стопроцентной точностью никогда не знаем даже результата измерений.
2. Но в каждом виде деятельности устанавливаются приемлемые уровни риска, и поэтому второй аксиомой является приемлемость. Приемлемость устанавливается в разных видах деятельности на основе уже имеющегося опыта.
3. Неповторимость. Когда проводится анализ событий уже в последующем периоде, и начинают разбираться, какие же конкретные причины привели к возникновению той или иной нежелательной ситуации, то на самом деле чаще всего оказывается, что это конгломерат причин, каждая по отдельности из которых не привела бы к возникновению этой ситуации, но, собравшись вместе, скажем, в неудачное время и в неудачном месте, они приводят к возникновению чрезвычайно нежелательной ситуации.
Как пример, возьмем анализ чернобыльской катастрофы. До сих пор никто не может назвать единой и единственной причины. Там был целый комплекс факторов. Если мы начинаем разбираться с более простыми ситуациями, то тоже, как правило, ситуации полностью не повторяются. Почему мы считаем случайную погрешность? Потому что у нас есть множество факторов, влияющих на результат, которые мы не можем учесть каждый по отдельности, мы их оцениваем целиком, используя вероятностный подход. Это не значит, что не нужно анализировать последствия каких-то ситуаций – необходимо это делать и извлекать опыт. Но, тем не менее, каждая ситуация характеризуется неповторимостью.
4. Вероятность. Риск – это всегда вероятность, но вероятность не всегда является риском. Чем еще отличается рискологический подход от всех иных, которые еще существуют в этом направлении?
Он отличается тем, что при нем рассматриваются действия людей, влияющие на развитие событий.
Рискологический подход, в конце концов, делает акцент на необходимость обучения, тренингов, согласования вопросов при подходах к оценке риска.
Другим подходом является применение понятия «опасность» и в технической и в правовой литературе.
При методологических подходах к определению понятия «риск» с помощью категорий противоположного содержания (или с лингвистической точки зрения его антонимов), ключевое место принадлежит понятию «опасность». Понятия «риск» и «опасность» друг другу не противоречат, и поэтому такого подхода придерживается большинство сторонников так называемой объективной концепции риска в российском праве, которые тесно увязывают эти два понятия — риск и опасность.
Классификация рисков
В рискологическом подходе есть классификация объектов. Здесь приведена классификация рисков по источникам и факторам опасности (рис 2.1). Если природные риски не вызывают каких-то вопросов, то что такое социогенные и социальные риски? Мы обычно говорим, что антропогенные риски проявляются в техногенных авариях, отрицательном действии человеческого фактора и так далее.
Но кроме того, есть риски, связанные
По источникам, факторам или с военными конфликтами, революционными причинам ситуациями, возникающими в стране, опасности. всплесками насилия. Это социогенные и социальные факторы, последствиями ко природные антропогенные, связанные торых могут быть взрывы и пожары.
(геологические, с деятельностью метеорологические и т.д.), человека. Экономические риски чрезвычайно связанные со стихийными разнообразны, но в задачу нашего семинара бедствиями и природными катастрофами не входит их подробное рассмотрение.
социогенные, экономические,
(наводнениями, связанные с Чтобы расширить ту классификацию, землетрясениями, социальные экономической которая была приведена на схеме, штормами, активностью климатическими дополнить эту классификацию, здесь катаклизмами и др.). представлены виды риска по уровню (см.
Рис.2.1. Классификация рисков по источникам и факторам опасности. таблицу «Классификация рисков по уровню»). –
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Таблица «Классификация рисков по уровню» Так как часто риск определяется для того, чтобы оценить последствия, вводится классификация рисков по величине ущерба (рис 2.2).
Для того чтобы оценить, насколько возможна нежелательная ситуация, насколько возможно проявление того или иного вида опасности, приводят классификацию по частоте возникновения ущерба.
Естественно, что мы можем при этом опираться только на события в предшествующем периоде. Классический расчет показателей состояния пожарной безопасности по территории строится как раз по этому принципу.
По размеру тяжести ущерба и последствий риски варьируются от малых до катастрофических.
По характеристике Степень приемлемости величины величины риска должна устанавливаться
(размера) риска законодательно и сопровождаться соответствующей документацией.
По частоте По размеру По степени возникновения (тяжести) ущерба приемлемости ущерба: или последствий: величины риска:
−редкие риски; −малые риски; −Неприемлемые;
−риски средней −средние риски; −приемлемые с частоты; −высокие риски; существенными
−частые риски. −катастрофические ограничениями;
риски. −приемлемые без заметных ограничений.
Рис.2.2. Классификация рисков по характеристике величины ущерба, размера
Таблица «Универсальные шкалы оценок параметров техногенного риска» Балл Наименование параметра и значение его лингвистических оценок Число мера возможности мера тяжести мера длительности Совершенно невозможно Очень-очень низкий Бесконечно долго 0,0 Практически невозможно Очень низкий Почти бесконечно долго 0,1 5 Допустимо, но Низкий Исключительно 0,2 маловероятно медленно Отдаленно возможно Ниже среднего Очень медленно 0,3 4 Необычно, но возможно Средний Медленно 0,4 Неопределенно возможно Выше среднего Неопределенно быстро 0,5 3 Практически возможно Серьезный Быстро 0,6 Вполне возможно Очень серьезный Очень быстро 0,7 2 Наиболее возможно Высокий Исключительно быстро 0,8 Достоверно возможно Очень высокий Почти мгновенно 0,9 Абсолютно достоверно Очень-очень высокий Практически мгновенно 1,0
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Мы сказали, что риск может оцениваться как вероятность, и, действительно, во многих документах риск оценивается, как математическая вероятность. Но наряду с этим, на базе приведенной выше классификации, применяется еще упрощенная, балльная оценка рисков (см. таблицу «Универсальные шкалы оценок параметров техногенного риска»). Мы можем выставить балл от «неудовлетворительно»
до «отлично», что отражено в крайней левой колонке. Можно оценить балл в долях от единицы, которая соответствует достоверному мгновенному наступлению очень тяжелой ситуации. И дальше каждой ситуации, каждому сочетанию в меру тяжести, в меру длительности, в меру возможности присвоен вот такой вот комплексный оценочный балл.
Это используется для многих технических объектов, предложение такого рода было в свое время опубликовано в журнале «Стандарты и качества», который периодически публикует очень интересные сведения по оценке рисков и применению этой оценки. С помощью такой шкалы, где по основным осям – мера длительности, мера возможности, мера результата (ущерба), мы можем построить трехмерную фигуру (рис 2.3). И что получается? Область вблизи центра этого сферического квадранта является зоной рисков , которыми мы можем управлять, реально на них влиять, не принимая каких-то серьезных дополнительных усилий. За пределами этой зоны, у нас возникает пограничная область, где мы должны предпринимать конкретные, часто затратные, усилия для того, чтобы уйти ближе к центру, к ядру этой
Рис.2.3. Количественная оценка для принятия схемы. Все то, что обозначено красным – это уже зона решений по управлению рисками. неприемлемого риска. Схема позволяет наглядно получить представление о приемлемости риска, оцениваемого в баллах.
Кроме того, Постановление
По масштабам правительства № 304 от 21.05.2007 дает опасности или последствий.
классификацию рисков чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера по масштабам опасности или последствий (рис 2.4). В зависимости от того, сколько человек вовлечено, каков ущерб и какие зоны охватываются, риски локальные региональные общенациональные глобальные подразделяются на локальные, региональные, общенациональные и глобальные.
Рис.2.4. Классификация рисков по масштабам опасности
Таблица «Масштабы техногенных чрезвычайных ситуаций» Таблица
«Индивидуальные риски фатального исхода в год»
Автотранспорт 3•10-4
Пожар и ожог 4•10-5
Падения 9•10-5
Утопления 3•10-5
Отравления 2•10-5
Электрический шок 6•10-6
Кирпич на голову 6•10-6
Железная дорога 4•10-6
Все прочие 4•10-5
Σ 6•10-4
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Приведенное постановление согласуется с международной классификацией рисков. В таблице
«Масштабы техногенных чрезвычайных ситуаций» поясняется, что именно понимается под каждым из этих уровней риска. Приводится количественная оценка, которая согласуется по периодичности, по ущербу, по числу вовлеченных лиц и по территориям с классификацией в Постановлении правительства.
Рискологические оценки
Интересно представить, что дают современные рискологические оценки (см. таблицу
«Индивидуальные риски фатального исхода в год»). По данным ведущих авторов рассчитаны риски фатального исхода по основным причинам на человека в год.
Как и следует ожидать, самая большая опасность существует на дорогах - автотранспорт.
На втором месте идут бытовые травмы, и только затем риски пострадать во время пожара или получить ожог.
Если мы просуммируем все эти риски, то получится, что суммарный индивидуальный риск по разным причинам опасности составляет 6х10-4 в год, что не так уж и мало. Если сравнить эту цифру с тем, что предписывает статья 70 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности, то там сказано, что индивидуальный риск для человека в зданиях, помещениях, строениях в максимально удаленной точке не должен превышать 10-6. По статистическим оценкам МЧС за период с 2000 по 2008 год, в среднем в год гибнет 15-20 тысяч человек. При этом 88-90% смертей происходит при пожаре в жилом секторе, . И, если посчитать, то фоновый риск получается (109±6)х10-6. Не просто 10-6, а 109±6,
То есть, фактически получается риск на уровне10-4. А что такое риск 10-4? Это риск, над которым работать и работать. Потому что 10-4 будет устраивать только Маргарет Тэтчер, которая в годы своего пребывания премьер-министром говорила, что для России экономически целесообразна численность населения в 15 миллионов человек – и этого хватит, чтобы обслуживать «трубу». Поэтому у нас есть над чем работать для того чтобы повысить характеристики безопасности и снизить показатели риска.
Человеческий фактор в рискологии
Рассмотрим человеческий фактор. Если мы дадим самое общее определение, то риск – это степень опасности испытать негативные воздействия в любых предпринимаемых действиях. Но при этом люди принимают на себя еще и добровольный риск.
• Добровольный риск - это риск, который человек берет на себя в личной жизни путем свободного выбора образа жизни и рода личных занятий.
• Вынужденный риск - это риск профессиональной деятельности человека, осуществляемой в определенных условиях. Вынужденный риск, конечно, согласуется с добровольным и если человек принял такое решение, то это означает, что он взял на себя ответственность.
• Чрезвычайная ситуация - это обстановка на определенной территории или акватории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушения условий жизнедеятельности людей.
Анализ риска
При чрезвычайной
Идентификация опасности Оценка риска ситуации риски вынужденно
Описание и количественная оценка
Идентификация источниковриска и риска увеличиваются для всех тех условий, при которых они могут лиц, которые попали в эту
Сравнение и оценка значимости риска оказатьнегативное воздействие ситуацию.
В последнее время стало
Информация о риске модно говорить об управлении
Управление риском риском, этот термин пришел к
Наработка Оценка вариантов Селективный отбор Выполнение и нам из экономики.
альтернатив
Оценивание и Отбор одного или контроль Специалисты-техники к такому
Идентификация подходу относятся, вообще сравнение более альтернативных Выполнение, методов возможных альтернативных мониторинг и говоря, не очень хорошо.
вариантов методов Потому что они говорят, что управления контроль риска управления риском риском управление риском, как свойством объекта -
Другая информация (техническая, политическая, экономическая) невозможно. Это подобно заклинанию стрелки
Рис.2.5. Методологическая схема анализа и управления риском спидометра вместо реального соблюдения скоростного
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
режима. И проще вкладывать средства не в обработку риска, то есть технические меры обеспечения безопасности, а в такие «заклинания». Применение других способов расчета, других способов представления показателей, в результате которых получается, что вроде все хорошо. Поэтому, в контексте своего выступления я затрагиваю такие способы управления риском, которые надо воспринимать именно как воздействие на ситуацию и обработку рисков с вложением определенных средств для предупреждения возникновения опасности и для того, чтобы заранее предусмотреть то, что возможно на данном этапе (рис 2.5).
Если мы начинаем говорить об управлении, то, конечно, начинаем с анализа, а любой анализ подразумевает идентификацию. Мы должны определить виды рисков, источники рисков, условия, в которых они могут возникнуть и проявиться. Затем мы их должны описать либо лингвистически, (в тех случаях, когда не существует количественных характеристик, либо количественно, в виде вероятностей, или с помощью балльной оценки. На основании этого принимается решение: какой же из рисков на сегодняшний момент является определяющим, что нужно делать в первую очередь. Затем выбираются возможные варианты, возможные пути воздействия на этот риск.
Идентификацию рисков, причин рисков и других, связанных с ними понятий, можно определить следующим образом:
• ИДЕНТИФИКАЦИЯ РИСКОВ – создание номенклатуры рисков, оценка локализации и возможного ущерба
• ПРИЧИНЫ РИСКОВ – условия, при которых реализуются потенциальные риски
• ТЕХНИКА МИНИМИЗАЦИИ РИСКОВ – способы, приемы, средства снижения рисков
• РИСКОНЕСУЩИЙ ФАКТОР – вредный, опасный, деструктивный для человека фактор любой природы происхождения
• ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫЙ УРОВЕНЬ ФАКТОРОВ – максимально приемлемые значения
• СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ – средства и технологии, предотвращающие и уменьшающие действие рисконесущего фактора
Причины рисков требуют иногда очень серьезного анализа. О техники минимизации рисков мы скажем чуть позже. Предельно допустимые уровни, как правило, прописываются в документах.
Способы минимизации рисков
Как же можно минимизировать риски? Существует несколько направлений.
1. Создание новой техники, более совершенной, в которой какие-то риски могут быть исключены или сведены к минимуму. Однако могут возникнуть другие, потому что риск от эксплуатации техники тоже всегда существует.
2. Создание и применение современных информационных технологий. В этом пункте
«спрятано» применение нормативных документов, являющихся информационными объектами. В журнале «Стандарты и качество» периодически появляются публикации о том, что, повсеместное применение стандартов и других нормативных документов также несет в себе определенный риск. Это обусловлено тем, что предлагается много документов,из них нужно выбрать необходимый, и это уже определенный риск. Кроме того, стандарты - это документы, которые принимаются по соглашению.
Поэтому определенное лоббирование интересов здесь всегда присутствует. Если на уровне нормативного документа закреплены требования, а они не вполне соответствуют действительности, не являются оптимальными, то применение этого документа, тоже привносит определенный риск.
3. Следующий способ минимизации риска, это обучение населения и подготовка специалистов.
И насколько компетентны специалисты, настолько можно будет повлиять и на рисконесущие ситуации.
В последнее время, как раз перед кризисом, появилось большое число публикаций экономического профиля, они в основном содержат в названиях «Антикризисное управление», «Управление рисками»,
«Управления рисками инновационной деятельности», «Управление инвестиционными рисками». Таких публикаций на сегодняшний день много – и переводных и отечественных, но в целом, если проанализировать, то можно выделить несколько основных методов, которыми можно управлять рисками.
Методы управления экономическими рисками
Методы управления экономическими рисками можно подразделить на внутренние и внешние:
1. Внутренние методы, механизмы, инструменты:
1.1. Избежание риска
1.2. Компенсация (резервирование, самострахование и др.) риска
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
1.3. Локализация риска
1.4. Распределение риска
1.5. Упреждающие методы
1.6. Ценовое регулирование
1.7. Ограничение уровней риска
1.8. Планирование оптимально эффективной стратегии и политики
1.9. Мониторинг риска и коррекция решений;
2. Внешние методы:
2.1. Страхование
2.2. Гарантии
Внутренние – это такие методы, которые могут быть применены к техническим объектам.
Например, локализация риска удаление объекта. Если объект богат рисконесущими факторами, он может быть определенным образом изолирован от остальных. Пункт 1.8 можно рассматривать как стратегию и политику в отношении обеспечения безопасности, мониторинг измерения риска это необходимая часть любой технической деятельности.
Внешние методы – это общепринятые методы: страхование и гарантии.
На уровне государства существуют несколько документов, непосредственно связанных с ограничением и оценкой риска:
1) Концепция национальной безопасности РФ, утвержденная Указом Президента Российской
Федерации от 10.01.2000 г. № 24, которая продолжает действовать.
2) Концепция Федеральной целевой программы «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 г.», утвержденная распоряжением Правительства РФ от 31.10.2007 г. № 1532
3) Федеральная целевая программа «Снижение рисков и смягчение последствий ЧС природного и техногенного характера в РФ» утверждена ПП РФ от 29.12.2007 г. № 972
4) Декларация Российского научного общества риска «О предельно допустимых нормах риска», она опубликована в журнале «Проблемы анализа риска» в 2006 году (Т.3, № 2, 2006). Правда, как раз там установлено, что приемлемый риск на производстве те самые 10-4, о которых мы уже говорили.
Кроме того, принят и действует ряд федеральных законов; естественно, что здесь не все они приведены. Действуют международные стандарты и системы стандартов, выполнение требований которых подтверждается в международных же системах добровольной сертификации систем менеджмента.
Правовая и нормативная база управления техногенными рисками
ФЗ № 68 «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера»
ФЗ № 69 «О пожарной безопасности»
ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
ФЗ № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»
ФЗ № 7 «Об охране окружающей среды»
ФЗ № 102 «Об обеспечении единства измерений»
Система стандартов безопасности труда (ССБТ)
Международные стандарты серий:
ИСО 9000 (системы менеджмента качества);
ИСО 14000 (системы экологического менеджмента);
OHSAS 18000 (системы оценки профессиональной безопасности и здоровья)
ИСО 27000 (системы менеджмента информационной безопасности)
ИСО/ТУ 29000 (системы менеджмента качества для нефтяной, нефтехимической)
AS 9100 (системы менеджмента качества для авиационной промышленности) и национальные стандарты РФ на их основе.
Фактически, по разным видам опасности, по разным видам риска создаются системы менеджмента, и эти системы могут быть интегрированы. Во всем мире эти стандарты принято рассматривать как инструкции разработки документов.
Правила проведения расчетов по оценке пожарного риска применяются при составлении декларации пожарной безопасности и базируются на сопоставлении расчетных значений с нормативными значениями. Они изложены в Постановлении Правительства РФ № 272 от 31.03.2009 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска» (вступило в силу 01.05.2009).
В соответствии с этим документом, расчет основан на:
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 27
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
1. Анализе пожарной опасности объекта защиты
2. Частоте реализации пожарной опасности ситуаций
3. Построении полей ОФП для различных сценариев развития пожара
4. Оценке последствий воздействия ОФП для людей
5. Наличии систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений, строений
Рассмотрим еще ряд наиболее распространенных нормативных документов.
Нормативные документы
• ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования»
• ГОСТ 12.3.047-89 «ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов»
• ГОСТ Р 51901.5-2005 «Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности»
• ГОСТ Р 51901.11-2005 «Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности»
• ГОСТ Р 51901.14-2005 «Менеджмент риска. Метод структурной схемы надежности»
Я хотела бы привлечь ваше внимание к тому, что существует целая группа российских национальных стандартов, которые называются «Менеджмент риска». Здесь приведены только некоторые из этих документов, их число увеличивается, это стандарты общего назначения.
Для оценки состояния субъектов Российской Федерации: городов, районов применяются расчеты следующих видов рисков
• R1 - вероятность для любого человека столкнуться с пожаром или его опасными факторами за единицу времени;
• R2 - вероятность для любого человека на данном объекте погибнуть при пожаре;
• R3 - вероятность для любого человека погибнуть от пожара.
Современный анализ опасности и оценка техногенного риска это признанный инструмент системного подхода в области обеспечения безопасности техносферы. Обеспечение пожарной безопасности, это одна из важных сторон обеспечения такой безопасности.
Литература по рискологии • Журнал «Проблемы анализа риска» • В.П.Буянов, К.А.Кирсанов, Л.М.Михайлов Рискология. Управление рисками. Москва. 2003 • С.А.Филин Управление инвестициями в инновационной сфере экономики в условиях риска и неопределенности. Москва. 2004 • М.Г.Круглов, Г.М.Шишков Менеджмент качества как он есть. Москва. 2007 • А.И.Гражданкин Безопасность техносферы и управление рисками.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 28
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ ПО ОЦЕНКЕ ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ
ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Ижболдин Сергей Васильевич
Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ
ГПС МЧС России
Здравствуйте, уважаемые участники семинара. Мой доклад построен на положениях постановления правительства № 272, которое называется «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска».
Для начала я хотел бы начать с нормативной базы, которая имеется и утверждена на сегодняшний день.
Нормативная база
• Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Отражает общие принципы.
• Постановление Правительства Российской Федерации от 31 марта 2009 г. №272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска»
• Постановление Правительства Российской Федерации от 7 апреля 2009 г. №304 «Об утверждении Правил оценки соответствия объектов защиты (продукции) установленным требованиям пожарной безопасности путем независимой оценки пожарного риска». В данном нормативном документе сказано, что при проведении независимой оценки риска или аудита пожарной безопасности могут быть проведены расчеты по оценке пожарного риска.
• Приказ МЧС России от 24 февраля 2009 г. №91 «Об утверждении формы и порядка регистрации декларации пожарной безопасности»
• Методики оценки пожарного риска. На сегодняшний день эти методики еще проходят стадию утверждения, и я пока остановлюсь на проекте этих документов.
В соответствии со статьей №6 Технического регламента, расчет по оценке пожарного риска является составляющей частью Декларации пожарной безопасности или Декларации промышленной безопасности. Хочу обратить ваше внимание, что пункт 1 правил, которые утверждены постановлением
№ 272, устанавливает порядок проведения расчетов по оценке пожарного риска при составлении декларации пожарной безопасности. То есть, я, как аудитор, провожу независимую оценку рисков на каком-то объекте, то это постановление правительства не распространяется на проведение расчета пожарного риска, а используется только при составлении Декларации пожарной безопасности.
Для того чтобы определиться, в каких случаях требуется расчет по оценке пожарного риска, необходимо знать, при каких условиях объект защиты соответствует требованиям пожарной безопасности.
Условия соответствия объектов защиты требованиям пожарной безопасности
1) выполнены в полном объеме обязательные требования пожарной безопасности, установленные
Федеральными законами о технических регламентах, и величина расчетного пожарного риска не превышает нормированной величины, установленной федеральным законом о техническом регламенте.
2) величина расчетного пожарного риска не превышает нормативного значения. Данное условие может применяться только для объектов защиты, на которых Федеральными законами о технических регламентах не установлены требования пожарной безопасности.
3) в полном объеме выполнены требования обязательной пожарной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах, и требования нормативных документов по пожарной безопасности, т.е., своды правил, требования сводов правил и национальных стандартов
(ГОСТ Р и СП).
Итак, проведение расчетов пожарного риска требуется, исходя из тех условий, которые я вам сейчас перечислил.
Расчет пожарного риска
Проведение расчета пожарного риска требуется:
1) при выполнении только обязательных требований пожарной безопасности, установленных
Федеральными законами о технических регламентах (статья 6 ТР о ТПБ);
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
2) при обосновании требований пожарной безопасности для объектов защиты, для которых
Федеральными законами о технических регламентах не установлены требования пожарной безопасности
(статья 6 ТР о ТПБ);
3) при обосновании требований пожарной безопасности при разработке специальных технических условий, отражающих специфику пожарной безопасности объектов защиты (статьи 6 и 78 ТР о ТПБ);
4) при создании систем противопожарной защиты (обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре) с целью защиты людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничения его последствий (статья 54 ТР о ТПБ). А именно, при создании систем автоматической пожарной сигнализации и систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Для меня тоже не совсем понятно, что это значит – «при создании систем противопожарной защиты». При разработке систем требуется расчет пожарного риска. Когда у нас существуют своды правил, и мы можем, в принципе, ими воспользоваться и не проводить расчет риска. Вот это вот вопрос требует детальной доработки и еще все-таки необходимо подождать пока методика будет утверждена и посмотреть, останется этот пункт или нет.
К объектам, которые у нас указаны в пункте 2, относятся: объекты организации для ядерного оружейного комплекса России.
К объектам, которые указаны в пункте 3, у нас относятся здания, на которые отсутствуют требования пожарной безопасности, здания класса функциональной пожарной опасности Ф1.3, многоквартирные жилые дома высотой более 75м, здания других классов функциональной пожарной опасности высотой более 50м, здания с числом подземных этажей более 1. Потому что у нас требования сводов правил говорят о том, что подземные автостоянки могут быть с числом этажей не более 5. И последнее, это особо опасные, технически сложные и уникальные объекты, перечисленные в статье 48.1
Градостроительного кодекса.
Расчеты проводятся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с соответствующими нормированному значению пожарными рисками, которые устанавливаются
Техническим регламентом о пожарной безопасности. При этом оценки у пожарного риска проводят на основе расчета воздействия на людей опасных факторов пожара и принятых мер по снижению их частоты возникновения и последствий. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия опасных факторов пожара на человека, находящегося в здании.
Статья №9 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности. В ней перечислены опасные факторы пожара: пламя и искры, тепловой поток, повышенная температура окружающей среды, повышенная концентрация токсичных продуктов горения и технического разложения, пониженная концентрация кислорода, снижение видимости в дыму.
Нормативные значения пожарных рисков
Нормативные значения
ПОЖАРНЫЕ РИСКИ пожарных рисков приведены у нас в статьях 79 и 103
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ Федерального закона
«Технический регламент о
Здания, сооружения, строения всех классов
Территория производственного объекта –
Селитебная зона, расположенная вблизи требованиях пожарной функциональной пожарной -6 10 (чел./год) производственного объекта безопасности» (рис 3.1).
опасности – –
10 (чел./год)
-6 -7 10 (чел./год) Итак, у нас пожарный риск подразделяется на
Производственные объекты со Селитебная зона, индивидуальный и социальный.
спецификой функционирования технологических процессов - расположенная вблизи производственного объекта –
Если рассматривать блок
10 (чел./год),
-4 -8 10 (чел./год) индивидуальных пожарных при условии социальной защиты работников и обучения персонала рисков, мы с вами увидим, что действиям при пожаре нормативное значение
Рис.3.1. Нормативные значения пожарных рисков индивидуального пожарного риска для зданий всех классов
-6 функциональной пожарной опасности не должно превышать 10 человек в год. Из этого блока зданий необходимо выделить производственные здания со спецификой функционирования технологических процессов. Допускается увеличение индивидуального пожарного риска для таких зданий до 10-4 при соблюдении двух условий. Первое – это принятие мер по обучению персонала действиям при пожаре, и второе условие – это при социальной защите работников, которые непосредственно находятся на этом производстве, на опасном производстве.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Дальше. Нормированный пожарный риск на территории производственного объекта не должен превышать 10-6, а для людей, находящихся в селитебной зоне производственного объекта – 10-8.
Ну и по социальному риску, для людей, находящихся в селитебной зоне производственного объекта социальный риск не должен превышать 10-7.
Методики МЧС
Расчетная величина пожарного риска определяется по методикам, утверждаемым МЧС России.
Эти методики должны быть утверждены и опубликованы в печатных изданиях МЧС, а также выложены на официальном сайте МЧС. То есть, после того, как эти методики будут утверждены, вы сможете скачать оттуда эти методики. В настоящее время на утверждении находятся проекты следующих двух методик:
1. Методика определения величин расчетного пожарного риска для зданий, строений, сооружений класса функциональной пожарной опасности Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, а также класса Ф(?) в частях постоянных без технического обслуживания и ремонта.
2. Методика определения расчетных величин пожарного риска для производственных объектов.
При разработке указанных методик были использованы методики следующих нормативных документов:
• ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования»;
• ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования.
Методы контроля»;
• «Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий» (согласовано
УГПН МЧС России, письмо от 03.02.2006 г. №19/2/318).
Что касается первой методики для расчета пожарных рисков для зданий классов Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, то документ определяет порядок проведения расчетов для указанных зданий при проектировании, реконструкции, реставрации, капительного ремонта и эксплуатации.
Содержание методики
Нормативные ссылки:
(документ ссылается на требования, на Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, постановление правительства 272, 87 постановление правительства, на своды правил и национальные стандарты).
1. Общие положения
2. Сущность метода. Сущность методики заключается в том, что метод устанавливает порядок расчета индивидуального пожарного риска для жильцов, персонала и посетителей здания.
3. Основные расчетные зависимости. Численным выражением, как я уже говорил, является частота воздействия опасных факторов пожара на человека, находящегося в здании. Частоту воздействий опасных факторов пожара на человека определяют для пожароопасной ситуации, которая характеризуется наибольшей угрозой для жизни и здоровья людей, находящихся в здании. Основные расчетные зависимости. Приведена формула расчета индивидуального пожарного риска, расчет вероятности эвакуации, вероятность эффективной работы технических средств противопожарной защиты, а также условия обеспечения пожарной безопасности объекта.
4. Порядок оценки индивидуального пожарного риска. Перечислены действия по расчету пожарного риска.
5. Порядок учета дополнительных противопожарных мероприятий при расчете пожарного риска. Приведены противопожарные мероприятия, направленные на обеспечение пожарной безопасности людей при пожаре, учет которых позволит повысить величину пожарного риска, требуемого пожарного риска, до требуемой величины.
Проведение расчета по оценке индивидуального пожарного риска производится при размещении отдельно взятого человека в наиболее удаленной точке от выхода из здания. При проведении расчета по
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
оценке социального пожарного риска риск рассчитывается для группы людей в количестве не менее 10 человек.
Приложение 1. Упрощенная аналитическая модель движения людского потока
Приложение 2. Математическая модель индивидуально-поточного движения людей из здания
Приложение 3. Имитационно-стохастическая модель движения людских потоков
Приложение 4. Материалы к оценке времени эвакуации
Приложение 5. Порядок проведения расчета и математические модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара
Приложение 6. Статистические данные о вероятности возникновения пожара для некоторых общественных зданий различного назначения
Приложение 7. Примеры расчета
Определение расчетных величин пожарного риска осуществляется на основании:
• анализа пожарной опасности объекта защиты,
• определения частоты реализации пожароопасных ситуаций,
• построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития,
• оценки последствия воздействий опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития
• наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.
Что касается исходных данных для проведения расчетов, то для их получения следует использовать справочную литературу, а также проектную и иную техническую документацию.
Например, чтобы нам узнать величину низшей теплоты сгорания для какого-то там вещества, например, можно воспользоваться учебным пособием, которое называется «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении» под редакцией Кошмарова, издательство «Академия» 2000 год. Это в качестве примера. Может быть использована любая справочная литература.
Отчеты по оценке пожарного риска
Отчеты по оценке пожарного риска оформляются в виде отчетов, которые включают в себя:
• наименование использованной методики;
• описание объекта защиты, в отношении которого проведен расчет по оценке пожарного риска;
• результаты проведения расчетов по оценке пожарного риска;
• перечень исходных данных и используемых справочных источников информации;
• вывод об условиях соответствия (несоответствия) объекта защиты требованиям пожарной безопасности.
Учитывая, что законодатель не определил образец формы отчета, то данный отчет может быть выполнен в произвольной форме, на сегодняшний день это может быть так.
И в завершении хочу отметить, что для проведения оценки пожарного риска, проанализировав вот эту нормативную базу, которая у нас на сегодняшний день имеется, я хотел бы сказать что. Что для расчета пожарного риска у нас не требуется подтверждение квалификации лиц, проводящих данные расчеты, то есть, расчет может быть выполнен любым лицом, которое пожелает. То есть, если он имеет, рассматриваем существующий объект, то собственник при разработке декларации может привести расчет и соответственно, ничем не подтверждаясь.
Вопрос-ответ
Вопрос: Поясните, пожалуйста, выходит, нам надо в любом случае считать величину риска, чтобы ее сравнить, откуда мы возьмем для сравнения величину?
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Ижболдин С. В.: Вот смотрите, у нас сейчас система нормирования в области пожарной безопасности построена следующим образом. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности и под ним находятся своды правил и национальные стандарты. Если вы при проектировании выполняете требования только Технического регламента, то вы должны свои решения подтвердить расчетом. Если же вы выполняете требования Технического регламента и требования свода правил и национальных стандартов, тогда вы подтверждать те решения, которые предусматриваете, расчетами не должны. Подразумевается что при выполнении требований Технического регламента и сводов правил, нормативных документов пожарной безопасности, вы тем самым обеспечиваете требуемый уровень пожарного риска.
Вопрос: А вот у вас по третьему пункту ГОСТ Р и СП в качестве нормативных документов, а там еще список.
Ижболдин С. В.: На сегодняшний день у нас утверждено 12 сводов правил и, если я не ошибаюсь, где-то около 90 национальных стандартов. То есть, перечень национальных стандартов, он утвержден приказом МЧС России, а по сводам правил это по классификатору (…)регулирования, в соответствии с классификатором (…)регулирования.
Вопрос: А действующих СНиПов нет?
Ижболдин С. В.: По новой системе нормирования СНиПы и нормы пожарной безопасности, и другие нормативные документы, по которым проектировали, они уже не действуют. То есть, вы с 01.05 начали проектировать объект, получили задание на проектирование, вы проектируете по техническому регламенту и нормативным документам, то есть, национальные стандарты и своды правил. В соответствии с техническим регламентам о пожарной безопасности, статья 4 «к нормативным документам по пожарной безопасности относятся национальные стандарты, своды правил, содержащие требования пожарной безопасности».
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАСЧЕТОВ ПОЖАРНЫХ РИСКОВ ДЛЯ
ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ В ЭКСПЕРТИЗУ.
Серкина Ольга Михайловна
Руководитель группы экспертов по пожарной безопасности ГАУ СО «Управление государственной экспертизы»
Нормативные документы
Необходимость разработки технических условий на противопожарную защиту объекта до введения в действие Технического регламента «О требованиях пожарной безопасности» (123-ФЗ) была определена СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений»:
п. 1.5 «Для зданий, на которые отсутствуют противопожарные нормы, а также для зданий функциональной пожарной опасности Ф 1.3 высотой более 75 м (жилые дома), зданий других классов функциональной пожарной опасности высотой более 50 м и зданий с числом подземных этажей более одного, а также для особо сложных и уникальных зданий, кроме соблюдения требований настоящих норм, должны быть разработаны технические условия, отражающие специфику их противопожарной защиты, включая комплекс дополнительных инженерно-технических и организационных мероприятий.
Указанные технические условия должны быть согласованы с органом управления Государственной противопожарной службы МЧС России и с Госстроем России и утверждены Заказчиком».
С введением в действие с 1.05.2009 г Технического регламента «О требованиях пожарной безопасности» необходимость разработки технических условий определена частью 2 статьи 78 данного документа.
Ст. 78: «Для зданий, сооружений, строений, для которых отсутствуют нормативные требования пожарной безопасности, на основе требований настоящего Федерального закона, должны быть разработаны специальные технические условия, отражающие специфику обеспечения их пожарной безопасности и содержащие комплекс необходимых инженерно-технических и организационных мероприятий».
Более конкретный перечень объектов, для которых необходима разработка ТУ, определён п. 1.4
СП 2.13130.2009 "Обеспечение огнестойкости объектов защиты" (дополнительно, к ранее указанным в п. 1.5 СНиП 21-01-97*, включены объекты, перечисленные в ст. 48 Градостроительного кодекса).
Порядок разработки и согласования Технических условий определён приказом МЧС России от
16 марта 2007 г № 141 и приказом Министерства регионального развития России от 1.04.2008 г. №
36.
Согласно приказу МЧС РФ №141 – Технические условия могут разрабатываться юридическими и физическими лицами. Как правило, ТУ, по поручению Заказчика или проектной организации, разрабатывались организациями, имеющими соответствующую лицензию МЧС РФ.
Госнадзор
Департаментом надзорной деятельности МЧС России (ДНД МЧС России) рассматриваются технические условия, разработанные:
• для зданий, на которые отсутствуют противопожарные нормы;
• для зданий многоквартирных жилых домов высотой более 75 м;
• для зданий других классов функциональной пожарной опасности высотой более 50 м.;
• для зданий с числом подземных этажей более одного;
• для особо сложных и уникальных зданий;
• на объекты, расположенные на территории двух и более субъектов Российской Федерации;
• пожарно-техническими научно-исследовательскими заведениями и пожарно-техническими учебными заведениями для зданий вне зависимости от места расположения объекта.
Управлениями государственного пожарного надзора главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации рассматриваются технические условия, разработанные на здания, не подлежащие согласованию в ДНД МЧС РФ, а также на здания, содержащие технические решения, аналогичные ранее согласованным в технических условиях главным государственным инспектором
Российской Федерации по пожарному надзору или одним из его заместителей.
Сроки рассмотрения ТУ
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 34
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
В ДНД МЧС России Технические условия направляются при наличии положительного заключения
УГПН МЧС России субъекта РФ. Данное заключение должно быть подготовлено в территориальном органе ГПН в течение 15 дней.
Для рассмотрения технических условий в органе ГПН создаётся нормативно-технический совет
(Совет), который возглавляет начальник органа ГПН.
Рассмотрение технических условий осуществляется в течение 30 дней. По техническим условиям, требующим проработки отдельных вопросов с участием специалистов, срок рассмотрения и подготовки заключения может быть продлён до 45 суток.
По техническим условиям, содержащим технические решения, аналогичные ранее согласованным главным государственным инспектором РФ по пожарному надзору, заключение может быть выдано без рассмотрения на Совете.
После согласования в органе Государственного пожарного надзора (ДНД МЧС РФ или УГПН
МЧС РФ субъекта) технические условия на проектирование противопожарной защиты объекта подлежат согласованию в Министерстве регионального развития Российской Федерации. Перечень документов, которые необходимо представить, определён разделом 3 приказа Минрегион России от 1.04.2008 г № 36.
Решение о согласовании технических условий принимается Министром либо уполномоченным им приказом лицом в течение месяца со дня поступления документации в Минрегион. В отдельных случаях срок рассмотрения технических условий и принятия соответствующих решений может быть продлён до
3 месяцев.
Требования
Технические условия являются техническими нормами для конкретного объекта. Проектная документация должна разрабатываться с учётом решений, принятых в технических условиях. В проектной документации в обязательном порядке должна быть выполнена ссылка на ТУ (номер, организация-разработчик, номер и дата Заключения органа ГПН).
Разработке технических условий должно предшествовать определение принципиальных технических решений объекта (объёмно-планировочные, конструктивные решения, применяемые материалы и изделия), анализ имеющейся нормативной базы в отношении конкретного объекта.
Принципиальные технические решения могут быть определены применительно к объекту в целом, его частям или отдельным видам инженерных систем.
В ТУ должны содержаться следующие данные:
• детальное обоснование необходимости разработки ТУ и недостающие нормативные требования для данного конкретного объекта, излагаемые в соответствии со структурой действующих технических норм в данной области;
• перечень вынужденных отступлений от требований действующих технических нормативных документов, содержащий обоснование их необходимости и мероприятия, компенсирующие эти отступления.
Кроме того, в ТУ должны быть приведены:
• основание для строительства;
• данные, включающие наименование и место расположения объекта и условия строительства;
• сведения об инвесторе (заказчике), генеральной проектной организации и разработчике ТУ;
• описание объекта в целом и его важнейших элементов с изложением объемно-планировочных и конструктивных решений с приложением схемы организации земельного участка и чертежей архитектурно-планировочных решений.
Структура ТУ определяется на стадии составления технического задания на их разработку и, как правило, должна соответствовать структуре действующих технических норм в данной области.
Дополнительные требования каждого раздела (подраздела) ТУ должны быть отнесены к конкретному нормативному документу или его разделу. Конкретный состав разделов и их содержание определяет разработчик ТУ в соответствии с требованиями технического задания.
В ТУ не включаются положения, содержащиеся в действующих технических нормативных документах.
Принятые в ТУ решения должны обеспечивать требуемый уровень обеспечения пожарной безопасности, а величина индивидуального пожарного риска не должна превышать значений, установленных Техническим регламентом "О требованиях пожарной безопасности", что необходимо подтвердить расчётами по утверждённым методикам.
Проектная документация предоставляется на Государственную экспертизу одновременно с ТУ, разработанными и утверждёнными в установленном порядке.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Статья 6 Технического регламента "О требованиях пожарной безопасности" определяет условия соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности:
1.Пожарная безопасность объекта считается обеспеченной, если:
• В полном объёме выполнены требования пожарной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах;
• Пожарный риск не превышает допустимых значений, установленных ФЗ № 123.
• Пожарная безопасность объектов, для которых федеральными законами о технических регламентах не установлены требования пожарной безопасности, считается обеспеченной, если пожарный риск не превышает соответствующих допустимых значений, установленных ФЗ № 123.
2.При выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных федеральными законами о технических регламентах, и требований нормативных документов по пожарной безопасности расчёт пожарного риска не требуется.
При проектировании в обязательном порядке должны выполняться требования пожарной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах.
Требования нормативных документов являются требованиями добровольного применения. Но разрешение на отступление от противопожарных требований нормативных документов по конкретным объектам в обоснованных случаях производится при наличии мероприятий, компенсирующих эти отступления в порядке, установленном для технических условий. Принятые в проекте решения должны быть обоснованы расчётом пожарного риска.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 36
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
РАЗВИТИЕ ГИБКОГО НОРМИРОВАНИЯ В РОССИИ И ЗАРУБЕЖНЫХ
СТРАНАХ.
Грачев Владимир Юрьевич
Руководитель группы компаний «Грачев и Партнеры»,
Доцент кафедры САПР УГТУ-УПИ
Доклад, который я сейчас хочу предложить вашему вниманию, называется «Развитие гибкого нормирования в России и зарубежных странах». Хочу в начале остановиться на том, почему, на мой взгляд, имеет смысл рассматривать процессы, которые происходят а за рубежом, при том, что мы обсуждаем вопросы пожарного риска в связи с вводом российского закона - Технического регламента о требованиях пожарной безопасности.
Мое мнение по этому вопросу можно выразить двумя тезисами:
1. Лучше учиться на ошибках других, чем на своих
2. Конкурента лучше знать в лицо
Возникновение методологии гибкого нормирования
Гибкое нормирование, термин, который довольно часто применяется в последние несколько лет, особенно в вопросах обоснования решений в области пожарной безопасности. При этом он не имеет четкого определения. У наших зарубежных коллег этот термин имеет многие синонимы, например
«функционально-ориентированные нормы» или «объектно-ориентированные нормы». На английском языке этот термин звучит как Performance-based Codes: «Performance» – что-то происходит, «Based» – на основании рассмотрения чего-то, «Codes» – нормы. То есть - нормы на основе рассмотрения эксплуатационных характеристик (т.е. действия, использования) проектируемых и построенных объектов.
История этого термина относится, к работе Северного Совета по строительным нормам (NKB) в рамках Северного Совета Министров (Nordic Council of Ministers) в середине 70-х годов.
Цели и причины возникновения методологии гибкого нормирования
Цель Северного Совета Министров (Nordic Council of Ministers) – обеспечение конкурентоспособности экономики северных стран в Европейском союзе с учетом больших издержек из-за более сурового климата.
Цель Северного Совета по строительным нормам (NKB) – обеспечение конкурентоспособности экономики северных стран за счет повышения эффективности инвестиций путем уменьшения неоправданных затрат в строительстве.
Северный Совет Министров объединял правительство Северных Европейских стран: Дания,
Финляндия, Исландия, Норвегия и Швеция. В то время начиналось формирование Европейского Союза, то есть процессы интеграции в Европе. И эти страны были озабочены тем, что в случае открытия рынка, их экономики будут проигрывать по сравнению с южными соседями: Францией, Германией, Испанией,
Италией и так далее. Во многом это было обусловлено климатическими условиями. Например: растения и овощи растут не так быстро, как у конкурентов, а стоят одинаково, при том, что больше затрат требуется на отопление. И северные страны сообща старались искать подходы к решению этой, чисто экономической задачи. В том числе Северный Совет занимался вопросами строительства и реформой строительных норм. Работа была начата где-то в 1975 году. В 1976 году строительный совет NKB издал
Отчет № 28, который назывался «Программа работ совета». Отчет включал в себя анализ ситуации, после анализа должны были быть сформулированы некоторые рекомендации, направленные на изменение структуры нормирования в странах, участницах Союза.
Понятно, что во всех развитых странах долго, где-то полтора-два столетия существуют строительные нормы. Во всех странах всегда были, есть и будут здания, которые делаются не по нормам, а с некоторыми отступлениями, но тем не менее была поставлена задача систематизировать эти аспекты.
NKB. Отчет № 34. Структура строительных норм. 1978 год
Через два года работы NKB Совет издал Отчет № 34, «Структура строительных норм». Точнее, он представлял собой предлагаемую структуру строительных норм. Тогда впервые был введен термин
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
«Performance-based Codes», то есть нормы основанные на рассмотрении характеристик зданий и сооружений. Отчет представлял собой анализ по северным странам. Было отмечено, что примерно 8 процентов от инвестиций, направленных на строительство зданий и сооружений идут не по назначению.
Они идут не на осуществление того, что нужно инвестору, то есть не на развитие производства, удовлетворение каких-то потребительских характеристик, а на формальное выполнение требований норм, которые в каком-то конкретном случае могут быть и не нужны. Они посчитали эти 8 % существенными и, исходя из этого, предложили некую канву для реформирования. Была предложена новая структура строительных норм, основанная на пяти уровнях:
Уровень 1. Цели
Интересы общества в части функционирования зданий и сооружений
Уровень 2. Функциональные требования
Это уже более детализированные требования, но опять же, достаточно общие качественные требования к зданиям и сооружениям и их отдельным элементам.
Уровень 3. Операционные требования
Количественные критерии и развернутые описания выполнения функциональных требований. Для того, чтобы можно было с помощью современных методов достигать что-то описанное абстрактно, требуется вводить систему неких, как правило количественных характеристик. Там где нет количественных характеристик, достаточно детально прописанных наборов качественных характеристик, выполнение которых будет являться выполнением требований на предыдущем уровне.
После того, как описаны качественные и количественные требования, на следующем уровне возникает подтверждение выполнения этих требований.
Уровень 4. Верификация (подтверждение)
К уровню верификации относятся руководства, методики подтверждения соответствия требованиям и другие подобные документы. Туда же, в разделе пожарной безопасности и других подобных аспектов, могут включаться различного рода испытания, анализ предыдущего успешного опыта эксплуатации зданий и другие подходы, напрямую не связанные с расчетами
Уровень 5. Примеры применимых решений
Решения, для которых считается, что они удовлетворяют требованиям. Это своды правил. То есть, в нашем традиционном понимании, это нормы, где говорится, что если такое здание будет построено, то будет считаться, что оно удовлетворяет требованиям уровней 1,2 и 3.
Хочу еще немножко остановиться на терминах и определениях.
Термин, который я в дальнейшем буду использовать в докладе – гибкие нормы.
Нормативного определения этого термина нет. Мое мнение, что синонимом и определением этого термина может являться термин «функционально-ориентированные нормы», перевод английского термина Performance-based Codes.
На докладах, которые я слушал на семинарах в Москве, звучал термин «объектно ориентированные нормы», я тоже считаю, что это тоже синоним Performance-based Codes.
Противовесомгибким нормам являются жесткие нормы. «Жесткие», значит предписывающие нормы. Синонимом является английский термин Prescriptive codes.
И в связи с вводом в действие Технического регламента в практику входит понятие – добровольные нормы, то есть нормы которые можно исполнять или не исполнять (при условии демонстрации выполнения нормативных требований безопасности другими способами). Добровольные нормы, как метод подтверждения, соответствия все чаще и чаще используются в лексиконе проектировщиков.
Соответствующие иностранные термины:
Acceptable solutions – допускаемые решения. Да, эти решения допускаемые, но это не значит, что другие решения не допускаемые.
Deemed-to-comply solutions. Deemed-to – «считается что», comply – «удовлетворяющий». Решения, про которые считается, что они удовлетворяют. В данном случае удовлетворяют нормативным критериям для зданий и сооружений. Никто не знает, удовлетворяют или нет. Но вот считается, что удовлетворяют, поэтому если ими воспользоваться, то будет считаться, что все нормально. Вопрос: кто
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
так считает? Когда речь идет о нормах, то говорится о том, что это решает уполномоченный орган правительства. Как правило, какие-то правительственные институты, занимающиеся строительством.
Ну и тот же самый термин, используемый, например, в Америке: Deem-to-satisfy solutions.
Немножко другой термин. Не comply, не «соответствует», а satisfy – «удовлетворяет». Решения, для которых считается, что они удовлетворяют каким-то нормативным требованиям.
Посмотрим, что происходило во всем мире, после того, как группа северо-европейских специалистов создала в течение двух лет работы рекомендации по введению гибких норм.
Развитие гибкого нормирования
Как ни странно, первыми, кто эти рекомендации включил в практику нормирования строительства, была Великобритания. Отнюдь не страны, входящие в Северный Союз. Это было в 1985 году, с выходом новой редакции строительного закона.
Если раньше строительный закон Соединенного Королевства состоял где-то порядка из 370 страниц, и, видимо был похож на первые редакции нашего регламента о требованиях пожарной безопасности, то после 1985 года он составил всего 32 страницы. И я хочу отметить, что все, что касается требований к зданиям и сооружениям , умещается на одну страницу и называется «Приложение
А. Требования». Но все остальные блоки вопросов, которые раньше были в строительном законе, были перенесены в комплект документов более низкого уровня, которые называются Approved Documents –
«Утвержденные документы». Если прочитать введение, понятно, что эти документы являются руководствами, которое издал кабинет Премьер-Министра. Каждый документ начинается фразой
«Премьер-Министр считает, что если будут выполнены все требования, которые изложены в этом
Руководстве моего кабинета, то требования строительного закона будут считаться выполненными». Не будут выполнены, а будут считаться выполненными. При этом в английском строительном законе сказано, что любой может взять другой набор требований, любой набор рекомендаций или решений, которые считаются, что они выполняют требования закона, и их применить. При одном условии – он должен доказать, что они действительно выполняют требования закона.
Англия одна из первых стран, которая перешла на рельсы гибкого нормирования и дала пример другим странам. В дальнейшем процесс принял более массовый характер. В 1989 году подобный процесс начался в Австралии и Новой Зеландии.
Новая Зеландия была доминионом Великобритании. Собственных строительных норм не было. С одной стороны надо было создавать нормы, с другой стороны страна смотрела на бывшего владельца, на
Великобританию. И в 1991 году, выпустила строительный закон, действуя по опыту и подобию
Великобритании, который, кстати говоря, до сих пор считается одним из самых разумных, понятных и прозрачных строительных законов. Он очень часто цитируется в других странах, не смотря на то, что
Новая Зеландия по мировым меркам, очень небольшая страна. В новозеландском законе используется тот же гибкий подход, те же пятиуровневые нормы. Допускаются различные методы подтверждения требованиям. Это может быть соответствие Сводам правил, Там это называется Compliance Documents, то есть «документы соответствия». Допускается подтверждение методом экспертной оценки, то есть мпециалисты, которым доверено правительством, могут просто сесть и договориться о том, какое решение является допускаемым, иначе говоря, применяться без расчета, без дополнительных оценок.
Допускается рассмотрение практики использования. То есть, если известно, что какое-то решение много лет имеет успешную практику использования, на него можно ссылаться при проектировании и строительстве подобных объектов. Поскольку Новая Зеландия страна небольшая, она также разрешила использовать зарубежный опыт, то есть соответствовать зарубежным нормам и стандартам. Также возможно доказывать испытаниями и альтернативными методами, которые соответствуют рассматриваемым обстоятельствам.
В 1994 году в этот процесс включились страны Северного Совета, которые были в начале разработки методологии гибкого нормирования. Первой из них новый Строительный закон приняла
Швеция в 1995 году.
Австралия - страна большая, в Австралийской Федерации шесть субъектов. У них не было общих федеральных строительных норм, в каждом субъекте были свои нормы. Австаралийцы решили сделать общие нормы, взяв за основу нормы Нового Южного Уэльса. Получилось очень жестко, не удобно, возникло много вопросов в практике проектирования и строительства. Сделали анализ применения норм, создали в 1991 году специальный комитет, который проанализировал введение предписывающих норм и сделал вывод, что эта система ограничений, общая для всей страны, не учитывает региональные особенности. В результате она приводит к ненужным затратам австралийской экономики, около миллиарда долларов в год. Сделали рекомендацию, что нормы надо сделать более гибкими. В 1995 году вышла новая редакция Строительного закона, были введены пятиуровневые гибкие нормы, основанные
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
на Рекомендациях Северного Совета, где был уже учтен опыт трех стран: Великобритании, Швеции и
Новой Зеландии.
Япония. После войны, когда шла реформа экономики, в стране был очень жесткий строительный закон, один из самых жестких в мировой практике. Когда возникли тенденции гибкого нормирования, японцы тоже встали на этот путь. В 1982 году, еще до того, как в Англии был принят первый строительный закон о гибком подходе, в Японии начали свою пятилетку по разработке гибких норм в области строительства. Но пятилетка немного затянулась. Свои нормы они сделали только в 1994 году и только в части пожарной безопасности. Процесс был завершен в 1996 году. Япония полностью перешла на гибкое нормирование, выпустив строительные нормы на пятиуровневом подходе.
Канада. Аналогично, в 1994 году была создана при Министерстве Строительства Группа стратегического планирования, посвященная реформированию норм. Стояла задача: выйти на американские рынки и привлечь иностранные инвестиции к себе в страну. Подход был чисто экономический. За два года был сделан анализ, предложена адаптация пятиуровневых гибких норм, процесс завершился в 1996 году.
В 1999 году гибкие нормы приняла Испания, одна из первых европейских континентальных стран.
В 2001 году, под эгидой строительного закона, был переработан весь блок норм, который называется у них Технические Строительные нормы и был подстроен под старую систему.
Последние в этом списке - США. США поняли, что они отстают в вопросах нормирования от мировых тенденций в 1995 году. У них была очень сложная система норм. Каждый город, каждый штат, каждая деревня, могли иметь свои нормы. Нормы делались на базе так называемых модельных норм, которые выпускались неправительственными организациями. К 1990-му году модельных норм было около десятка. Было принято решение уменьшать количество вариантов норм и переходить на гибкие нормы. В 1995 году, процесс, практически параллельно, начали две основные организации: Совет по строительным нормам ICC и одна из старейших организаций в области пожарной безопасности –
Национальная Ассоциация Противопожарной Защиты США (NFPA). В 1999 году появились первые главы, связанные с введением гибкого подхода в широко известный и применяющийся в мире свод норм
NFPA 101 «Нормы безопасности». В 2001-2002 году вышли первые документы, связанные с применением норм на основании гибкого подхода от двух организации: ICC и NFPA. Цикл изменения норм у них постоянный, каждый год вносятся какое-то изменение и раз в три года выпускается новая происходило.
Каждая страна шла по своему пути. В определенный момент времени, когда эти процессы стали уже достаточно широко распространенными в мире, в том числе, когда американцы задумались, что им тоже надо не отставать, на одном из семинаров «Общества инженеров противопожарной защиты», была высказана идея создать Международный совет, который бы обобщал опыт внедрения норм в национальные нормативные системы. В 1996 году был создан Международный Комитет сотрудничества нормирования. Цель его – обобщение и выработка рекомендаций по развитию гибкого нормирования в целом и в области пожарной безопасности в частности. На данный момент в этом Совете работают
Австралия, Новая Зеландия, Великобритания, США, Япония, Испания и Канада. В общем те страны, где нормы уже перешли на гибкий систему. В 1998 году вышло Руководство этой организации, где был обобщен двадцатилетний опыт и предложения по использованию практики гибких норм. И на основании этого обобщения была предложена не пятиуровневая а восьмиуровневая система нормирования. Надо отметить, что поскольку американцы свои нормы реформировали уже после обобщения опыта (после 1998 года), то у них уже система более многоуровневая, чем у других.
Если говорить о начале этого процесса в России, то есть опыт внедрения подходов гибкого нормирования в отечественную практику проектирования и строительства. В 1991 году вышел ГОСТ
21.1.004 «Общие требования пожарной безопасности», где расчетные методы обоснования были включены в нормативные требования. Широко пошла практика использования этих методов для обоснования решений противопожарной защиты сложных и уникальных зданий и сооружений. Тем не менее, все мы помним тяжелые девяностые годы, разгар перестройки. В то время было достаточно много насущных проблем и задач, кроме осмысления и реформирования строительных норм. Поэтому я считаю, что гибкое, объектно-ориентированное нормирование в нашей стране можно относить к выходу закона «О техническом регулировании» в 2002 г., где основные положения закона - это формулировка целей и универсальных обобщенных критериев, которые потом должны уточняться в документах нижнего уровня. Фактически это говорит о том, что была создана законодательная база для гибкого нормирования. К сожалению, планируемые сроки по выпуску технических регламентов задержались, и
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, первый регламент, который изменил действительно большой блок нормативных положений в строительстве, вышел лишь в 1 мая 2009 году.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
В регламенте говорится о том, что методом подтверждения могут быть решения, которые считаются правильными – добровольные нормы, своды правил МЧС. Мы не знаем, какой пожарный риск заложен в том или иной положении сводов правил. Дается возможность посчитать самим на основании универсального критерия пожарной безопасности в виде расчетной величины пожарного риска. На конец 2009 года запланировано утверждение Техрегламента о безопасности зданий и сооружений, где уже во всех аспектах, судя по проекту этого документа, вводится структура, соответствующая гибкому нормированию, и в том числе по пожарной безопасности.
Я попытался все вышесказанное показать через диаграмму (рис. 4.1). Внизу, зеленым цветом, отмечен выход рекомендаций в 1975-
1976 году. Пошел процесс введения изменения структуры национальных норм в разных странах. Первой была Англия, потом Новая
Зеландия, Япония, потом несколько стран, с разбежкой в один-два года поменяли свои нормы на другую структуру, затем США осознала, что она отстает в своей экономической экспансии. Я привел в пример те страны, по которым есть информация. Знаю, что такая страна, как Китай тоже сейчас широко использует гибкое нормирование в проектировании и строительстве, но нет сведений, когда это у них вошло в нормативную систему. В других
Рис.4.1. Развитие гибкого нормирования. странах тоже есть движение по этому вопросу.
Как я сказал, ввиду того, что Россию немного задержали вопросы, связанные с перестройкой нашей жизни, то мы немножко отстали, но, тем не менее, с выходом Технического регламента о требованиях пожарной безопасности тоже вошли в число стран, где нормы стали гибкими.
Теперь хочу вернуться к тем рекомендациям, которые были сформулированы сообществом стран, где уже есть опыт применения гибких норм и рассмотреть восемь уровней (рис. 4.2). Зеленым цветом отмечено первые шесть уровней. Это те уровни, которые или рекомендуются, или, как правило, включаются в документы, принимаемые на законодательном уровне.
Два нижних уровня – это реализация положений законов. То, что обычно относится к блоку нормативных документов, то есть принятых не законодательными, а какими-то уполномоченными органами или организациями, обличенными общественным доверием.
Например, в США документы нижнего уровня
Рис.4.2. Восьмиуровневая система гибких норм. делают не законодательные структуры, а именно инженерные общества, например SFPE.
• 1 уровень – это цели, то есть это основные кардинальные аспекты жизни общества, которые являются существенными.
• 2 уровень, более детальный – это задачи. Задачи оговаривают методы для выполнения поставленных целей.
• 3 уровень – функциональные требования. Положения о том, как достигнуть целей и задач.
• 4 уровень – функциональные группы, то есть это уже вопросы, реализация более тонкой настройки нормы на какие-то задачи. Идет рассмотрение и деление множества вопросов на определенные группы, чтобы каждую группу можно было более детально рассматривать и норировать.
• 5 уровень – уровень ответственности.
• 6 уровень – критерии выполнения требований.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• 7 уровень –решения (способы подтверждения). То есть - каким образом можно обеспечить выполнение критериев и достичь цели? Это могут быть, предписывающие решения, или решения, для которых считается, что они удовлетворяют требованиям. Если говорить о нашем Техническом регламенте – это своды правил и национальные стандарты, где оговаривается уровень пожарной безопасности. И функциональные-ориентированные решения, то есть гибкие решения – расчетные методики и подобные методы.
• 8 уровень – это методы подтверждения. Например в случае нашего ТРоТПБ – методика по расчету пожарного риска.
Рассмотрим структуру нашего
Технического регламента, исходя из рекомендаций, которые сделали специалисты из других стран (рис.4.3). В пункте 2, статьи 5 Технического регламента прописано три цели – предотвращение пожара, безопасность людей и защита имущества.
Задачи, я считаю, нужно трактовать, как пункт 3 этой статьи. Задачи – это предотвращение пожара, противопожарная защита и организационные мероприятия.
Требования. На мой взгляд, это статья 80 пункт 1. Какие требования должны быть выполнены для организации целей и задач – обеспечение эвакуации, обеспечение спасения, доступ пожарных,
Рис.4.3. Структура Технического регламента.
доступ подачи огнетушащих средств и должно быть обеспечено нераспространение пожара на весь объем зданий и сооружений.
Группы функциональной пожарной опасности у нас используются давно. От Ф1 до Ф5, они включены в статью 32 Технического регламента.
Уровни ответственности у нас в Техническом регламенте не определены. Что подразумевается под уровнем ответственности? Вот такая вот иллюстрация: Предположим, проектируется помещение административного назначения. Понятно, что если это может быть офис коммерческой фирмы, которая торгует какой-нибудь элитной косметикой или дорогими автомобилями, или офис, где располагается регистрационная палата, в которой хранятся и обрабатываются сведения о многих сотнях тысяч сделок с имуществом граждан. Понятно, что ответственность за сохранность, и бесперебойную работу второго офиса, где затрагиваются социальные аспекты жизни большого числа людей, гораздо выше, чем для офиса, перерыв в деятельности которой не ведет к большим социальным проблемам.
Следующий уровень, критерии, описаны в статье 6 пункт 1. Должны выполняться обязательные требования регламентов и пожарный риск должен быть меньше одной миллионной. Пожарный риск - это один интегральный критерий, который записан в Техрегламенте. Решений допускается два вида.
Глава 19 – расчет риска по утвержденным методикам. И предыдущая часть той же главы 19, гласит, что если вы не хотите считать риск, если это это сложно, дорого и непонятно, тогда можно применить такое простое решение как использование положений добровольных норм - сводов правил.
И восьмой уровень, метод подтверждения – расчет риска.
Я хотел бы сделать небольшую свою личную ремарку. Если рассматривать седьмой уровень в нашем техническом регламенте в виде допускаемых решений, изложенных в сводах правил, и расчетных методов, то здесь нельзя провести очень четкую границу. Например, если открыть одно из приложений
Технического регламента, там есть таблица, в которой задается расстояние от мест хранения автотранспорта до зданий и сооружений. Это - обязательное требование регламента. И там, как обычно в наших нормах сказано примерно следующим образом (в цифрах могу ошибиться): стоянка до 50 машин – расстояние до зданий 15 метров, больше 50 машин – 25 метров. Что получается: если стоит 51 машина, то 15 метров уже недостаточно. Нужно не 16, не 17 метров, а сразу 25 метров. При этом путем расчета это положение поменять нельзя, так как это обязательное требование регламента. Я считаю, что в Техническом регламенте есть несколько жестких обязательных требований, хотя, по-моему мнению, лучше чтобы они находились в тех документах и сводах правил, которые можно отнести к решениям, для которых считается, что они правильные. Чтобы все-таки была возможность расчетным образом обосновать какие-то промежуточные значения реализации этих требований. Приведу также пример требования, которое жестко внесено в Технический регламент: «дымоудаление должно осуществляться
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
из каждого помещения». Думаю, что при реальном проектировании мы будем сталкиваться с случаями, когда по логике защиты от потенциального возможного развития пожара из некоторых помещения не надо будет делать дымоудаление. Но, тем не менее, это отнесено не к гибкой части норм, не к расчетному обоснованию, а к обязательным требованиям. Я думаю, что эти и подобные вопросы в дальнейшем будут требовать доработки положений регламента.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 43
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ
ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ПО МЕТОДИКЕ ВНИИПО
Рожин Игорь Львович
Главный специалист по пожарной безопасности
ООО «Грачев и Партнеры»
Статья 2. Основные понятия
Сразу хочу сказать, что на сегодняшний день утвержденной методики нет. Подготовка к докладу была по пятой редакции, но не далее, как вчера вечером появилась шестая. В ней имеются небольшие изменения. Методика находится на утверждении. Мы будем пользоваться последней редакцией, которой располагаем.
Я посмотрел в словаре Ожегова как трактуется слово «риск»? «Риск – действие на удачу, в надежде на счастливый исход». Мне кажется это очень подходит к нашему расчету риска. Действие на удачу, с надеждой на счастливый случай.
Понятие пожарного риска в нормативно-правовых актах Российской Федерации
С первого мая, как много раз уже повторялось, вступил в действие Федеральный Закон
№123.»Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
Как уже говорилось, Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, представляет собой новый концептуальный подход к управлению обеспечения пожарной безопасности.
На смену жесткого, порой очень неопределенного регламентирования, пришло понятие «требования добровольного применения». С вводом Технического регламента, нормы по пожарной безопасности у нас разделились на:
*обязательные требования, к ним относятся требования, установленные Техническим регламентом
*требования добровольного применения, к которым относятся требования, не установленные Техническим регламентом (национальные стандарты, своды правил, содержащими правила пожарной безопасности
Статья 2 Основные понятия
В статье 2 Технического регламента даны определения терминов «пожарный риск»,
«допустимый пожарный риск», «социальный пожарный риск»:
Пожарный риск – мера возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей.
Допустимый пожарный риск – пожарный риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из социально-экономических условий.
Индивидуальный пожарный риск – пожарный риск, который может привести к гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара.
Социальный пожарный риск - степень опасности, ведущей к гибели группы людей в результате воздействия опасных факторов пожара.
Объект защиты - продукция, в том числе имущество граждан или юридических лиц, государственное или муниципальное имущество (включая объекты, расположенные на территориях поселений, а также здания, сооружения, строения, транспортные средства, технологические установки, оборудование, агрегаты, изделия и иное имущество), к которой установлены или должны быть установлены требования пожарной безопасности для предотвращения пожара и защиты людей при пожаре.
Статья 79.
Нормативные значения пожарного риска для зданий и сооружений
О статье 79 Федерального Закона сегодня тоже уже неоднократно говорилось, но некоторые исходные данные для расчета пожарного риска приведены именно в этой статье.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
1. Индивидуальный пожарный риск в зданиях, сооружениях и строениях не должен превышать одну миллионную в год, при размещении одного человека в точке, наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения и строения. В этом нет ничего нового. Это требование перекочевало из ГОСТ
12.1.004-1991.
2. Риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожаров может определяться с учетом функциональности систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.
Здесь новым является только то, что это установлено в законодательном порядке. Это требований у нас тоже было в СНиПе 21-01 1997 года. То есть мы тоже имели право учитывать функциональность систем обеспечения пожарной безопасности, но как учитывать не знали. Сейчас придется научиться.
Статья 6.
Условия соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности
1. Пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной, если:
1) в полном объеме выполнены обязательные требования пожарной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах;
2) пожарный риск не превышает допустимых значений, установленных настоящим
Федеральным законом.
2. Пожарная безопасность объектов защиты, для которых федеральными законами о технических регламентах не установлены требования пожарной безопасности, считается обеспеченной, если пожарный риск не превышает соответствующих допустимых значений, установленных настоящим
Федеральным законом.
3. При выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных федеральными законами о технических регламентах, и требований нормативных документов по пожарной безопасности расчет пожарного риска не требуется.
7. Порядок проведения расчетов по оценки пожарного риска определяется нормативными правовыми актами Российской Федерации.
Пожарная безопасность должна быть обеспечена, не стоит это обсуждать. Остановлюсь на том, когда надо считать пожарный риск, а когда не надо. Если мы выполняем все обязательные требования и требования добровольного применения, мы пожарные риски не считаем. Если мы сделали проект с выполнением этих требований, то считается, что риск пожарной опасности обеспечен.
Нормативные документы
На слайде представлена подборка нормативных документов, которыми я пользовался.
* Федеральный Закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
* Постановление Правительства от 31 марта 2009 г № 272 «О порядке проведения расчета по оценке пожарного риска», который утвердил правила проведения расчета по оценке пожарного риска.
* Методика оценки пожарного риска для зданий, сооружений и строений класса функциональной безопасности Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, а также класса 5.2
В пункте пятом Правил, утвержденных постановлением №272, определение и расчет пожарного риска производится по методикам, утвержденным МЧС России. Одно из положений этого постановления – МЧС России разрабатывает методики. Сейчас данная методика разрабатывается и находится на утверждении.
Сущность метода расчета пожарного риска
Метод расчета пожарного риска устанавливает порядок расчета индивидуального пожарного риска для жильцов, персонала и посетителей зданий. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия Qв опасных факторов пожара на человека, находящегося в здании.
Частоту воздействия опасных факторов пожара определяют для пожароопасной ситуации, которая характеризуется наибольшей угрозой для жизни и здоровья людей, находящихся в здании, сооружении.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Основные расчетные зависимости
Методика разрабатывалась на базе ГОСТа 12.1.004-91*. Если взять четвертую редакцию, которая была неделю назад, она почти полностью, с некоторыми уточнениями, соответствовала ГОСТу. Перед вами пятая редакция.
1. Уровень обеспечения безопасности людей при пожарах отвечает требуемому, если:
Q В ≤ Q НВ
Q НВ – нормируемый индивидуальный риск, Q НВ = 10-6 год-1;
QВ – расчетный индивидуальный риск.
Она немного претерпела изменения, хотя основа та же. Эта формула вам знакома. Нормируемый индивидуальный риск должен быть больше расчета индивидуального риска.
2. Расчетный индивидуальный риск в каждом здании (помещении) Qв рассчитывается по формуле:
Qв = Qп(1-Rап) Pпp (1 - Рэ) (1 - Pп.з).
Qп –частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных.
В методике есть приложение 6, в котором приведены данные по дошкольным и другим общеобразовательным учреждениям. В приложении приведена вероятность возникновения пожара в течение года. Мы часто пользуемся этой информацией в расчетах административных зданий. По административным зданиям статистики нет. Раньше, по рекомендации ВНИИПО, при расчетах Qп принималась 0,015
Второй момент. В основной формуле появилось выражение (1-Rап).
Rап – вероятность эффективного срабатывания автоматического пожаротушения. Методика нам говорит, что при отсутствии системы АПТ, Rап =0. При наличии АПТ и отсутствии данных об вероятности эффективного срабатывания Rап =0,3. То есть вот этого в форме не было, при наличии систем мы сразу принимаем 0,3.
В редакции четвертой методики, пожаротушение вообще не участвовало, было упущено.
Pпр – вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения Рпр= tфункц/24, где tфункц – время нахождения людей на объекте в часах. Если люди в здании находятся 8 часов, то Pпр =
0,33. Все тоже самое было в ГОСТе.
Рэ – вероятность эвакуации людей
Рп.з – вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты, направленных на обеспечение безопасной эвакуации людей.
3. Вероятность эвакуации рассчитывается по зависимости:
⎧ 0,8t бл − t р
⎪ , если t р < 0,8t бл < t р + t нэ ;
⎪⎪ t нэ
Р э = ⎨ 0,999, если t р + t нэ ≤ 0,8t бл ;
⎪
⎪ 0,000, если t р ≥ 0,8t бл ;
⎪⎩ tр – расчетное время эвакуации людей, мин;
tнэ – 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;
Все расчетные зависимости нам знакомы. При определении вероятности эвакуации людей появляется коэффициент безопасности 0,8, также знакомый нам по ГОСТ 12.1.004-91*
Хочу отметить, что если это условие выполняется, и мы получаем вероятность 0,99, то в расчете получаем положительный результат. Самое главное выйти на этот показатель.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
4. Расчетное время эвакуации.
Расчетное время эвакуации из зданий и помещений определяется в соответствии с моделированием эвакуации людей с выходом наружу. Возникают вопросы с выходом наружу. Иногда спрашивают, что считать выходом наружу. Мы считаем, что когда последний человек вышел из здания.
Но иногда бывает, что выход из здания заканчивается большим крыльцом, высотой полтора - два метра.
К сожалению, методика не этого учитывает. Эвакуация людей из здания замедляется, люди движутся не с такой скоростью, как через проход.
В настоящей методике описаны три способа расчета времени эвакуации людей:
- по упрошенной аналитической модели движения людского потока;
- с помощью математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания;
- с помощью имитационно-стохастической модели движения людских потоков.
В расчете самое главное – расчет времени эвакуации и расчет времени блокирования. Все остальное считается довольно просто.
На определение расчетного времени эвакуации значительно влияют особенности объемно-планировочных решений здания, а также особенности контингента людей, находящихся в здании. Нам предлагается учитывать неоднородность людей находящихся в зданиях. У нас есть маломобильные группы населения, есть дети, есть взрослые, но в настоящие время . нет статистических данных, посещаемости различных типов зданий.
Возьмем здание торгового центра, туда ходят все, и инвалиды, и престарелые люди, и дети, и взрослые. Как проанализировать, какой процент посетителей составляют маломобильные группы населения, в этом нет четкости. Видимо, в развитии этого документа, будут какие-то уточняющие моменты. Может быть надо считать, исходя из реальной ситуации, из анализа того, что мы имеем. В принципе, даже если взять центр города и взять окраину, то контингент будет разный. Для создания документов по статистике, потребуется провести большую работу.
Интересный момент: при проведении расчетов, следует также учитывать, что при наличии двух и более эвакуационных выходов, общая пропускная способность всех выходов, кроме каждого одного из них, должна обеспечить безопасную эвакуацию всех людей, находящихся в помещении, а также на этаже или в здании. Пока не очень понятно, почему мы учитываем не все выходы. То есть, имея две лестничные клетки в здании, мы применяем при расчетах опасных факторов пожара, современное программное обеспечение, и у нас в соответствии с расчетами двери лестничной клетки, не блокируется на какой-то период времени, но мы, условно, должны блокировать один эвакуационный выход. Это записано в сводах правил и в настоящей методике, то есть мы в расчетах страхуемся и в сценарии
«проектного пожара» блокируем один выход. ,Исходя из требований, если у нас две лестничные клетки в здании, то расчет мы ведем на одну лестничную клетку.. У нас пока достаточного опыта в расчетах по новой методике нет. На мой взгляд, все нормативы, длина пути эвакуации, количество людей на метр квадратный, были рассчитаны без этого понятия, у нас не было
«кроме одного из них». У меня такое чувство, пока это не проверено расчетом, что если взять здание запроектированное по нормам и провести расчеты по оценки пожарного риска, то мы не всегда получим положительный результат. Если с каждого этажа по 200 человек направить по одной лестничной клетке, то я думаю, получим время скопление людей превышающие нормативное значение, 6 минут.
Ну конечно, когда мы разрабатываем сценарии, мы выбираем наихудший вариант и, конечно, мы очаг пожара условно располагаем у основного эвакуационного выхода, с учетом того, что он блокируется. Но из своей практики расчета времени блокирования путей эвакуации в здании с атриумом, выходы даже рядом с очагом пожара, блокируются не сразу.
Считаю, что в методики не достаточно отражены вопросы расчетов для зданий с незадымляемыми лестничными клетками типа Н1. Думаю, что наличие лестничных клеток типа
Н1 должно влиять на расчет пожарного риска, скажем введением дополнительных коэффициентов.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
5. Время начала эвакуации tнэ
Понятие простое и ясное. Цифры из четвертой редакции перешли в пятую, поэтому я думаю, что здесь все без изменений. Опять же, возвращаясь к расчету небольших зданий, рассмотрим гостиницу.
Длина коридора около 30 м. В эти 30 м, выходит 14 номеров с односторонним расположением. 14 человек. Время блокирования получается 1,58 минуты, а задержка две. Люди не успевают выйти из соседних помещений, они оказываются заблокированы. То есть эвакуация не обеспечивается, хотя планировочное решение отвечает всем противопожарным требованиям.
6. Время блокирования путей эвакуации tбл
Вычисляется путем расчета времени достижения критических значений опасных факторов пожара на эвакуационных путях в различные моменты времени. Теоретические основы и порядок применения современных математических моделей для расчета изложены в приложении пять. Все методики изложены подробно, многие вам, наверное, уже знакомы. В методике так же оговорено, как можно учитывать работы систем противодымной защиты.
7. Вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты Pпз.
Р ПЗ = R СОУЭ ⋅ R ПДЗ ,
RСОУЭ — вероятность эффективного срабатывания системы оповещения и управления эвакуацией при пожаре;
RПДЗ — вероятность эффективного срабатывания системы противодымной защиты;
В новой редакции у нас две системы. Система оповещения и система противодымной защиты. В методике нас говорится: «Значения параметра R для данных технических решений определяются технической надежностью применяемых систем автоматической пожарной сигнализации, элемента СОВ и также технической надежности элементов противодымной защиты, приводимых в технической документации».
У меня по данной редакции, определения вероятности эффективной работы систем есть вопрос: Что считать системой, если в здании проектируется несколько систем противодымной защиты, как учитывать противодымную защиту лестничных клеток, типа Н1?. При отсутствии сведения по параметрам технической надежности, допускается принимать решения по методике. В новой редакции внесли изменения в коэффициент надежности. Была надежность систем оповещения 0,5, а системы противопожарной защиты 0,35, теперь, в последней редакции, то, 0,9 та и другая.. Что будет утверждено: 0,5, 0,9, или введут 0,8, мы узнаем позже, после согласования методики.
8. В зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек, в дополнение к условию ( Q В ≤ Q В ) должны
Н
быть выполнены условия:
tр+tнэ ≤ 0,8 tбл tск ≤ 6 мин,
Что новое появилось в сравнении с ГОСТом. В зданиях и сооружениях, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек, в дополнение к условию Q В ≤ Q НВ , то есть там, где у нас первой была Q пожарной безопасности расчетная должно быть меньше Q нормативного пожарного риска.
tск - время существования скопления людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0.5, то есть 7-8 человек на квадратный метр).
Это очень высокая плотность. Люди в таком состоянии могут находиться до шести минут. Проблема в том, что если мы блокировали эвакуационный выход, имеем в здании две лестничные клетки, то мы одну лестничную клетку исключаем и, конечно, у нас получается скопление людей на нижних этажах.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
На практике мы считали, что в лестничную клетку шириной 1.2 м на каждом этаже должно выходить не более 100-110 человек, при учете поэтапной эвакуации людей. Часто встает вопрос, если марш лестничной клетки шириной 1.2 м, то какой должна быть дверь в лестничную клетку? Нормами ширина дверей должна быть не более ширины лестничного марша, значит 1,20м.. Из практики расчетов видно, что это не лучший вариант. Потому что люди все сразу выходят с этажа лестничную клетку и происходит скопление людей, то есть у них сразу замедляется движение. Мы сравнивали расчеты, и у нас получалось, что даже если при всех равных показателях, если ширину двери вместо 1,20м предусматриваем равной 0,9м, то получается положительный результат.
Порядок проведения оценки индивидуального пожарного риска
Блок-схема, иллюстрирующая порядок расчета индивидуального пожарного риска:
Сбор данных об объекте
↓
Анализ пожарной опасности объекта защиты
Составление возможных сценариев проектных пожаров
↓
Экспертный выбор сценария (сценариев) проектного пожара
↓
Составление задания на выполнение расчетов tбл и tр
↓
Моделирование динамики развития пожара.
Определение tбл
↓
Моделирование движение людей, составление расчетных схем эвакуации.
Определение значений tр и tск
↓
Анализ расчетных данных tбл, tр и tск
Определение значений Рэ и значений пожарного риска Qв
Эта схема тоже имеется в методике.
1. Анализ пожарной опасности объекта защиты.
Производится сбор данных об объекте:
• ознакомление с проектной документацией, определение конструктивных и объемно планировочных решений объекта;
• характеристики ограждающих несущих конструкций;
• вида, количества и расположения горючих материалов;
• количество и расположение людей в здании;
• наличие систем систем противопожарной защиты(обнаружения и тушения пожара, противодымной защиты, системы обеспечения безопасности людей.
Скажу из практики, что количество людей в здании для определения расчета очень важно.
Потому что если исходные данные заложены неверно, то весь расчет будет отрицательным. Нужно четко определиться с количеством людей, которое вы закладываете в расчет. Если это проект другой организации, то можно даже согласовать эти данные. И также планировочные решения, созданные сторонней организации необходимо уточнять. Потому что эти исходные данные могут поменяться.
Исходя из собранных данных, производят обмерку пожарной опасности объекта.
2. Оценивается проектное решение на соответствие обязательных требований и требований добровольного применения. То есть мы говорим, что у нас есть отступления от норм, и мы принимаем решения: или же исправим какие-то неточности и дальше будем проектировать по требованиям добровольного применения и обязательным требованиям, или же принимается решение пойти по другому пути с обоснованием по расчетам индивидуального пожарного риска.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 49
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
3. Расчет пожарного риска.
На первом этапе производится экспертный выбор сценария или сценария пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей. Это на основании определенного опыта.
Какой сценарий является наихудшим? Самый большой выход, который есть в здании, блокируется, пожар возникает там, где наибольшая пожарная нагрузка, то есть, или у основного выхода, или в месте, куда эвакуируется наибольшее количество людей. Всегда в здании есть основной выход, есть второстепенные выходы. Хорошо, если их несколько.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:
• выбор места расположения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;
• задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, задание состояния проемов);
• задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.
4. Составляется задание для выполнения расчетов, и уточняются исходные данные.
5. Производится моделирование динамики развития пожара, на основании расчетов строятся графики или поля опасных факторов пожара, выполняется расчет времени блокирования эвакуации. То есть определяются конкретные точки, в которые нужно определить опасные факторы пожара. Это эвакуационные выходы, переходы, выходы в атриумы и так далее. Точки нужно определять для того, чтобы в расчете блокирования путей эвакуации четко определить те места блокирования. При расчете могут появиться еще какие-то дополнительные моменты, которые необходимо будет учесть при расчете времени эвакуации. То есть появятся дополнительные критические точки, которые задаются в расчете блокирования или места, где опасные факторы пожара наступают быстрее, чем в заданных точках.
6. Составляются расчетные схемы эвакуации, производится моделирование эвакуации людей, определяется расчетное время эвакуации и время скопления людей на каждом участке пути.
Если скопление людей получается больше нормированного, то мы должны или снизить количество людей в здании, некоторые проходы сделать уже, чтобы направить людей к эвакуационным выходам более равномерно.
7. Если все в порядке, то, производится анализ расчетных данных.
Из опыта работы, могу сказать, что на одно здание бывает два-три сценария, то есть около ста листов, которые надо как-то оценить и сопоставить.
8. Определяется значение вероятности эвакуации людей. То есть это t эвакуации. И производится расчет индивидуального пожарного риска по формулам. Это уже не трудно. Самое трудоемкое - правильно составить сценарий и найти расчетную составляющую, то есть расчет времени эвакуации, времени блокирования, место проектного пожара.
9. Производится сравнение значений величины нормированного пожарного риска и расчет индивидуального пожарного риска. Если не соответствует, то снова вносим корректировки в проектную документацию. Можно изменить планировочные решения, добавить дополнительные системы, или предусмотреть зоны безопасности.
10. Для зданий (помещений) с единовременным пребыванием более 50 человек проверяется также выполнение условий:
tр+tнэ ≤ 0,8 tбл
tск ≤ 6 мин
11. Выполняется вывод об условиях соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ МЕТОДИК РАСЧЕТА ПОЖАРНОГО РИСКА
Грачев Владимир Юрьевич
Доцент кафедры САПР УГТУ-УПИ, руководитель группы компаний «Грачев и Партнеры»
Хочу сразу сказать, что не во всех странах расчет риска применяется как основание для принятия инженерных решений противопожарной защиты. Разработки и методология оценки риска (пожарного, конструктивного, экологического) не так давно начали входить в практику проектирования. Оценки риска активно используются в таких страны, как Австралия, США и ряде других. В основном применяются более общие методы, где риск является одной из составляющих в системе оценок для принятия решений. Насколько мне известно, ни в одном из зарубежных нормативных документов нормированный уровень риска не является основным критерием для оценки проектных решений в области пожарной безопасности.
Ниже я привожу краткий обзор по той информации, которая была мне доступна и которую я смог обобщить. Это следующие документы:
1999 г. ISO/TR 13387 Fire safety engineering
Это документ, выпущенный международной организацией стандартизации ISO в 1999 году.. Он, в отличие от стандарта, имеет аббревиатуру TR, Technical Report - технический отчет. Документ, а точнее группа документов, называется имеет номер 13387 и называется «Fire safely engineering», в переводе
«Противопожарное проектирование» или «Принятие инженерных противопожарных решений». Это результат обобщения опыта в этой области нескольких стран, которые входят в организацию ISO.
Документ представляет собой техническое руководство, оформленное как стандарт, состоит из восьми частей. Общий объем 200 страниц.
2000 г. SFPE Engineering guide to Performance-based fire protection analysis and design of buildings.
В 2000 году американское Общество инженеров противопожарной защиты выпустило руководство по функционально-ориентированному расчету и проектированию противопожарной защиты зданий.
Книга состоит из более десятка глав по различным аспектам инженерного анализа противопожарной защиты зданий и сооружений, в книге 160 страниц формата чуть меньше А4.
2001 г. BS 7494 Application of fire safety principles to the design of buildings. Code of practice
В 2001 году, англичане, одни из основоположников нормативного введения гибких методов в структуру норм, обобщили некоторые не очень четкие аспекты из технического отчета ISO и выпустили документ, который имеет статус Британского Национального Стандарта, Документ имеет обозначение
BS 7494 и называется он «Применение принципов противопожарной защиты для проектирования зданий. Свод правил». «Code of practice» я перевожу как «свод правил». К этому стандарту есть еще 7 документов, дополняющих стандарт, они называются не стандартами (BS, Британский Стандарт), а PD -
Published Documents (опубликованные документы). То есть имеют статус руководств, которые не являются стандартами. Общий объем документов составляет 250 страниц.
2004 г. NFPA 551 Guide for evaluation of fire risk assessments
Следующий документ, созданный в 2004 году, стандарт американской организации NFPA, под номером 551. Документ называется «Руководство по оценке пожарного риска». Там есть главы, связанные с расчетом. Однако в целом документ посвящен оценке риска - слово «evaluation» - это, в общем-то, переводится как «оценка», а не «расчет». Стандарт этот не очень большой, в нем около 25 страниц.
2005 г. International fire engineering guidelines
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Международный Совет по внедрению гибких норм в 2005 году, опираясь на обобщение методологии стран, которые входят в этот совет, выпустил документ который называется
«Международное руководство по проектированию противопожарной защиты». Он состоит из 2-х частей. Первая часть – это обзор методов контроля, надзора и экспертизы, которая осуществляется при проектировании и строительстве зданий и сооружений в странах Совета, и сделано обобщение общих подходов и различий. Вторая часть – описание инженерной методологии обоснований решений противопожарной защиты и выполнения расчетов. Книга довольно толстая и довольно подробная, состоит из 350 страниц формата А4.
2006 г. SFPE Engineering Guide to Application of Risk Assessment in Fire Protection Design
В 2006 году, американская организация SFPE, выпустила отдельное, достаточно четко проработанное «Техническое руководство по применению оценки риска в проектировании противопожарных систем», 120 страниц, формат А4.
Попытаюсь изложить основные, может быть наиболее интересные для проблематики оценки риска, аспекты из этих документов. Начнем с документа, первого в списке часто цитируемой литературы международно-проектного направления, это ISO/TR 13387.
ISO/TR 13387 Fire safety engineering
По этому документу предлагается все рекомендательные документы, в процессе разработки противопожарных решений, делить на четыре крупных этапа.
Процесс разработки противопожарных решений
1. Качественный анализ проекта (Qualitative design review, QDR) – рассмотрение эскизного архитектурного проекта и его инженерная оценка. Этот документ выполняется инженером противопожарной защиты для заказчика и проектной группы, работающей над проектом.
2. Количественный расчет проектных решений. Выполнение расчетов для подтверждения правильности принятия основополагающих инженерных решений на первоначальном этапе и определение необходимых параметров проекта. Например выполнение расчета времени эвакуации, блокирование, параметров систем дымоудаления и пожаротушения и другие подобные аспекты.
3. Сравнение результатов расчета с критериями безопасности, то есть с нормативными критериями и с критериями, которые определяются на первом этапе (QDR) при определения стратегии противопожарной защиты проектируемого объект .
Если критерии не удовлетворяются, то нужно изменять проектное решение или уточнять какие то расчетные подходы. Затем проводится повторное рассмотрение.
4. Оформление результатов в виде отчета. Если критерии выполняются, то результат должен быть оформлен в виде отчета. Здесь я хочу обратить внимание, на термин, который довольно часто используется при общении с иностранными специалистами - Qualitative design review, QDR. (результат работы на первом этапе, анализе пожарной опасности пробного эскизного проектного решения, еще до выполнения каких либо расчетов).
На диаграмме (рис.5.1) представлен соответствующий двухуровневый процесс принятия решений.
Наверху кружочек «start», то есть начало работы по противопожарному осмыслению объекта. Потом первый ромбик «QDR», качественный анализ проекта. Дальше идет следующий этап – это численный анализ. После этого идет сравнение результатов, и их оценка на выполнение критериев. В результате процесс или повторяется, или оформляется для представления проекта на дальнейших этапах работ.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Что должно быть выполнено на самом первом, начальном этапе:
QDR - Качественный анализ проекта
A) Определить цели и задачи противопожарной защиты объекта. Определить критерии.
Например, такой распространенный критерий, как обеспечение безопасной эвакуации не всегда является основным аспектом разработки противопожарных решений. То есть на этапе «А» определяется, какие существенные аспекты должны быть рассмотрены при дальнейшей работе.
B) Определить предписываемые решения из анализа объемно-планировочных решений. То есть найти отступления от норм и начать обдумывать компенсирующие мероприятия.
Затем сделать анализ опасности.
C) Охарактеризовать здание и его посетителей.
Охарактеризовать здания, то есть процессы, которые там происходят. Проанализировать посетителей. Какие люди?
Сколько их? Какое их состояние, степень знакомства с структурой здания и тому подобные аспекты.
D) Определить возможные пожарные опасности и их последствия – характеристики с точки зрения возможности эвакуироваться, вероятность пожара и так далее. Именно на этом
Рис.5.1. Процесс принятия решений. этапе нужно оценивать частоты пожаров, пожарные нагрузки.
На основании выводов можно сделать качественную оценку динамики развития опасных факторов пожара, в основном, с точки зрения блокирования путей эвакуации, а также по другим аспектам, которые были определены до этого.
E) Определить сценарии пожаров для выполнения количественных расчетов
F) Задать пробные проектные решения противопожарной защиты (trial fire safety designs).
На этом этапе вводится понятие «Trial fire safety designs» (пробное противопожарное решение проекта). То есть сценарий создается методом проб последовательности задания пробных решений, выполнения расчетов, оценки соответствия, новых пробных решений и так далее. То есть, после сценария идет разработка пробных проектных решений систем противопожарной защиты.
G) Выбрать адекватные методы расчета.
И на последнем этапе, на стадии качественного анализа, еще до начала расчета, группа проектировщиков, которая занимается этой работой, должна выбрать адекватные методы расчета.
Подсистемы (subsystems of the design)
Для того, чтобы процесс создания качественных решений был как-то систематизирован, предложено рассматривать все эти аспекты путем деления их на пять блоков рассмотрения, которые названы подсистемами проектных решений. В ISO/TR 13387 предлагается к рассмотрению пять подсистем.
1. SS1 – возгорание и развитие пожара
2. SS2 – распространение факторов пожара
3. SS3 – воздействие на конструкции и распространение пожара за пределы возникновения, то есть блок вопросов, связанных с огнестойкостью. Здесь же, как правило, решается вопрос, о времени герметичности окон. То есть когда пламя может перейти на следующий уровень.
4. SS4 – обнаружение, активация систем и тушение
5. SS5 – безопасность людей - состояние, расположение и поведение людей. В этой подсистеме рассматриваются вопросы безопасной и своевременной эвакуации и смежные с ним вопросы: состояние, расположение, зоны безопасности, и нужно ли вообще эвакуироваться, является ли этот подход наиболее оптимальной стратегией.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.5.2. Подсистемы проектных решений.
На рисунке 5.2 можное видеть, как взаимодействуют между собой все эти подсистемы. Слева – рассматриваемые параметры проекта, справа - результат. В середине идет глобальная информационная шина, то есть рассмотрение всех вопросов в совокупности. Левый верхний квадратик – это предполагаемые проектные решения. Дальше идет первая подсистема, потом вторая, третья, четвертая, пятая, и пунктиром дано еще несколько подсистем. Первые пять подсистем при рассмотрении противопожарных решений являются обязательными, но в документе говорится о том, что могут быть рассмотрены и дополнительные аспекты. На схеме показаны четыре дополнительных аспекта, то есть подсистемы 6, 7, 8 и 9.
6. SS6 – ущерб имуществу. Подразумевается как имущество владельца объекта, так и владельцев смежных объектов.
7. SS7 – остановка деятельности. В иностранной литературе часто звучит мысль, что остановка деятельности какого-то коммерческого объекта может являться несущественной для общества. А если останавливается деятельность социально-значимого объекта, должны быть предусмотрены дополнительные процедуры надежности. В данном случае это седьмая подсистема.
8. SS8 – ущерб экологии.
9. SS9 – сохранение и защита от уничтожения культурного наследия.
BS 7494 Application of fire safety principles to the design of buildings.
Через два года после публикации ISO/TR 13387, когда этот документ был проверен на практике, англичанами был разработаны и выпущены рекомендации по инженерным решениям противопожарной защиты в виде британского национального стандарта BS 7974 с приложениями. В этот документ были внесены правки и дополнения. Подсистем предложено сделать не пять, а шесть, и названия подсистем изменены: например в названии второй подсистемы уточнено, что речь идет о распространении дыма и токсичных газов (отличия выделены подчеркиванием).
Подсистемы (subsystems of the design)
1. SS1 – Возгорание и развитие пожара 2. SS2 – Распространение дыма и токсичных газов пожара 3. SS3 – Воздействие на конструкции и распространение пожара 4. SS4 – Обнаружение пожара и активация противопожарных систем 5. SS5 – Прибытие и доступ пожарных 6. SS6 – Эвакуация.
Англичане, даже в названиях подсистем упор сделали на основную стратегию обеспечения безопасности людей, то есть на эвакуацию.
Уточнены некоторые понятия, которые не были оговорены в международном документе ISO.
Например большой блок вопросов посвящен уточнению и обсуждению понятия критериев
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 54
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
соответствия. В таблице «Типичные примеры критериев соответствия» рассматривается 4 варианта критериев и их классификация по методам анализа и подходам. Подхода два: детерминированный, то есть подход, который основан на вычислениях по зависимостям, которые основаны на инженерном суждении, то есть на выборе сценария. И второй – это вероятностный подход в терминах оценки риска и в других подобных терминах.
Таблица «Типичные примеры критериев соответствия» Детерминированный Вероятностный Подход подход
Сравнительный Время эвакуации не более Уровень риска времени эвакуации из соответствует эквивалентного здания, нормативному уровню Методы соответствующего нормам Анализа Абсолютный Время эвакуации не более Предполагаемое времени блокирования количество гибелей в год допустимо
Критериев для методов анализа, тоже два: сравнительный и абсолютный.
Абсолютный критерий имеет численное выражение, и его выполнение демонстрируется расчетом по сценарию, который был разработан при качественном анализе. Но не всегда такие критерии можно разработать или достичь. Иногда их рассматривать очень сложно, долго или дорого. И поэтому, в каких то разумно обоснованных случаях, допускается сравнительный критерий.
В каждой гибкой нормативной системе, в структуре решений, которые удовлетворяют основному строительному закону, есть какие-то допустимые, то есть нормативные решения. Можно всегда сравнить, даже если нормативные решения не выполняются в какой-то части – насколько соответствует количественная характеристика решения, про которое считается, что оно допустимо (нормативное решение), тому проектному решению, которое предлагается к анализу. В качестве наиболее типичного примера в этой табличке, рассматривается время эвакуации. Абсолютный подход – время эвакуации не более времени блокирования, с учетом запаса. В отечественной методике запас составляет 20%. То есть:
t расчетное < 0,8 t блокирования. Это формула в рассматриваемой классификации может быть охарактеризована как абсолютный методом анализа детерминированного подхода.
Также, когда не имеет смысла рассматривать блокирование, можно просто сравнить время эвакуации из проектируемого объекта с временем эвакуации из какого-то соизмеримого, близкого по планировочным решениям, объекта, который удовлетворяет требованиям норм, то есть считается правильным (безопасным). Это называется сравнительным анализом в детерминированном подходе. В документе сравнительный анализ при вероятностном подходе – это сравнение уровня проектного риска с нормативным уровнем риска. И как пример абсолютного подхода для вероятностного метода – это обсуждение, какое вероятностное количество жертв в год является допустимым для данного проекта.
IFEG 2005 - International fire engineering guidelines
Через четыре года после публикации английских руководств был обобщен опыт использования этих подходов в практике уже нескольких стран. И в 2005 году Совет по внедрению гибких норм создал документ «Международные рекомендации по разработке противопожарной защиты», где еще изменил структуру подсистем. Подсистем стало шесть, их снова переименовали.
Подсистемы (subsystems of the design)
1. SS1 – Возгорание, развитие и контроль над пожаром. Здесь и в других подсистемах везде добавляется слово «контроль». Если рассматриваются аспекты возгорания, тут же рассматриваются вопрос – а как это контролировать, системами автоматического пожаротушения, обычного пожаротушения и так далее.
2. SS2 – Возникновение, распространение дыма и контроль над движением дыма
3. SS3 – Распространение пожара, его влияние на конструкции и контроль над распространением. Это вопросы огнестойкости конструкций, противопожарных преград и так далее.
4. SS4 – Обнаружение пожара, оповещение и тушение
5. SS5 – Эвакуация и управление эвакуацией
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
6. SS6 – Прибытие и доступ пожарных.
Рис.5.3. Процедура анализа при проектировании пожарных систем.
Тем не менее по этим международным документам с 1999-2000 года аспект тушения является одним из аспектов рассмотрения комплекса вопросов пожарной безопасности. Таким образом, можно оценивать требуемую огнестойкость в зависимости от времени развития пожара и времени доступа пожарных подразделений.
Структура принятия решений, конечно, стала сложнее и гораздо более детализированной (рис.5.3).
Я попытался оценить эту структуру, которая называется «Процедура анализа при проектировании пожарных систем».
Процедура анализа
1. Задать пробное проектное решение, на основании инженерного видения и экспертной оценки.
2. Определить отступления пробного проектного решения от нормативных требований. То есть, та методология, которая существует в нашей российской практике.
3. Определить функциональные требования и критерии. Как я пытался показать, у наших коллег за рубежом критериев для выбора больше, чем у нас. Но, тем не менее, на третьем блоке диаграммы процесса, этот вопрос должен быть оценен.
4. Выбрать подходы для анализа
- Сравнительный подход / Абсолютный подход
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
- Качественный анализ / Количественный анализ
- Детерминированный подход / Вероятностный подход.
5. Выбрать методы анализа (расчетные модели) для выполнения расчета по выбранной методике.
6. Выбрать сценарии и данные для расчета. Сценарий и данные для расчета выбираются под принятый метод анализа.
7. Выполнить расчеты.
8. Оценить достоверность расчетов, для чего рекомендуется выполнять:
- анализ избыточности
- анализ неопределенности
- анализ чувствительности
9. Сравнить выполнение критериев
10. Составить отчет (fire engineering brief, FEB).
В «Международных рекомендациях…» обращается внимание на то, что весь процесс должен быть документирован группой специалистов, которая его делала. И затем должен быть составлен документ, который в терминах вот этого руководства называется «Fire engineering brief» или сокращенно это FEB.
Термин сложен для перевода. В словарях он практически не упоминается. По-простому «brief» – это краткий отчет о чем-либо. В отечественной терминологии FEB может называться «технический отчет».
На последней конференции SFPE в Новой Зеландии в ноябре 2008 года инженеры из шести разных стран сделали примеры «Fire engineering brief» для проекта многоэтажного жилого дома и показали, как они делают такие документы в своих странах. Формат этого документа близок по структуре к специальным техническим условиям противопожарной защиты, которые разрабатываются и согласовываются при проектировании в России.
Эти документы довольно объемные, от 120 до 300 страниц, в зависимости от уровня гибкости ( или жесткости) строительных законов соответствующей страны. Чем четче формализованы нормы, чем больше нормативных критериев, которые имеют какое-то формализованное описание и обозначение, тем отчеты тоньше. Там, где нормы, строительные законы, более описательные, отчеты достигают 200-
300 страниц, например у американцев. При этом аналогичный отчет новозеландских инженеров составляет 120 страниц.
Анализ расчетов
При анализе расчетов существует три блока вопросов, на которые обращается внимание:
Анализ чувствительности - степень влияния изменения исходных данных на изменение результата расчета (большая пожарная нагрузка, меньшая производительность дымоудаления, препятствие или закрытая створка двери на пути эвакуации и т.п.).
Например, взяли пожарную нагрузку и увеличили её на 5%, а время блокирования уменьшилось в
2 раза. Можно доверять такому расчету? Наверное возможно, но с некоторой опаской. Другой пример:
увеличили пожарную нагрузку на 10%, при этом время блокирования практически не поменялось, потому что процесс, который моделируется, имеет нелинейный характер. Понятно, что к результатам этого расчета, можно относиться с большим доверием, поскольку он менее чувствителен к вариации исходных данных. Для проведения этого анализа добавляется или уменьшается пожарная нагрузка, уменьшается производительность противопожарных систем, например вентиляторов дымоудаления.
Можно на пути эвакуации поставить какое-то препятствие, например стул, и оценить изменение времени движения людей и образование заторов.
Анализ избыточности - наличие альтернативные способов выполнение нужного действия является увеличением надежности решения (активация систем возможна от сигнализации, вручную, спринклерами и т.д.).
Например, вопросы, связанные с активацией противопожарных систем. Это может быть работа пожарной сигнализации или сработка спринтерной системы, могут быть действия персонала, звонок по сотовому телефону случайного прохожего в пожарную часть и так далее. Одно действие может быть выполнено многими альтернативными способами. Соответственно оценивается надежность решения, по сравнению, например, с системами, у которых нет альтернатив.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Анализ неопределенности - точность заданных исходных данных и моделей пожаров, сравнение этих величин с чувствительностью расчета.
Например, численность расчета показала, что, при изменении пожарной нагрузки на 10%, время блокирования уменьшается в два раза и при этом известно, что нет точных данных по свойствам пожарной нагрузки. Нагрузка известна с вариацией плюс-минус 20-30%. Это является одним из аспектов для обсуждения при принятии проектных решений.
Отсановлюсь на вопросе о том, кто должен работать над FEB, отчетом по противопожарным стратегиям и решениям. У англичан в BS 7494 достаточно четко записано, что в эту группу должны входить специалисты самых разных направлений проектирования: архитекторы, инженеры, в том числе инженеры противопожарных систем, специалисты по пожарной безопасности. Группа должна возглавляться инженером по вопросам пожарной безопасности. Настоятельно выдана рекомендация на ранней стадии по возможности привлекать к выработке требований и формулированию качественных подходов представителей надзорных инстанций, то есть экспертов и инспекторов строительного надзора. Лучше, чтобы эти специалисты участвовали в работе по принятию решений до самого конца проекта. Основной спектр, на который обращается внимание - выработка требований и формулировка критериев к противопожарным решениям объекта.
Вопросы и ответы
Вопрос: Какой смысл имеет рассмотрение зарубежной практики? Как ей могут воспользоваться наши проектировщики, инженеры пожарной безопасности и другие специалист?
Грачев В.Ю.: Во-первых, в связи с историей развития нашей страны в последние годы политического и экономического реформирования, мы решаем вопросы развития технического нормирования на несколько лет позже, чем наши зарубежные коллеги. Значит, у нас есть прекрасная возможность воспользоваться их практикой и взять на вооружение некоторые отработанные ими решения. Второй момент, у нас произошло существенное изменение норм в сторону гибкого нормирования - вышел техрегламент о требованиях пожарной безопасности. С некоторой задержкой, но выпускаются другие нормативные и методические документы, основанные на гибком подходе. Здесь также есть возможность перенимать опыт у зарубежных коллег, использующих такую методологию уже несколько лет.
Далее, многие из нормативных решений, которые нам предлагаются для реализации при проектировании, ничем не обоснованы. Например, месяц назад в проекте методики расчета пожарного риска вероятность эффективной сработки систем дымоудаления была 0,35, а в редакции которая представлена на утверждение несколько дней назад, уже 0,9. Пожарный риск изменился в два раза. Эти цифры никто не обосновывал: почему стало 0,9, почему было 0,35? Мы не знаем, мы верим на слово. И будем выполнять соответствующие расчеты без особого понимания. Это может быть источником ошибок. У наших зарубежных коллег имеется довольно много документов, которые создаются параллельно с введением нормативов, где в той или иной форме специалистам даются объяснения нормативных положений и комментарии к ним. Когда в других странах вводилось гибкое нормирование и менялись нормы, их проектировщикам и специалистам это также не очень нравилось. Потому что работать по нормам всегда проще. Но их убеждали, давали некую техническую информацию, объясняющую, для чего это нужно и почему их толкают на что-то новое и сложное. Этой технической литературой можно пользоваться и нам, там можно найти достаточно много технической информации.
Физика процессов при пожарах в России, или в Америке, или в Англии одна и та же. Поэтому, возможность учитывать зарубежный опыт, анализировать техническую часть зарубежной практики строительства - это увеличение широты кругозора, некая страховка от возможных ошибок при вступлении в новую область. Для нас новая область – это проектирование на основе риска и сам расчет риска, та мера ответственности, которую мы на себя возлагаем. В любом случае, возможность познакомиться с профессиональным опытом других стран всегда полезно. Да и просто есть информация, которой у нас недостаточно, но которую можно бесплатно получить из открытых зарубежных источников.
Вопрос: В Техрегламенте недостаточно освещен вопрос страхования в области пожарной безопасности. Как работает этот механизм за рубежом?
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Грачев В.Ю.: Я могу сказать, что в ISO/TR 13387 в команду по разработке решений противопожарной защиты рекомендуется включать представителей эксплуатирующих организаций и представителей страховых компаний. Точнее ничего сказать не могу. В остальном ссылок на страхование в цитированных в докладе нормах я не находил.
Вопрос: По поводу анализа избыточности. Производится ли анализ стоимости реализации того или иного комплекса систем противопожарной защиты?
Грачев В.Ю.: Да, это основа гибкого нормирования. Любое гибкое нормирование, это инструмент приближения двух взаимоисключающих аспектов: уменьшение стоимости решений, связанных с безопасностью, при обеспечении необходимого уровня безопасности. Деньги всегда проходят лейтмотивом через создание проекта. Если рассматриваются примеры тех или иных гибких проектных решений на зарубежных конференциях и семинарах, то, как правило, в конце сообщения идет небольшая ремарка, насколько это дешевле, чем по предписывающим нормативным требованиям.
Например прием, активно используемый в Англии. Для каркаса многоэтажного офисного здания по английским нормам требуется два часа огнезащиты. Наиболее популярная в последнее время конструктивная схема представляет собой железобетонный блок лестнично-лифтового ядра жесткости, который делается в скользящей опалубке на всю высоту здания. Потом к нему приделывают металлический каркас – колонны, балки, профнастил как неизвлекаемая опалубка. Затем бетононасосом наливают на профнастил перекрытия. Это отработанная технолгия. Огнезащита металлического каркаса на два часа достаточно дорогая. Поэтому железобетонное ядро, обеспечивающее устойчивость здания, делается на три часа, стоимость при этом примерно такая же, как и для двух часов огнестойкости. Как правило возможно расчетом продемонстровать достаточность огнестойкости металлического каркаса в полтора часа с учетом защиты от прогрессируещего обрушения, в том числе при пожаре. Достигается экономический эффект от уменьшения объема огнезащиты. По одному семиэтажному зданию в центре
Лондона было сказано об экономии около полутора миллиона фунтов стерлингов при использовании такого подхода.
Второй пример – работа перекрытий в таком здании. Если рассматривать критерии огнестойкости перекрытий, то в том числе ограничивается предельный прогиб балок и плит при огневом воздействии.
Предположим балка нагрелась, провисла, но при этом перекрытие не разрушилось, и в бетонной плите не образовалось сквозных трещин, то есть перекрытие работает как противопожарная преграда. Почему нельзя допустить, чтобы каждая второстепенные балки были без огнезащиты и провисали при пожаре, как нить, при условии что бетонное перекрытие по незащищенному профлисту не будет иметь сквозных трещин? Опять же возможна экономия на огнезащите на приличную сумму.
Всегда идет рассмотрение, имеет ли смысл делать проектные решения на основании расчетов или какого-то гибкого подхода. Потому что расчеты требует времени и денег, а окупятся ли они не известно, может проще сделать по нормам? Примерно 50% заказчиков говорят: «нам по нормам проще и быстрее». Вторая половина экономит деньги. Экономичность – она стоит во главе вопроса. Другой аспект – выход на зарубежные строительные рынки. Американцы начали активно заниматься гибким нормированием, когда увидели, что проигрывают в третьих странах европейцам. Потому что английские, австралийские проектировщики начали предлагать более открытые, свободные решения, и американцы как-то стали отходить на второй план. американское правительство, министерство коммерции, стало обеспечивать проектировщиков бесплатными расчетными программами.
Предоставили возможность пользоваться, пока идет внедрение в систему гибкого нормирования.
Поддерживают таким образом свою экономику на национальном уровне.
Вопрос: Как производится согласование? Какие участвуют органы: экспертиза, МЧС?
Грачев В.Ю.: В тех странах, с которыми я немного знаком, это Великобритания, Германия,
Англия, Австралия, такого деления как у нас в России, как отдельная экспертиза проектов и отдельный строительный надзор, не существует. Везде, как правило, единый надзор и за проектами и за строительством. В 2008 году мы специально разбираясь с этой проблематикой, делали семинар в
Лондоне, где были представители строительной инспекции и пожарной бригады лондонского района
Сити, проектировщики. Представители строительного надзора сказали примерно следующее:
«Строительный надзор стоит примерно 2% от стоимости строительства. Если в проекте предусмотрены сложные решения, то нам хватает денег, чтобы нанимать сторонних экспертов. К нам приходят проектировщики на ранней стадии разработки проектной документации, мы ее рассматриваем, одобряем или нет, соглашаемся с критериями или их уточняем, при необходимости с помощью привлеченных
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
специалистов. Потом приходим на стройплощадку и смотрим, а как же все это происходит на стройке.
Если мы видим, что процесс идет не так, как договаривались на этапе рассмотрения чертежей, мы даем предписания, чтобы выявленные отступления были подправлены». То есть в Англии организовано постоянное взаимодействие между проектировщиками и «надзорниками».
Если говорить про Америку, Канаду и Австралию, там немножко по-другому. В строительных нормах есть понятие AHJ – Authority Having Jurisdiction, переводя на наш язык – инспектор, обличенный полномочиями, представитель уполномоченного контрольного органа. Он имеет право сказать, что «вы сделали проект по нормам, но мне это решение в этом конкретном случае кажется сомнительным, моей квалификации для согласования не достаточно». И он имеет право за деньги, заплаченные застройщиком на строительный надзор, по своему усмотрению привлечь эксперта, чтобы тот дал ему разъяснения, после чего принять решение о согласовании или отказе.
Все эти процедуры, связанные с расчетными обоснованиями, с критериями, они очень нюансные, очень неопределенные, требуют высокой квалификации и времени, чтобы с ними разбираться. За рубежом есть право, прописанное в строительном законе, привлекать сторонних экспертов. В частности, я недавно изучал новый строительный закон Нью-Йорка. Там практически в каждой главе сказано, что
AHJ имеет право привлечь для решения вопроса других специалистов, имеет право сказать «мне это решение не нравится, переделывайте». Но, с другой стороны, там есть возможность судиться с строительной инспекцией в случае несогласия с ней застройщика, и видимо они этим правом часто пользуются. Поэтому все основано на гибком взаимодействии застройщика, проектировщика и инспектора. У всех сторон есть понятные права и есть обязанности. И они, от начала проектирования до конца стройки, взаимодействуют на постоянном уточнении решений и демонстрации соответствия требованиям, которые заложены в строительных нормах.
Еще раз повторю, что опыт других стран имеет смысл рассматривать прежде всего с точки зрения технических аспектов. Потому что система надзора, система ответственности за невыполнение нормативных требований в разных странах достаточно сильно отличается, и без учета этой специфики делать обобщения крайне сложно.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
НОРМИРОВАНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАК МЕТОД СНИЖЕНИЯ
ПОЖАРНОГО РИСКА
Мокроусова Ольга Анатольевна
Начальник кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС МЧС
России, кандидат педагогических наук
Пожарная безопасность
На стадии проектирования зданий и сооружений одним из первоочередных критериев обеспечения безопасности людей должен считаться критерий обеспечения безопасности людей при пожарах. То есть необходимо создать внутреннюю среду, в которой человек при возникновении пожара будет максимально защищен от воздействия его опасных факторов по ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования». Как известно, опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются пламя и искры, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения и термического разложения, дым, пониженная концентрация кислорода.
Для защиты человека от пожарной опасности, возникающей во внутренней среде, должна быть предусмотрена система пожарной безопасности которая изложена в статье 5 Федерального закона от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [13], включающая в себя целый комплекс воздействий на среду человека, направленных на предупреждение возникновения пожаров, борьбу с ними и предупреждение чрезвычайных ситуаций.
Огнестойкость строительных конструкций
Предел огнестойкости
Одним из условий создания безопасной среды является обоснованный выбор строительных конструкций с пределами огнестойкости не ниже требуемых в соответствии со статьей 87 п.2 табл. 21
[13]. Таблица 21 [13] устанавливает требования к минимальным пределам огнестойкости несущих элементов здания — стенам, колоннам, другим несущим элементам, наружным ненесущим стенам, междуэтажным перекрытиям, настилам, фермам, балкам, прогонам, внутренним стенам лестничных клеток, маршам и площадкам лестниц.
Обеспечение заданной огнестойкости конструкций относится к числу важнейших элементов системы пожарной безопасности зданий, сооружений и объектов. Эта система состоит из большого числа взаимосвязанных элементов, оказывающих взаимное влияние друг на друга и на уровень пожарной безопасности объекта в целом. Поэтому, при проектировании используется так называемый метод компенсации, который заключается в том, что при сохранении неизменным заданного уровня пожарной безопасности осуществляется варьирование показателями различных элементов системы:
показатели одних подсистем уменьшаются при соответствующем увеличении показателей других подсистем.
При проектировании системы пожарной безопасности объекта должна решаться оптимизационная задача с использованием математического аппарата теории оптимального управления. В этом случае для каждого конкретного объекта может быть найдено такое решение этой проблемы, при котором с учетом заданных ограничений достигается минимум затрат на обеспечение установленного уровня пожарной безопасности. Причем, на практике целесообразно проведение как комплексной оптимизации системы (поиск глобального минимума), так и частичной оптимизации по одной или нескольким подсистемам. Во втором случае влияние остальных подсистем должно учитываться соответствующими ограничениями.
Таблицы 1 характеризует влияние огнестойкости строительных конструкций на элементы системы пожарной безопасности [2,3].
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 61
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ТАБЛИЦА 1. Влияние огнестойкости строительных конструкций на элементы системы пожарной безопасности зданий, сооружений и объектов
Направление Параметры, технические решения, на которые существенно влияет противопожарной огнестойкость (огнезащита) защиты
Генеральный Величины противопожарных разрывов.
(ситуационный план) Способы уменьшения разрывов.
Радиус обслуживания пожарных депо.
Требуемое количество пожарной техники.
Противопожарные Выбор материалов для противопожарных преград.
преграды Конструктивное исполнение преград.
Исполнение мест прохода коммуникаций через преграды.
Способы заполнения проемов в преградах.
Объемно-планировочные Размеры зданий и сооружений в плане.
решения Этажность зданий и сооружений.
Вид технологического процесса.
Допустимая категория по взрывопожарной и пожарной опасности.
Вместимость объектов общественного назначения.
Площади пожарных отсеков.
Дислокация противопожарных преград.
Допустимость устройства встроек, вставок и т.п.
Допустимость проектирования многофункционального объекта.
Размещение помещений.
Требования к отделению помещений от других помещений.
Требования к выделению коммуникационных помещений.
Допустимость размещения в здании (сооружении) складов, мастерских, лечебно-профилактических учреждений и др.
Размещение актовых залов и аудиторий на этажах, их вместимость и др.
Комплексная Перечень помещений, из которых удаляется дым.
противодымная защита Конструктивное исполнение элементов сетей противодымной защиты.
Исполнение каналов для прокладки сетей электропитания систем противодымной защиты.
Пути эвакуации Допустимость устройства:
- эвакуационных выходов через помещения;
- внутренних открытых эвакуационных лестниц;
- одного эвакуационного выхода из помещения;
- второго выхода на наружную лестницу;
- протяженность путей эвакуации;
- ширина путей эвакуации;
- ширина эвакуационных выходов;
- конструктивное исполнение путей эвакуации и др.
- выбор материалов для отделки и облицовки ограждающих конструкций на путях эвакуации.
Противопожарная защита Выбор материалов и конструктивного исполнения легкосбрасываемых конструкций.
Автоматические системы Исполнение ограждающих конструкций помещений АПС, АУП.
обнаружения и тушения Исполнение ограждающих конструкций помещений каналов (шахт) для пожара прокладки сетей пожарной автоматики.
Технологический процесс Исполнение ограждающих конструкций помещений аппаратных, которые должны продолжать функционировать при ЧС.
Исполнение мест прохода технологической аппаратуры и коммуникаций через ограждающие конструкции.
Огнезащита технологической аппаратуры, нагрев которой при ЧС не допустим.
Отопление и вентиляция Допустимость устройства систем воздушного отопления.
Устройство отступок, разделок у печей и перекрытий печей.
Возвышение дымовых труб над кровлей.
Размещение пылеуловителей.
Размещение помещений для вентоборудования.
Исполнение ограждающих конструкций венткамер.
Конструктивное исполнение:
Воздуховодов; коллекторов; противопожарных клапанов; мест пересечения воздуховодами ограждающих конструкций и др.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛИЦЫ 1.
Направление Параметры, технические решения, на которые существенно влияет противопожарной огнестойкость (огнезащита) защиты
Противопожарное Определение необходимости устройства наружного противопожарного водоснабжение водоснабжения.
Выбор вида наружного водоснабжения.
Расход воды на пожаротушение.
Расчетная продолжительность пожаротушения.
Перечень зданий и помещений, в которых необходим внутренний противопожарный водопровод.
Допустимость размещения в здании (сооружении) пожарных насосов и гидропневматических баков.
Исполнение ограждающих конструкций помещений для пожарных насосов и гидропневматических баков.
Радиус обслуживания пожарных резервуаров.
Электрооборудование Способы прокладки проводов и кабелей. Исполнение коробов и лотков для
(силовое, молниезащита и прокладки аварийного и эвакуационного освещения.
т.п.) Конструктивное исполнение кабельных тоннелей (коридоров).
Конструктивное исполнение электропомещений (ТП, РУ, аккумуляторных, зарядных станций и др.)
Определение категорий и типа молниезащиты.
Газоснабжение Теплоизоляция деревянных поверхностей в местах установки газовых плит.
Отступки от котлов, водонагревателей, калориферов.
Допустимость отопления газовыми приборами.
Конструктивное исполнение помещений (камер) для размещения газового оборудования.
Мероприятия по тушению Достаточная огнестойкость основных несущих конструкций.
пожара оперативными Достаточная огнестойкость противопожарных преград и защиты проемов в подразделениями них.
Правильное конструктивное исполнение путей следования оперативных подразделений к очагу пожара (лестничных клеток, коридоров, вестибюлей, холлов, пожарных лифтов).
Из таблицы 1 видно, что нет ни одной из подсистем системы пожарной безопасности, на которые огнестойкость не оказывала бы существенного влияния. Огнестойкость существенно влияет не только на архитектурно-строительные решения, непосредственно связанные со строительными конструкциями, но и на чисто инженерные решения.
Например, разрабатывается на первый взгляд не связанная с огнестойкостью подсистема — противопожарное водоснабжение. Однако выясняется, что основные исходные параметры противопожарного водоснабжения (расходы воды на пожаротушение, расчетная продолжительность пожаротушения, радиус обслуживания пожарных резервуаров и др.) определяются по нормативным документам по пожарной безопасности в зависимости от степени огнестойкости зданий
(сооружений). От огнестойкости зависит и решение об устройстве того или иного вида противопожарного водоснабжения. Огнестойкость влияет на размещение и конструктивное исполнение помещений для пожарных насосов и на другие технические решения.
Согласно [13] одной из основных характеристик пожарной безопасности зданий и сооружений является степень их огнестойкости.
Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций.
Показателем огнестойкости строительных конструкций является предел огнестойкости.
Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков предельных состояний:
• потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R);
• потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е);
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I) или достижения предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).
На основе анализа международных стандартов и опыта огневых испытаний предложено введение дополнительных показателей огнестойкости - тепловое излучение (W) и дымогазонепроницаемость (S).
Данные показатели определены в техническом регламенте «Об общих требованиях пожарной безопасности» [13].
Требуемый (нормируемый) предел огнестойкости строительных конструкций устанавливают с учетом таких факторов, как:
а) ответственность и ценность объекта;
б) размеры противопожарных зон;
в) величина и характер пожарной нагрузки;
г) характер и интенсивность газообмена в условиях вероятного пожара;
д) типы используемых систем пожарной сигнализации и пожаротушения. При этом целесообразно использовать вероятностно-статистический подход, позволяющий учитывать вероятность возникновения и развития пожара на конкретном объекте [8].
Строительные конструкции, рассчитанные по всем правилам строительной механики на эксплуатацию в течение длительного времени, при пожаре могут разрушаться за считанные минуты.
Оценка огнестойкости
Одним из условий огнестойкости строительных конструкций является сохранение ими несущих и ограждающих функций во время пожара. Для оценки огнестойкости используют экспериментальные и расчетные методы. В статье 87 п.10 [13] указано: «Пределы огнестойкости и классы пожарной опасности строительных конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, могут определяться расчетно-аналитическим методом, установленным нормативными документами по пожарной безопасности».
Экспериментальные методы основаны на проведении испытаний образцов конструкций в огневых печах при стандартном температурном режиме. Расчетные методы — на математическом моделировании теплового и прочностных состояний строительных конструкций при стандартном температурном воздействии или в условиях реального распределения пожарной нагрузки в помещениях с учетом реальной конструктивной компоновки здания. Применение расчетных методов для оценки огнестойкости конструкций в настоящее время весьма ограничено. Основная причина – отсутствие надежных методов определения теплофизических и механических характеристик материалов строительных конструкций в диапазоне температур пожара.
При определении пределов огнестойкости строительных конструкций расчетными методами необходимо учитывать:
1. нагрузки должны приниматься в соответствии с конкретным проектом здания или сооружения, в котором будет применяться та или иная конструкция;
2. тепловое воздействие на конструкцию определяется тепловым полем при реальном пожаре, для контроля используется стандартная кривая;
3. расчет предела огнестойкости следует выполнять на основе теплового поля, наблюдаемого в конструкции;
4. в качестве начальных температур среды и конструкции принимают 20° С, если нет обоснования для другого значения температуры.
В зависимости от типа конструкции, а также условий ее эксплуатации проверке путем расчета подлежат несущая и теплоизолирующая способность конструкции. Для определения несущей способности конструкции считается достаточной также оценка по критическим температурам материалов конструкции, имеющим решающее значение для несущей способности.
Расчетный метод не распространяется на конструкции, у которых предполагается (на основе поведения аналогичных при испытаниях), что их огнестойкость характеризуется достижением критической плотности.
В тех случаях, когда нагрузки не заданы, а также для типовых конструкций (используемых в различных проектах), пределы их огнестойкости должны рассчитываться с учетом максимальной нормативной нагрузки.
При указании в технической документации на конструкцию предела огнестойкости, полученного расчетным путем, должно приводиться также значение нагрузки, для которой он определен.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 64
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
При оценке пределов огнестойкости по несущей способности должны учитываться следующие показатели.
• Во-первых, воздействие различных нагрузок на конструкции. Так, с увеличением нагрузки предел огнестойкости нагруженных конструкций уменьшается. В данном случае величина предела огнестойкости конструкций должна определяться, как правило, в наиболее напряженном сечении, подверженном воздействию пламени и высоких температур.
• В то же время предел огнестойкости конструкции тем выше, чем больше значение приведенной толщины конструкции (отношение площади сечения конструкции к ее обогреваемому периметру).
• В-третьих, при определении предела огнестойкости статически неопределимых конструкций следует учитывать, что их предел огнестойкости, как правило, выше предела огнестойкости аналогичных статически определимых конструкций за счет перераспределения усилий на менее напряженные и нагреваемые с меньшей скоростью элементы. При этом также необходимо учитывать влияние дополнительных усилий, возникающих вследствие температурных деформаций.
• В-четвертых, если говорить о горючих материалах, из которых выполнена конструкция, то нужно сказать, что горючесть не определяет предела огнестойкости конструкции. В то же время следует учитывать, что применение материалов групп горючести Г3 или Г4 вместо НГ или Г1 может понизить предел огнестойкости конструкции, если скорость их выгорания будет выше скорости прогревания.
При оценке же пределов огнестойкости по теплоизолирующей способности следует учитывать:
• Во-первых, предел огнестойкости слоистых ограждающих конструкций равен или выше суммы пределов огнестойкости отдельно взятых слоев. Следовательно, увеличение числа слоев ограждающей конструкции (оштукатуривание, облицовка) повышает ее предел огнестойкости по теплоизолирующей способности.
• Во-вторых, пределы огнестойкости ограждающих конструкций с воздушной прослойкой в среднем на 10% выше пределов огнестойкости тех же конструкций без воздушной прослойки.
Эффективность же воздушной прослойки тем выше, чем больше она удалена от обогреваемой поверхности; при замкнутых воздушных прослойках их толщина не влияет на предел огнестойкости.
• В-третьих, пределы огнестойкости ограждающих конструкций с несимметричным расположением слоев зависят от направленности теплового потока. С той стороны, где вероятность возникновения пожара выше, рекомендуется располагать негорючие материалы с низкой теплопроводность.
• В–четвертых, увеличение влажности конструкций позволяет сделать вывод об уменьшении скорости прогрева и повышению огнестойкости. Вместе с тем следует учитывать те случаи, когда увеличение влажности увеличивает вероятность внезапного хрупкого разрушения материала или появления местных выколов (это характерно для бетонных и асбестоцементных конструкций).
Исследования огнестойкости строительных конструкций
Экспериментальные исследования огнестойкости строительных конструкций в нашей стране начали проводить с 1946 года во ВНИИПО, в течение долгого времени их возглавлял основатель российской теории огнестойкости профессор А.И. Яковлев. Значительный вклад в развитие теории огнестойкости строительных конструкций внесли В.И. Мурашов, В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, В.Ф.
Федоренко, И.Г. Романенков, В.Н. Зигерн-Корн, В.М. Ройтман, К.С. Молчадский, А.Ф. Милованов и другие ученые. На основе созданной в начале 50-х годов XX века экспериментальной базы проводились испытания используемых в то время строительных конструкций.
Кроме огнестойкости строительных конструкций исследовались прочностные, деформационные и теплофизические свойства материалов при высоких температурах.
Многие исследования посвящены разработке основ и принципов расчета строительных конструкций на огнестойкость. Впервые были сформулированы задачи расчета огнестойкости конструкций (статическая и теплотехническая), рассмотрены особенности напряженного деформируемого состояния конструкций при нагреве, схемы разрушения в предельном состоянии с учетом изменения прочностных, упругопластичных и теплофизических свойств материалов при нагреве;
предложены аналитические и инженерные методы расчета [4].
Оптимальное проектирование строительных конструкций
Решение проблемы пожарной безопасности, которое включает оценку огнестойкости строительных конструкций в условиях пожара, экспертизу пожара, обеспечение эвакуации людей, невозможно без знания закономерностей процесса развития пожара в помещении. Одним из наиболее
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
перспективных методов определения параметров пожара является метод математического моделирования.
Рассмотрим один из прогрессивных методов – метод оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости. Метод базируется на адекватном натуре математическом моделировании поведения конструкций с огнезащитой в условиях пожара.
Подходы к проектированию огнестойких конструкций
Возможны два подхода к проектированию конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости:
а) первый подход, основанный на рекомендациях табл. 21 [13] по минимальным пределам огнестойкости строительных конструкций (в зависимости от степени огнестойкости конкретного здания или сооружения);
б) второй подход, основанный на анализе планировочных и конструктивных характеристик здания, вида и количества пожарной нагрузки в его помещениях, а также на переходе от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые строительные конструкции [6].
В соответствии со статьей 78 п.2 [13] второй подход применяют для зданий, на которые отсутствуют нормативные требования пожарной безопасности.
При первом подходе требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций здания (стен, колонн, элементов лестничных клеток, перекрытий и покрытий) принимают равными минимальным пределам огнестойкости, приведенным в табл. 21 [13], а пределы огнестойкости каждой конкретной конструкции определяют с использованием стандартного температурного режима.
При втором подходе требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций здания принимают равными эквивалентной продолжительности пожара для конструкций данного типа, определенной по рекомендациям [6].
Переход от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые конструкции позволяет свести пожары, возможные в данном помещении, к стандартному, по режиму которого исследуются пределы огнестойкости конкретных строительных конструкций. Это дает возможность по значениям пределов огнестойкости конкретных строительных конструкций прогнозировать их поведение в условиях реальных пожаров.
Расчет оптимальных параметров конструкций
Расчет оптимальных параметров конструкций (средств огнезащиты), удовлетворяющих требованиям по огнестойкости при минимальной массе, материалоемкости и стоимости, целесообразно производить в соответствии с предлагаемым алгоритмом оптимального проектирования. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования огнестойких строительных конструкций (средств огнезащиты) при использовании первого подхода приведена на рис. 6.1, а аналогичная блок-схема при использовании второго подхода - на рис. 6.2.
На первом этапе оптимального проектирования по схеме рис. 6.1 в соответствии с табл. 21 [13] в зависимости от степени огнестойкости зданий назначают требуемый предел огнестойкости для: несущих элементов зданий, наружных стен, перекрытий и покрытий, лестничных клеток.
На последующих этапах проектирования организуется итерационный процесс по двум связанным между собой циклам:
а) для вариантов исполнения строительных конструкций без огнезащиты (см. правую часть схемы);
б) для вариантов конструкций с огнезащитой различного исполнения (см. левую часть схемы).
Расчет фактических пределов огнестойкости СК проводится как на этапе проектирования конструкций без огнезащиты, так и на этапе проектирования конструкций с огнезащитой (см. блок схему рис. 1). Для расчета следует использовать методики, учитывающие с достаточной точностью все основные тепловые, физико-химические и механические процессы, происходящие в конструкциях с огнезащитой при пожаре, а также сопровождающие их изменения тепло-физических и механических свойств материалов. Адекватность натуре используемых математических моделей должна быть подтверждена сравнением результатов расчета с экспериментальными данными.
На этапе проектирования конструкций с огнезащитой для выбранных огнезащитных составов и материалов определяются характеристики, необходимые для проведения расчетов. Набор характеристик и методы их определения должны соответствовать математическим моделям и методикам, используемым для расчета огнестойкости конструкций с огнезащитой.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Расчет требуемых толщин огнезащиты каждого из выбранных вариантов производится по условию равенства фактического и требуемого (нормируемого) пределов огнестойкости СК с огнезащитой. В тех случаях, когда допустимо введение понятий приведенной толщины и критической температуры металла, для определения требуемых толщин огнезащиты целесообразно использовать предварительно построенные номограммы для соответствующих параметров.
Для выбранной конструкции огнезащиты и определенных расчетным путем ее параметров разрабатывается технология изготовления и монтажа на строительных конструкциях, подлежащих огнезащите, с использованием прогрессивных технологических средств и приемов.
На заключительном этапе очередного цикла оптимального проектирования проводится расчет стоимости и массы выбранного варианта огнезащиты.
Рассмотренные циклы повторяются в процессе оптимального проектирования до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень критерия оптимальности (минимум массы, материалоемкости и стоимости
СК с огнезащитой).
Принципиальные отличия алгоритма оптимального проектирования огнестойких строительных конструкций с использованием второго подхода (см. схему рис. 6.2) от описанного выше алгоритма заключается в следующем.
На первом этапе оптимального проектирования, в данном случае по результатам пожарно-технического обследования или на основе анализа проектной документации, определяются размеры помещений рассматриваемых зданий, параметры проемов помещений, вид и количество пожарной нагрузки в помещениях. По этим данным с помощью методик, изложенных в рекомендациях [6], определяются значения эквивалентной продолжительности пожара для каждой из типовых конструкций (элементов перекрытий, колонн, стен). Определенные таким образом значения эквивалентной продолжительности пожара используются на последующих этапах оптимального проектирования (см. схему рис. 6.2), содержание которых аналогично первому алгоритму.
Для выбранных конструкций оптимального исполнения проводятся огневые испытания по ГОСТ30247.1-
94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции".
Испытания допускается не проводить в тех случаях, когда:
а) исполнение выбранных конструкций близко к исполнению конструкций данного типа, уже прошедших огневые испытания;
б) для конструкций данного исполнения отсутствуют методики испытаний.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
РИС.6.1. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости, с использованием первого подхода, основанного на рекомендациях табл. 21 [13]
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
РИС.6.2. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости, с использованием второго подхода, основанного на переходе от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые строительные конструкции
Требования к методам расчета пределов огнестойкости
К современным методам расчета пределов огнестойкости строительных конструкций предъявляются следующие требования [3, 7, 9].
1. В теплотехнической части расчета следует учитывать: дегидратацию бетона, физико-химические превращения в огнезащите и сопровождающие их процессы массопереноса; влияние физико-химических превращений на теплофизические характеристики материалов; пространственную неравномерность температурного поля, вызванную, в частности, узлами крепления огнезащиты к конструкциям.
2. Строительные конструкции, как правило, следует рассчитывать как единые пространственные системы, а при раздельном рассмотрении конструкций следует учитывать их взаимодействие друге другом и с основанием, т.е. совместную работу конструкций в зданиях или сооружениях, в которых они будут применены.
3. В статически неопределимых системах следует учитывать дополнительные усилия, возникающие вследствие температурных деформаций.
4. При проведении статического расчета следует учитывать с достаточной точностью неравномерное распределение температуры по сечению конструкций и влияние температуры на физико-механические
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
характеристики материалов.
5. Жесткость элементов конструкций при расчете следует определять с учетом неупругих деформаций.
Вывод
Таким образом, к числу главных задач, решаемых при проектировании строительных конструкций, помимо обеспечения их достаточной несущей способности в условиях обычной эксплуатации, относится выполнение условия их достаточной огнестойкости при пожаре. Ввиду больших размеров, сложной пространственной формы и высокой степени нагруженности конструкций экспериментальное определение их фактических пределов огнестойкости не всегда представляется возможным. С этой целью для определения фактических пределов огнестойкости данных конструкций целесообразно использовать разработанные расчетные методики.
Литература
1. Страхов В.Л. Оптимальное проектирование огнестойких строительных конструкций. /
Моделирование пожаров и взрывов. Под общ. ред. Н.Н. Брушлинского и А.Я. Корольченко. – М.: Изд.
Пожнаука, 2000. – С.365-446.
2. Грушевский Б. В., Яковлев А. И., Кривошеее И. Н., Шурин Е. Т., Климушкин Н. Г. Пожарная профилактика в строительстве. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. – 452 с.
3. Давыдкин Н.Ф., Страхов В.Л. Огнестойкость конструкций подземных сооружений. – М.:ТИМР,
1998.
4. Давыдкин Н.Ф., Страхов В.Л., Каледин Вл.О., Кругов A.M. Метод конечных элементов в расчетах огнестойкости неоднородных конструкций сложной структуры и формы. //Альм.: Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций, 1996, №3-4. - С.44–54.
5. Методы исследования цементного камня и бетона. / Под ред. З.М. Ларионовой. – М.:
Стройиздат, 1970. – 160 с.
6. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях различного назначения
(рекомендации). / Под ред. И.С. Молчадского. – М.: ВНИИПО МВД РФ, 1988. – 56 с.
7. Милованов А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. - М.: Стройиздат,
1998. – 304 с.
8. Молчадский И.С, Присадков В.И. Вероятностно-статистический метод определения требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций. // Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. Тр. – М.: ВНИИПО МВД СССР, 1986. – С.63-70.
9. Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций. -
М.: Высшая школа, 1989. – 400 с.
10. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Рудзинский В.П. Расчет нестационарного прогрева многослойных огнезащитных конструкций. // Вопросы оборонной техники. Сер. 15.
Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 1994, Вып.1(109)-2(110). –
С.30-36.
11. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Рудзинский В.П. Математическое моделирование работы и определение комплекса характеристик вспучивающейся огнезащиты. // Пожаровзрывобезопасность,
1996, т.5, №2. – С.21-30.
12. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Кругов A.M., Мельников СВ., Давыдкин Н.Ф. Оптимизация огнезащиты строительных конструкций. // Пожаровзрывобезопасность, 1997, т.6, №1. – С.26-35.
13. Федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123–ФЗ. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности.
14. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1988. –
143 с.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ
ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОГО РИСКА.
Грачев Владимир Юрьевич
Доцент кафедры САПР УГТУ-УПИ, руководитель группы компаний «Грачев и Партнеры»
Мое сообщение посвящено вопросам, связанным с расчетами и использованием различного рода моделей при выполнении инженерных расчетов
Термины
Прежде, чем начать освещать эту тематику, я бы хотел обсудить термины, которые будут использоваться в моем докладе. Для термина «модель» я бы предложил следующее определение:
Модель – это упрощенное отображение зависимостей и закономерностей реальных объектов и явлений в форме, удобной для решения практических задач.
Если мы говорим о пожарной безопасности, то моделями будут являться зависимости и явления, возникающие при пожарах.
Типы моделей могут быть разделены на два блока - это качественные и количественные модели.
Количественные модели оперируют понятиями, которые имеют некую численную характеристику, в обычной нашей терминологии это расчеты.
Качественные модели это более основополагающие оценки зависимостей, которые не связаны какими-то количественными характеристиками, также это могут быть некие соотношения типа
«больше - меньше».
Например, если увеличить пожарную нагрузку, дать больше кислорода в помещение пожара, то прогрев конструкций будет больше. В этом заявлении нет ни одной численной величины, но, тем не менее, это зависимость с которой можно согласиться. Это и есть некая качественная модель явления, происходящего при пожаре.
Модель - это форма отображения реальной зависимости, удобная для инженерного анализа. Если эта форма описана удобными для нас средствами какого-то математического аппарата, то её можно назвать математической моделью. Формулировка может быть примерно следующей:
Математическая модель – упрощенное отображение закономерностей реальных объектов и явлений в форме математических зависимостей, то есть форме, удобной для расчета.
Понятно, что эта форма меняется со временем. Скажем, уровень понимания математических зависимостей в середине XIX века был один, а в начале XXI века – другой. Логарифмические линейки, я помню, ещё использовали при расчетах когда я был молодым специалистом после института. Сейчас при повсеместном использовании вычислительной техники, математические зависимости, которые мы можем использовать, будут гораздо более широкими, мощными чем раньше. И неизвестно, что будет завтра, какой у нас будет инструментарий и какие математические зависимости в ходу через несколько лет.
Свойства модели
Для того чтобы оценивать модели, я хотел бы остановиться на их свойствах. При рассмотрении этой проблематики, можно выделить три аспекта.
1. Существенные параметры. Для каждой модели имеет смысл её рассматривать и осмысливать с точки зрения набора параметров, которые являются существенными. Поскольку мы берем за основу, что модель это некое упрощение, в необходимом и достаточном объеме, для решения какой-то практической задачи. Так как любой реальный процесс имеет бесконечное многообразие различных свойств, то любое упрощение это сокращение набора параметров от бесконечности. Многие из этих свойств несущественны, неинтересны, или не могут быть осмыслены на каком-то этапе развития науки и техники. Поэтому любая
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
модель это выделение существенных параметров. И я считаю, что основополагающим свойством модели, являются именно это те параметры, которые для нее считаются существенными.
2. Область определения. Например рассмотрим движения дыма при пожаре. Предположим, мы говорим о том, что источник «пожара» - горящая сигарета. Человек закурил, положил сигарету, дым поднялся на полметра, где произошла его стратификация. Мощности пожара от пожарной нагрузки в сигарете недостаточно, чтобы прогреть даже небольшое помещение таким образом, чтобы сформировался припотолочный слой. Когда мы рассматриваем практическую задачу динамики опасных факторов пожара в помещениях зданий, мы как правило предполагаем, что формируется слой горячих газов. Это говорит о том, что мощность пожарной нагрузки от сигареты выходит за рамки области определений двухзонной модели, используемой для расчета динамики опасных факторов пожара при практических задачах.
3. Точность. Пусть дана модель, определили для неё существенные параметры и задали соответвующие исходные данные, в область определения заданной задачи модель попадает. Возникает вопрос: с какой точностью результат, полученный на основании расчетов, соотносится с реальной жизнью?
Это очень важный аспект для рассмотрения вопросов, связанных с различными расчетными процедурами и их использования для обоснования проектных решений.
Расчетные вопросы
Если посмотреть блок выполнения вопросов, то я предлагаю его представить в виде простой схемы
(рис.7.1).
Вначале идет постановка практической задачи, которую мы как инженеры, эксперты, решаем.
После этого идет сразу же рассмотрение такого вопроса: известно решение аналогичного вопроса практике или нет? Если проектируется уникальное здание и непонятно как оно будет строиться и эксплуатироваться, какие там будут аспекты, и в практике готового решения нет, то это уже не задача проектирования, как отрасли практической деятельности, это задача уже научного исследования. Вполне возможно, что после научного исследования и его апробирования могут идти уже инженерные подходы в проектировании, но в любом случае это не та инженерная практика, в которой мы обычно решаем наши проектные задачи. Поэтому, если специалист, который принимает решение или дает ему экспертную оценку знает, что решение задачи известно из практики, то это решение можно считать инженерным и применять обычные методы, которые используются при стандартной схеме
«проектирование-строительство-эксплуатация».
Рис.7.1. Расчетные вопросы.
Основополагающим в данной ситуации является понимание практики и принятие решения на основании обобщения предшествующего опыта.
Рассмотрим термин «Практика». Практика – это не нечто абстрактное, она привязана к времени и территории. Некоторые из зданий, которые проектируются, строятся, эксплуатируются сегодня, десять лет назад казались для нас и нашего города нереальными. Сегодняшние здания стали сложнее, многофункциональнее, более высокими, открытыми и так далее. То есть десять лет назад была одна практика проектирования, сейчас уже другая. Если, например, сравнить наш город Екатеринбург с
Москвой, где многофункциональных высотных зданий с несколькими подземными этажами гораздо больше, то, конечно, следует отметить что в Москве больше и объем осмысления процессов, которые происходят при эксплуатации таких зданий. То есть практика там в соответствующей шире, чем в нашем городе. Если группа проектировщиков ориентирована на решение проектной задачи в нашем регионе, и предполагает защитить решение в экспертизах в нашем регионе, то она будет ориентироваться на осмысление предыдущей практики именно нашего региона, со всеми вытекающими достоинствами и недостатками. Это конечно не исключает привнесение чего-то новаторского из других стран и регионов.
Понятно, что одна команда специалистов может быть узкоспециализированной и иметь практический опыт в какой-то ограниченной области, очень глубокий, хороший опыт, но ограниченный.
Другая команда специалистов может иметь более широкий кругозор, быть знакома с практикой других городов и регионов. То есть понятие практики субъективно. И когда нужно дать ответ на вопрос, известно решение или нет, то каждый из специалистов ориентируется на свой субъективный опыт.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Другой аспект это процесс решения задачи (рис.7.2). Его можно разбить на два крупных блока. Вначале идет некий анализ, некое осмысление, связанное с вычислением, рассмотрение задачи на предмет определения существенных аспектов и их осмысление опять же на основании практики, инженерного видения и других аспектов, связанных с персональной квалификацией. В данном случае, применительно к тематике этого сообщения, слова «решение» и «модель» можно сопоставить. Если для задачи, которую рассматривает специалист, нужно качественное решение, он начинает создавать и анализировать некую качественную модель. Что можно выделить у качественной модели. Первое – из поставленной задачи выбрать набор аспектов, которые являются существенными. Второе – понять область определения модели, то
Рис.7.2. Расчетные вопросы. есть соотносится ли эта модель, это решение с практикой или нет. И, соответственно, если есть понятие практики, если есть понятие области определения существенных параметров, то сразу можно примерно сказать, каков будет результат. Понятно, что если это решение качественное, основанное на каких-то оценках, то и результат может быть не очень точным. Происходит постановка задачи по увеличению точности решения до результата, который был определен на этапе качественного анализа. Для этого должны быть некие методы по созданию более точных моделей, как правило, это уже математические модели. Обычно вторым этапом идет количественное решение. Если есть два решения, одно из которых идет после другого, то можно понять, соответствуют ли численное и количественное решения качественному. Если они не соответствуют, значит, процесс где-то был неверен, а значит надо возвращаться к начальным точкам решения задачи.
На рисунке 7.3 изображена диаграмма, на которой отражено все вышеизложенное.
Первый этап - постановка задачи. Затем создается качественная модель и осмысливается область определения, после этого делаются качественные анализы модели.
Результатом анализа является решение. Одним из свойств решения является точность этого решения. Но, как правило, если речь идет об оценках каких-то аспектов, связанных с экономикой, с деньгами, с техническими аспектами, то точность такого качественного решения, не является удовлетворительной. В итоге задача переходит на этап уточнения. Делается количественная модель, включающая в себя количественный анализ и количественное решение.
Здесь есть два аспекта. В любом случае, любая количественная модель вторична по отношению к качественной. Не бывает так, чтобы вначале был расчет, а потом его общая оценка. Всегда идет наоборот – вначале общая оценка, а потом качественная модель.
Рис.7.3. Расчетные вопросы. Соответственно, область определения количественной модели не должна выходить за пределы области определения качественной модели. И, соответственно, точность решения количественной модели должна быть выше точности решения качественного анализа, иначе нет смысла выполнять вторую процедуру.
Соответственно, когда закончена эта двухэтапная процедура, всегда нужно делать проверку. Если точность количественного решения выше, чем качественного, значит, вполне может быть, что все правильно. А если точность количественного решения выходит за рамки того, что мы знаем из практики, это уже говорит о том, что вся процедура была сделана неверно. Что неверно был сделан расчет, качественный анализ, и, вполне возможно, неверно был сделан анализ по существу задачи. И в данном случае, если нет соответствия по области определения и точности решений, мы должны вернуться в начальную точку и проделать процедуру заново. Но если одно другому соответствует, это еще не ответ «да, решение правильное», это ответ «может быть решение достоверно», и надо проводить дополнительные процедуры доказательства того, что процесс расчета привел к положительному результату.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Тезисы
Хотел бы обратить внимание на два тезиса, применительно к такому инженерному анализу. Тезисы субъективные, мои личные, но я пользуюсь ими в своей работе и при общении с коллегами, когда обсуждаются результаты наших расчетов.
1. Расчет – это не основание для принятия инженерного решения. То есть решение никогда не основывается на расчете. Расчет - это подтверждение правильности ранее сформулированного инженерного суждения. В данном случае, инженерное суждение - это качественная модель, основанная на практике. Есть инженер, у него есть персональная квалификация и опыт, и он подтверждает свое мнение расчетом.
2. Расчет – это уточнение некого мнения, основанного на инженерном суждении для того, чтобы точность инженерного суждения была приемлема для решения практических задач. То есть качественное решение ( «качественное», не в смысле хорошее, а в том смысле, что оно основано на общем рассмотрении) основывается на обобщении практики, личной квалификация инженера, его фундаментальных знаниях. Практика - это те данные, которые циркулируют в инженерной среде. Понятно, что это не слухи и не мнения из форумов интернета. Для того чтобы могла быть некая инженерная полемика, должны быть документированные достоверные данные. Лучше всего, чтобы эти данные были оформлены организациями, компетентными государственными структурами, которые облечены полномочиями и имеют высокий уровень доверия. Хочу заметить, что, к сожалению, таких данных для инженеров у нас в России явный недостаток.
Примеры
1. Разрушение Трансвааль парка. Это не был прецедент разрушения при пожаре, но я приведу его для примера. В Интернете появилось несколько десятков различных «экспертиз» и мнений по поводу этой аварии. Но официального отчета о причинах аварии, официальной экспертизы ни я лично, ни другие специалисты в этой области, не смогли найти и ознакомится с ней. Никто не мог сказать, где бы я, практикующий российский инженер, мог ознакомиться с этим документом, чтобы строить свои проектные решения на основании анализа причин этого трагического события.
2. Несколько лет назад было трагическое событие во Владивостоке, когда при пожаре в офисном здании погибло несколько человек. Во время пожара люди не вышли, хотя у них была возможность. Это произошло при довольно простой планировочной структуре здания и достаточно обычной, с точки зрения функционирования объекта, ситуации обычного рабочего дня. Почему люди не вышли – мы не знаем, нет официального отчета. Есть информация из СМИ, что пожарные подразделения не могли подъехать к зданию, чтобы провести аварийно-спасательные работы и начать тушение. Почему они не могли подъехать мы тоже не знаем. Преграждали ли им путь машины на парковках, или бензина у них не было ? Во всяком случае, циркулировали различные слухи и домыслы, но инженеры этими данными пользоваться, конечно, не могут. Поэтому один из очень важных моментов для оценки моделей и оценке достоверности результатов расчетов - это набор достоверных данных, который является общеизвестным для достаточно большой категории специалистов и может являться некой основой для обобщения практики.
Иерархия моделей
Глобальная иерархия моделей двухуровневая:
• качественный анализ,
• количественный анализ,
При рассмотрении различных аспектов использования моделей эта структура усложняется. Можно сделать следующую схему иерархии моделей:
• Наверху расположена инженерная модель, то есть, инженерные суждения и экспертная оценка специалистов.
• Дальше идет концептуальная модель. Это уже выбор некоего известного математического или какого-то другого аппарата для той расчетной ситуации, которая была определена на уровне инженерного анализа.
• Если есть концептуальная модель, то надо задать модель объекта для выполнения последующих расчетов - расчетную схему. Например расчетная схема при расчете эвакуации определяет где сколько людей в здании находится, какие будут пути их движения, на какие однородные участки разбит этот путь движения.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• Для выполнения расчета надо сделать численную реализацию, в настоящее время обычно с использованием какой-либо программы. Этот уровень является вычислительной моделью.
Все это нужно для выполнения конкретных расчетов по выбранным методикам. Может быть и дальнейшее иерархическое уточнение моделей. В любом случае еще раз хочу обратить внимание, что на её вершине этой иерархии всегда стоит не численная модель, всегда стоит некая качественная модель.
Потому что она в этом процессе, конечно, основополагающая.
Иерархия моделей при оценке пожарной опасности
Исходя из этой иерархии моделей, примерно хочу предложить рассмотреть иерархию моделей при оценке пожарной опасности. Как мы должны поступать при разработке решений противопожарной защиты объектов, исходя из действующих нормативных документов в этой области.
• Анализ наличия нормативных решений. Вначале нужно проанализировать: существует или нет нормативное решение. Нет документов, в которых был бы список нормативных требований. Мы постоянно занимаемся тем, что интерпретируем нормы. Интерпретируют эксперты, интерпретирует проектировщик, интерпретируют все те специалисты, которые участвуют в разработке. Если отсутствуют нормативные требования (например жилое здание выше 75 метров и общественное выше 50 метров), то надо разрабатывать специальные технические условия. Анализ на соответствие нормативным требованиям – это один из первых моментов, которые относятся к качественной модели объекта.
• Анализ несоответствий добровольным нормам. Если объект находится в области действия нормативных требований, то дальше нужно его рассматривать на отступления от этих норм («норм» в старой, привычной для нас терминологии), но я думаю что сейчас правильнее сказать: рассматривать на несоответствие положениям добровольных норм. Очень важный аспект: что же является тем существенным отступлением от положений добровольных норм, которое надо анализировать с точки зрения пожарной опасности.
• Анализ пожарной опасности объекта защиты. Анализ пожарной опасности – чисто инженерное суждение. Он не формализован, во всяком случае, я не знаю метода формализации или утвержденных пошаговых инструкций, как это делать. Этот анализ опять же основан на квалификации специалиста и его субъективного обобщении известной практики.
• Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций. Мы должны её делать для расчета пожарного риска. Звучало много мнений, что есть данные по частоте пожаров не для всех объектов.
Предположим, взяли конкретное здание, например магазин на первом этаже в соседнем жилом доме, ранее переделанный из квартиры. Обращаемся к специалисту для расчета пожарного риска (нужно для заполнения декларации пожарной безопасности). Как специалист узнает частоту реализаций пожароопасных ситуаций в этом объекте, чтобы выполнить оценку риска и подписать декларацию пожарной безопасности ? Вопрос этот также не формализуемый, основанный на неком инженерном суждении. То есть также относится к качественным моделям.
• Выбор сценариев пожара. Выбор сценариев пожара – это процесс, связанный с инженерным виденьем специалиста. Выбор сценария является экспертным. Но сценарий пожара уже более близко подходит к понятию расчета, понятию исходных данных для расчета, но, тем не менее, это качественная модель. А все остальное это детализация сценария пожара.
• Выбор математической модели эвакуации, то есть методики для выполнения расчета. Выбор адекватной модели напрямую влияет достоверность результата. Можно выбрать интегральную модель, и можно сделать очень точные расчеты полевыми методами. Человек, который выбирает метод тот или иной метод понимает, что результат будет разным. Выбор метода, его обоснование, тоже является качественной моделью.
• Выбор математической модели динамики ОФП
• Выполнение расчетов:
• Задание расчетных схем
• Задание исходных данных в программу
• Извлечение результатов из программы
• Формулирование результата. Мы получили цифры, например, узнали, что, учитывая исходные данные, человек пройдет через эту дверь через 157 секунд или что температура в точке, расположенной на
2 м выше уровня пола через 159 секунд будет равняться 70 ºС. А как из полученных цифр сделать вывод, выполнены или не выполнены условия безопасной эвакуации? Такой вывод делается, опираясь на инженерное суждение специалиста. Это возвращает нас с уровня количественной модели к уровню
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
качественной. То есть формулирование результата, это, опять же, качественный процесс, он не формализуем.
• А полученному результату можно доверять? Заключительный ответ на этот вопрос это тоже не расчетный аспект, а аспект качественного инженерного подхода.
Из этого всего большого объема только три строчки однозначно относятся к расчетам. И эти строчки описывают наиболее трудоемкие процессы, которые сложнее всего поддаются осмыслению. Исходя из этого анализа, возникает вопрос: нужно ли это вообще делать расчет, может лучше обойтись без этого?
Если мы на первых этапах, на основании качественной модели, определили результат с точностью 50%, потом сделали трудоемкие расчеты, потратили на это время, деньги, и получили не 50% а 40%, имело ли все это смысл? Поэтому именно этот вопрос, анализ достоверности всего процесса, я бы хотел обсудить в следующем блоке вопросов.
Достоверность. Валидация, верификация
К сожалению, вопросы доказательства достоверности расчетов не очень часто обсуждаются, терминология еще не устоялась.
Сейчас я начал находить в зарубежной литературе значок «V&V», который раньше, пока не изучил эту проблематику, я не знал. Если посмотреть документы за последние пять лет, то можно увидеть, что почти каждое каждое инженерное общество, в том числе общества, связанные с противопожарной защитой, с вопросами расчета конструкций и так далее, они все выпустили документы по V&V, то есть валидации и верификации расчетов.
Термины «валидация» и «верификация» можно найти и в наших стандартах. К сожалению, они
«зашиты» достаточно глубоко и не широко используются в практике. Единственное место, где расшифровываются понятия «валидация» и «верификация», это Стандарт ИСО 9001 «Система менеджмента качества», где на этих понятиях основаны процедуры построения систем контроля качества. Но там даны очень сложные определения этих понятий. Да и если посмотреть формулировки в разных источниках, то они имеют почти одинаковый смысл, но различаются в нюансах. Для того чтобы высказать свое виденье, я предлагаю две упрощенных формулировки. Эти формулировки даны в «Руководстве для проведения расчетов конструкции», английского общества инженеров-конструкторов (IStructE).
Верификация – документированное доказательство достоверности полученного результата.
Тут важны два аспекта. Первое - должен быть итог, заключающий процесс. И второе - это документирование. Чтобы в этом документе были описаны процедуры получения доказательств и чтобы эти процедуры были воспроизводимы.
Валидация – документированное доказательство достоверности метода.
Понятно, что каждый раз доказывать правильность результат и описывать правильность выбранного метода не оптимально. Лучше при доказательстве достоверности результата брать достоверные методы и анализировать правильность исходных данных и правильность выполнения процедур использования методов. Поэтому выделяется отдельно валидация как документированое подтверждение достоверности метода. Метод – это математическая модель, программное обеспечение и какие-то другие инструменты, использованные для расчета, если мы говорим о расчетах.
Методы верификации расчетов
Какие методы применяются при верификации расчетов? Из литературы, которую я проанализировал, можно выбрать и классифицировать четыре метода. Не все методы универсальны. Одни работают для любых задач, другие не для всех.
1. Инженерное суждение. Как я уже неоднократно говорил, практика, осмысление практики является главенствующим звеном в процессе принятия инженерных решений. И если мы знаем, как ситуация выглядит в реальности, а расчет показывает что-то другое, то появляется недоверие к расчету и ко всей процедуре, которая ему предшествует. То есть это метод проверки, который основывается на инженерном суждении. Вопрос как это документировать остается открытым, но, тем не менее, инженерное суждение для верификации расчетов - это универсальный метод.
2. Оценочный расчет. Например пусть выполнен сложный компьютерный расчет - расчет эвакуации из здания. Мы знаем усредненную пропускную способность двери или лестницы – количество человек на миллиметр ширины в секунду. Мы можем оценить по оценочным данным, и этим часто
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
пользуются при расчете по эвакуации, что из офисного здания, где 1000 человек на метр лестницы, люди будут выходить примерно 12 минут. Пусть выполненный расчет по программе для аналогичной ситуации показал 11,5 минут. Значит расчет, наверное, правильный. Значит результату расчета можно доверять при принятии проектного решения.
3. Анализ чувствительности. Он основан на зависимостях качественной и количественной модели. Предположим, что пропускная способность коридора пропорциональна плотности потока. Это качественная модель движения сформировавшегося людского потока. Увеличиваем число людей в расчете на 10%, и, конечно, ожидаем пропорционального увеличения времени движения. Если вдруг время увеличивается непропорционально, значит, возникают какие-то нелинейные зависимости, значит, где-то возникают какие-то аспекты, связанные например с заужением какого-то элемента пути эвакуации в проекте здания. Надо анализировать и искать этот аспект. Если пропорциональность соответствует, то есть количественное решение соответствует качественному, значит расчету можно доверять с большой степенью вероятности.
4. Расчет с последующим уточнением. При расчете с последующим уточнением изменяются не исходные данные расчета, а меняется сама модель. Например была интегральная модель пожара, пересчитали зонной моделью, получили соизмеримые данные и удостоверились, что, в принципе, решение правильное. Вот это относится к понятию «расчет с последующим уточнением».
Как пример, аспекты, которые связаны с вопросами расчетов из нашей практики. Год назад или даже чуть раньше, посмотреть, мы сделали внутреннюю процедуру валидации метода. У авторов метода была концепция по дыму, задание дымовой фракции, то есть, процента дымовых частиц, которые образуются в дыму от горючего материала. У нас были другие данные. Чтобы посмотреть, как это соотносится, мы сделали следующее
(рис.7.4):
Замоделировали аппарат из ГОСТа
12.1.044 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов», дымовую камеру 0,15 х 0,15 м, где горит небольшой образец, камеру смешения 0,8 х 0,8м, а в середине стоит оптический датчик. Мы складывали плотности дыма вдоль этого луча, замоделировали горение образца с определенными заданными свойствами и
Рис.7.4. Расчетная модель.
смотрели, как это было бы по нашему ГОСТу.
Начали мы с ячейки 100 мм, т.е. камера была разбита 8 х 8 х 8 ячеек, достаточно грубо. Последние расчеты выполняли с ячейкой до 10 мм. Если грубое разбиение на
100 мм считалось за 10 минут, то когда идет мелкое разбиение, там речь идет о днях, до 10 дней на мелком разбиении 10 х 10 мм.
Казалось бы, меньше разбиваем, все получится точнее. Мы ожидали асимптоты, когда асимптотически решение придет к какой-то величине, которую будет видно на графике (рис.7.5).
Что получилось? На рисунке 7.6 представлены графики оптической плотности дыма в камере смешения через разные промежутки времени. Через 150, 360 и 510 секунд. Три графика показаны в зависимости от разбиения на участки. Мы не увидели ожидаемой нами асимптотической сходимости результатов к какой-то цифре. Это не говорит о том, что метод неправильный, что данные неправильно задаются или неправильно интерпретируются. Мы не провели проверочный анализ расчета, вполне возможно, что в расчете, который мы делали, была какая-то ошибка в моделировании, выборке данных или еще в чем-то.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Задача была не практическая, мы не доходили до верификации результата. Я показываю эти результаты только как демонстрацию того, что без анализа, без документированного доказательства достоверности, доверять этим результатам смысла не имеет.
Предположим, вы в точке графика, соответвующей разбиению с величиной 80 мм видимость в дыму составляет 30 м, критерий безопасности выполнен.
Посчитали чуть-чуть по-другому, в другом разбиении (например с разбиением 50 мм) и получили бы время блокирования в два раза быстрее. Критерий безопасности не
Рис.7.6. Зависимость коэффициента поглощения от шага сетки. выполнен. При этом объект, его пожарная опасность, его свойства не поменялись. Поменялась только вычислительная модель объекта. То есть это иллюстрация того, что процедура доказательства правильности, процедуры верификации решений, они, конечно, очень важны для любой практической задачи.
Еще хотелось бы сказать, что если можно не пользоваться расчетом, а считать точность получаемых из качественного анализа достоверных, в смысле, достаточных, лучше в расчеты не идти и основываться на каком-то качественном суждении.
Стоимость и надежность решений пожарной безопасности
График на рисунке 7.7, в общем-то, может быть является ответом на вопросы, который звучали вчера на круглом столе – а зачем считать риски? где экономия денег?
а как на это смотрят страховые организации? Вот поэтому здесь три кривые на графике, где по горизонтали показывается величина надежности инженерного решения, а по вертикали стоимость этих решений, например решений пожарной безопасности. Или вообще любых решений, это универсальный график.
Есть нормативный, минимальный уровень надежности
(вертикальная линия в зеленой точке). Зеленая линия – это
Рис.7.7. Универсальный график.
стоимость противопожарных систем. Чем больше мы задаем надежность или эффективность этих противопожарных систем, тем они дороже стоят. Как правило, зависимость нелинейная. С какого-то момента времени удорожание становится существенным. Голубая линия отражает возможный ущерб, в данном случае, ущерб имуществу, ущерб от потери имущества, остановки непрерывности производства или других факторов, связанных с пожарной опасностью.
То есть, сгорело здание – получили ущерб, но это вероятность. Увеличим надежность противопожарных систем – уменьшаем вероятность ущерба. Кривая вероятного ущерба тоже падает нелинейно. Если две этих кривых сложить, как некую интегральную оценку стоимости и решения, довольно часто получается кривая, у которой есть минимальная точка (красная точка на графике). И, в принципе, не только государство должно говорить, что уровень безопасности должен быть не ниже одной миллионной, а собственник объекта или страховая компания узнавать, каким будет оптимальное решение с точки зрения эффективности вложения средств или их использования в будущем. Понятно уже, что вот эту точку на основании какого-то умозрительного решения найти очень сложно, практически невозможно, здесь надо считать. Но опять же, в этом случае речь идет о выборе каких-то более точных, глубоких методик, учитывающих большее число параметров. И они, конечно, будут создаваться, без них не обойтись.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ.
Карькин Илья Николаевич
Директор ООО «Ситис», кандидат физико-математических наук
Добрый день. Меня зовут Карькин Илья Николаевич. Я являюсь директором компании СИТИС.
Основное направление нашей деятельности – разработка программного обеспечения в области строительного проектирования. Сегодня, в течение дня у меня будет четыре доклада. В основном они будут посвящены инструментарию, которым вам можно будет пользоваться при расчетах.
Предлагаю вашему вниманию первый доклад, он называется «Обзор моделей и программ для расчета времени эвакуации». Вначале хотелось бы сказать, что буквально сегодня утром я разговаривал с сотрудниками ВНИИПО. Вроде бы вчера Департамент надзорной деятельности подписал Методику оценки пожарного риска в том виде, в котором она у нас есть. Теперь мы можем более предметно обсуждать то, что в ней заложено и принимать как некоторую данность.
Методика оценки пожарного риска для объектов общественного назначения
(разработчики: ВНИИПО МЧС РФ, МГСУ, АГПС МЧС РФ, ДНД МЧС РФ)
⎧ 0,8t бл − t р
⎪ , если t р < 0,8t бл < t р + t нэ ;
⎪⎪ t нэ
Вероятность эвакуации Р э = ⎨ 0,999, если t р + t нэ ≤ 0,8t бл ;
⎪
⎪ 0,000, если t р ≥ 0,8t бл ;
⎪⎩ беспрепятственность tск ≤ 6 мин tр – расчетное время эвакуации людей, мин;
tнэ – 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 ).
Если говорить непосредственно про расчет времени эвакуации, то Методика ВНИИПО предлагает существенно больший аппарат, по сравнению с имеющимся в наличии раньше, я говорю о ГОСТ
12.1.004.91, Приложении 2, где, как вы наверное знаете, был всего лишь один метод расчета времени эвакуации, по нескольким формам. В рамках Методики он тоже остался и носит название «Упрощенная аналитическая модель». Об этом мы поговорим позже.
На данном слайде вверху я перечислил разработчиков методики. Хочу обратить внимание, что, помимо ВНИИПО, в разработке участвовали сотрудники Московского Государственного
СтроительногоУниверситета и Академии ГПС МЧС. Благодаря их участию, особенно хотелось бы отметить роль Волшебникова Владимира Васильевича, в методику вошла, помимо известной вам упрощенной аналитической модели, имитационно-стохастическая и модель индивидуального поточного движения.
Если говорить про эвакуацию, то здесь имеется два основных требования. Это своевременность и беспрепятственность. Это качественные требования, которые имеют количественное выражение.
Своевременность эвакуации считается обеспеченной если расчетное время эвакуации плюс время начала эвакуации меньше или равно 0,8 от времени блокирования. Беспрепятственность эвакуации обеспечивается, если время существования скопления людей на участках меньше или равно 6 минут. Что значит « существование скопления»? Это значит, что плотность людского потока превышает значение 0,5.
То есть больше половины квадратного метра заполнено людьми. В этом случае считается, что есть скопление, и время скопления не должно превышать шести минут. В методике сказано, что для зданий с массовым пребыванием людей, (одновременно 50 и более человек), условие своевременности эвакуации является обязательным. То есть мы должны проверить своевременность выполнения этого условия и беспрепятственность. Хочу обратить ваше внимание, что выполнение этого условия, для реального
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
объекта, возможно только при наличии каких-либо систем. При отсутствии систем, согласно методике, время начала эвакуации очень большое, поэтому левая часть формулы будет достаточно большой и, если у вас нет системы дымоудаления, за это время, t блокирования уже настанет. То есть оно будет больше расчетного времени, то есть времени начала эвакуации. Из этой ситуации можно выйти двумя способами – или уменьшать время начала эвакуации, вводя систему оповещения и управления эвакуацией, или увеличивать время блокирования, добавляя системы дымоудаления и подпора воздуха.
Рассмотрим методологические проблемы, которые возникают в процессе расчета времени эвакуации.
Расчетное время эвакуации - методологические проблемы расчета.
1. Время начала эвакуации (при использовании формулы, является основополагающим).
Зачастую, особенно если рассматривать время эвакуации непосредственно с одного этажа, определяющим является именно время начала эвакуации, а не расчетное время.
2. Обоснование маршрута движения людей – составление расчетных схем эвакуации. Куда и как пойдут люди? То есть составление расчетного сценария.
3. Расчетные зависимости между параметрами людского потока. Здесь идет речь о том, что если у нас в здании находятся разные по мобильности группы: М1, М2, М3, подростки, то учет характеристик движения, присущих различным группам безусловно важен.
4. Инструментарий для расчета. Дальше станет понятно, что все три предлагаемые математические модели - нетривиальные и вручную посчитать по ним время эвакуации невозможно.
Нужны какие-то вычислительные модели и программы обеспечения. Таким образом, для того, чтобы посчитать время эвакуации с помощью одной или другой модели не обойтись без инструментария. То есть программного обеспечения, реализующего ту или иную модель. И выбор инструментария зависит как раз от того, есть у вас соответствующая программа или нет. К сожалению, разработчики моделей не предоставляют бесплатных программ, реализующих эти модели. Поэтому придется приобретать их за деньги.
5. Оценка результатов расчетов: своевременность и беспрепятственность эвакуации.
Вот сейчас я постараюсь по порядку по всем этим пяти пунктам пройтись.
Время начала эвакуации
В соответствии с одним из приложений Методики, устанавливается время начала эвакуации (рис.8.1). Все общественные здания разделены на четыре группы, согласно классам функциональной опасности. И для каждой группы, в зависимости от того, есть ли в здании система оповещения управления эвакуации или ее нет, устанавливается нормативное время начала эвакуации. Для помещений, в которых находится очаг пожара, следует принимать, время начала эвакуации равно полминуты. Вчера эта таблица уже была продемонстрирована. И видно, что если в здании нет системы оповещения, то время начала эвакуации 6-
9 минут. За это время, безусловно, пути эвакуации, скорее всего, будут
Рис.8.1. Время начала эвакуации в соответствии с методикой. заблокированы.
Следующий этап – это выбор маршрутов движения при эвакуации.
Маршруты движения при эвакуации
Установлены следующие наблюдаемые правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:
1) движение по тому пути, которым люди попали в здание;
2) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться через задымленные коридоры;
3) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило, посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным, то есть кратчайшему пути;
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
4) при эвакуации с первого этажа – движение к открытому выходу, в проем которого видна уличная территория;
5) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с этажа расположения зрительного зала (в методике, приводится схема);
6) при прочих равных условиях – движение к ближайшему выходу.
В большинстве расчетных программ, которые вы можете использовать для моделирования процесса эвакуации, реализован алгоритм поиска кратчайшего пути. И, если ни один из первых пяти пунктов, вы насильно в сценарии и расчетной схеме эвакуации не даете, то выполняется шестое условие, то есть движение к ближайшему выходу.
Зависимости между параметрами людского потока
Теперь по зависимости. В российской методологии, для расчетов времени эвакуации, для моделирования процесса эвакуации, используется основополагающая зависимость скорости от плотности потока. В середине 70-
60-х годов прошлого века учеными
Предтеченским и Явлинским было проведено обширное большое количество исследований, натурных экспериментов, в результате которых они получили зависимости: для людей в летней одежде, в зимней одежде, зависимости от типа пути, от скорости человека, от плотности. Эти зависимости были обобщены, потом включены в
ГОСТ 12.1.004. Собственно, они вошли в методику. И эти же зависимости после обобщения были включены в СНиП 35-01-2001
Рис.8.2. Зависимости между параметрами людского потока. «Доступность зданий и сооружений для маломобильных групп населения» (рис.8.2). И точно так же эти зависимости, для групп М2, М3 и М4, перешли в приложения к Методике по оценке пожарного риска. В настоящее время, сотрудники Академии, как раз проводят натурные эксперименты по моделированию процесса эвакуации детей и подростков различных возрастных групп, для того, чтобы выявить в зависимости от возраста, какие есть зависимости от скорости, от плотности. И вероятно потом эти данные будут тоже доступны, и их можно будет использовать.
Расчетные модели движения людского потока
Теперь прейдем непосредственно к расчетным моделям движения людского потока. В соответствии с
Методикой, расчетное время эвакуации людей допускается определять одним из следующих способов:
1) Это по упрощенной аналитической модели людского потока.
2) С помощью математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания.
3) И с помощью имитационно-стохастической модели движения людских потоков.
Что здесь стоит отметить? К сожалению, в методике нет четких критериев выбора той или иной модели. Предполагается, что вы можете проводить любой расчет времени эвакуации, с помощью любой модели. Безусловно, здесь как я сказал в начале, нужно оценивать, а какой же инструментарий есть в вашем распоряжении. Есть ли программное обеспечение, которое позволяет вам сделать расчет с помощью имитационно-стохастической модели или индивидуально-поточной. Я позже постараюсь показать, в чем же их существенное отличие.
Инструментарий для расчета
Итак, упрощенная аналитическая модель движения людского потока.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Это модель полностью перешла в Методику из приложения 2 ГОСТа 12.1.004. Были исправлены некоторые неточности, которые присутствовали в
ГОСТе. И, собственно говоря, заключается она в том, что весь путь расчетной эвакуации делится на прямоугольные участки. Последовательно, по каждому участку, производится расчет. Расчет заключается в том, что на участке определяется плотность, по плотности определяется интенсивность движения, в зависимости от изменяющейся ширины следующего участка. По интенсивности, согласно известной зависимости, определяется скорость и рассчитывается размер участка, скорость, и, собственно, время движения по участку. Дальше все эти времена суммируются. И если есть слияние, то еще учитывается слияние потоков на участке.
Рис.8.3. Зависимости между параметрами людского потока. Если попытаться представить визуально, чему же соответствует такой процесс моделирования – это движение вот такой коробки солдат, идущих строем (рис.8.3). Почему, я чуть позже скажу. Еще раз хочу здесь обратить ваше внимание, что это последовательный расчет по участкам движения.
Имитационно-стохастическая модель движения людских потоков
Основные расчетные формулы
Плотность потока на участке:
N it0 − N it,1i +1 + N it−1 1,i + N tj1, j
D =i t0
bi Δl
Количество людей переходящих на следующий участок:
N it,1i +1 = Dito biVперt
Скорость перехода на следующий участок:
⎧⎪Vi t0 , если...Dit+0 1 ≤ Dqma ;
Vcr = ⎨ t t
⎪⎩Vi +01 , если...Di +0 1 f Dqma ;
Время перехода на следующий участок:
Δl t пер =
Vi t0
Здесь, скажем так, все гораздо прогрессивнее. В каком смысле? Во-первых, эта модель, как и первая, является поточной, но здесь предлагается разделить весь путь эвакуации не на какие-то абстрактные участки, а на участки фиксированной длины, предположим 1 метр, и проводить моделирование, с каким-то шагом по времени (рис.8.4). То есть запускается общий цикл по времени, с шагом, например, одна сотая секунды. И на каждом временном шаге оценивается, сколько человек с одного участка перешло на следующий. Именно поэтому в названии присутствует слово «имитационная». Опять же здесь на каждом участке точно так же считается плотность, по плотности определяется скорость, а по скорости время. В названии присутствует «стохастическая модель», потому что на каждый момент времени мы имеем возможность изменять скорость, согласно какому-нибудь закону распределения, например нормальному или равномерному. То есть варьировать скорость и, таким образом, проведя несколько вариантов моделирования, получить не одно конкретное значение времени эвакуации в какой-то точке, а некоторое распределение, то есть посмотреть время ожидания и выбрать среднюю величину.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. Момент времени t t N0 t t i Di 0 = Ni 0 /bi Δ l t0 t0 t t D D t t 0 0 i- 1 i+ 1 0 0 V = ϕ (D ) V = ϕ (D ) i-1 i-1 i-1 i-1 bi - 1 i+1 i i-1 bi + 1 t t N N 0 i-1 i+ 1
Δl Δl t t t 0 0 0 Nj Dj , Vj = ϕ(Dj )
j bj
Момент времени t = t + Δ t
1 0
t1 t1 t1 t1 t1 t1 t1 D = (N - N +N +N )/bΔl; V = ϕ(D ) i i i,i+ 1 i- 1 ,i j,i i i
t
VA 0 = i-1 t
V 0 , если D 0 < Dq t i t
t max r r rr A B
t
VB 0 = t i t t
V 0 , если D 0 i+ 1 t
< Dq max
i
, если D i
> Dq max
A
r V B V 0 , если D 0 i+ 1 i+ 1 >Dq max
t C C N 0 A B t i- 1 ,i V N 1 Nj,i C i,i+ 1
t t t Vj 0 , если D 0 < Dq i t t t t VC = 0 max N 0 -N 1 = N 0 (1 - V 0 Δt/Δl); t t 0 0 i i ,i - 1 i B V , если D > Dq i i max t t t t t t 1 0 0 1 0 0 N =N V Δt/Δl; N =D b V Δt i-1 ,i i- 1 A j,i j j C
Доля участия при образовании скопления на участке i t t t t t t t t 1 1 1 1 1 1 1 1 Δ N / ΔN = P / P = D V b /D V b i-1 j i-1 j i-1 i-1 i-1 j j j
Рис.8.4. Изменения в последовательные моменты времени.
Модель индивидуально-поточного движения
Следующая модель, в Методике описана достаточно скупо. В том смысле, что, по тем словам, которые приведены в приложении, описывающем Методику, невозможно полностью построить, например, программное обеспечение.
Но суть передана. В данном случае, моделируется движение не потоков людей, а каждого конкретного человека. Есть общий цикл по времени, рассчитываются координаты каждого человека, на каждом следующем временном шаге.
Считается плотность вокруг человек и по тем же самым зависимостям скорости от плотности, определяется его скорость. И на каждом следующем шаге пересчитываются новые координаты, в зависимости от того, какая была
Рис.8.5. Модель индивидуально-поточного движения. скорость.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Оценка результатов расчетов
Это такие общие представления по каждой из трех предлагаемых моделей.
Сейчас я представлю вашему вниманию таблицу, которая сравнивает математический аппарат этих трех моделей расчетов (рис.8.6). Три столбца:
упрощенная, имитационно стохастическая и индивидуально поточная модели. В левой части представлены характеристики моделей, которые или описываются точно, или не учитываются или описываются не точно.
Как вы видите, старая ГОСТовская модель, которая перешла к нам в методику, с названием «упрощенная», не учитывает ни переформирования потоков, ни растекания, ни неодновременного слияния, что выделено красным цветом. В то время
Рис.8.6. Сравнение математического аппарата моделей расчета. при моделировании с помощью имитационно-стохастической и индивидуально-поточной моделей, все эти процессы учитываются.
Отличие имитационно стохастической модели от упрощенной, показано на рисунке 8.7. Здесь одна и та же расчетная схема. Достаточно простая, но в тоже время она выбрана таким образом, чтобы продемонстрировать как качественные, так и количественные отличия в получаемом результате, при использовании той или иной модели. В случае с упрощенной моделью, пути эвакуации разбиты на достаточно большие участки. В использовании имитационно-стохастическая модели, идет дробление на более мелкие, участки одинакового размера. Давайте
Рис.8.7. Отличие имитационно-стохастической модели от упрощенной. посмотрим, как выглядит процесс эвакуации, при использовании имитационно-стохастической модели. Потоки начали течь. На рисунке цветом показана плотность. Они спокойно вытекают в общий коридор, проходят по коридору и плотность нигде не превышает даже 0,1 –
0,2. Время расчетное эвакуации в этом случае получается 40 секунд. А теперь посмотрим, как эта же схема будет рассчитана по упрощенной модели. Здесь они так же протекли, и тут образовалась пробка, которая медленно движется по коридору. Это именно «коробка солдат», если визуально представить, что это происходило, что люди выходили в данное место, останавливались, чтобы подождать всех остальных, сформировались в «коробку» с высокой плотностью, и потом, когда все вышли уже продолжили движение по коридору. То есть это как раз демонстрация того, что в данной модели нет растекания потока, то есть отрыва его «головы» и нет неодновременности слияния. То есть согласно модели считается, что на этом участке потоки могут слиться, то они должны слиться. Как вы видите, расчетное время отличается более чем в два раза. Это один пример.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Сейчас я приведу другой пример, опять же сравнения этих двух моделей
(рис.8.8). Более сложный, но демонстрирующий несколько другие результаты. На четырех этажах находятся чуть больше тысячи человек. То есть больше 300 человек на одном этаже, это достаточно много. Все люди направляются на одну лестницу, шириной
1м 20см. В левой части рисунка - визуализация при моделировании по упрощенной модели, в правой - по имитационно-стохастической. Давайте посмотрим, что происходит, когда мы делаем расчет по упрощенной модели.
Люди выходят в коридоры, начинают движение к лестнице. Уже начали образовываться пробки, (красные), с
Рис.8.8. Отличие имитационно-стохастической модели от упрощенной.
высокой плотностью. Они движутся по лестнице, но обратите внимание на второй этаж. Здесь люди спокойно ушли со своего этажа, преодолели дверь. Данная модель, я еще раз напомню – это последовательный расчет по участкам. То есть мы посчитали один участок, другой, участок перед дверью, дверь, дошли до лестничной площадки, и на лестничной площадке у нас люди сливаются с потоками, идущими с более высоких этажей. Если бы мы делали расчет именно по упрощенной модели, то бы получили следующее значение: общее время выхода из здания 11 минут, а время выхода со второго этажа 4 минуты. Потому что слияние происходит уже на лестнице.
Какая же картина наблюдается, если мы будем делать расчет, при помощи тех же данных, в имитационно-стохастической модели? Опять же эвакуация начинается одномоментно на всех четырех этажах. Вы видите, что здесь качественно другая картина процесса движения. Из-за того, что на лестничной клетке сейчас образуется высокая плотность 0,9, люди со второго этажа не смогут выйти на лестничную клетку. Это становится понятно, потому что модель учитывает количество людей, перешедших с одного участка на другой, Участок скопления обозначен красным цветом. Соответственно, весь этот хвост стоит и ждет, пока лестничная клетка освободится. Время выхода со второго этажа 7 минут, что в два раза, ну в полтора почти что больше, чем в упрощенной модели. Это демонстрация того, насколько разный результат можно получить при одних и тех же данных, используя разные модели. На предыдущем примере я продемонстрировал, что время расчетное выхода с этажа в два раза больше. Здесь получается в два раза меньше. Чуть позже я постараюсь рассказать, как же можно выйти из этой ситуации.
Мы проводили моделирование, используя модель здания Всемирного
Торгового Центра (рис.8.9). После того, как в
Америке произошли трагические события одиннадцатого сентября, была проведена достаточно большая работа по анализу этого события. В частности американцами было проведено моделирование процесса эвакуации с помощью различных программ. Отчет абсолютно бесплатен и доступен всем желающим. Мы построили эту же модель, в нашей программе «СИТИС - Флоутек». И решили провести сравнение, что же получится.
На данном рисунке 8.10 представлены результаты. В отчете было использовано две разные модели. Это реализующая программа
Рис.8.9. СИТИС-Флоутек. EXODUS. Если говорить нашим языком – это индивидуально-поточное движение. Также американскими коллегами было проведено моделирование с использованием поточного алгоритма, где используется несколько другая, но тоже зависимость скорости от плотности потока.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Во «Флоутеке», который, согласно методике, реализует упрощенную модель, время выхода с этажей при нулевом времени задержки, где-то на 30-50% больше, чем получается при применении других моделей. Но если мы зададим распределение времени начала эвакуации, то в зависимости от его задания, можно добиться нивелирования недостатков данной упрощенной модели. При этом качественная картина процесса эвакуации не изменится.
Как люди шли с пробками, так они и будут идти. В конце я расскажу все-таки свое видение, как можно избежать недостатков, которые есть в упрощенной модели, и как с ними можно бороться.
Рис.8.10. СИТИС-Флоутек.
Невыполнение условий безопасности
Несколько слов про то, что говорится в методике, о случаях невыполнения условий безопасности. В соответствии с методикой, в проекте необходимо предусмотреть одно или несколько дополнительных противопожарных мероприятий:
• применение дополнительных объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара за пределы очага;
• устройство дополнительных эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре;
• устройство систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре повышенного типа;
• применение систем коллективной защиты (в том числе противодымной) от воздействия опасных факторов пожара;
• ограничение количества людей в здании или сооружении до значений, гарантирующих безопасность их эвакуации из здания или сооружения при пожаре.
Красным цветом я выделил то, что относится непосредственно к процессу моделирования эвакуации.
И как раз именно устройство систем оповещения и управления эвакуацией может помочь выйти из ситуации с недостатками упрощенной аналитической модели. Каким образом? У нас есть требование – беспрепятственность эвакуации. Когда мы используем упрощенную аналитическую модель, на самом деле это требование становится для нас основополагающим. Потому что, когда мы используем упрощенно аналитическую модель, если люди не разнесены во времени и пространстве по зданию, образование пробок неизбежно. Причем эти пробки безусловно будут длиться, их время скопления будет превышать 6 минут.
Мы можем даже не считать ни время блокирования, ни просто оценивать расчетное время, нам нужно добиться выполнения беспрепятственности.
Так вот, если мы зададим в расчете начало эвакуации для третьего этажа не одновременно со вторым, а через три минуты и время начала эвакуации с четвертого этажа зададим еще через три минуты (рис.8.11), то, во-первых, общее время эвакуации, из здания практически не изменится: как было 11 минут, так и будет. А картина станет другой: люди спокойно выходят со второго этажа, здесь, конечно, образуются пробки, но длительность их не превышает шести минут. После того, как люди уже ушли, начинается эвакуация с третьего этажа и, далее, с четвертого. То есть, задав таким образом начало эвакуации, мы решили все проблемы. Во-первых, выполнили условие беспрепятственной эвакуации. Во-
Рис.8.11. Поэтапная эвакуация.
вторых, нивелировали недостатки упрощенной модели.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Если сделать этот же расчет, с помощью имитационно-стохастической модели, то время выхода с одного этажа, (без учета того, что кто-то идет выше), по двум этим моделям будет совпадать. Не полностью, но предположим, по упрощенной модели, будет составлять 4,3 минуты, а по имитационно стохастической - 4,5. Это рекомендация, как и в каких случаях, можно использовать упрощенную модель.
И в конце, хотел бы привести пример индивидуально-поточной модели. В настоящее время, нам известно только одно отечественное программное обеспечение, реализующее положение, описывающее эту модель. Это наша программа «СИТИС -
Эватек» (рис.8.12). Область ее применения – это сложная планировка, где затруднено формирование потоков и важен учет индивидуального движения человека. В случае, когда нужно замоделировать процесс эвакуации, при сложной планировке, например торговый зал, то предпочтительней использовать индивидуально-поточные модели.
Рис.8.12. СИТИС-Эватек.
У меня все. Спасибо за внимание. Готов ответить на вопросы.
Вопрос: Как вы учитываете в аварийном и процентном распределении по этажам, по помещениям?
Карькин: Это уже вопрос непосредственно какого-то конкретного расчета?
Голос из зала 1: Любого
Карькин: Если говорить про наше программное обеспечение, то в программе, например «Флоутек», и, опять же, «Эватек». В «Эватеке» существует возможность задать каждому конкретному человеку его тип. Например, если это подросток, или человек в зимней одежде то в зависимости от этого у него меняется, как площадь его проекции, согласно методике, так и характеристики его движения. Во
«Флоутеке» есть возможность на разных участках задать разные типы людей, и в дальнейшем расчете это будет учитываться.
Вопрос: У вас сейчас, в вашем программном обеспечении реализованы все три модели?
Карькин: Сейчас в коммерческом доступе две программы – это «Флоутек», реализующая упрощенную модель и «Эватек», реализующая модель индивидуальную. В ближайшее время закончится тестирование отдельной программы, реализующей имитационно-стохастическую. Она будет доступна тоже для продажи.
Вопрос: Вы сказали, что одна из моделей, она в методике полностью не прописана. Как вы выстраиваете алгоритм?
Карькин: Прописана суть модели. Просто, когда начинаешь реализовывать конкретную модель уже в виде программного обеспечения, то программное обеспечение должно ее правильно реализовывать во всех случаях. В описании упрощенно-аналитической модели, или какой-то другой, не описаны все нюансы, которые могут возникать при расчете. И в этом смысле, описания этих моделей неполные. Все нюансы возникают именно в процессе разработки. Когда они возникают, чаще всего мы просто связываемся с разработчиками и эти вопросы уточняем. Или решаем их сами, на основании своего видения, безусловно включая то, как мы это сделали, в руководство пользователя и подробно уже описывая: вот мы взяли Все это доступно для пользователя.
Вопрос: Тогда вопрос, связанный с применением программ. Потому что в Москве, в частности, сотрудниками ВНИИПО задаются вопросы: «что и как вы считали?» Если, допустим, я приобретаю программу и говорю что я посчитал по «СИТИСу», то это будет аргументом? Есть ли у вас нужные сртификаты?
Карькин: По «Флоутеку» и по «Эватеку», как раз буквально на днях, должны быть окончательные заключения Академии. Последние два месяца они тестировали последние версии программ, есть какие-то замечания в заключениях, но в целом они положительные. И заключения могут, конечно, подтверждать правомерность их использования. Насчет разработки программы имитационно-стохастической модели, то,
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
она в принципе, уже готова. Предполагается получить от ВНИИПО заключение о возможности ее использования.
Вопрос: Её автор –Молчанников?
Карькин: Да.
Вопрос: Это стохастическая модель?
Карькин: Да.
Вопрос: А индивидуально-поточная программа?
Карькин: А индивидуально-поточная, она будет получена на «Эватек». То есть ее тестируют, смотрят сотрудники Академии и будет выдано заключение.
Голос из зала 1: Мы с вами , считаем, что люди во всем помещении, во всем здании, на всех этажах, начали двигаться одновременно. Потому что в противном случае тогда некорректно говорить о неодновременности слияния. Мы же не знаем реально, через сколько каждый человек начнет двигаться.
Кто-то сразу, кто-то не сразу. То есть мы считаем, что да, прозвенела пожарная сигнализация и система оповещения, все. Все встали и погнали.
Карькин: Нет, я специально же показывал пример поэтапной…
Голос из зала 1: По этажам я понял.
Карькин: А в рамках этажа, в принципе, даже если вы будете задавать распределение какой-то времени начала эвакуации, в программе в частности и то, и другое это есть, у вас все равно они сольются перед дверью конечной. И на самом деле неважно, что кто-то вышел на 10 секунд раньше или позже. Все равно, слияние перед последним сооружением возникнет. И на общее время выхода с этажа существенного влияния не окажет. Только если это распределение не сильно большое.
Голос из зала 1: Скажем так, общим допущением метод приняли вот так. Потому что в противном случае, это та задача, которая не решается.
Карькин: Да.
Голос из зала 1: Получалось огромное время задержки и люди не выходили. Потом СИТИС когда появился, сразу все облегченно вздохнули, когда стали принимать. Потому что вы позволяли людей быстрее вывести.
Карькин: Потому что у нас рассчитывается время подхода к участку. И не то, что все слились уже всегда. Понятно, что это совсем уже неправильно.
Голос из зала 1: Получается время стало (заглушили).
Карькин: Так оно итак получается завышенное. Если делать так, то оно будет просто вообще нереальным.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ
СИТИС: «ФЛОУТЕК» И СИТИС: «ЭВАТЕК».
Карькин Илья Николаевич
Директор ООО «Ситис», кандидат физико-математических наук
Мой доклад будет посвящен непосредственно программному обеспечению, разработанному нашей компанией. Это две программы для расчета времени эвакуации – СИТИС: «Флоутек» и СИТИС:
«Эватек». Думаю, что большая часть присутствующих, уже знакома с одной, а может быть и обеими этими программами. Поэтому вначале я расскажу немного об актуальных разработках, о том, чем мы занимались в последнее время. И, соответственно, о ближайших обновлениях программ, которые будут доступны бесплатно, без лицензии.
Помимо того, что мы занимались разработками имитационно стохастической модели, которая примерно через месяц будет доступна в коммерческой продаже, было решено объединить все наши программы в некоторый комплекс (рис. 9.1). Что это значит? Для расчета времени эвакуации по поточной модели у нас была программа «Флоутек», была ин дивидуально-поточная программа
«Эватек», мы сделали программу
«Блок», которая реализует первую версию простой интегральной модели.
Все они работают независимо, сами по себе. Мы решили что, так как все эти программы относятся к одному направлению, то должны быть объединены в одну группу.
СИТИС: «Спринт»
В связи с этим была разработана программа, которая сейчас носит название СИТИС: «Спринт» – это программа для построения дерева сценариев, дерева событий. На следующем рисунке 9.1 я покажу, что это значит, какой у неё интерфейс.
Каждая программа, входящая в комплекс программ СИТИС для расчета пожарного риска, будет использовать один общий файл проекта. Программа
«Спринт» в этом случае предназначена для составления исходного «сценария событий», состоящего из описания
Рис.9.1. Комплекс программ СИТИС.
опасной ситуации (то есть что загорелось, где, как, почему?) события пожара, присутствие людей и сработки/несработки технических систем. После создания сценария событий, проект может открыт быть другими программами комплекса, в которых на каждый сценарий событий создается «расчетный сценарий». И после проведения расчета результаты для каждого просчитанного сценария могут быть посчитаны программой «Спринт» и сгенерирован расчет. Что это значит? Предположим у вас в организации есть разные специалисты, которые занимаются качественным и количественным анализом. Люди, которые принимают концептуальные решения по проблемам пожарной безопасности объекта и люди, которые занимаются непосредственно моделированием и расчетом. То есть человек, который делает инженерный анализ, частично разрабатывает
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
пожарную безопасность объекта, и ему было бы полезно сделать несколько проверочных расчетов. Он в программе «Спринт» создает несколько расчетных сценариев, где описывает интересующую его ситуацию, где были люди, где и что загорелось. Соответственно формируется задание на расчет. Затем указывает расчетные точки, в которые его интересуют критические значения. Собственно говоря, в этих расчетных точках и будут посчитаны расчетные значения времени эвакуации, времени блокирования. В программе
«Спринт» они будут автоматически просчитаны, и будет проведено сравнение. Человек, который задает задание на расчет, создал его в программе «Спринт», а дальше могут рассчитывать уже другие совершенно люди. Можно открыть файл проекта в программе как в программе «Флоутек» или «Блок», так и в остальных наших программах, которые будут встраиваться в эту концепцию. Во всех программах можно будет увидеть это задание, единые расчетные точки, единую топологию здания. И просто в рамках уже той программы, которой пользуется для того или иного расчета, с помощью той или иной модели, проводить расчет.
Следующая схема (рис.9.3) демонстрирует собственно взаимодействие – сценарии событий переходят в расчетные сценарии, в каждой из расчетных программ, в данном случае «Флоутек» и «Блок».
Также (…) переходит расположение расчетных точек. После этого в «Флоутеке» и «Блоке» производятся расчеты соответственно времени эвакуации и времени блокирования. Определяются значения в этих расчетных точках. Они возвращаются в «Спринт», где появляются эти результаты. Человек, который давал задание на расчет может его оценить и посмотреть, что было рассчитано, где и как.
На рисунке 9.2 представлен интерфейс программы. Он достаточно простой. В левой части вы видите дерево объектов, то есть можно создавать несколько опасных ситуаций, которые характеризуются вероятностью присутствия людей, вероятностью пожара и можно задать какое-то описание данной ситуации. Также можно добавить какое-то количество систем, если они есть.
В зависимости от того, сработала или нет система, автоматически организируется дерево событий.
При поступлении на расчет, в сценарии будет указано, что - это сценарий, в котором две системы не сработало, или одна из них
Рис.9.2. СИТИС:Спринт - интерфейс. сработала, или обе сработали.
Задается какое-то количество расчетных точек. После того, как эти сценарии готовы, их можно будет открыть в других программах, посчитать для них значения. После того, как они посчитаны, они появятся здесь. И соответственно сразу же будет сделан расчет на основании условий своевременной и беспрепятственной эвакуации, вероятность неэвакуации. Тут какие-то числа абстрактные подставлены и посчитано значение.
В рамках этого выступления не ставится задача научить вас пользоваться такими программами, как
«Флоутек», «Эватек». Это отдельная работа. Мы оказываем такую услугу, как обучение работе с нашим программным обеспечением. Обучение проводится у нас в офисе, мы формируем группу. Обучение проходит в течение целого дня. Человек сидит за компьютером, сам работает с нашим программным обеспечением, выполняет задания. И в процессе учиться работать с программным обеспечением. Сейчас я кратко, с использованием видеофрагментов, покажу этапы работы с каждой из программ, с «Флоутеком» и с «Эватеком».
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
СИТИС: «Флоутек»
Здесь для примера, начало работы представлено с использованием программы
«Спринт» (рис.9.3). Как вы видите, добавляются расчетные точки, им можно задать какое-то описание. Потом эти точки, все или какую-то их часть, можно добавить в сценарий и сохранить проект. Это - самая примитивная последовательность. У нас уже была какая-то опасная ситуация, никаких систем в данном случае не было. Есть задание посчитать сценарий двух расчетных точек.
Что делает расчетчик? Он открывает программу «Флоутек» (рис.9.4). Здесь он уже открывает готовый файл проекта, в котором есть две неразмещенные точки. Почему неразмещенные? Потому что топология
Рис.9.3. Создание сценария в программе СИТИС: Спринт.
здания изначально не была задана. Он создает топологию. Сейчас в программе можно использовать для создания топологий как растровую, (в формате JPG), так и векторную,
(DXF), подложку. Векторную подложку можно использовать с объектной привязкой.
То есть сделали подложку в качестве плана этажа. Добавили выход, коридор. Сейчас, в качестве примера, будет создана простая схема, состоящая буквально из двух коридоров и одного помещения. Во все наши программы мы вставляем единый редактор топологий. Под топологией здания понимается его структура, состоящая в данном случае из выхода, хода, коридора, помещение, двери, лестницы, прохода, рампы. В итоге, топология здания, состоящего из этих объектов, сейчас может быть создана в любой программе комплекса в
«Флоутеке», в «Блоке», и, в принципе, в
Рис.9.4. СИТИС:Флоутек. Задание топологии здания. «Спринте», можно просто нарисовать топологию. Затем абстрактно, пока не делая никакой расчет, создать модель здания, на которой дальше уже проводить расчеты.
Сейчас топология может состоять только из перечисленных элементов, но она будет развиваться. В ближайшее время будут добавлены отверстия, внутренние препятствия, например колонны, и так далее.
Все это потом можно будет учитывать при моделировании.
Рис.9.5. СИТИС:Флоутек. Определение положения расчетных точек.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
После того, как топология создана, мы, на основании задания на расчет, определяем положение расчетных точек (рис.9.5).
Предположим, что одна точка нас интересует в коридоре и вторая перед дверью. А теперь, когда мы определили положение двух расчетных точек, задаем параметры, то, что требуют программы помимо координат. Для
«Флоутека» важны координаты, для «Блока»
важна высота. То есть, у каждой точки задается три координаты. Соответственно для каждой из этих точек во «Флоутеке» может быть получено расчетное время эвакуации, а в
«Блоке» - время блокирования. После этого оно автоматически сравнивается между собой и делается какой-то вывод.
После создания топологии, мы переходим к этапу задания путей эвакуации,
Рис.9.6. СИТИС:Флоутек. Задание путей эвакуации. то есть, собственно, к построению сценария
(рис.9.6). Как во «Флоутеке», так и в других программах, существует возможность построения бесконечного количества сценариев на базе одной топологии. То есть вы можете выстроить путь эвакуации, систему эвакуации, расчеты, так как хотите.
Программа автоматически строит и находит кратчайшие пути.
В данном случае мы перешли в раздел
«сценарий» (рис.9.7). Добавили сценарий, состоящий из выхода и помещения, люди из которого будут направлены в этот выход.
Задаем количество людей. Задано время начала эвакуации - одна минута, и производится расчет. Программа автоматически построила кратчайший путь, разбила его на участки движения, согласно упрощенной аналитической модели, и
Рис.9.7. СИТИС:Флоутек. Расчет времени эвакуации. произвела расчет. После этого в результатах, для каждой расчетной точки появилось значение времени начала эвакуации, которое пойдет потом в отчетную таблицу и значение расчетного времени эвакуации.
Теперь мы сохраняем проект, и этот же самый файл может быть снова открыт и обновлен в программе «Спринт» (рис.9.8).
Пересчитываем. Для каждой расчетной точки появились посчитанные значения. Как время начала эвакуации, так и расчетное время.
Точно так же потом, если мы сделаем расчет времени блокирования, автоматически для каждой точки подставятся свои числа. И уже будет сделан вывод о вероятности неэвакуации людей для данного сценария.
Сюда же автоматически переходит информация по времени скопления, в рамках
Рис.9.8. Экспорт рассчитанных значений в программу СИТИС:Спринт. данного сценария, заложенная во «Флоутеке», она может быть прочитана в «Спринте».
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
СИТИС: «Эватек»
А сейчас я покажу, каким образом можно работать с текущей и доступной всем версией программы СИТИС: «Эватек».
Какая там возможна последовательность работ и что программа позволяет делать. Во
«Флоутеке», как я уже сказал, необходимо полностью создавать топологию здания.
Самостоятельно обрисовывать на основе растровой или векторной подложки помещения, коридоры, двери и так далее. В
«Эватеке», так как это программа индивидуального движения людей, нет ограничений на геометрию, существует возможность задания топологии зданий путем импорта из CAD-приложений (рис.9.9). То есть поддерживается прямой импорт из формата, причем все, что было создано в
DXF-е, превращается в стены или препятствия
Рис.9.9. Задание топологии здания. Импорт данных из CAD-приложений.
на сцене программы СИТИС: «Эватек».
Каким образом это происходит? Создается новая сцена. Есть специальная кнопка «Импортирование векторной геометрии». Указывается точка совмещения, по которой произойдет совмещение импортируемого чертежа и сцены. Указывается точка совмещения на плане, и импортируются все объекты этого чертежа. На данный момент, вы видите, все эти отрезки стали стенами, препятствиями на сцене программы СИТИС: «Эватек». Теперь мы имеем возможность, как удалить часть этих стен, так и каким-то образом их отредактировать. Сейчас посмотрим, как это можно сделать. В программе существует возможность рисования стен в виде отрезков. Например, мы хотим закрыть этот выход. Можно соединить линии, с помощью объектной привязки. Еще какие-то проходы тоже мы закрываем, для того, чтобы при моделировании они не учитывались. Можно удалить какую-то часть импортированной геометрии. В программе существует определенный набор инструментов для создания и работы с такой вот простой геометрией. Таким образом, вы создали топологию, в данном случае не здания, а одного этажа, (текущая версия программы СИТИС: «Эватек» имеет возможность работы только с одним уровнем). То есть вы можете в рамках одного этажа произвольно задать геометрию и провести моделирование. Также есть возможность создания рамп. Как наклонных вверх, так и вниз.
Следующий этап: на основе существующей топологии, задание сценария эвакуации, расстановка людей (рис.9.10).
После того, как мы нарисовали полностью интересующую нас геометрию, есть возможность задать область, в программе они называются локациями, в которые будут направлены люди, в результате моделирования. Это может быть область произвольного размера, произвольного контура. В данном случае создается две области. После того, как мы расставим людей, можно задать, в какую из этих областей они пойдут. Также в программе существует возможность задания ролей. То есть человеку можно задать, чтобы сначала он пришел в одну область, вот в эту локацию, там какое-то время, допустим, постоял, пошел в другую,
Рис.9.10. Задание сценария эвакуации. Расстановка людей. потом в третью, таким образом можно моделировать поведение людей. После того, как мы нарисовали две области, мы собственно переходим к расстановке людей. В данном случае выбираются люди в зимней одежде. В программу жестко зашито шесть типов людей, то есть это люди в зимней одежде, в летней одежде, подростки и МГН 2 и МГН 3. Нет людей МГН 4, потому что их моделирование в индивидуальном режиме пока еще находится в стадии разработки. По ним есть еще масса всяких нерешенных методологических вопросов. Выделяется область, задается количество людей, которые
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
вы хотите разместить на этой области. Было задано 200 человек. Но если вы выбрали случайный режим заполнения людьми, как в данном случае, может быть добавлено не 200, а 185 человек. Почему? Так как алгоритм случайный, программа выбирает произвольную точку в одной области, и пытается поставить туда человека. Если эта область уже занята человеком или там есть стена, она ее пропускает. Для того чтобы не было бесконечных циклов, если эта точка уже занята, она просто пропускается. Поэтому может быть добавлено меньшее количество людей, чем вы пытались задать.
Теперь можно уже перейти непосредственно к расчету. Для того анализа результата, существует ряд инструментов. Во-первых, это регистратор. Можно рисовать произвольный отрезок, в данном случае он рисуется в дверном проеме. И в дальнейшем в этом отрезке будет собрана некоторая статистическая информация: количество людей, прошедших через этот отрезок и пропускная способность. Таким образом, мы можем определить пропускную способность данного дверного проема. Если нарисовать перед ним область в виде локации и задать, что она не является каким-то выходом или участком остановки людей, то по ней можно тоже собрать некоторые статистические данные. Например, опять же количество людей, прошедших в единицу времени, среднюю максимальную плотность, в зависимости от времени. Это уже идет процесс моделирования. В программе есть возможность создания двухмерного и трехмерного вида. То есть можно посмотреть в 3D, как идут люди, как выглядит сцена. В текущем представлении люди изображаются в виде эллипса, в принципе, в программе существует возможность задать произвольную трехмерную модель человека. Поддерживается формат 3DS, то есть в 3DMax'е можно нарисовать какую-то модель человека, и она будет использоваться для визуализации. Единственное, если модель будет сложная, расчет будет идти медленнее. Но если нужно получить красивую картинку, может быть это актуально.
Итак, после того, как мы сделали расчет, можно посмотреть результаты.
Помимо того, что будет сейчас показано: сбора различных статистических данных, программа формирует отчет, содержащий координаты каждого человека, с изменением по времени, плотности.
Всю эту информацию, она выдает в отчет.
Потом с ней можно работать, обрабатывать каким угодно образом.
То, что доступно сейчас непосредственно из интерфейса программы – это возможность просмотра уже посчитанной сцены, то есть можно посмотреть, где, в какой момент времени были люди.
Есть возможность подвигать временную шкалу, посмотреть, как шел процесс эвакуации.
Задать непосредственное время.
Например, сделав расчет этой сцены на динамику развития опасных факторов пожара, мы знаем, что какой-то выход блокируется через 20 секунд.
Мы можем посмотреть - где в этот момент были какие люди.
То есть при использовании, например, полевых моделей пожара, где мы имеем распределение опасных факторов по плоскости, а не просто какое-то усредненное значение, как в случае использования зонных или интегральных моделей, такая возможность представляет интерес.
Также можно посмотреть количество людей в единицу времени, находящихся в локации, которую мы расположили перед выходом.
И для оценки беспрепятственной эвакуации, можно посмотреть значение максимальной плотности и оценить, сколько времени эта максимальная плотность сохранялась на данном участке.
Так же есть возможность посмотреть значение средней плотности.
Можно оценить пропускную способность.
Посмотреть, насколько она соотносится с теми, которые вы могли предполагать, задавая такой сценарий на расчет.
Количество людей, прошедших, через регистратор за интервал времени.
Кроме того, интерфейс программы позволяет показать путь каждого человека.
Позволяет выделить цветом пути, области, где плотность превышала какое-либо заданное значение.
В данном случае, вы видите, красным цветом выделено как раз место, во время движения по которому была плотность больше 0,5-ти.
Вот можно изменить.
Например, нам интересно посмотреть, а где же та область, где плотность была больше 0,2-х, и сразу видите, что это было перед дверным проемом.
Сложно в рамках одного доклада рассказать более подробно. Как я уже сказал, если кого-то интересует непосредственно обучение, то вы можете к нам обращаться. Также на сайте доступны демонстрационные версии всех наших программ. Сегодня у меня есть с собой некоторые программы, и если будут какие-то конкретные вопросы, можно будет это обсудить.
По этому докладу у меня все, спасибо.
Вопрос: Что делать с многоэтажными зданиями? Как считать по программам? Вот вы прямо подчеркнули, что «Эватек» делает только один этаж.
Карькин: Да. Сейчас мы, как я уже сказал, переходим к созданию комплекса программ. «Эватек»
туда тоже будет встраиваться, и на этом же этапе, после того, как мы внедрим туда наш единый редактор топологии зданий, создания геометрии в нем появится возможность уже считать поэтажно здания.
Вопрос: Можно вписывать точное количество людей?
Карькин: Можно. Вы один раз вводите это значение, а потом добавляет Речь идет о том, чтобы не было зависаний программы.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭВАКУАЦИИ
Грачев Владимир Юрьевич
Доцент кафедры САПР УГТУ-УПИ, руководитель группы компаний «Грачев и Партнеры»
Продолжу тему рассмотрения вопросов эвакуации обзорным сообщением по моделям движения людей, по их применению. Конечно, будут затронуты не все вопросы, а те, которые можно обсудить за время одного доклада.
Структура среды
Прежде всего, затронем вопрос по моделям структуры среды. Сначала классифицируем численные модели. Есть модели, которые изложены в приложение касающейся метода расчета эвакуации в методике расчета пожарного риска ВНИИПО. Их можно отнести к концептуальным моделям. Дальше должны быть модели нижнего уровня, то есть вычислительные модели.
По вопросам реализации топологии объектов защиты, зданий и сооружений, можно подразделить реализацию моделей среды по структуре среды на четыре вида (рис.10.1):
1. Крупная сеть, когда все помещения представляют собой отдельные элементы здания: коридоры, вестибюли, помещения. Иногда выделяются как отдельные узлы лифты и эскалаторы. Между элементами, которые называются узлами, рассматриваются логические взаимосвязи и рассматриваются зависимости перехода людей с одного узла на другой узел.
Первые два метода, которые изложены в методике ВНИИПО, относятся к понятию крупной сети.
Рис.10.1. Реализация по структуре среды. 2. Тонкая сеть. Когда речь идет о моделировании индивидуального движения человека, то описанный выше подход уже неприменим и есть несколько различных вариантов построения моделей. Пространство, которое может представляться для движения людей, делится на ячейки, соизмеримые с проекцией тела человека, они могут быть прямоугольными, могут быть восьмиугольными. Человек занимает ячейку, как правило где-то
0,5 х 0,5 м, и рассматривается вероятность перехода с ячейки на ячейку. Если это квадратные ячейки, переходы могут быть в 8 направлениях – в четыре стороны квадрата и по диагонали. Такой подход называется тонкая сеть. Методология, основанная на таком подходе, математический аппарат, тоже встречается в литературе, это технология моделирования так называемых клеточных автоматов.
3. Пространство. Когда нет деления пространства на ячейки, и рассматриваются возможности движения некого объекта, например человека, произвольно, это называется моделированием пространства. Как правило, это не какое-то аналитическое задание геометрических зависимостей и траекторий, это также тонкая сеть, но более мелкая. И проекция человека занимает несколько десятков ячеек, то есть это моделирование переходов может быть уже более точным: до сантиметров, миллиметров и так далее.
4. Гибридная среда. Как правило, при моделировании тонкой сети и пространства, возникает ряд проблем, связанных с тем, что получаемые математические зависимости не очень четко соответствуют тем экспериментальным данным, которые есть при прохождении людей, группы людей, потоков людей через такие объекты, где возникают процессы переформирования, психологические аспекты движения людей.
Существует много программ, которые направлены именно на тонкую сеть или пространство, а аспекты движения через проемы и по лестницам учитываются укрупненным (эмпирическим) способом. Это называется гибридная среда. Когда человек движется в пространстве, он движется прыгая с ячейки на ячейку или двигаясь в пространстве. Подходя к объекту, то для него задаются другие зависимости, поэтому этот подход и является гибридом крупной сети и тонкой сети.
Представление людей
Представление людей точно также можно поделить на две больших группы: глобальное представление и индивидуальное представление.
Глобальное представление – это однородный людской поток. В потоке могут быть вероятностные аспекты по выбору скорости, обтекания препятствий и другие подобные аспекты. Стохастическая или аналитическая модели относятся к этой группе.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Индивидуальное представление – представление, когда каждый человек является отдельным объектом. Рассматривается взаимодействие между этими объектами, взаимодействия с препятствиями, отдельно для каждого человека.
Представление среды
Представление среды оговаривает каким образом люди в здании взаимодействуют с топологией здания при движении. Представление среды также подразделяется на две крупных группы.
Глобально – каждый человек знает путь к конечному выходу. Я сказал бы по-другому, расчетчик знает, к какому выходу в случае опасности пойдет каждый человек.
Индивидуально – для каждого человека могут быть некие вариации движения в задании в определенной ситуации. Один из наиболее распространенных, удобно формализуемых подходов, это когда человек движется к ближайшему видимому выходу. Можно просчитать видимость выходов, проходов и препятствий, выбрать наиболее близкий путь и решить - пусть моделируемый человек идет туда.
Моделирование поведения
Следующий блок вопросов, который опосредованно включен в методику ВНИИПО, в приложение по вопросам эвакуации, это моделирование поведения.
1. Первый вариант моделирования поведения это – отсутствие моделирования поведения.
Например в расчетах эвакуации часто задается, что люди встают через пару минут после начала моделируемого пожара, причем зачастую во всем здании одновременно, выстраиваются в колонну и строем идут к ближайшему выходу или по тому пути, который им заранее задал расчетчик. То есть какое либо поведение индивидов отсутствует.
2. Встроенное поведение. Для людей задаются некоторые правила. Например – «идти к ближайшему выходу», или « идти к выходу, через которое человек пришел в здание», и так далее. То есть задаются некоторые встроенные правила для каждого человека или каждого элемента потока.
3. Условное поведение. Дается набор правил «если – то». Например «Если вижу дым, то туда не иду, а ищу ближайший выход, где не видно дыма».
4. Вероятностное поведение. Пример вероятностного поведения - если в помещении для индивидуума доступно пять выходов, то с определенной долей вероятности он идет в ближайший выход, с иной долей вероятности идет не к ближайшему, а к какому либо другому выходу.
Варианты моделирования поведения
Какие есть варианты моделирования поведения по этим правилам?
1. Влияние динамики опасных факторов пожара на поведение людей.
Если человек видит, что какой-то выход заблокирован, то он туда не пойдет, не попадет под влияние опасных факторов. Значит при использовании таких моделей в результатах расчетов не будет выводов, что путь заблокирован опасными факторами, и не будет вывода о соответвующем увеличении пожарного риска, поскольку человек сам избегает блокирования. Вполне возможно, что если программа будет настолько интеллектуальна, что она смоделирует движение человека по более длинному пути, по неблокируемому, то конечно результат будет более оптимистичный.
2. Учет противопотока.
Такое встречается не только при анализе пожаров. Учет противопотока нужен там, где возникают вопросы, связанные с безопасностью движения масс людей. Пример такой ситуации - вокзал, одни люди идут на электричку, другие люди идут с электрички. Если транспортные пути не будут сделаны должным образом, то может возникнуть давка, приводящая к некомфортной или опасной ситуации.
3. Групповое поведение.
Представьте семью, находящуюся в квартире жилого дома, в которм возник пожар. Глава семьи принял решение эвакуироваться. Семья состоит из двух взрослых, двух малолетних детей и престарелой бабушки. Представим ситуацию: взрослые, как самые сильные, убежали вперед, за ними не поспевают дети, и где то в конце ковыляют старики.
Понятно, что такого не будет. Формируется некая социальная группа, в данном случае семья, и известно, что эта группа будет двигаться вместе и со скоростью самого медленного члена группы. Опять же возникает другой аспект, что эта группа может сформировать пробку на пути эвакуации, если путь эвакуации не такой широкий, чтобы могло параллельно двигаться сразу две группы с разной скоростью.
Для этого нужен учет противопотока, пересекающихся потоков и параллельных потоков (одна часть потока обгоняет другую часть). Фактически получается, что неучет этого аспекта дает завышенное или заниженное время для эвакуации.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
4. Тоже касается и маломобильных групп. Если структура потока и структура группы людей содержат индивидуумов с разными скоростями движения, возникают вопросы обтекания, помогания друг другу, и так далее. Если моделируется воздействие каких-то опасных факторов, оно не обязательно приводит сразу к гибели людей, опасные факторы могут привести к ранению, что, опять же, влияет на скорость движения, на психологическое состояние.
5. Выбор пути. Если путь не задан изначально в структуре модели, то нужно моделирование выбора пути движения. Выход по пути, через который вошел, или выход по пути, который использовал человек, которого считаешь компетентным. Например компетентным будет считаться продавец в магазине для покупателя.
6. Использование транспортных средств. Современное программное обеспечение, в том числе допускает такое моделирование, что человек сел в машину, уехал куда-то, вышел из машины, или наоборот, пожарные прибыли на машине, и так далее.
Динамика развития моделей
Если посмотреть на динамику развития моделей и программ в области эвакуации по вот этим вот группам, то картина примерно следующая. Понятно, что российских моделей не так много, их можно пересчитать по пальцам, опыт их внедрения очень небольшой, поэтому в основном это конечно зарубежный анализ.
Крупная сеть (рис.10.2), ее развитие началось где-то в 80х годах и сейчас коммерческих зарубежных программ, которые используют крупную сеть, практически нет. Не то, что они не актуальны. Видимо, используют те, что были наработаны, но новых коммерческих программ в этой области не реализуется.
Больше всего программ, которые реализуют мелкую сеть, там
Рис.10.2. Структура среды. где люди ходят по ячейкам.
Представление людей и среды (рис.10.3). В основном это индивидуальное представление. И то же самое, глобальное представление сейчас практически не разрабатывается, не развивается, но зато достаточно активно разрабатывается индивидуальное представление.
Моделирование поведения (рис.10.4). Практически во всем новом программном обеспечении в той или иной форме этот вопрос учитывается. Программы, где отсутствует моделирование поведения, на зарубежный рынок не предоставляются. Наличествует такая достаточно видимая тенденция, как объединение в одном
Рис.10.3. Представление людей и среды.
программном продукте несколько аспектов с вопросами моделирования движения людей. Экстремальное движение, движение при эвакуации, при экстремальной эвакуации не единственный аспект, который требует осмысления по путям эвакуации, циркуляции людей.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Как правило, программное обеспечение строится на каком-то модельном подходе, когда можно добавлять аспекты, методы анализа, экстремальное движение, не экстремальное движение, комфортное движение и все это рассматривать на одних исходных данных совокупностью. Учитывается тот аспект, что люди, как правило, выбирают те пути, через которые вошли в здание, если не знакомы с его структурой. Поэтому уже есть несколько известных коммерческих продуктов, где моделирование, в том числе и эвакуации, состоит из двух частей. Первая часть – загрузка здания, то есть люди вошли в здание по тем путям, какие открыты, потом возникает ситуация эвакуации, открываются, становятся доступными пожарные выходы.
Только расчетчик им задал: сигнал, через три минуты человек встал и
Рис.10.4. Моделирование поведения. пошел в ранее невиданную дверь, которую надо искать. Программа будет учитывать не только наличие выходов, которые приспособлены для экстремальной эвакуации, но и то, что согласно психологии, человек будет тяготеть к тому пути, через который пришел.
Специальные свойства (рис.10.5). В основном это свойства интеграции программ эвакуации и программ, которые рассматривают динамику опасных факторов. Три больших блока сравнений, это эвакуация, интеграция с зонными и полевыми моделями. Есть тенденция развития вопросов о времени эвакуации в отдельное направление, без динамики опасных факторов.
Рис.10.5. Специальные свойства.
Примеры
Simulex
Программа Simulex (рис.10.6) создана в 1998 году, моделирует пространство, индивидуальное движение, встроенное поведение. Стоимость 75 000 рублей в год, на русский язык не переведена. Является одной из самых распространенных, легких программ.
Рис.10.6. Simulex. Рис.10.7. Evi.
Evi
Другой пример программы, это программа Evi (рис.10.7). Она сделана не для зданий и сооружений, а для анализа эвакуации из объектов защиты, из транспортных средств, например, из пассажирских кораблей.
Там есть своя специфика. Гибридная среда, индивидуальное движение, ОФП, условное поведение, моделируется, в том числе, работа команды. Можно выделить два блока: помощь команды при эвакуации и при информировании. Например, есть возможность смоделировать, чтобы член команды обошел весь корабль и проверил, чтобы никто не остался. Стоимость программы 120 000 рублей в год
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.10.8. STEPS. Рис.10.9. Exodus.
Steps
Программа Steps (рис.10.8), как раз одна из программ, которые реализуют комплексный подход.
Предназначена для проектирования циркуляции транспортных потоков в здании с точки зрения комфортного движения, проектирования лифтов, рассмотрение вопросов загрузки здания и, в том числе, экстремальной эвакуации. Тонкая сеть, индивидуальное движение, условное поведение, возможность моделирования транспорта. Стоимость 150 000 рублей в год.
Exodus
И очень известная, очень распространенная программа Exodus (рис.10.9), сделанная одним из лидеров в вопросах эвакуации и вообще в вопросах пожарной безопасности. Здесь на схеме даже видно как стоят люди. Вот у него тонкая сеть и ячейка, по-моему, 50х50 или 60х60 и видно, что люди там скачут. Это какой-то из этапов расчета. Программа является одним из лидеров на рынке, специалисты доверяют ее результатам. Тонкая сеть, индивидуальное движение, условное поведение, ОФП. Стоимость 250 000 рублей в год.
Российские программы
• Экспертиза (ВНИИПО).
• Расчет времени эвакуации (ВНИИПО СПб), сделана Санкт-Петербургским филиалом
ВНИИПО
• ADLPV (УНК ПБС Академии ГПС), некоммерческая, не продается.
• Гринлайн (Гринлайн), для расчета эвакуации, но как-то слабо поддерживается.
• Флоутек (Ситис)
• Эватек (Ситис)
Программы в основном реализуют метод, был изложен в ГОСТе. Метод это модель, для модели надо знать аспекты, существенные факторы, область применения и точность. То есть каждому специалисту, на основании обработки литературы, создавать для себя эти данные и анализировать потом с экспертами. В документации российских программ очень мало информации по этим данным.
Программа «Экспертиза» сделана довольно давно. Интерфейс табличный, грубая сеть, метод, изложенный в ГОСТ, стоимость 9 500 руб.
То же питерская программа ВНИИПО «Расчет времени эвакуации». Сложные построения исходных данных, грубая сеть, ГОСТ, табличный полуграфический интерфейс, 7 000 руб.
«Гринлайн» – интерфейс чуть лучше, но реализация того же метода. Грубая сеть, ГОСТ, графический интерфейс не поддерживается.
Выбор моделей
Следующий вопрос, связанный с тем, что есть выбор моделей, методов: численные модели, концептуальные модели. Каким образом, методом инженерного суждения, выбирать эти модели и какие расчетные схемы, какие сценарии нужно учитывать. Несколько примеров из зарубежной практики, к сожалению, в отечественной практике документы не циркулируют среди специалистов, они достаточно закрыты.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Жертвы давки в зданиях
1998 год, Швеция, Готенборг.
На ночной дискотеке погибло 63 человека. Бывший склад в пригороде Готенборга, второй этаж переделан под дискотеку. В здании были окна, на высоте 2,5 м от пола, высота подоконника до земли около
6-7 м. В здании было два эвакуационных выхода. Один за сценой, где был ди-джей и второй, по которому люди приходили на второй этаж. Одна дверь, около 90 см, створка планировочно открывается к стене, дальше идет лестничная клетка. На первой лестнице, расположенной за ди-джеем, были вынесены старые стулья. Дверь была закрыта, ей никто не пользовался. Был выпускной вечер у школьников. При расчетной вместимости 200 человек, присутствовало 350. По какой-то причине старая мебель на лестнице загорелась.
Ди-джей почувствовал запах, подошел к двери, открыл дверь, произошла вспышка, так как кислород выгорел и когда дверь открылась, был выброс опасных факторов – дым, тепло. И вот эта толпа людей, импульсивно двинулась на выход. Между дверью, которая открывалась, и стенкой стоял какой-то предмет, дверь открылась не на 90º, а чуть меньше, получился клин. В панике, люди, находящиеся сзади, продавили передних через этот клин, но, тем не менее, в проеме двери застряло около 15 человек, таким образом, заблокировав выход. Сзади подступал огонь, и люди начали прыгать из окон. Итог - 63 погибших человека.
Часть погибла от давки, часть была зажата в двери, много пострадало при прыжке из окон. Зачем я привожу этот случай? Ну, во-первых, расчетная вместимость была превышена в 1,5 раза. Во-вторых, стоял предмет, который не позволял двери открыться полностью. Ну и потом, люди не пошли через эвакуационный выход, где было пламя, пошли через эти. Все эти аспекты при построении какой-то расчетной схемы, где люди через 3 минуты встают и идут, были бы не учтены.
2000 год, ЮАР, город Дурбан
Выпускной вечер в колледже, примерно 300 человек в зале. В центре зала в разгар церемонии два шутника открыли баллон со слезоточивым газом. Быстрое импульсивное движение людей. 13 человек погибло, 150 ранено.
Для примера аналогичная ситуация при входе на дискотеку в городе Первоуральске Свердловской области, полтора месяца назад. Одна открытая створка двери, импульсивное движение толпы из 150 человек после объявления организаторов мероприятия «сейчас вход бесплатный, а через 5 минут надо будет платить деньги, 150 рублей за входной билет». В давке было прижато к двери и погибло четыре человека, один мужчина-охранник и три девушки-школьницы.
2001 год, Токио.
Многофункциональный торгово-развлекательный комплекс, одна эвакуационная лестница зауженная.
Пожар. Из-за этой зауженной лестницы и закрытого одного эвакуационного выхода в давке погибло 44 человека.
2002 год, Китай, школа в Пекине.
Вечером отключилась электроэнергия и всех школьников начали эвакуировать. Детей эвакуировали по всем лестницам, в том числе и по той, которой дети не пользовались в обычных обстоятельствах, так как там был поврежден поручень и было местное сужение. Школа была многоэтажная, на нижних этажах располагались младшие классы, на верхних этажах - старшие. Младшие классы вышли на лестницу, подошли к поврежденному месту и замедлились, образовалось скопление. И в это время пошли старшие классы, спускавшиеся сверху, продавили младшие классы через это местное сужение. 21 ребенок погиб.
Все пути эвакуации были правильными, но небольшое изменение расчетной схемы эвакуации на участке в один-два метра существенно изменило ситуацию.
WTC New-York 26 февраля 1993г
В Нью-Йорке в 1993 году был совершен один из первых терактов. В подземный паркинг загнали машину, небольшой грузовик с взрывчаткой, взорвали, повредили противопожарную систему, дым пошел по лестнице вверх. Погибло 13 человек, большинство при взрыве, но несколько погибло в результате неорганизованной эвакуации, 150 получили ранения. Это был опыт масштабной эвакуации из здания, и когда через несколько лет был теракт 11 сентября, около 40% людей, находившихся в здании, имели опыт эвакуации. Остальные владели этой информацией теоретически.
Американцы анализировали этот опыт, затем на его основе проводили моделирование. Почему они все это делали и рассказывали о результатах анализа всему миру? Известно, что в Америке достаточно много высотных зданий, в том числе офисных, и когда все это произошло, погибло очень много людей, встал вопрос: безопасны ли наши многоэтажные здания, в том числе, офисные и жилые?
Административными органами и инженерной общественностью был сделан очень большой анализ.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Его задачей было, конечно, продемонстрировать, что это экстраординарное событие, что, в принципе, многоэтажные здания имеют нормальный, достаточный уровень безопасности.
Но, тем не менее, чтобы эту информацию запустить в массы, было сделано очень много анализов, которые сейчас доступны всем желающим, в том числе нам.
WTC New-York 11 сентября 2001г
Это примерный график движения людей
(рис.10.10). На нем видно, что во вторую башню самолет врезался через 15 минут после первой. По анализу, который был, это - время начала эвакуации. Причем когда самолет врезался в первую башню, во второй башне по системе оповещения раздавалась информация «все безопасно, оставайтесь на местах и т.д.». Но, тем не менее, люди, на основании опыта 1993 года, встали и пошли. Примерно 1 500 человек успело выйти или, как минимум, начать движение за эти 15 минут. Тем не менее, при анализе начала времени эвакуации, разброс был очень большой. Самое
Рис.10.10. WTC New-York. 11 сентября 2001г. большое время начала эвакуации было в первой башне – через 40 минут после удара самолета.
Люди звонили родственникам, сохраняли информацию с компьютера на носители, собирали документы, переобувались и т.д. Одним из аспектов, который анализировался и обсуждался при анализе, было, что время эвакуации из такого здания, расчетное, примерно два часа, если по лестницам, без лифтов. Кстати, лифты, использование лифтов в этих зданиях, особенно во втором, по оценкам спасло примерно 1500-2000 людей. Это тоже оценивается как положительный факт. Из долгого времени эвакуация (до 2 часов), 40 минут заняли сборы, а через 10 минут прибыли пожарные, которые стали подниматься с оборудованием, то есть возник противопоток. Все отмечали, что с одной стороны это замедляло движение людей по лестнице, с другой стороны, на основании анализа движения людей и выполненных расчетов, это замедление, по сравнению с общим временем, не является существенным.
Исходя из анализа этих событий, была сформулирована рекомендация: во-первых, в случае, если время эвакуации больше времени доступа пожарных, надо учитывать противопотоки, то есть строить соответствующие модели. Второе, по возможности, в этом случае делать специальные пути доступа для пожарных, минуя пути эвакуации и делать распределенные выходы.
Cook county Administration Building. Чикаго 17 октября 2003г
Следующий пример, тоже Америка, 2003 год, офисное здание администрации округа Кук, одного из районов Чикаго. Пожар, в котором погибло около 8 человек.
В одном из подсобных помещений офиса, на семнадцатом этаже, возник пожар. Конец рабочего дня, пятница, в офисе находятся последние посетители, и вдруг из подсобки пошел дым. Свидетели начала пожара пошли, посмотрели, закрыли подсобку, спустились вниз, сообщили сотрудникам службы безопасности о возгорании и пошли домой. Что сделал сотрудник персонала? Он пошел проверить информацию. Подошел к запертой подсобке, подергал закрытую дверь, посмотрел – из под двери идет дым.
Тогда спустился вниз, вызвал пожарную охрану, инициировал оповещение об эвакуации. Конец рабочего дня, люди уже и так собирались идти. Кто-то не слышал сообщения, те, кто видел, что люди уходят, посчитали, что конец рабочего дня, обычная ситуация и все спокойно идут, как бы по своим делам, оповещение мало кто услышал.
Здание рассчитано на 3000 человек, в момент этого события было около 500 человек. Все спокойно уходили, пользовались лифтами. Через некоторое время, примерно через 10-15 минут, подъехали пожарные, перевели лифты в режим перевозки при пожаре, поднялись на этаж пожара, где уже горело достаточно сильно, открыли дверь в подсобное помещение и опасные факторы (дым) начали поступать на лестницу. В это время с верхних этажей спускалось около 30 человек. Пожарные предложили им воспользоваться другой лестницей. Это здание является многоарендным - на каждом этаже располагалось несколько различных фирм. Конечно, все ездят на работу на лифтах, лестницами для перемещения между этажами не пользуются. Что такое выход лестницы к себе на этаж? Это неконтролируемый доступ.
Поэтому в здании была устроена следующая структура эвакуационных выходов – выйти на лестницу можно, обратно попасть на этаж нельзя. И люди, которым пожарные предложили пойти по другой лестнице, пошли наверх по лестничной клетке и начали искать для перехода выход на этажи, но везде
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
было закрыто. Они поднимались выше и выше, прошли примерно 15 этажей, а в это время их снизу догонял дым и токсичные продукты горения. В результате, часть людей успела выйти на другой этаж, они перешли на другую лестницу и спокойно ушли. А шесть человек не успели и погибли на этой лестнице.
После этого события, в строительный закон Чикаго было внесено требование, чтобы в зданиях предусматривалась возможности перехода из одной лестницы на другую.
Когда строится модель для эвакуации без учета подобных ситуаций, возможен недоучет какого-то существенного аспекта и, соответственно, может быть принято не очень точное противопожарное решение.
Summerland resort 1973
Еще один известный факт, 1973 год, Англия, развлекательный центр под названием Summerland resort на 3000 человек. Тогда, в 1973 году в строительстве использовалось очень много пластика. На этом объекте, при пожаре в подсобке на первом этаже была закрыта часть выходов, поэтому основной поток эвакуирующихся шел с верхних этажей по центральной лестнице вниз, при достаточно быстром распространении пожара. Было большое количество жертв, около 60. Почему? На третьем этаже были помещения, где размещались развлекательные заведения и аттракционы для детей, на первом и втором были развлекательные помещения и аттракционы для взрослых. Поэтому, когда на открытой лестнице в центре здания стал виден дым, и стало понятно, что возникла опасность, родители, которые находились на нижних этажах, пошли наверх, в противоположном направлении от видимого свободного эвакуационного выхода, чтобы найти своих детей. В это время наверху уже начал формироваться поток эвакуирующихся с верхних этажей вниз через эту открытую лестницу. В результате произошло скопление при встрече потоков, эвакуация была заблокирована. Это привело к большому количеству жертв. В данном конкретном случае не было учета психологии поведения людей, деления этого здания на помещения для различных возрастных групп, групповых связей между людьми в этих помещениях, что и привело к значительной недооценке времени эвакуации.
Тенденции расчета и проектирования путей эвакуации
В качестве вывода, изложу некие тенденции при расчете и компоновке путей эвакуации. Расчетные модели и сценарии в некоторых случаях должны учитывать:
• Встречные и пересекающиеся потоки, во всяком случае, в многоэтажных офисных зданиях от
50 м высотой, где ко времени прибытия пожарных возможно окончание движения потоков людей с верхних этажей. И должно быть учтено распределение движения между смежными путями эвакуации, например, переходы с лестницы на лестницу.
• Выходы на этажи и соединение лестниц. Должны быть предусмотрены переходы между разными путями эвакуации через помещения на этажах.
• Распределенный выход
• Убежища и пожаробезопасные зоны.
• Использование лифтов при пожаре для эвакуации.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• ОБЗОР МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ДИНАМИКИ РАЗВИТИЯ ОПАСНЫХ
ФАКТОРОВ ПОЖАРА
Карькин Илья Николаевич
Директор ООО «Ситис», кандидат физико-математических наук
В предыдущих докладах мы представили информацию по времени эвакуации, по тому, какие есть модели, какие нюансы расчетов. Сейчас мы переходим к блоку вопросов, связанных с расчетом динамики развития опасных факторов пожара. Сделаем обзор моделей.
Начнем с целей и задач, которые относятся к вопросам расчета динамики ОФП.
Цели и задачи
Цель – прогнозирование динамики изменения параметров газовой среды при пожаре: опасных факторов, прогрева ограждающих конструкций, воздействия на людей и материальные ценности.
Задачи:
1. Определение критической продолжительности пожара, необходимого времени эвакуации, как было раньше, или времени блокирования.
2. Оценка пределов огнестойкости строительных конструкций.
3. Оценка параметров систем дымоудаления и приточной вентиляции.
4. Определение времени срабатывания детекторов систем пожарной безопасности.
В основном я остановлюсь на первой и немного третьей задаче. Обычно именно эти задачи наиболее широко распространены при достижении цели оценки изменения параметров опасных факторов пожара.
Опасные факторы пожара
Согласно Федеральному Закону №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», существует шесть опасных факторов пожара:
1. Снижение видимости в дыму 20 м
2. Повышенная температура окружающей среды 70°С
3. Повышенная концентрация токсичных продуктов горения СО2 – 0,11 кг·м3; СО – 1,16·103 кг·м3;
HCL – 23·10-6 кг·м3
4. Пониженное содержание кислорода 0,226 кг·м3
5. Тепловой поток 1400 Вт/м2
6. Пламя и искры
Красным цветом отмечены критические значения, согласно методике ВНИИПО. Эти критические значения, сразу могу сказать, были и в ГОСТ 12.1.004. Единственное, что здесь добавилось – это тепловой поток и его критическое значение. Здесь я их расположил, в таком порядке, в котором обычно наступает опасность. То есть наиболее опасным является снижение видимости.
Приведу ещё несколько цитат из Технического регламента, в которых упоминается о динамике опасных факторов пожара:
Статья 51. Цель создания систем противопожарной защиты
Пункт 2. Защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение его последствий обеспечиваются снижением динамики нарастания опасных факторов пожара, эвакуацией людей и имущества в безопасную зону и (или) тушением пожара.
Здесь прямо сказано, что нужно снижать динамику нарастания опасных факторов пожара.
Статья 79. Нормативное значение пожарного риска для зданий, сооружений и строений
Пункт 2. Риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара должен определяться с учетом функционирования систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.
Когда мы говорили о расчете времени эвакуации, я показывал форму для расчета вероятности эвакуации, в левую часть которой входит расчетное время эвакуации плюс время начала эвакуации, а в правую - время блокирования. Время блокирования для реального случая, особенно если у нас нет системы
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
оповещения, будет очень маленьким, если не использовать какую-нибудь систему обеспечения пожарной безопасности, например, систему дымоудаления, либо подпора воздуха. Техрегламент четко говорит, что, мы должны определять динамику развития ОФП с учетом действия этих систем.
Моделирование динамики развития ОФП
Согласно методике, приложение 6, предлагается к использованию три модели динамики развития опасных факторов пожара:
1. Интегральная модель
2. Зонная
3. Полевая.
Основное их отличие – это степень детализации рассматриваемого процесса.
На рисунке 11.1 степень детализации показана стрелкой. То есть, слева направо идет увеличение.
В случае интегральных моделей, моделирование производится таким образом, что мы можем узнать лишь усредненные значения, интересующих нас термодинамических параметров. Например, при использовании интегральной модели, мы сможем узнать только среднюю температуру по всему помещению, в каждый момент времени.
Если мы будем использовать зонную модель, (как наиболее частый случай –
Рис.11.1. Моделирование динамики развития ОФП. двухзонная модель), то у нас производится усреднение в рамках каждой из рассматриваемых зон. Обычно, если смотреть двухзонную модель, верхняя зона – это зона задымления, там, где формируется дымовой слой. А нижняя зона – свободная. С течением времени, верхняя зона опускается вниз, производится оценка блокирования, на определенной высоте. В этом случае мы знаем среднее значение параметра, как в верхней зоне, так и в нижней.
И третья модель – полевая. Здесь предусматривается разделение пространства на большое количество маленьких объемов, сетку. И в рамках каждого из этих объемов производится численное решение уравнений сохранения энергии, массы, импульса. Благодаря этому, мы можем знать значение всех тех интересующих нас параметров: температуры, видимости и так далее, уже не в рамках какой-то одной зоны, среднего значения по объему, а в рамках каждого из этих объемов. Причем, чем меньше этот объем, тем может быть выше детализация, хотя, как говорилось в предыдущих докладах, совсем не обязательно.
Модели пожара и критерии их выбора
Если говорить о модели пожара, в методике ВНИИПО конкретно приводятся критерии их выбора. Я сейчас их перечислю:
Интегральный метод:
- для зданий и сооружений, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации
- для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерным размером помещения;
Эти критерии как раз и обусловлены спецификой самой модели, то, о чем я сказал. Я конечно еще подробнее на этом остановлюсь.
Зональный метод:
- для помещений и систем помещений простой геометрической конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой;
- для помещений большого объема, когда размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;
- для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах одного помещения (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и т.д);
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Благодаря тому, что у нас есть верхний и нижний уровень, зоны, дымовой слой, мы можем на разных уровнях определить время блокирования. Тогда как, например, если вы помните интегральный аналитический метод, который был в ГОСТ 12.1.004, где было 4 формулы, позволяющие на основании экспоненциальной зависимости вывести из некоторого значения, значение на высоте рабочей зоны. Это конечно все было достаточно условно.
Полевой метод:
- для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой галерей и примыкающих коридоров, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);
- для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше (меньше) остальных
(тоннели, закрытые автостоянки большой площади и.т.д.);
На этот пункт я хочу обратить ваше внимание. Действительно, если геометрические размеры, один из геометрических размеров гораздо больше, чем другой, то двухзонная и интегральная модель, работают обычно плохо. Это выходит за области их применения. В этих случаях для корректного расчета приходится пользоваться только полевыми моделями.
Еще раз, кратко расскажу о том, в чем суть каждой из моделей.
Интегральная модель
Интегральная модель – это усреднение параметров среды внутри всего рассматриваемого объема. И для того, чтобы получить уже конкретные значения параметров, обычно используются какие-то дополнительные экспериментальные аналитические соотношения. Разумные результаты моделирования пожара на уровне усредненных характеристик можно получить в том случае, когда газовую среду с достаточной степенью достоверности можно считать
Рис.11.2. Интегральная модель. однородной, когда источник пожара настолько мощный, что дым от него полностью заполняет весь объем и можно считать, что все термодинамические характеристики имеют какие-то средние значения (рис.11.2).
Только в этом случае можно доверять результату моделирования по интегральной модели. Это означает возможность решения при помощи интегральной модели следующих практических задач:
• задача оценки огнестойкости строительных конструкций в рамках осматриваемого объема, в котором мы проводим моделировании;
• задача определения времени блокирования путей эвакуации в небольших помещениях, где размер очага пожара уже на ранних стадиях развития пожара (первые 2-5 минут) соизмерим с площадью пола помещения. То есть, когда мы пользуемся интегральной моделью, все-таки предполагается, что площадь пожара соизмерима с площадью пола, пожар достаточно мощный.
Зонная модель
Зонная модель предполагает усреднение параметров, внутри каждого из слоев (рис.11.3). Но для расчета также требуются дополнительные экспериментальные соотношения.
Здесь уже упоминался конкретный пример двухзонной модели -
CFAST, о котором я позже буду рассказывать.
И ряд ограничений, которые, в принципе, присущи практически любой двухзонной модели:
Рис.11.3. Зонная модель. • Мощность не более 1 МВт на кубический метр, но достаточная для формирования дымового слоя. То есть, с одной стороны ограничения на максимальную площадь мощность источника пожара, с другой стороны - на минимальную.
• Отношение площади проемов к объему помещения не должно превышать 2 м² на м³.
В остальном двухзонная модель позволяет достаточно хорошо описывать динамику развития ОФП.
Если говорить про зонную модель, реализованную в программе CFAST, то она предназначена для оценки динамики опасных факторов пожара в жилых, общественных и промышленных зданиях. Также
CFAST может использоваться для расчетного определения параметров противопожарных систем. То есть, в программе существует возможность задать противодымную естественную или механическую вентиляцию,
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
пожарную сигнализацию и оценить параметры этих систем, каким образом они влияют на изменение динамики развития ОФП.
Полевая модель
Ну и третья, полевая модель. Здесь поля температур, давлений и скоростей уже строятся за счет того, что мы рассчитываем все значения не в рамках усреднения какой-то зоны, а в рамках сетки, на которую мы разбили все наше пространство (рис.11.4).
Существует возможность расчета турбулентности. И в данном случае уже не требуется учет никаких априорных положений о структуре потока.
Рис.11.4. Полевая модель. Но есть ряд ограничений.
• Регулярная геометрия. Это ограничение обусловлено непосредственно тем, что требуется разбивать на прямоугольники, весь рассматриваемый моделируемый объем.
• Полевая модель не предназначена для расчета взрывов.
А в целом, если говорить на примере полевой модели, реализованной в программе FDS, она может быть использована для широкого спектра научных и прикладных задач тепломассопереноса при пожаре.
Например, для расчета времени блокирования путей эвакуации, для расчета огнестойкости, времени срабатывания спринтеров, других датчиков и так далее.
Подробно о каждой модели еще будет сделан отдельный доклад. Поэтому сейчас я достаточно коротко о них рассказал.
Использование моделей
А сейчас постараюсь привести абстрактный пример, демонстрирующий, какие результаты могут быть получены с использованием той или иной модели. Как они качественно и количественно отличаются.
Помещение – комната, где находится источник пожара, коридор и две комнаты, разные по высоте, выбрано специально (рис.11.5). Все они соединены дверями одинакового размера. Источник пожара задан по всей площади комнаты, для того, чтобы соотнести результат расчета в интегральной
Рис.11.5. Внешний вид модели.
модели по упрощенным аналитическим формулам с расчетом в полевой и зонной.
Давайте посмотрим, какие результаты получаются при моделировании.
На таблице «Параметры источника пожара» показывается, какая была задана пожарная нагрузка:
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Таблица «Параметры источника пожара»
Параметр Обозн Единица Значение а- измерени параметр чение я а
Низшая Hf МДж/кг 14,7 теплота сгорания
Линейная v м/с 0,0108 скорость распространен ия пламени
Удельная кг/м2с 0,0145 Рис.11.6. График скорости тепловыделения.
массовая скорость Источник пожара, как я уже сказал, занимает выгорания всю площадь помещения, пожар начинается в центре и распространяется радиально. Параметры источника
Дымообразую Dm Нпм2/кг 82 выбраны из справочника Ю.А. Кошмарова «Здания щая первой и второй степени огнестойкости. Мебель + способность ткани».
Потребление Lo2 кг/кг 1,437 Здесь специально приведен график скорости кислорода тепловыделения (рис.11.6), я об этом еще более подробно расскажу, когда буду рассказывать про
Выделение Lco2 кг/кг 1,285 двухзонную модель. Очень важно контролировать углекислого расчетную и заданную мощность. Выбрав тот или газа иной параметр источника пожара, вы задаете, таким
Выделение Lco кг/кг 0,0022 образом, скорость тепловыделения, но при проведении угарного газа моделирование, она может и не совпадать с заданной.
Коэффициент 0.93 И очень важно проверять, чтобы то, что вы задали, полноты соответствовало тому, что вы получаете в результате сгорания расчета. Почему могут быть несовпадения? Например, может не хватать кислорода и пожар, за счет этого, не может развиться до той мощности, которую вы пытаетесь задать.
Рассмотрим результаты сравнения трех моделей.
Результаты сравнения
Здесь использован «СИТИС: Блок 1», реализующий упрощенную аналитическую интегральную модель, CFAST, который реализует двухзонную модель и FDS (полевая).
Температура в помещении пожара
(рис.11.7). Результат, который можно видеть на этом графике, зависимость температуры от времени, для трех моделей, получился очень хороший. Потому что интегральная и полевая модель достигают критического значения практически в одно и то же время, а двухзонная несколько раньше, в силу того, что дымовой слой опускается несколько быстрее, чем, если это посчитано по эмпирической зависимости, использованной в интегральной модели. Что демонстрирует этот результат? Что упрощенную аналитическую интегральную модель, действительно, можно использовать для оценки
Рис.11.7. Сравнение трех моделей: Блок1, CFAST, FDS. Температура. времени блокирования, в рамках ее области определения. В приложении 6 последней версии методики, раньше просто была описана интегральная модель. Но затем, в последней редакции, включили все те же самые 4 формулы, которые были в ГОСТ 12.1.004, исправили ряд ошибок, которые там
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
присутствовали. И, для таких простых расчетов, в рамках ее области определения (то есть одного помещения, высотой не более 6-ти метров), результат, мы видим, совпадает с полевой моделью.
Дальность видимости (рис.11.8). Здесь, мы видим, что картина, получающаяся при моделировании с помощью полевой модели и интегральной, качественно совпадает, а количественно нет. Двухзонная модель находится опять же в хорошем согласовании с одной и с другой моделью. Но, для помещения пожара, если считать по дальности видимости, значения времени блокирования, отличаются в полтора раза между всеми моделями.
На следующих рисунках 11.9 и 11.10 представлены результаты уже по двум моделям, потому что это результаты уже следующих за помещением пожара, коридора и двух комнат.
Если вы помните модель, там за помещением был коридор и две комнаты.
Получены следующие результаты:
Рис.11.8. Сравнение трех моделей: Блок 1, CFAST, FDS. Дальность • по температуре (рис.11.9). Здесь видимости. пунктирной линией изображены результаты расчета по зонной модели для каждой из комнат
Рис.11.9. Сравнение двух моделей: CFAST, FDS. Температура. Рис.11.10. Сравнение двух моделей: CFAST, FDS. Дальность видимости.
и для коридора, а сплошной линией для коридора и комнат рассчитаны по полевой модели. Вывод здесь однозначный: так как обе модели применены в рамках области их применения, то результаты по времени блокирования, по температуре при использовании двухзонной модели и полевой, совпадают.
• по дальности видимости (рис.11.10). Практически одинаковое время, во всяком случае, для коридора. Вы видите, что время, блокирования видимости на 20-ти метрах, рассчитанное в полевой модели, совпадает с двухзонной.
Пример с системой дымоудаления
И, в конце, хочу привести в качестве примера вариант, когда мы в ту же самую геометрию, в то же самое помещение, коридор и две комнаты, добавим систему дымоудаления (рис.11.11 и 11.12). Например, нас не устраивает то время блокирования, которое получается в коридоре (90 секунд). И мы решили добавить в коридор систему дымоудаления.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.11.11. CFAST: с системой дымоудаления и без нее. Температура. Рис.11.12. CFAST: с системой дымоудаления и без нее.
Дальность видимости.
В данном случае она представляет собой 10 вентиляционных отверстий, площадью 0,1 м каждое, с расходом воздуха на 0,1 м\с через каждое отверстие. Что мы видим в результате? На комнату пожара система влияния не оказывает. Расчет сделан только с помощью двухзонной модели. Пунктирной линией изображен расчет без системы дымоудаления, а сплошной линией - с дымоудалением. При расчете комнаты пожара время совпадает. А в коридоре, благодаря дополнительным параметрам, нам удалось увеличить время блокирования примерно в полтора раза, а по температуре (рис.11.11), можно сказать, даже в два. Значения по дальности видимости (рис.11.12) для комнаты пожара практически совпадают, а для коридора, следующего за комнатой, было 90 секунд, а с системой дымоудаления стало 140. То есть время блокирования в расчете мы увеличили в полтора раза, применяя систему дымоудаления.
Следующий рисунок 11.13 изображает, как это выглядит. Один и тот же промежуток времени: 40 секунд, без дымоудаления и с дымоудалением. Вы видите, что в комнаты вообще дым практически не перешел, ну а в коридоре тоже уровень несколько ниже. Этим примером я хотел продемонстрировать, что в принципе существует инструментарий, позволяющий выполнять приложения методики, выполнять расчеты динамики распространения опасных факторов пожара, как с учетом систем, так и без них. И соответственно оценивать время блокирования.
Рис.11.13. CFAST: с системой дымоудаления и без нее.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПОЖАРА. ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА
ИНТЕГРАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ПОЖАРА
Субачев Сергей Владимирович
Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в электроустановках
УрИ ГПС МЧС России, кандидат технических наук
Добрый день. Меня зовут Сергей Владимирович Субачев. Я сотрудник Уральского института ГПС МЧС России. Тема моего сообщения: «Интегральная модель пожара. Программы для расчета интегральной модели пожара». Мы подробно рассмотрим суть данной модели, и существующие на сегодня компьютерные программы, автоматизирующие процесс расчета интегральной модели пожара.
Рассмотрим само название «интегральная модель пожара». Интегральная – потому что эта модель позволяет получить среднеобъёмные значения температуры, оптической плотности дыма, содержания кислорода, токсичных продуктов горения и др. в помещении при пожаре. Впервые эта модель была сформулирована в 1976 году профессором Кошмаровым, сотрудником кафедры инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России.
Даная модель представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих изменение среднеобъёмных параметров состояния газовой среды в помещении в процессе развития пожара, которые связывают между собой процессы газообмена, теплообмена и другие. Эти уравнения основаны на фундаментальных законах природы: закон сохранения массы, закон сохранения энергии, первый закон термодинамики для открытой термодинамической системы (Кошмаров Ю.А.
Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: учебное пособие. – М.: Академия ГПС МЧС
России, 2000. – 118 с). То есть в принципе общая концепция модели довольно простая. Но при её реализации возникают некоторые сложности, которые мы рассмотрим ниже.
Представим схему пожара в помещении
(рис.12.1). На слайде показаны: помещение, горючий материал и два проема – один в нижней части помещения, другой в верхней.
Если проём расположен ниже плоскости равных давлений (ПРД), то через него из атмосферы поступает холодный воздух в помещение. Через проём, расположенный в верхней части нагретые газы выходят наружу.
Если ПРД пересекает проём, то нижняя часть проёма работает на отток, верхняя – на приток воздуха. Здесь же показана система уравнений. В левой их части везде дифференциал по времени, то есть, скорость.
Допустим (первое уравнение), скорость изменения плотности. Если этот дифференциал умножить на объем,
Рис. 12.1. Основные уравнения получается скорость изменения массы. Таким образом, первое уравнение можно описать так: скорость изменения массы воздуха в помещении равна скорости выгорания (скорости газификации) горючего материала, плюс массовый приток воздуха извне, минус массовый отток воздуха через проем. Аналогично с энергией (второе уравнение): скорость изменения внутренней потенциальной энергии газа в помещении равна скорости тепловыделения при горении вещества, плюс внутренняя энергия газа поступающего снаружи в помещение, минус внутренняя энергия нагретых газов, вытекающих наружу и минус теплопотери (теплоотдача в ограждающие конструкции, теплоотдача путем излучения и др.). Таким же образом можно сформулировать и остальные уравнения. В литературе эти уравнения часто называют балансовыми: баланс массы, баланс энергии, баланс кислорода и так далее.
Конечно, представленная система уравнений – это всего лишь основа, так сказать скелет интегральной модели. Каждое слагаемое этих уравнений расписывается более подробно, используются вспомогательные зависимости. Где-то они полуэмпирические, где-то, наоборот, сугубо теоретические, основанные на зависимостях, характерных для идеальных газов. Здесь я привел несколько примеров:
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• Уравнение Клапейрона для газовой среды помещения, которое связывает плотность, давление и температуру воздуха: pm = ρ m RmTm
Определяя плотность, получаем возможность определять температуру воздуха в помещении.
Теплоотдача в ограждающие конструкции (полуэмпирические зависимости):
⎧
⎪4,07 Fw (0,8dT − 0,00065dT )3 , при dT < 40 К
Qw = ⎨
⎪11,63F (0,8dT − 0,00065dT 2 )⋅ exp[0,0023dT ], при dT > 40 К
⎩ w
• Расходы газов через проёмы:
GВ =
[
2 gρ a (ρ a − ρ m )∑ ξ i bi ( y* − yнi ) − ( y* − Z i )
1, 5 1, 5
]
GГ =
[
2 gρ m (ρ a − ρ m )∑ ξ i bi ( yвi − y* ) − (Z i − y* )
1, 5 1, 5
]
⎧ yнi , при y* ≤ yнi , p m − pa ⎪ y* = h − Z i = ⎨ y* , при yнi < y* < yвi , g (ρ a − ρ m ) ⎪
⎩ yвi , при y* ≥ yвi .
•
( )
Удельная скорость выгорания: ψ УД = (ψ УД ) К + 0,23 GВ + GПР (1 − K ) , где K – функция режима
L1 FГ пожара (ПРН-ПРВ).
Вспомогательные уравнения периодически изменяются, совершенствуются. И сейчас в новой методике, в новой редакции, они выглядит уже несколько по-другому.
Существует ещё масса различных зависимостей, которые описывают скорость горения с учётом полноты сгорания, скорость оседания дыма на поверхности стен и потолка, ослабление теплоотдачи в результате того, что газовая среда задымляется и интенсивность излучения падает, замедление скорости горения в результате снижения концентрации кислорода, замедление скорости горения в результате образования слоя золы и многие другие. Таким образом, в конечном итоге интегральная модель представляет собой не пять уравнений, а конечно гораздо больше.
Но сложность разработки программ, реализующих интегральную модель, обусловлена не столько количеством и сложностью вычислений, сколько наличием некоторых принципиальных, так сказать концептуальных проблем.
Во-первых, существует проблема, связанная с определением высоты нейтральной плоскости (ПРД). В знаменателе этой формулы находится разность плотностей воздуха внутри и снаружи помещения. Это приводит к тому, что уже в начальный момент времени (когда они равны), даже если рассматривать только одно помещение, возникает ошибка деления на ноль.
Второе. Если моделировать пожар в системе из нескольких помещений (этаж или какая-то
Идентификация гидравлической схемы здания часть здания), то необходимо составлять
Для расчета интегральной модели в здании необходимо составить и решить уравнения тепло- и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для гидравлическую схему здания (рис.12.2), то есть всего здания в целом.
граф помещений, узлы которого моделируют
Для определения газо обмена между помещениями и помещения, а связи между узлами – проёмы (либо моделирования на его основе какие-то каналы, воздуховоды, через которые распространения продуктов горения по зданию, изменений возможен газообмен). При этом, определив температуры в помещениях и др. ОФП в рамках интеграль- параметры в i-ом узле гидравлической схемы, ного подхода здание заменя ется гидравлической схемой − осуществляется переход к i+1-му узлу этажа.
графом, узлы которого моделируют помещения
Однако, при сведении баланса массы в i+1-ом узле здания, а ветви − связи между ними (проёмы), через которые схемы, баланс массы в i-ом узле нарушается, и для осуществляется газообмен. того чтобы получить удовлетворительную
Таким образом, математическое моделирование динамики ОФП в помещениях точность решения балансовых уравнений для здания осуществляется путём решения системы уравнений газообмена и системы дифференциальных балансовых уравнений, соответствующих графу рассматриваемого здания в целом приходится организовывать здания.
итерационный процесс. Его суть заключается в
Рис. 12.2. Гидравлическая схема здания многократном повторении расчёта давлений во всех узлах схемы до тех пор, пока при допустимой погрешности решения давления во всех узлах схемы не перестанут изменяться.
Количество таких интеграций может получиться очень большим (оно увеличивается в зависимости от количества помещений почти в геометрической прогрессии). Поэтому нет ничего удивительного в том, что
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
интегральное моделирование получило своё развитие только в период информатизации общества и масштабного оснащения компьютерами учебных и научно-исследовательских учреждений.
И, в-третьих, очень важно то, что интегральная модель не имеет аналитического решения. То есть невозможно просто подставить исходные данные в формулы и получить какой-то результат. Решение может быть получено только при помощи компьютерных программ с применением численных методов:
• метод секущих;
• метод касательных;
• метод Эйлера;
• метод Рунге-Кутта и др.
Наверняка большинство присутствующих знают, что такое численные методы. Это методы, основанные, грубо говоря, на подборе. То есть выбирается допустимая погрешность, и путём подбора, численными методами решается эта система уравнений. Ещё раз обращаю внимание на то, что в этом случае какая-то погрешность всегда присутствует, это недостаток самих численных методов.
Наличие всех этих сложностей при использовании интегральной модели привело к тому, что в ГОСТ
12.1.004-91, приложение №2 были внесены гораздо более упрощённые формулы для определения критической продолжительности пожара:
• по повышенной температуре:
⎡В ⎛ 70 − t0 ⎞⎤ n τ Т
= ⎢ ⋅ ln⎜⎜1 + ⎟⎟⎥
⎣ А ⎝ (273 + t0 ) ⋅ Z ⎠⎦ кр
• потере видимости: ⎡ В ⎛ V ⋅ ln (1,05 ⋅ α ⋅ E ) ⎞ −1 ⎤ n τ кр = ⎢ ⋅ ln⎜⎜1 − ПВ ⎟ ⎥ ⎢А ⎝ l пр ⋅ В ⋅ D ⋅ Z ⎟⎠ ⎥ ⎣ ⎦ • по пониженному содержанию кислорода: ⎡ ⎛ ⎞ ⎤ −1 n
⎢ ⎜ ⎟ ⎥ В 0,044 τ крО2 = ⎢ ⋅ ln⎜1 − ⎟ ⎥ ⎢ А ⎜ ⎛ В ⋅ Lo2 ⎞ ⎟ ⎥ ⎢ ⎜ ⎜ + 0.27 ⎟ ⋅ Z ⎟ ⎥ ⎣⎢ ⎝ ⎝ V ⎠ ⎠ ⎦⎥ • по содержанию токсичных продуктов горения: ⎡В ⎛ V ⋅X ⎞ ⎤ . −1 n
τ крX = ⎢ ⋅ ln⎜⎜1 − ⎟⎟ ⎥
⎢⎣ А ⎝ В ⋅ LX ⋅ Z ⎠ ⎥⎦
353C PV
B=
(1 − ϕ )ηQ
• для случая горения жидкости с установившейся скоростью:
A =ψ ⋅ F; n = 1
• для линейного распространения пожара:
A = ψ ⋅ν ⋅ b; n = 2
• для кругового распространения пожара:
A = 1,05 ⋅ψ ⋅ν 2 ; n = 3
При этом несколько неудачное, по моему мнению, описание этих формул в ГОСТе привело к тому, что многие (если не сказать большинство) считают, что эти 4 формулы – это и есть интегральная модель.
Это, конечно, совершенно не верно. Они очень упрощенные, не учитывают ни газообмен, ни с атмосферу, ни соседние помещения, ни работу систем дымоудаления. Не учитывается почти ничего, кроме физико химических свойств горючей нагрузки и объёма помещения. Хотя, справедливости ради, надо сказать, что при некоторых равных условиях результаты совпадают с интегральной моделью.
Это привело к тому, что в литературе и, особенно, в интернете многие говорят, что интегральная модель – очень грубая, очень упрощенная, не позволяет адекватно моделировать развитие пожара, учитывать работу противопожарных систем и определять динамику развития ОФП. А компании, занимающиеся моделированием пожаров и расчетом пожарных рисков, оперируя этим, предлагают своим клиентам более дорогие, полевые модели.
Не думайте, что я вас отговариваю от использования полевых моделей, они достаточно мощные и позволяют решать многие задачи. Я просто хочу сказать, что у каждого класса моделей есть своя область
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
применения. И говорить, что интегральная модель заведомо гораздо хуже полевой нельзя, в некоторых случаях её применение более целесообразно. Тем более, очень часто даже в самых мощных системах моделирования применяются упрощённые модели распространения пожара, которые при решении некоторых задач сильно снижают адекватность моделирования.
Если посмотреть на общую структуру всех моделей пожаров (рис.12.3) (интегральных, зонных, дифференциальных, то есть полевых, как их сейчас называют), их следовало бы назвать не «модели пожара», а «модели термодинамических и газодинамических процессов, происходящих при горении вещества, на некоторой известной площади». Потому что в них нет модели распространения пожара по площади. Точнее есть, но они очень примитивны: площадь пожара принимается либо постоянной (например, горение горючей жидкости на постоянной площади), либо применяется элементарный геометрический подход, когда площадь пожара представляется в форме круга, квадрата и т.п. Причем в таком случае
Рис. 12.3. Общая структура моделей пожаров в помещениях часто даже не учитываются размеры помещения, например, площадь пожара увеличивается в форме круга, радиус которого растёт бесконечно, в течение всего периода моделирования.
Поэтому, выбирая тот или иной метод моделирования для решения конкретных задач, необходимо не только учитывать область применения этих моделей, но и то, как эти модели реализованы, позволяют ли имитационные системы адекватно отражать реальную логику событий.
Кстати, интегральная модель (не четыре формулы ГОСТа, а классическая интегральная модель, реализованная в программе), тоже в свое время проверялась на адекватность, то есть сравнивались результаты моделирования с экспериментальными данными (рис.12.4). И, как видите, результаты по многим параметрам сходились вполне достойно. Поэтому, повторюсь,
Рис. 12.4. Проверка адекватности интегральной модели нельзя говорить, что интегральная модель хуже или лучше каких-то других моделей. Просто у каждой модели своя область применения.
Область применения интегральной модели.
Этот вопрос отражен в Методике оценки риска для объектов общественного назначения.
1) Для помещений, где характерная площадь пожара соизмерима с характерным размером помещения, и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более, чем в пять раз). Конечно, недопустимо применять интегральный метод при моделировании пожара, например, в туннеле, когда длина строения в несколько раз больше, чем ширина.
2) Для зданий и сооружений, содержащих развитую систему помещений относительно малого объема, применение данного метода вполне целесообразно.
Удобно применять интегральный метод для расчета динамики опасных факторов пожара, допустим на этаже гостиницы, содержащем несколько десятков помещений. Можно все данные закладывать в интегральную модель и просчитывать. Полевыми методами тоже можно сделать расчеты, но время и трудоемкость будет на несколько порядков больше.
3) При проведении имитационного моделирования для случаев, когда учёт стохастического
(вероятностного, случайного) характера пожара является более важным, чем точное и детальное прогнозирование его характеристик. Например, для предварительных расчётов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара. Тем более что сейчас технологии позволяют вводить в программу многие вероятностные зависимости: произойдет или не произойдет распространение пожара в соседнее
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
помещение, когда будет достигнут предел огнестойкости строительных конструкций, сработает ли система дымоудаления и так далее.
От себя ещё хочу добавить некоторые аспекты применения интегральной модели.
• Она позволяет прогнозировать развитие пожара, учитывая работу противопожарных систем, не только в начальной, но и в развитой стадии и на стадии тушения пожара (пожаротушение, дымоудаление, достижение пределов огнестойкости, открытие-закрытие дверей и окон, разрушение остекления и др.). Даже в самой первой версии интегральной модели, созданной Кошмаровым, учитывалось замедление горения в результате снижения концентрации кислорода, то есть можно было моделировать тушение пожара углекислым газом или азотом.
• Для комплексного анализа газообмена в здании при пожаре. Интегральным методом гораздо проще проанализировать структуру и характер газообмена здания в целом. Интересно, что, например, не всегда открытие окон при пожаре приводит к снижению задымления в помещении. Иногда, наоборот, при открытии окон за счет вентиляции опасные факторы пожара заносятся в помещение. В Академии ГПС
МЧС России сейчас даже появилась такая дисциплина – тактическое вентилирование. Курсантов учат методологии предварительного анализа и понимания газообмена в здании в целом, с учётом работы дымососов, вентиляции и так далее, чтобы не допускать ошибок при организации тушения пожара и эвакуации людей. Интегральная модель в таких вопросах оказывает большую помощь.
• Для оценки эффективности различных вариантов противопожарных систем, различных вариантов расположения горючей нагрузки, выбора оптимальных конструктивных и планировочных решений. При использовании интегральной модели расчеты производятся довольно быстро, поэтому можно без труда рассмотреть большое множество различных вариантов планировки, рассмотреть разные сценарии развития пожара и выбрать наиболее оптимальные решения противопожарной защиты.
Теперь давайте рассмотрим программы, которые реализуют интегральную модель (табл.7.1). Таких программ немного. Вообще, созданием программ интегрального моделирования занимается мало специалистов. На слайде представлен краткий обзор зарубежных программ, которые реализуют интегральный метод. Ниже приведены ссылки, где можно получить эту информацию.
Более подробно расскажу о Российских разработках. Первая программа – это INTMODEL, которая была разработана в ВИПТШ МВД России в 1995 году (рис.11.5, а). Обратите внимание, сама модель появилась в 1976 году, а первая программа, которая её реализовывала, появилась только через 20 лет. Она имеет, в основном, научный характер, создавалась для проверки работоспособности интегральной модели, для сравнения с экспериментальными данными. В ней заложено только одно помещение, только прямоугольной формы. Площадь, занятая горючей нагрузкой, тоже только прямоугольная и только в центре помещения. Источник зажигания один и только в центре, пожар распространяется вкруговую, но учитывается размер площадки. Учитывается также приточная и вытяжная вентиляция, пожаротушение углекислым газом или азотом. Учитывается газообмен через два проёма (дверь и окно).
Таблица «Программы, реализующие интегральную модель пожара» Страна Наименование Примечание разработки ARGOS Дания Несколько помещений ASET США Одно помещение ASET-B США То же, на языке Фортран BRANZFIRE Новая Зеландия Несколько помещений. Включает распространение пламени, несколько источников зажигания и механическую вентиляцию BRI-2 Япония/США Распространение дыма в многоэтажном здании с несколькими помещениями CCFM.VENTS США Несколько помещений с вентиляцией CiFi Франция Несколько помещений COMPBRN-III США Одно помещение COMF2 США Одно помещение, взрывы DACFIR-3 США Салон самолета DSLAYV Швеция Одно помещение FASTlite США Ограниченная версия CFAST FFM США Одно помещение, взрывы HEMFAST США Горение обстановки (мебель и др.) в помещении HYSLAV Швеция Одно помещение, взрывы IMFE Польша Одно помещение с вентиляцией УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. MRFC Германия Несколько помещений. Определение распространения дыма и температурных нагрузок на конструкции NBS США Одно помещение, взрывы NRCC1 Канада Одно помещение OSU США Одно помещение POGAR Россия Одно помещение RFIRES США Одно помещение, взрывы SFIRE-4 Швеция Одно помещение, взрывы SICOM Франция Одно помещение SMKFLW Япония Моделирование распространения дыма по зданию SP Великобритания Одно помещение, взрывы WPI-2 США Одно помещение WPIFIRE США Несколько помещений ZMFE Польша Одно помещение
а) б)
Рис. 12.5. а) – Программа INTMODEL; б) – Программа Пузача С.В.
Начальником кафедры инженерной физики и гидравлики Академии ГПС Пузачем Сергеем
Викторовичем разработана программа, которая называется «Интегральные, зонные и полевые методы расчета динамики опасных факторов пожара». На рисунке 12.5 (б) – скриншот (снимок экрана) этой программы. Судя по исходным данным, видимо здесь дублируется та же программа INTMODEL, просто обновлен интерфейс. А также имеется возможность применить зонную или полевую модель, приводится аналитическое решение (по формулам, которые заложены в ГОСТ).
Далее – программа, которая также реализует упрощенную методику, которая заложена в ГОСТе.
Называется СИТИС: Блок 1 (ООО СИТИС, 2008 г.). Конечно, эти четыре формулы можно посчитать и просто в Excel'е, но если вы хотите организовать на более высоком уровне работу по расчету динамики
ОФП, можно воспользоваться этой программой.
Приведенный пример (рис.12.6) – это демоверсия, которая доступна на сайте компании «СИТИС». Для более удобного ввода исходных данных
(конфигурации помещений) можно использовать растровую подложку.
Кроме этого вводятся свойства горючего материала (есть встроенная база данных типовых горючих нагрузок с их свойствами), высота рабочих площадок и другое. На каждом этаже может быть несколько помещений, в каждом помещении может быть несколько
Рис. 12.6. СИТИС: Блок 1 площадок. В ГОСТе высота рабочей зоны принимается 1,7 метра, но если в помещении несколько уровней, то можно автоматически посчитать динамику пожара на различных уровнях. Допустим, кинозал: первый ряд и одиннадцатый ряд. Для сравнения динамики вводим данные, нажимается «Расчет» и на вкладке «Результат» отображаются
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
графики опасных факторов пожара и можно проанализировать критическую продолжительность пожара по каждому из этих опасных факторов пожара. Так же возможен анализ в цифровой форме.
Еще одна программа, о которой я хотел рассказать – это КИС РТП
(компьютерная имитационная система развития и тушения пожаров в зданиях), разработанная в Уральском институте
ГПС МЧС России (рис.12.7). Она реализована не по ГОСТовской методике, а по классической интегральной модели, то есть с решением дифференциальных уравнений численными методами. И предполагает более свободный ввод данных: помещения произвольной формы, произвольное количество источников зажигания, несколько различных видов горючих нагрузок (одновременно),
Рис.12.7. КИС РТП произвольное количество элементов приточной и вытяжной вентиляции, систем пожаротушения (водой, углекислым газом, азотом), различные пределы огнестойкости горючих и негорючих стен и перегородок. Есть также база данных горючих нагрузок. Для противопожарных систем можно выбрать один из нескольких условий включения: при определенном задымлении (имитируется работа дымовых извещателей), температуре (тепловых извещателей), ручное включение и др. В процессе моделирования пожара можно управлять этими системами (включать-выключать вентиляцию, осуществлять пожаротушение и т.п.), а также открывать и закрывать двери и окна. По результатам моделирования строятся графики ОФП – среднеобъемных значений и значений на разных высотах
(получаемых по формулам ГОСТ).
Эта программа вообще-то разрабатывалась в рамках другой работы – в качестве тренажера по организации управления тушением пожара для обучения курсантов. То есть непосредственно для оценки риска она не предусматривалась. Но я хотел показать, что такие программы есть, и может быть в будущем, если в неё добавить модель эвакуации, то получится очень хороший комплекс для оценки пожарного риска в зданиях.
Тем более, в этой программе реализована новая универсальная вероятностная модель распространения пожара по площади (рис.12.8).
Она позволяет моделировать развитие пожара не только в помещениях произвольной формы, с одновременным нахождением разных видов горючих нагрузок, но и распространение пожара по всему зданию с учетом проемов, дверей в них и т.д., скрытое распространение горения и выгорание горючей нагрузки.
Учитывается предел огнестойкости строительных конструкций, то есть, как только пожар доходит с одной стороны, включается
«счетчик», и при наступлении предела огнестойкости, создаются источники зажигания на противоположной стороне и этим самым
Рис. 12.8. Вероятностная модель распространения пожара моделируется распространение пожара в соседние помещения. Горючие строительные элементы также можно использовать (то есть сгорает перегородка и пожар переходит в соседнее помещение).
Сравнивая, программы, которые реализуют интегральную модель, можно отметить, что если в самой первой программе (INTMODEL) было только одно помещение, только прямоугольное и прочие ограничения, о которых я говорил раньше, то в КИС РТП этих ограничений уже нет. Всё зависит только от мощности компьютера и соответствующего времени вычисления.
Если мы сравним результаты расчетов с помощью программы КИС РТП с расчетами INTMODEL и с формулами, которые приняты в ГОСТе, то при определенных равных условиях, результаты моделирования
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
всех трех методик совпадают. Небольшие различия, конечно, есть, но общая картина происходящего, характер динамики развития пожара практически совпадают.
Хочу представить литературу. Если кто-то интересуется интегральной моделью, то более подробно она описана в учебном пособии Кошмарова Ю.А. «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении». Книга «Моделирование пожаров и взрывов» под редакцией Брушлинского и Корольченко. И много информации содержится в монографии Пузача, тоже очень рекомендую вам посмотреть. Там в принципе много моделей, и интегральная, и зонная, и дифференциальная. Интегральная представлена в монографии с некоторыми поправками, с учетом новой информации, с экспериментальными результатами
Пожалуйста, вопросы.
Грачев: А в учебный процесс ваша программа уже внедрена?
Субачев: В учебном процессе пока используется INTMODEL. В декабре 2008 г. я защитил диссертацию, и со следующего учебного года мы будем постепенно внедрять КИС РТП для выполнения лабораторных, курсовых и дипломных работ по прогнозированию опасных факторов пожара.
Грачев: А с точки зрения тактики?
Субачев: С точки зрения тактики – мы тоже уже внесли эту программу в методические указания по выполнению курсовой работы по пожарной тактике. Один из разделов этой работы предполагает моделирование пожара и оценку оперативной обстановки на момент прибытия подразделений. Пока в качестве альтернативы, для проверки правильности расчетов, предложено использовать КИС РТП. Тем более что получаемых данных в этом случае гораздо больше: не только площадь пожара, но и все необходимые значения для оценки обстановки: и температура, и дальность видимости, и содержание кислорода. Они позволят определить необходимость использования противогазов, дымососов, автоматических систем пожаротушения, открытия-закрытия проемов и др.
Вопрос: Вопрос к разработчику программы СИТИС. У нас на рынке, для инженеров, доступна ваша программа по расчету опасных факторов пожара. Учитывает ли она полностью интегральную модель или там только формулы, что в ГОСТе? И второе: можно ли просчитывать коридоры?
Карькин: Нет, в СИТИС:Блок1 реализованы 4 упрощенные формулы, о которых было сказано, не более того.
Вопрос: А атриумы, антресоли, никак с помощью КИС РТП не рассчитать?
Субачев: Нет. Область применения интегральной модели этого не позволяет сделать.
Литература
• Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учебное пособие. – М.:
Академия ГПС МЧС России, 2000. – 118 с.
• Моделирование пожаров и взрывов / Под ред. Н.Н. Брушлинского и
А.Я. Корольченко. − М.: Изд. «Пожнаука», 2000. − 492 с.
• Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности зданий : монография. – М.: Академия ГПС МЧС
России, 2005. – 336 с.
• Субачев С.В. Совершенствование подготовки персонала противопожарной службы на основе технологий имитационного моделирования пожаров в зданиях : дис. … канд. техн. наук. – М., 2008. –
113 с.
• Дополнительно:
Гутов В.Н., Лицкевич В.В. Математическая модель развития пламенного горения в здании //
Пожаровзрывобезопасность. − 1994. − Т.3. − №4. − С.58−65.
Есин В.М., Кошмаров Ю.А., Попов П.Н. Метод расчёта движения продуктов горения по зданию при пожаре // Пожарная профилактика : сб. науч. тр. − М. : ВНИИПО МВД СССР, 1981. − С.79−88.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ CFAST (СИТИС: БЛОК 2) ДЛЯ ЗОННОЙ
МОДЕЛИ.
Карькин Илья Николаевич
Директор ООО «Ситис», кандидат физико-математических наук
Мой доклад посвящен новой версии программы «СИТИС: Блок», это версия 2.0, которая в своей основе использует двухзонную модель CFAST. Вначале я расскажу о том, что это за модель, а потом покажу, как она реализована в рамках нашей программы СИТИС: Блок 2.
CFAST
Во-первых, программа и модель CFAST, разработана Национальным институтом стандартов и технологий США.
То есть, это та же организация, которая разрабатывает и поддерживает Fire Dynamic Simulator (FDS), реализующий полевую модель.
Модель CFAST предназначена для расчета по двухзонной модели, реализует двухзонную модель расчета тепломассопереноса при пожаре, позволяет прогнозировать параметры распространения продуктов горения и их распространение по зданию.
Если говорить про процесс разработки программного обеспечения, то, я считаю, что непосредственно сам разработчик, в первую очередь, должен предоставить документы, в которых описаны валидация и верификация расчетной модели, если речь идет о программном обеспечении, реализующем эту модель.
Кто-то с этими может не согласиться, но в первую очередь, он должен не только разработать, но и показать, насколько его модель соответствует тем процессам, которые она описывает, и с экспериментальной и с качественной точки зрения. В данном случае, мы делаем аналогичный шаг.
Таблица «Соответствие модели методике ВНИИПО». Мы показываем насколько модель
CFAST двухзонная, соответствует той модели, которая описана в приложении 5, методики ВНИИПО (табл. «Соответствие модели методике ВНИИПО».). Здесь проблем никаких не возникает, так как физика процессов тепломассообмена одна, что в России, что в Америке, поэтому в целом, если посмотреть на формулы, которые приведены в методике ВНИИПО и на те, которые используются при моделировании CFAST, то они единообразны. Не смотря на то, что в,
CFAST независимая переменная состоит из давления, объема верхнего слоя, температуры верхнего и нижнего слоев. В методике ВНИИПО в качестве независимой переменной выбраны масса верхнего и нижнего слоев, внутренняя энергия и энергия нижнего слоя. Однако суть уравнения от этого никак не меняется.
Различия в выборе переменных имеют значения только для построения модели, на результат расчетов выборпеременных никак не сказывается.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Продолжение таблицы «Соответствие модели методике ВНИИПО». Аналогичная ситуация с остальными формулами. Вы можете видеть, что модели в методике ВНИИПО и CFAST рассчитываются одинаково, на основе метрических зависимостей. И остальные параметры, в принципе, определены подобным образом. Эта информация подробно представлена в документе, который мы выпустили некоторое время назад. Это методика использования двухзонной модели CFAST для расчета.
Сейчас эта информация направлена во
ВНИИПО. В целом можно считать, что двухзонная модель CFAST, соответствует двухзонной модели. В плане ее реализации, как математической, которая описана в приложении 5 методики.
Валидация
Теперь несколько слов о валидации.
Это, безусловно, важный этап и CFAST есть отдельный документ, достаточно объемный. Причем есть документ, описывающий валидацию, сделанный авторами и отдельный документ, разработанный министерством атомной энергетики Америки. Он был создан, когда в министерстве для своих целей рассматривали различные модели динамики развития опасных факторов пожара, проводили их исследования, сравнения с экспериментом и давали оценку.
На данном рисунке 13.1 представлены результаты для валидации по температуре. Видно, что прогнозы температуры слоя горячих газов обычно слегка завышены, но находятся в пределах 10-20 процентов от экспериментальных. Здесь на всех, представленных дальше, графиках по оси OY будет отложено прогнозируемое повышение температуры с помощью CFAST, по оси OX - измеренное повышение. Для построения анализа каждой из рассмотренных характеристик было использовано достаточно большое количество экспериментов,
Рис.13.1. Валидация: температура. проведенных в различных научно-исследовательских лабораториях по всему миру. Это достаточно длительная работа, которая была проделана именно для того, чтобы подтвердить, что процессы, описываемые с помощью данной модели, соответствуют действительности с определенной точностью.
Толщина слоя горячих газов (рис.13.2). Глубина слоя чуть больше экспериментальной, но опять же, в пределах 10-20%.
Температура припотолочной струи (рис.13.3).
Температура припотолочной струи прогнозируется в пределах экспериментальной погрешности. Есть замечание, что, если температура слоя горячих газов намного ниже 70ºС, то есть критического значения, наблюдается значительное завышение прогнозируемых значений.
Рис.13.2. Валидация:
толщина слоя горячих газов.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Концентрация газа (рис.13.4). Концентрация газа и давление в помещении находятся в пределах экспериментальной погрешности.
Концентрация дыма (рис.13.5). Здесь при испытаниях «с открытой дверью» значения концентрации дыма находятся в пределах экспериментальных погрешностей, а в испытаниях «с закрытой» значительно превышают.
Область использования
В руководстве по CFAST определены следующие моменты:
• оценка динамики развития опасных факторов пожаров в жилых, общественных и промышленных зданиях и сооружениях
• определение параметров противопожарных систем
Рис.13.3. Валидация:
температура припотолочной струи.
Рис.13.4. Валидация: концентрация газов. Рис.13.5. Валидация: концентрация дыма.
Параметры исходных данных: Помещения
• помещения должны быть простой геометрической конфигурации
• помещения должны представляться прямоугольными призмами с соизмеримыми размерами
• в помещениях не должно быть выступающих частей, препятствующих движению дымового слоя под потолком
• размеры помещений должны быть соизмеримыми
• при длине помещения более 5 ширин используются экспериментальные зависимости распространения дымового слоя по коридорам. То есть, в модели заложено, что если мы выходим за рамки ее определения, (чисто двухзонной модели), включаются в работу известные, тоже уже хорошо отработанные, другие экспериментальные зависимости.
• при высоте помещения более 6 размеров ширины, например для лестничных клеток и лифтов, используются экспериментальные зависимости для шахт
Параметры исходных данных: Мощность пожара
• При расчете пожаров, мощность которых больше, чем 1 МВт/ м³ помещения пожара, отсутствуют экспериментальные данные о достоверности результатов расчета. Сразу скажу, что на практике это нереальная ситуация, то есть это очень большая мощность.
• При расчете пожаров небольшой мощности может не формироваться дымовой слой, описываемый зонной моделью.
Параметры исходных данных: Проемность
Также есть ограничения на проемность, то есть для каждого отдельного помещения соотношение площади проемов между помещениями и проемов естественной вентиляции к объему помещения не должно превышать 2м²/м³.
Параметры исходных данных: Подсосы и перетоки
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Возможен учет перетоков при пожаре через неплотности дверных и оконных проемов, систем вентиляции. Модель позволяет задавать такие исходные данные.
CFAST в СИТИС: Блок2
Теперь перейдем к реализации этой модели в программе «СИТИС: Блок2». Как я уже говорил, мы решили объединить все наши программы в единый комплекс. Сейчас существует возможность задания топологии зданий, как в программе «Блок», так и в программе «Флоутек». И в дальнейшем можно, по существующей топологии, созданной в той или иной программе, сделать расчетный сценарий. То есть, когда топология создана или открыта уже существующая, мы можем перейти к построению сценария.
Добавляем новый сценарий, по аналогии с
«Флоутеком». Добавляем в него этаж, на этаже добавляем нужные помещения, коридоры.
Например, была создана вот такая структура
(рис.13.6), состоящая из одного помещения, трех коридоров, двух дверей, и поставлены две расчетные точки, в которых будут рассчитаны значения времени блокирования. Был создан сценарий, в котором, кроме всего прочего, есть двери. Двери можно задать открытые или закрытые. В зависимости от этого меняется сценарий, опасные факторы пожара будут или не будут проходить через эту дверь дальше.
Мы можем построить два разных сценария на
Рис.13.6. СИТИС: Блок 2. Создание топологии.
основе одной и той же топологии, изменив место пожара. В первом сценарии поверхность горения или источник пожара находятся в помещении №1, э, а во втором сценарии, созданном на основе той же самой топологии, поверхность горения мы расположили в коридоре. Это демонстрация того, что мы, имея одну и ту же модель здания, можем строить абсолютно бесконечное количество различных расчетных сценариев, располагая в том или ином помещении разную нагрузку, задавая разные свойства, меняя ее характеристики.
Сейчас немного о характеристиках. Если говорить про геометрию, то здесь все понятно. Это контуры, координаты вершин каждого из углов коридора, его длина, ширина. Есть свои характеристики для двери. У пожарной нагрузки есть целый стандартный набор различных свойств, которые можно взять из базы данных Кошмарова.
Основное отличие «СИТИС: Блок2» от программы «СИТИС: Блок 1», в том, что здесь появилась возможность задавать площадь пожарной нагрузки. Соответственно, она учитывается в расчете. Мы можем выбрать из известной базы данных, например, типовую горючую нагрузку здания второй степени огнестойкости, и в расчет будут заданы соответствующие параметры.
Несколько слов о моделировании процесса горения и источника пожара. Сейчас, существует, как описано в Методике, три модели распространения горения – круговая, линейная. Наиболее часто применяемая – это все-таки круговое распространение пожара. В этом случае зависимость скорости тепловыделения от времени выглядит следующим образом (рис.13.7).
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.13.7. Скорость тепловыделения.
То есть это квадратичное развитие пожара.
Несколько слов о тех параметрах, которые можно задавать для источника пожара и что они значат.
Максимальная мощность пожара – это то, до какой степени может развиться данный пожар.
Она определяется следующими параметрами:
• низшая теплота сгорания, то есть, какое количество энергии может выделить единица массы горючего вещества.
• удельная массовая скорость выгорания, то есть это уже какая масса вещества, с единицы площади, сгорает в единицу времени.
• площадь, ну S, пожарной нагрузки и коэффициент полноты сгорания.
С помощью этих параметров определяется максимальное значение мощности, а скорость достижения этого максимального значения, определяется линейной скоростью распространения. Вот V квадрат. И все те же самые параметры. Еще нужно учитывать дымообразующую способность: сколько, сажи образовалось с единицы площади при сгорании единицы массы вещества. Дымообразующая способность, в частности, влияет на видимость. Я рассказываю об этом для того, чтобы вы могли понимать, чем качественно будет отличаться результат моделирования, если вы измените тот или иной параметр.
Теперь, что же можно сделать, после того, как мы создали сценарии и запустили их на расчет в программе «СИТИС-Блок2». Вы видите, здесь, также как во «Флоутек», и других наших программах, существует возможность 2D, и 3D просмотра сценария.
Точно также можно посмотреть графики зависимости критической продолжительности пожара по каждому из параметров (видимость, изменения кислорода, температура и так далее). То есть изменения в зависимости от времени. И можно визуализировать процесс изменения параметров верхнего слоя и нижнего (рис.13.8). В данном случае визуализируется, когда пожар происходит в коридоре.
Можно посмотреть температуру, затем переключиться на другой сценарий. Картинка меняется, потому что источник пожара, в этом сценарии, находился уже внутри помещения.
Столбиками изображены те самые расчетные точки, с заданной нами высотой. В данном случае 1,7 метра.
Можно посмотреть, когда, в какой момент времени,
Рис.13.8. СИТИС: Блок 2. Результаты и визуализация.
дымовой слой достигает этой точки и,
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
соответственно, происходит блокирование.
Вот, то, что я хотел сказать о двухзонной модели и о том, как она представлена в программе
«СИТИС-Блок2». В самое ближайшее время программа будет доступна в бета-версии для зарегистрированных пользователей нашего сайта. Для всех остальных желающих - через неделю или две.
Если есть вопросы, пожалуйста.
Вопрос: Насколько можно применять данную программу для расчета, например, коридоров, когда у меня соотношения размеров совершенно разные?
Карькин: Когда я рассказывал про модель CFAST, то говорил, что на самом деле там, где геометрические размеры выходят за область ее определения, и в «СИТИС-Блок2» это тоже будет реализовано, включаются другие алгоритмы. То есть, существует алгоритм для расчета длинных коридоров, шахт. В первых версиях Блока, тоже будет возможность расчета только одного этажа, просто системы помещений. Потом мы вероятно добавим и перетоки с одного этажа на другой.
Вопрос: Есть ограничения в не только в самом методе, но еще и в программе…
Карькин: В текущих версиях существует ограничение благодаря тому, что топологию нельзя нарисовать произвольно, все рисуется здесь сейчас. Топология рисуется все равно прямоугольником.
Можно сделать параллелограмм. В любом случае, если вы про коридоры, то у них должно быть четко два параметра – ширина и длина.
Вопрос: Расчеты атриумов и антресолей на этой программе не сделать?
Карькин: Нет.
Вопрос: Максимальная высота помещения ограничена?
Карькин: Здесь так же как с вопросом, там про длинные коридоры и шахты. Там включается эмпирический алгоритм, который в результате решает задачу.
Вопрос: Ваша программа разработана на базе CFAST Принципиальных отличий, помимо пользовательской оболочки, нет
Карькин: Конечно, потому что на самом деле это очень большая работа, если бы мы сами взялись за разработку, грубо говоря, того же самого, то мы должны были бы обосновывать, проводить весь процесс валидации нашей модели. Например, если говорить про интегральную модель, они ее как бы сделали. Есть сравнения с такой же интегральной моделью, но той колоссальной работы, которая здесь была проделана для подтверждения правильности, пока нет.
Вопрос: А с авторским правом не возникает у вас проблем? Или они выставили в свободное пользование
Карькин: Да, в свободное. Тем более, что мы ничего не меняем, мы пишем, что это CFAST, но не говорим, что это мы сделали. Мы делаем оболочку. Это третья сторонняя разработка, то есть это вполне допустимо.
Вопрос: Илья Николаевич, по сценарию пожар в зале на третьем этаже. До куда мы можем посчитать? Только до лестничной клетки?
Карькин: Да
Вопрос: Каким образом мы пожарным докажем, что мы правы? Что мы не до выхода посчитали, до нулей, а именно до лестничной клетки?
Карькин: В данном случае, можно использовать программы, если считается, что у вас дверь надежная, с доводчиком или есть подпор на лестнице, что лестница в результате является безопасной зоной.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ FDS ДЛЯ ПОЛЕВОЙ МОДЕЛИ.
АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.
PyroSim и Фламмер
Контарь Надежда Александровна
Инженер, ООО «Ситис»
В данном докладе мы поговорим о программе FDS, реализующей полевую модель тепломассопереноса при пожаре, приведем краткое описание программы, поговорим о валидации и рассмотрим примеры использования FDS для расчета блокирования путей эвакуации опасными факторами.
Полевая модель
Моделирование динамики развития ОФП Сначала пару слов о собственно полевой модели.
В отличие от интегральной модели, в
Интегральные Зонные Полевые модели модели модели которой предполагается возможность усреднения по объему и от зонной модели, в которой необходимо заранее определять зоны, в полевой
Достоинства: модели нет необходимости заранее выдвигать
-Нет необходимости выдвигать предположения предположения о поведении газовой среды.
о структуре потока
-Возможность достижения высокой точности Расчетная область механически разбивается на результатов ячейки, размеры и форма которых определяются
Недостатки:
расчетной программой, необходимой точностью,
-Сложность построения модели наличием вычислительных ресурсов – то есть
-Длительность расчетов внешними факторами, а не внутренними
-Необходимость точных входных данных требованиями модели. На заданной сетке
Рис.14.1. Полевая модель.
решается система уравнений, которая описывает модель, и в качестве выходных данных мы получаем поля значений: температур, плотностей, концентрации газов. Поведение газовой среды мы узнаем уже после расчетов. Благодаря отсутствию предположений о поведении газовой среды, моделирование можно детализировать вплоть до высокого уровня, вплоть до того, что можно моделировать химические реакции. Но, как часто бывает, достоинства оборачиваются недостатками (рис.14.1). Точность полевой модели имеет следующие недостатки:
• во-первых, сложность построения как расчетных программ, так и модели,
• во-вторых, полевая модель связана с высокими вычислительными затратами,
• в-третьих, для точной модели требуются точные входные данные и в первую очередь, данные о пожарной нагрузке, которые зачастую отсутствуют.
Какая обычно имеется информация о пожарной нагрузке? Параметры нагрузки, взятые из базы данных Кошмарова; количество пожарной нагрузки (МДж/м²). Понятно, что эти данные очень приблизительные, и они существенно загрубляют модель. Зачем я заостряю на этом внимание? Чтобы подчеркнуть, что при моделировании необходимо оценивать детализированность входных данных. С таким инструментом как FDS всегда есть соблазн описать моделируемый объект во всех деталях: с высокой точностью описать химические реакции, задать многослойные конструкции, подобрать точные параметры спринклеров - однако караван движется со скоростью самого медленного верблюда, и нет смысла тратить силы и вычислительные ресурсы на создание чрезмерно подробной модели, в то время как данные о пожарной нагрузке крайне приблизительные.
Теперь о самой модели.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Модель FDS (Fire Dynamic Simulation)
• Разработана Лабораторией строительных и пожарных исследований Национального института стандартов и технологии США.
• Реализует полевую модель расчета тепломассопереноса при пожаре.
• Первая версия официально была выпущена в феврале 2000 года. Программа постоянно развивалась, дополнялась, в 2007 году выпущена уже пятая версия.
• В развитии и валидации модели принимали участие сотрудники Комиссии по ядерному регулированию США (NRC), Центра научно-технических исследований Финляндии (VTT), Общества инженеров по пожарной безопасности (SFPE) и др.
• Программа FDS имеет открытый код и распространяется бесплатно, любой пользователь имеет возможность программу дописывать, модифицировать.
Математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений в частных производных, которые описывают уравнения законов сохранения массы, момент импульса, энергии.
Тепловое излучение рассчитывается методом конечных объемов.
Основные зависимости
Закон сохранения массы:
Закон сохранения момента импульса:
Закон сохранения энергии:
Уравнение состояния газа:
Модель очень подробно и хорошо описана в техническом руководстве к FDS, поэтому задерживаться на ней не буду.
Но один момент упомянуть все-таки нужно, это моделирование турбулентности, поскольку одна из самых главных проблем, это моделирование турбулентности.
Моделирование турбулентности
FDS предлагает два метода решения этой задачи:
1. DNS (Direct Numerical Simulation) прямое численное моделирование
• Сетка достаточно мелкая (менее 1 мм) для прямого решения уравнений турбулентности
• Прямое использование u, k и D
• Модель горения – реакции конечной скорости
Прямое численное моделирование используется, когда разрешения сетки хватает на то, чтобы турбулентность могла быть решена непосредственно на этой сетке. В этом случае в расчете участвуют истинные значении диссипативных параметров: теплопроводности, диффузивности, вязкости - и выполняется прямой расчет.
Но для практических задач используется обычно второй метод..
2. LES (Large Eddy Simulation) масштабное моделирование вихря
• Масштабы диссипативных процессов меньше заданной сетки
• Параметры u, k и D заменяются выражениями, моделирующими их воздействие
• Модель горения – доля в смеси
В этом случае сетка крупнее масштабов имеющихся диссипативных процессов. Поэтому параметры теплопроводности, диффузивности задаются выражениями, моделирующими их воздействие.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Валидация
Для любой модели всегда очень актуален вопрос, насколько она имеет отношение к реальности и каким образом она с реальностью соотносится. Понимая это, НИСТ тратит много времени и сил на валидацию модели FDS, на доказательство соответствия экспериментальным данным. Ниже приведен далеко не полный список институтов и лабораторий, проводящих испытания, которые потом использовались для валидации моделей FDS.
• Национальное бюро стандартов США (NBS) • Центр научно-технических исследований Финляндии (VTT) • Национальный научно-исследовательский совет США (NRC) • Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) • Научно-исследовательское общество «Factory Mutual Research Corporation (FMRC)» • Лаборатория FM • Страховая лаборатория (UL) в Northbrook, Иллинойс. • Морская исследовательская лаборатория, Батимор, Мэриленд • Университет в Ольстере, Северная Ирландия. • Национальный институт промышленной экологии и рисков во Франции (INERIS)
Для каждого релиза программы НИСТ издает документ о валидации с описанием стендов, экспериментов и подробным описанием результатов. Далее несколько примеров валидации.
Графики построены следующим образом: по оси абсцисс отложены измеренные в экспериментах результаты, по оси ординат – значения, рассчитанные в FDS. Если бы модель в точности совпадала с экспериментом, то значения располагались бы по биссектрисе угла. Пунктирными линиями обозначены пределы экспериментальной погрешности. Если значения находятся в пределах этого сектора, значит, модель рассчитывает с той точностью, с которой производят эксперимент.
1. Температура и глубина слоя горячих газов. Прогнозы находятся в основном в пределах
Рис.13.2. Валидация: температура.
экспериментальной погрешности (рис.14.2).
На рисунке 14.2 мы видим температуру и глубину слоя горячих газов. Измерения производятся следующим образом: создается дерево термопар с определенным шагом по высоте, снимаются показания, затем результаты приводятся к двухзонной модели: выделяется слой горячих газов, определяется его глубина и температура. По нескольким экспериментам видно, что значения температуры находится в пределах экспериментальной погрешности.
2. Температура припотолочной струи. Прогнозы находятся в основном в пределах экспериментальной погрешности (рис.14.3).
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 126
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.14.3. Валидация: температура припотолочной струи и высота пламени.
Здесь уже без усреднений, непосредственно, как в эксперименте, так и в модели, размещаются термопары в районе потолка. Опять же видно, что в пределах экспериментальной погрешности находится результат измерений высоте пламени. Экспериментов всего два, потому что этот параметр достаточно сложный для измерения. По ним можно сделать вывод, что FDS немного завышает высоту пламени.
3. Концентрация газов (рис.14.4).
Далее, очень важным вопросом является описание газовых параметров среды.
Рис.14.4. Валидация: концентрация газа.
Результаты расчета концентрации газов различаются в зависимости от условий вентиляции. В хорошо вентилируемых помещениях предсказания газов:
угарного, углекислого, кислорода, находятся в пределах экспериментальной погрешности. В плохо вентилируемых случаях, предсказание угарного газа завышается, предсказание кислорода занижается.
Получается «ухудшенный» результат по сравнению с реальным.
4. Концентрация дыма (рис.14.5).
Результаты также зависят от условий вентиляции.
При испытаниях в стенде, открытом в окружающее пространство, прогнозируемые значения концентрации дыма примерно на 50% больше экспериментальных, но, в целом, лежат в пределах экспериментальных погрешностей. В испытаниях в изолированном стенде
Рис.14.5. Валидация: концентрация дыма.
прогнозируемые значения почти в три раза превышают экспериментальные
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
5. Тепловой поток. На рисунке 14.6 два графика с двумя сериями экспериментов, в зависимости от
Рис.14.6. Валидация: тепловой поток.
расположения датчиков в различных местах. Значения в основном лежат в пределах экспериментальной погрешности.
Область использования FDS
Полевая модель FDS может быть использована для решения широкого спектра научных и прикладных задач:
• Расчет распространения ОФП
• Проектирование систем управления дымом и изучения активации спринклеров и детекторов
• Расчет огнестойкости конструкций
• Восстановления картины пожара в жилых и промышленных помещениях
• Изучение фундаментальных процессов при пожаре
Для расчетов огнестойкости конструкций FDS может использоваться с некоторыми оговорками, так как в программе реализована только одномерная теплопроводность. Мы можем рассчитывать огнестойкость стен, а вот с огнестойкостью колонн, то есть там, где требуется двухмерная теплопроводность, уже сложнее.
Требования к ресурсам
Как и любая полевая модель, FDS требуют некоторых расчетных мощностей: частота процессора не менее 1 ГГц, оперативной памяти не меньше 512 Мб. Все эти цифры есть в рекомендациях. Частота процессора определяет продолжительность вычислений, объем оперативной памяти определяет количество ячеек сетки, которую может обрабатывать компьютер. При выборе жесткого диска необходимо учитывать, что расчет может занимать несколько гигабайт. Для работы с программой Smokeview (программа для визуализации результатов расчета) необходима видеокарта, для параллельных вычислений необходим MPI. FDS существует в версиях для различных операционных систем.
Расчет в FDS
Рассмотрим пример расчета в FDS: как строится модель и как с ней работать. Внешний вид модели приведен на рисунке 14.7. Понятно, что такая модель не обязывает нас использовать FDS, для расчета вполне хватает зонной модели, но она не выходит за рамки применения полевой модели. Какую мы себе ставим цель расчета?
Цели:
1. Выполнить расчет времени блокирования путей эвакуации.
2. Определить время достижения опасными факторами пожара высоты рабочей зоны 1,7 м.
3. Сделать вывод о блокировании путей эвакуации.
Рис.14.7. Внешний вид модели. Сама программа FDS имеет не слишком удобный
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
интерфейс, входные данные для нее записываются определенным образом в текстовый файл, поэтому для наглядности воспользуемся предпроцессором PyroSim, который позволяет более удобно задавать геометрию и упорядочивает параметры. Для постобработки будем использовать программу Фламмер.
Что нужно задать в модели для расчета:
• геометрию модели,
• сетку, на которой будет выполнен расчет,
• поверхности и материалы,
• источник пожара;
• выходные данные.
Способы построения геометрии
Есть несколько способов задать геометрию:
1. Импорт DXF файла из AutoCAD
(рис.14.8). Импортируются все возможные объекты из , линии и поверхности AutoCAD. Задаем несколько параметров: толщину, высоту стены. Плюсы подобного способа задания геометрии в том, что модель получается наглядной, импортируемая модель легко соотносится с планом здания, все достаточно быстро и удобно.
Минусы:
• Чертеж все-таки необходимо подготовить, иногда это занимает не меньше времени, чем построение геометрии непосредственно в программе,
• Могут возникнуть неудобства при работе с сетками.
Рис.14.8. Задание геометрии. Способ 1. Импорт dxf.
2. Рисование по подложке (рис.14.9).
Подложка - графический файл, который можно также импортировать из AutoCAD. Затем с помощью инструментов рисования можно задать стены, проемы и другие объекты.
Программа позволяет разбить модель на несколько этажей по высоте и для каждого этажа загрузить свою подложку.
3. Использование сеток (рис.14.10). Сетка, кроме того, что на ней будут производиться расчеты, также может ограничивать геометрию.
Чем удобен такой способ? Он позволяет не включать в модель ничего лишнего. В предыдущих случаях сетка будет охватывать весь объект целиком,
Рис.14.9. Задание геометрии. Способ 2. Рисование по подложке. при этом в расчет будут включены довольно большие
пустые области, которые в моделировании не участвуют, но при этом потребляют вычислительные ресурсы.
У сетки есть следующие параметры:
минимальное и максимальное значение по каждой оси координат, количество ячеек по каждой оси координат. Программа рассчитывает размер ячеек, проверяет соотношение размеров ячеек, определяет количество ячеек в сетке. FDS не допускает нестыковки сеток, когда узлы ячеек не совпадают между собой, а также эффективность количества ячеек (предпочтительнее, чтобы количество ячеек было кратно двум, трем и пяти).
Рис.14.10. Задание геометрии. Способ 3. Сетки.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Вот мы видим результат
(рис.14.11). У нас ясная, простая модель. Внешние границы сеток твердые, но на стыке двух сеток остается открытая граница, так что нам осталось задать всего три стены.
Если бы мы описывали расчетные домены просто вокруг объекта, то окна могли бы задавать таким же способом, как и двери, то есть как отверстия в стенах. Но, поскольку граница помещений является и границей расчетного домена, нам придется пойти на некоторую хитрость.
Мы будем использовать вентиляционные отверстия, присвоим им поверхность «open» (открытая граница, выходящая во внешнюю
Рис.14.11. Задание геометрии. Окна (VENT). среду, которая не моделируется в расчете, но, тем не менее, учитывается). Vent представляет собой плоский объект, в отличии от препятствия, которое является трехмерным объектом. Вентиляционное отверстие должно прилегать к какому-нибудь твердому объекту.
Ему, так же как и препятствию, присваивается значение поверхности.
Поверхности
Теперь подробнее поговорим о поверхностях (рис.14.12).
Что собой представляют поверхности? Это граничные условия.
Они могут быть применены к препятствию или к вентиляционному отверстию. Рассмотрим примеры поверхностей.
«Нагреватель / охладитель»
может использоваться, например, для моделирования систем отопления.
Можно задать температуру поверхности, или тепловой поток с поверхности, можно задать, каким образом эти параметры изменяются.
По умолчанию в FDS параметры постоянные и достигают своего заданного значения за 1с. Есть несколько способов изменения
Рис.14.12. Поверхности и материалы. параметров: по гиперболическому тангенсу, по квадратичному закону и специальный, табличный способ с помощью кусочно-линейной функции.
Скоростные граничные условия: «Приток», «Выпуск» и «Вентилятор». С помощью скоростных условий можно моделировать механическую вентиляцию. Для «притока» задаются параметры потока:
скорость, либо объемный поток через поверхность, либо массовый поток. Можно задать массовый поток каких-то отдельных видов газов. Время изменения задается аналогично температуре. Также можно задавать температуру поступающего газа. Для скоростных граничных условий «вентилятор» и «выпуск» параметры те же самые, кроме выпускаемых газов (что есть в домене, то и будет выходить наружу).
Последнее граничное условие – «многослойный материал» - описывает материал из нескольких слоев. Ему можно задать начальную температуру, изменения температуры, свойства материалов. Также могут определяться параметры реакции горения.
Материалы
Для материалов задаются свойства: плотность, теплоемкость, теплопроводность, коэффициент поглощения. Могут задаваться реакции для материалов. Параметры могут изменяться в зависимости от температуры, в этом случае задается температура и значение параметра при данной температуре. Можно
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
задавать вступление материала в реакции, энергию активации для определения скорости реакций. То есть материалы можно моделировать достаточно точно.
Источник пожара
И теперь перейдем к описанию источника пожара. В моделировании пожаров это один из ключевых моментов. Какие допущения мы делаем обычно? В нашей модели источник пожара будет занимать все помещение. Это не значит, что весь пол в помещении вдруг загорится. Мы ограничиваем горение, куда может распространиться пламя. Если мы хотим, мы можем задать продолжение источника горения в коридоре и дальше. Но обычно все-таки выбираются границы источника пожара, горение начинается в центре источника и распространяется радиально. При начале горения в центре источника мощность будет развиваться максимально быстро. Параметры источника обычно выбираются из базы данных Кошмарова, но если есть какие-то другие источники для
Параметр Обознач Единица Значение ение измерения параметра определения таких параметров, как низшая
Низшая теплота сгорания Hf МДж/кг 14,7 теплота сгорания, удельная скорость
Линейная скорость v м/с 0,0108 выгорания, скорость распространения распространения пламени, газовые параметры, то можно пламени
Удельная массовая ψ кг/м2с 0,0145 пользоваться ими (рис.14.13). Поскольку скорость выгорания геометрия регулярная, источник будет
Дымообразующая Dm Нпм2/кг 82 квадратный, прямоугольный, мы задаем способность
Потребление кислорода Lo2 кг/кг 1,437 удельную скорость тепловыделения с
Выделение углекислого Lco2 кг/кг 1,285 единицы поверхности, и отдельно скорость газа распространения пламени, а программа уже
Выделение угарного газа Lco кг/кг 0,0022 моделирует это развитие. Кроме того,
Коэффициент полноты η 0,93 программа учитывает наличие доступного сгорания
Рис.14.13. Источник пожара. Определение параметров. кислорода, средства пожаротушения, т.е. в результате построения графика могут возникать существенные отклонения. Если пожар регулируется вентиляцией, или если мы включили средства пожаротушения, то мощность пожара может уменьшаться.
Что необходимо записать в программе, чтобы задать источник пожара?
1. Поверхность горения, то есть граничные условия.
2. Источник пожара.
3. Реакции горения.
Сначала описываем граничные условия. Можно задать скорость тепловыделения либо массовую скорость выгорания, можно прописать просто закон изменения скорости тепловыделения. Затем с помощью, как раз VENTа, вентиляционного отверстия, задаем источник пожара. Он находится в плоскости пола и имеет определенные размеры, задаем скорость распространения пламени. Далее нужно прописать реакции, то каким образом нагрузка будет гореть.
Предполагается, по умолчанию, что горит углеводное топливо, но можно задавать и
Рис.14.14. Источник пожара. Определение параметров.
другие варианты, прописывая химическую формулу. Задаются параметры такие, как потребление кислорода, выделение продуктов горения. Если мы используем моделирование пожаротушения, то должны прописать параметры подавления горения, то есть при каком содержании кислорода и снижении температуры горение будет подавляться. Если мы не хотим моделировать пожаротушение, то эту опцию можно отключить. Далее описываются продукты горения, задается теплота реакции, задается количество выделяемого СО и сажи, прописываются параметры:
максимальная дальность видимости, коэффициент видимости, в зависимости от условий освещения
(рис.14.14).
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Выходные данные
Рис.14.15. Выходные данные. Плоскости.
Далее необходимо задать выходные данные. То, что не было задано перед началом расчета, рассчитано не будет. Самые часто используемые выходные данные в FDS :
• Плоскости (рис.14.15). Это срез домена по какой-то плоскости, в которой можно будет потом посмотреть поля выбранных параметров. На рисунке показана температура в плоскости z=1,7, т.е. на уровне рабочей зоны.
Рис.14.17. Граничные данные.
• Граничные данные (рис.14.16), то есть значение выбранных параметров на всех твердых поверхностях. Тепловой поток хорошо смотреть именно таким способом (рис.14.17). Но здесь нужно быть осторожным, поскольку это затрудняет работу, загружает вычисления. Поэтому лишние
Рис.14.16. Выходные данные. Граничные данные. параметры сюда прописывать чревато.
Рис.14.18. Выходные данные. Изоповерхности.
• Изоповерхности (рис.14.18). В этом случае выбирается не только параметр, но и его значение, и можно увидеть, как распространяется изоповерхность этого параметра. Допустим, задать критическое значение температуры, видимости, и посмотреть, как это выглядит. Это не слишком информативно, больше существует для визуализации.
• Датчики и измерители (рис.14.19). На самом деле датчики и измерители это не только выходные данные в FDS.
У них три функции:
1. Во-первых, собственно измерители, с их помощью можно получить точечные, либо какие-то еще значения.
2. Далее, датчики работают для управления объектами, то есть можно задать открытие или закрытие двери, исчезновение, или появление какого-то объекта. FDS позволяет прописывать сложные логические
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
схемы, поэтому поведением объектов можно достаточно гибко управлять. Допустим, при определенной температуре, дверь прогорела, или в какой-то момент времени открылось окно.
3. И третий вариант использования датчиков – спринклеры.
Выходные данные записываются в виде таблицы в зависимости от времени.
Расчет
Теперь осталось задать некоторые общие параметры и запустить расчет. Во-первых, необходимо задать время моделирования (по умолчанию 10 секунд), далее - частоту записи выходных файлов (чтобы не перегружать программу, т.е. если данные нужны каждые 10 секунд, нет смысла
Рис.14.19. Выходные данные. Датчики и измерители.
переписывать файл каждую секунду)
Далее можно задать параметры окружающей среды, если они отличаются от стандартных. И, наконец, запустить расчет.
И вот расчет выполнен. Но кроме того, что мы полюбовались на красивые картинки, нам теперь нужно получить численные данные, узнать точное время блокирования путей эвакуации, сделать отчет.
Мы воспользуемся программой Фламмер, которая ориентирована как раз на постобработку данных. У нее есть возможность работать и как препроцессор, но эта возможность достаточно ограниченна. Фламмер позволяет создавать отчет с результатами расчета, вставлять плоскости, картинки, внешний вид модели, графики (рис.14.20). Содержание исходного файла также нужно включать в отчет, чтобы было понятно, что же вы рассчитывали. Есть возможность построить несколько линий на одном графике, например, для сравнения нескольких сценариев расчета одной модели. Данные графиков можно экспортировать в формат csv для дальнейшей обработки.
Рис.14.20. Результаты расчета.
Результаты расчета
Теперь результатами расчета должно быть время блокирования путей эвакуации. Значения опасных факторов пожара удобно строить на одном графике, нормируя на критическое значение, тогда сразу видно, по какому параметру происходит блокирование. Таким образом, можно сказать, мы завершили расчет, нашли время блокирования путей эвакуации.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Анализ чувствительности расчета
Далее нужно проводить анализ чувствительности расчета (рис.14.21). Можно проводить его относительно различных параметров: увеличивать нагрузку, параметры вентиляции, размеры геометрических объектов, чтобы оценить влияние на результат расчета. Можно провести анализ чувствительности в зависимости от шага сетки.
Напомню, исходно заданный шаг сетки был 0,25 м.
Выполним еще 3 расчета: 0,1 м, 0,2 м и 0,5 м.
Построим графики скорости тепловыделения и температуры в зависимости от шага сетки и оценим погрешность относительно самого детализированного
Рис.14.21. Анализ чувствительности.
расчета, с ячейкой 0,1 м. Что мы видим? В расчете с шагом сетки 0,5 м значения отличаются более чем на 30%. На самом деле это можно было предположить изначально, для такой небольшой модели это очень крупная сетка. Хотя, выбор сетки вообще достаточно нетривиальная задача, нигде нет четких критериев, какая сетка является хорошей, какая плохой, все зависит от условий использования. Вы нигде не найдете цифр, описывающих нужных шаг сетки. Обычно критерий такой, что ячеек должно быть достаточно много для описания процесса, что определяется путем различных анализов. Например, при размерах ячейки 0,25, 0,2 и 0,1, отличие результатов между собой 10-
15%. Но если расчеты 0,25 и 0,2 выполняются в течение адекватного время: час, или чуть больше, то расчет такой небольшой модели с шагом 0,1 м, занял сутки. Естественно, это слишком долго, и можно по анализу двух графиков сделать вывод, что оптимальным по соотношению времени и точности расчета является размер ячейки 0,2-0,25 м.
На этом у меня все. Какие-нибудь вопросы?
Вопрос-ответ
Можно ли задавать прогрев преграды?
Задать можно, но это будет двухмерный прогрев. Дело в том, что в FDS реализована только одномерная теплопроводность.
А преграду для дыма?
Для дыма – пожалуйста. Геометрия, точность геометрии зависит от точности вашей сетки.
Единственное ограничение, что геометрия должна быть прямоугольной, но и это можно это обойти некоторыми способами. А так можно моделировать что угодно.
Работа система автоматических систем пожаротушения учитывается?
Да, можно учесть.
Просто в примере нет никаких преград. Здания, как я понимаю, проектируются в большей степени по социально-техническим условиям. И для таких зданий в обязательном порядке предусматривается автоматическая установка пожаротушения?
Это можно все моделировать. Тут показана ситуация, когда ничего не работает, когда нет никаких систем пожаротушения. Это программа. Что вы ее попросите, то она и будет рассчитывать. Можно задать что угодно: завесы, противодымную вентиляцию. Все зависит от исходной постановки задачи.
То есть можно заложить, что система вентиляции отключается при пожаре и это будет учитываться?
Конечно, это все можно задать.
У меня вопрос по учету ветров. Можно ли задать наружный ветер и как?
Возможность задавать ветер есть. Это можно делать, на границе домена, просто задавать ветровой профиль.
Какую подготовку нужно иметь, чтобы пользоваться этой программой? Обычный пользователь сможет или нет?
Сможет, но нужно какое-то время, чтобы разобраться с программой.
Каково время заполнения исходных данных?
Это все зависит от сложности модели. Ту, которая была в примере, ее можно завести за пару часов.
Сложную – за день, за два.
Сколько времени занял расчет торгового центра?
Около недели с заданием данных.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДИК ПРИ ОЦЕНКЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ
КОНСТРУКЦИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОГРЕВА БЕТОНА, АРМАТУРЫ И
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
Акулов Артем Юрьевич
Старший преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС
Как вы знаете, в настоящее время существует фактический предел огнестойкости и требуемый предел огнестойкости. Требуемый предел огнестойкости закрепляется Федеральным законом №123 таблица 2. А фактический предел огнестойкости может определяться по результатам испытаний, или по результатам расчетов, что нормируется Федеральным законом №123 статьей 87. Таблица 2 «Федеральный закон №123» Степен Предел огнестойкости строительных конструкций ь огне- Несущи Наружн Перекрыти Строительные Строительные стойко е стены, ые я конструкции конструкции лестничных сти колонн ненесу междуэтаж бесчердачных покрытий клеток здания ы и щие ные (в том Настилы (в Фермы, Внутренни Марши и другие стены числе том числе с балки, е стены площадки несущи чердачные утеплителем) прогоны лестниц е и над элемент подвалами) ы I R 120 Е ЗО REI 60 RE 30 R ЗО REI 120 R 60 II R 90 Е 15 REI 45 RE 15 R 15 REI 90 R 60 III R 45 Е 15 REI 45 RE 15 R 15 REI 60 R 45 IV R 15 Е 15 REI 15 RE 15 R 15 REI 45 R 15 V Не нормируется
Сегодня мы с вами поговорим о некоторых расчетных методиках, которые существуют в настоящее время, и рассмотрим некоторые примеры расчетов.
Метод предельных состояний
Наиболее классическим, применяемым методом по расчету огнестойкости является метод предельных состояний, разработанный Стрелецким в 1955 году. В этой методике расчет делается по потере несущей способности конструкций и теплоизолирующей способности конструкций. По потере целостности эта методика не предполагает расчета. Этот расчет, как и все остальные, состоит из двух частей, статической и теплотехнической. Относительно железобетонных конструкций, с помощью теплотехнической части, мы можем определять предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности, а с помощью статической части мы можем определять предел огнестойкости по потере несущей способности (рис.15.1).
Существуют общие положения по всем расчетам, по расчету металлических конструкций, по расчету железобетонных конструкций. Расчет несущих металлических конструкций
Рис.15.1. Общая схема расчета предела проводится до наступления ослабления несущей способности.
огнестойкости конструкции по потере ее несущей
Основным моментом в определении огнестойкости способности.
несущих металлических конструкций является определение критической температуры стали и определение приведенной толщины металла.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.15.2. Зависимость температуры незащищенных элементов стальных конструкций от времени нагрева по режиму «стандартного» пожара.
На рисунке 15.2 показан график, с помощью которого можно определить предел огнестойкости металлической конструкции. Если посмотреть на этот график, здесь показаны кривые, это как раз приведенная толщина металла, внизу время, фактический предел огнестойкости в минутах, и слева критическая температура стали. Вверху графика штрихпунктирной линией и цифрой 1 обозначена стандартная температура пожара. Рис.15.3. Общий ход выполнения расчета
На следующем рисунке 15.3 показан общий ход выполнения расчета огнестойкости металлической конструкции. В первом блоке показаны исходные данные для расчета, далее начинается статический или прочностной расчет. Сначала определяем коэффициент, который учитывает условия работы конструкции под воздействием температуры, далее, в зависимости от этого коэффициента, определяется критическая температура стали. Затем мы переходим к теплотехническому расчету, определяем приведенную толщину металла. Формула по расчету будет зависеть от сечения конструкции по приведенной толщине металла. И, в конечном итоге, мы выходим на только что рассмотренный график.
Метод математического моделирования
Следующей методикой расчета огнестойкости металлических конструкций является метод математического моделирования, алгоритм расчета фактического предела огнестойкости строительных конструкций. Эта методика разработана и запатентована Ильиным Николаем Алексеевичем. В свое время он работал с известными людьми: Яковлевым, Мурашко. Предыдущую методику, о которой я только что рассказал, он немножко переделал и упростил, привел в более понятный, простой вид.
Огнестойкость изгибаемых железобетонных элементов
Огнестойкость изгибаемых элементов зависит от Fu = f (Dbm ; J σs ; abc ) следующих показателей:
D - коэффициент приведенной теплоемкости материала,
J - коэффициент, учитывающий силовые напряжения конструкции,
F - расчетное сопротивление бетона. Само обозначение F – это предел огнестойкости металлических или железобетонных конструкций.
Огнестойкость сжатых железобетонных элементов (
Fu = f b; Dbm ; J σo ; Rbn ; α μs)
Огнестойкость несущих металлических конструкций с теплозащитным покрытием
Алгоритм оптимального проектирования строительных
Fu = f (Dam ; δ as ; J σs ; Tsr ) конструкций
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Последняя методика расчета огнестойкости это алгоритм оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям норм по огнестойкости (рис.15.4 и 15.5).
Рис.15.4. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования Рис.15.5. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по строительных конструкций, удовлетворяющих требованиям по огнестойкости, с использованием первого подхода, основанного огнестойкости, с использованием второго подхода, основанного на рекомендациях ФЗ №123. на переходе от продолжительности реального пожара к эквивалентной продолжительности пожара через типовые строительные конструкции.
Хочется сказать, что по этой методике производится расчет огнестойкости конструкций, в зависимости от того времени, которое они могут работать в условиях реального пожара. До этого у нас в методиках использовался стандартный пожар, а в этой методике предполагается реальный пожар, расчет немножко усложняется.
В заключительной части хотел бы вам показать пример расчета некоторых конструкций.
На слайде показан пример расчета железобетонной многопустотной плиты перекрытия. Показаны размеры плиты, длина пролета 6 м, указан класс арматуры, количество стержней, марка бетона, заполнитель, влажность 2%, средняя плотность бетона 2300 кг/м2, диаметр пустот и нагрузка, действующая на конструкцию. Далее по самому расчету. Определяем максимальный момент от действия нормативной нагрузки, пересчитываем толщину защитного слоя, так как толщина защитного слоя в проектной документации дается от края до края конструкции. Мы пересчитываем от края конструкции до оси арматуры, здесь на этой формуле показано. Дальше мы производим расчет расчетных сопротивлений арматуры с учетом коэффициента надежности. Далее рассчитываем сопротивление бетона с учетом коэффициента надежности, площадь поперечного сечения арматуры и находим толщину напряженного слоя, напряжение в расчетной арматуре. И дальше - коэффициент, учитывающий изменение прочности арматуры. Этот коэффициент определяется либо из испытаний, подкрепляется справочной литературой, либо высчитывается с помощью определенных формул, для определенного класса арматуры. Нашли критическую температуру стали, определяем теплофизические характеристики бетона. Эти формулы известны, видите, что здесь идет учет температуры при температуре +450ºС. Ну и последнее, определяем предел огнестойкости плиты без учета пустотности. Без учета пустотности получается 1,9 часа. В конце, с учетом пустотности, т.к. у нас многопустотная плита перекрытия, получаем предел огнестойкости 1,71 часа. Если посмотреть внимательно на этот расчет и менять такие параметры, как нагрузки, марки бетона или арматуры, исходные данные в начале самом, то сразу же видно, что если эти значения меняются, то меняется, практически напрямую, предел огнестойкости.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
На следующем слайде показан пример расчета огнестойкости металлических конструкций. Внизу в строке видите, изгиб, растяжение, сжатие, в зависимости от того, какая конструкция, какое сечение конструкций. В левом столбике исходные данные. Если посмотреть, нагрузка 770 килоньютонов, марка стали известна и предел огнестойкости получился порядка 4-5 минут по потере прочности. Если мы с вами изменим нагрузку, соответственно, видите, поменяются значения критической температуры стали и предел огнестойкости тоже понизится. Причем, по этой методике расчета, (методика Стрелецкого), от этого графика, мы никуда не можем уйти, потому что он закреплен таким образом. Расчет сводится к определению фактической огнестойкости к этому графику.
Следующий расчет. На этом слайде показана методика расчета, разработанная Николаем
Алексеевичем Ильиным. Все то же самое: исходные данные, данные для расчета тепловой диффузии и результаты расчетов. В исходных данных видно, какая есть нагрузка. Если поменять нагрузку, плотность бетона, то напрямую меняется предел огнестойкости. Предел огнестойкости по потере несущей способности получился 67 минут, по потере теплоизолирующей способности - 110 минут, по потере целостности - 66 минут. Причем, эта методика дает возможность просчитывать некоторые вопросы по потере целостности.
Вопрос-ответ
Вопрос: Вы говорили о ссылках на эти методики. В каких документах они существуют? В учебниках, монографиях, какие-то рекомендациях?
Акулов А.Ю.: Методика Стрелецкого, про которую я говорил, закреплена, в основном, только в учебниках. На нее есть ссылки в сводах правил, в стандартах, но в полном объеме ее нет нигде кроме учебников. Николай Алексеевич Ильин, периодически издает методические указания и стандарты
Самарского государственного архитектурного университета, где он работает. Методика запатентована и, в принципе, простая.
Вопрос: Вы упомянули в докладе, что огневое воздействие можно рассматривать не только по режиму стандартного пожара, но и реального. Каким образом, в каких случаях, на основании каких документов можно рассматривать режим реального пожара и что это такое?
Акулов А.Ю.: На слайде формула для определения стандартной температуры пожара по времени.
Здесь понятно в этой формуле, tv – температура нагревающей среды, tn – температура начальной среды
+20ºС, τ – это время. На следующем слайде, некий анализ стандартных температур пожара в странах мира.
У нас в методиках до сегодняшнего дня применялась стандартная температура пожара, потому что ГОСТ
30247.0 «Общие требования испытания методики огнестойкости строительных конструкций» говорит нам только про стандартную температуру пожара. А все методики, базируются как раз на этом ГОСТе. Прежде чем появилась методика, Николай Алексеевич проводил множество испытаний именно по стандарту. То что последняя методика, которая базируется на определении реальной температуры пожара, это одна из первых методик.
Вопрос: Как соотносятся труды Ильинского с трудами, Ройтмана. Какие есть различия?
Акулов А.Ю.: Как я уже говорил, Ильинский, он работал в свое время с Яковлевым, с Ройтманом, и его методика родилась, из классической методики. Они вместе разрабатывали методику. Просто он произвел математическую обработку результатов испытаний, большого количества испытаний, ушел от дополнительных коэффициентов, то есть тех коэффициентов, с помощью которых рассчитываются физические показатели конструкции. Методика Ильинского сильно отличается от классической по формулам, по внешнему виду, но когда начинаешь ее разбирать, то, практически, то же самое.
Единственное, нет построения графиков.
Вопрос: Подскажите, пожалуйста, как учесть практический предел огнестойкости незащищаемых конструкций?
Акулов А.Ю.: Первая методика, Стрелецкого, которую я показал, без огнезащиты, этот вот график, который мы часто наблюдаем. Существуют графики для определенных видов огнезащиты: бетонирование, оштукатуривание. Если появляется новая краска, легкая штукатурка, то мы в конце упираемся в отсутствие этих графиков при расчете. И по этой методике будет проблематично просчитать огнестойкость. В методике Ильина учитывается толщина защитного слоя, как металлических конструкций, так и железобетонных, многослойных, с огнезащитой или дополнительными защитными слоями.
Вопрос: Есть такое СТО, где в приложениях указаны колонна, разрисованная сеточка и температура прогрева, когда на каких минутах возникает внутри этого тела, колонны, плиты. Насколько верны эти данные и откуда они взяты?
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Акулов А.Ю.: Эти показания верны, это показатель еще в районе 80х годов, когда проводились огневые испытания. То есть он родился из огневых испытаний, показаний. Например критическая температура стали, мы ее можем сами посчитать, можем определить испытаниями. Потом можно обработать результаты испытаний, привести к чему-то общему, что в этом СТО как раз и делается. В нем показана методика расчета железобетонных конструкций по методу Стрелецкого. Классическая теория огнестойкости.
Вопрос: Этот метод расчета на сегодняшний день реализован в каком-то программном продукте, или надо садиться прописывать?
Акулов А.Ю.: Мы прописали его в Excel. В принципе для себя, чтобы проверять у курсантов работы и быстро проводить расчет. Программное обеспечение для расчета огнестойкости иногда встречается в
Интернете.
Вопрос: Системы загружения конструкции у вас только эти, других нет?
Акулов А.Ю.: Есть. Просто здесь я показал самый простой вариант, быстрый. Если брать более сложные конструкции, монолитные, железобетонные, то, соответственно, расчеты увеличиваются по размеру и по сложности.
Вопрос: Где можно достать печатный вариант с разработкой сложнодоступного метода?
Акулов А.Ю.: Только у Ильина. У нас есть по одной книжке, он их дарит, когда приезжает к нам в гости, мы с ним постоянно общаемся. Думаю, что у них в Самарском государственном архитектурно строительном университете можно приобрести. Мы делаем акцент на классической методике Стрелецкого, потому что она заложена у нас в рабочей программе для курсантов вся литература под нее есть. С методикой Ильина, мы сами познакомились и начали работать недавно.
Вопрос: А если мы по этой методике посчитаем огнестойкость, будет ли это правомерным с точки зрения экспертизы?
Акулов А.Ю.: Затрудняюсь ответить на этот вопрос, потому что, в Федеральном законе №123, статья
87 написано, что расчет должен производиться по утвержденным методикам. Пока это открытый вопрос.
Вопрос: Кем утверждаться должно?
Акулов А.Ю.: Предполагаю, что МЧС. Вообще разработчиком по учебно-методическому обеспечению всей пожарной охраны будет выступать ВНИИПО. Скорее всего, они будут основоположниками какой-то методики, но, я думаю, что она будет близка методике Стрелецкого.
Вопрос: В самом начале, при определении пределов огнестойкости вы говорили, что мы можем действовать либо методом расчета, либо результатом испытаний. Раньше мы пользовались пособием,
СНиПом 2280, потом появился справочник для инспектора ГПС. Хотя проводятся натурные испытания, какие-то отчеты есть. Но они не систематизированы, нигде не изданы.
Акулов А.Ю.: Как написано в 87 статье, существуют только два этих пути. Причем пособие по определению пределов огнестойкости, не имеет под собой никакой основы, существует в качестве рекомендательной литературы. Приведу простой пример. Если вы помните пособие, то в 11 таблице, самая первая позиция - «металлические конструкции». В ней перечислены следующие конструкции: колонны, стойки, балки, фермы, без огнезащиты. И зависимость идет напрямую, пропорционально приведенной толщине металла. Посмотрите, конструкции различны по характеру работы, но нагрузка нигде не учитывается, она нигде не прописана. Как опираться на такие данные?
Вопрос: Последним СТО тоже, получается, нельзя пользоваться?
Акулов А.Ю.: Если я правильно понимаю характер данного документа, то это чуть ли не стандарт организации.
Вопрос: Для железобетонных конструкций он тоже неприменим?
Акулов А.Ю.: Сама методика, которая заложена в СТО, применима, но не утверждена.
Вопрос: Получается, сейчас выбрав вот эти два пути, вы загоняете проектировщиков в угол.
Акулов А.Ю.: Не мы. Я ближе все равно к стороне проектировщиков. Согласен, что методика должна быть утверждена. До тех пор, пока она не утверждена, честно говоря, я не знаю, как поступать.
Пока экспертиза принимает наши расчеты, то что мы делаем, в институте. Не обращали особого внимания на « утвержденный – не утвержденный».
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Последнее, на что хотел бы обратить ваше внимание. Раньше проводились испытания группы огнезащитной эффективности для средств огнезащиты металлических конструкций. Коротко, в чем смысл испытаний. Шест металлический, № 27 испытывается в огневой печи с какой-то огнезащитой, определяются группы огнезащитной эффективности, их 5 штук. Сейчас этот НПБ переименовывается в национальный стандарт. Люди, которые изготавливают огнезащиту, занимаются огнезащитными работами, в своих рекламных документах и коммерческих предложениях пишут, что их огнезащита повышает огнестойкость металлических конструкций, например, до 180 минут. По каким причинам они так пишут, это другой уже момент, но вы должны понимать, что это не огнестойкость, это … огнезащитной эффективности. Нужно, чтобы у вас было это понимание, может быть, вы с этим сталкивались, потому что такие вопросы уже были. Огнестойкость это либо испытания, либо расчет. Раньше, да, были справочные данные, техническая информация.
Вопрос: Техрегламент требует соблюдения обязательных требований Техрегламента, риск меньше миллионной или соблюдения Сводов правил. В Сводах правил есть табличка: для определенного типа зданий, в зависимости от параметров, требуемые пределы огнестойкости для элементов. Если мы не выбираем Свод правил как демонстрацию выполнения требований безопасности, а выбираем риск, то в методике для общественных зданий про огнестойкость вообще ни слова нет. Каким образом можно связывать огнестойкость конструкции по реальному, по стандартному пожару, т.е. заложены в проекта на основании какого-то обоснования и пожарной.
Акулов А.Ю.: Во-первых, вот она таблица 21, она в самом законе каким-то образом выглядит, и в
СП, касаемо огнестойкости, она выглядит точно так же.
Вопрос: Как связать пожарный риск со степенью огнестойкости зданий, сооружений?
Акулов А.Ю.: В СП и Федеральном законе, а раньше в СНиП 210197, был такой пункт, что первую степень огнестойкости нельзя применять для стержневых несущих конструкций, из металла с огнезащитой или без огнезащиты. Сейчас нет такого пункта. Если, если я докажу огнестойкость металлической конструкции с огнезащитой, она будет в районе 130 минут, то я могу ее применять в первой степени огнестойкости.
Вопрос: Раньше все пределы огнестойкости были указаны в справочнике. Сейчас этот справочник действует?
Акулов А.Ю.: Только что об этом говорили, он давно уже не действует. Он был пособием СНиП
2280. В качестве оценок, чтобы, скажем, примерно прицелиться для себя, его можно использовать, но чтоб на него опираться – нет.
Вопрос: А как быть с кирпичными конструкциями?
Акулов А.Ю.: Я показал здесь железобетон, наиболее применяемый сейчас в качестве каркаса.
Кирпичные стены просчитываются точно так же по несущей способности, по потере теплоизолирующей способности, по методике Стрелецкого и по методике Ильина.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ИСТОЧНИКИ ПО СТАТИСТИКЕ ПОЖАРОВ. ВЕРОЯТНОСТИ ПОЖАРОВ ДЛЯ
РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЗДАНИЙ И ПОМЕЩЕНИЙ
Брюхов Евгений Николаевич
Преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС МЧС
России
Расчет пожарного риска
На сегодняшний день вопрос вероятности возникновения того или иного события является достаточно актуальным. При определении значения индивидуального риска, значение вероятности возникновения пожара является расчетной зависимостью.
Расчет пожарного риска – это оценка воздействия на людей поражающих факторов пожара и принятых мер по снижению частоты их возникновения и последствий. Расчетный индивидуальный риск определяется по следующей формуле:
Qв = Qп(1-Rап) Pпp (1 - Рэ) (1 - Pп.з) где Qп – частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных. При наличии данных о количестве людей на объекте защиты необходимо пользоваться уточненными оценками, а при их отсутствии – оценками в расчете на одно учреждение.
В рекомендациях по оценке пожарного риска сказано, что частота возникновения пожаров в здании в течение года, определяется на основании статистических данных.
Для определения сущности данных по статистике, нужно определиться с понятием статистики.
Краткая история статистики
Со второй половины XIX века сбором в России информации о статистике пожаров осуществляло министерство внутренних дел Империи Российской Федерации. В конце XVIII – начале XIX века расширенный сбор информации собирали страховые компании, которые использовали эти данные для своей оценки. То есть использовали в противопожарном страховании. Уже к середине XIX века сбор статистических данных производился подразделениями пожарной охраны по нескольким показателям, которые включали общие данные, основные отрасли, гибель людей. К концу XIX века возрождены были методические основы, то есть уже начали появляться какие-то формы отчетности, появился статистический листок. И в то же время в структуре ВНИИПО был создан отдел, который занимался сбором всей этой информации. В 1980 году происходило активное внедрение информационных технологий, вычислительной техники, и поэтому сбор информации был гораздо упрощен, то есть появилась возможность расширить перечень уточняемых позиций. В 1994 году на основании постановления совета министров была создана единая государственная система учета пожаров. В рамках данной системы появилась карточка учета пожаров, которая была утверждена приказом МЧС №332. На сегодняшний день приказ отменен, действует
714 приказ, он называется «Об утверждении порядка учета пожаров и их последствий».
Порядок сбора статистических данных по пожарам по системе МЧС
Порядок сбора статистических данных по пожарам по системе МЧС приведен на рисунке 16.1.
Отделы ГПН и ФПС городов (районов) осуществляют первичный сбор статистических данных по пожарам.
В свою очередь, структурные подразделения по субъектам уточняют всю эту информацию, аккумулируют, проверяют полноту и правильность ее заполнения и предоставляют ее во ВНИИПО. ВНИИПО в свою очередь разрабатывает рекомендации, вычисляет вот эту самую вероятность возникновения. И уже в свою очередь предоставляет эту информацию в центральный аппарат МЧС. В свою очередь центральный аппарат МЧС отчитывается перед правительством и президентом.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Отделы ГПН и ФПС городов (районов)
(Сбор первичных статистических данных по пожарам)
Структурные подразделения органов, специально уполномоченных решать задачи гражданской обороны и задачи по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций по субъектам Российской Федерации
(получают данные, обрабатывают, проверяют полноту и правильность заполнения).
ФГУ ВНИИПО МЧС России
Центральный аппарат МЧС России
Рис 16.1. «Порядок сбора информации»
Как осуществляется порядок учета пожаров и их последствий - это приказ №714 от 21.11.2008 г. И вслед за ним вышел приказ № 760 «О формировании электронных баз данных учёта пожаров (загораний) и их последствий», который формировал базу по учету пожаров и их последствий. Также существует постановление Росстата об утверждении статистического инструментария для организации МЧС статистического наблюдения за пожарами и последствиями от них.
Понятие статистики
Статистика – это совокупность числовых показателей, характеризующих общественные явления и процессы.
Также под статистикой понимается практическая деятельность по сбору, обработке, анализу по различным направлениям общественной жизни.
И с третьей стороны – это итоги массового учета, опубликованные в различных источниках.
Таким образом, можно аккумулировать это понятие статистики и дать общее определение:
статистика – это общественная наука, изучающая количественную сторону массовых явлений в целях выявления качественных особенностей и закономерностей их развития.
Статистика в пожарной охране включает в себя:
• статистическое наблюдение и регистрацию пожаров;
• сбор первичного материала и группировку собранного материала, которое осуществляет так называемое Управление;
• отработку, сопоставление и анализ сводных (обобщенных) показателей, которое осуществляет уже головная организация ВНИИПО.
Федеральный закон N 282-ФЗ. «Об официальном статистическом учете и системе государственной статистики в Российской Федерации»
В Федеральном законе № 282 закреплены основные понятия, которые существуют в области статистики, которое дает четкое представление, что официальная статистическая информация является общедоступной и подлежит опубликованию в официальных изданиях: «…Официальная статистическая информация является общедоступной, за исключением информации, доступ к которой ограничен федеральными законами. Обеспечение доступа заинтересованных пользователей официальной статистической информацией к общедоступной официальной статистической информации осуществляется путем ее предоставления или распространения». На сегодняшний день опубликований данного типа не существует.
Определение вероятности возникновения пожаров
Информации, опубликованной в официальных источниках не достаточно. Такая информация не дает, возможности определить вероятность возникновения пожара на том или ином объекте.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
При современных тенденциях развития строительства и нормирования, вероятность возникновения пожара следует представить в соответствии со ст. 32 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности.
«…все здания, строения, сооружения и пожарные отсеки делятся на классы функциональной пожарной опасности», то есть, для каждого здания, сооружения в соответствии с классом функциональной пожарной опасности следует определить вероятность возникновения пожара.
В настоящее время накоплен достаточно большой зарубежный опыт, так в международном руководстве по противопожарной защите Великобритании «INTERNATIONAL FIRE ENGINEERING
GUIDELINES. EDITION 2005» говорится, что вероятность возникновения пожара в здании не должна превышать определенных значений. При этом дается приписка, что эти данные могут быть использованы при оценке вероятности в методологиях, для которых требуется информация вероятности возникновения пожара. Но при использовании этих данных следует соблюдать осторожность, потому как при смене новых, то есть в случае, если появляются новые технологии или меняются материалы, вероятность возникновения пожара может меняться. Что, к сожалению, не закреплено в наших документах.
Также в сводах правил Великобритании существует формула для расчета вероятности пожара:
P = a⋅ A i b
F
P – вероятность возникновения пожара а – постоянная, относящаяся к типу помещения
АF – общая площадь помещения b – постоянная относящаяся к типу помещения
Для определения постоянных существует следующая таблица «Вероятность возникновения пожара в различных типах помещений заданного размера BSI2001» (нормативный документ Британского института стандартов «Применение принципов противопожарной защиты при проектировании зданий.
Свод правил» 2001 год). К сожалению, она представлена только для производственных зданий, то есть в зависимости от этих коэффициентов подбирается значение и, соответственно, подставляется в формулу, вычисляется вероятность.
Таблица «Вероятность возникновения пожара в различных типах помещений заданного размера
BSI2001»
Вероятность возникновения пожара в
Тип помещения а b здании общей площадью
1000 м2
Вся производственная 0,0017 0,53 0,066 промышленность
Отдельные виды промышленности
Пищевая, табачная, пр. напитков 0,0011 0,60 0,069
Химическая и смежные отрасли 0,0069 0,46 0,165
Машиностроение 0,0001 0,75 0,018
Электромашиностроение 0,0006 0,59 0,035
Автомобилестроение 0,0001 0,86 0,038
Изделия из металла 0,0016 0,54 0,067
Другие виды промышленности 0,0084 0,41 0,143
Вывод
В итоге доклада хотелось бы сказать, что на сегодняшний день в рекомендации по оценке пожарного риска для общественных зданий входят значения вероятности возникновения пожаров, которые дают не совсем полную и качественную оценку вероятности возникновения пожара для всех зданий.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
БАЗЫ ДАННЫХ ПОЖАРНЫХ НАГРУЗОК
Шархун Сергей Владимирович
Преподаватель кафедры Пожарной безопасности в строительстве УрИ ГПС МЧС
России
Актуальность
Целью своего доклада на сегодняшний день я вижу уже, это систематизация полученных знаний и знаний, которые уже были у Вас до сегодняшнего дня. В связи с этим я вижу три факта актуальности своего выступления.
1. Вещества и материалы, на сегодняшний момент применяемые в строительстве, имеют большую степень пожарной опасности и их спектр применения, и количество видов материалов очень высоко, соответственно, у каждого материала есть свои свойства и показатели.
2. На сегодняшний день существует множество программных комплексов, которые реализуют расчет времени блокирования, так называемый расчет ОФП. В этих программных комплексах в основном, как мы видели из предыдущих докладов, заложена база данных, представленная в учебном пособии Кошмарова.
3. При оценке пожарного риска без использования программных комплексов, вручную по известным формулам, существует сложность в определении исходных данных. Знание свойств горючих материалов, горючей нагрузки нам необходимо для определения критической продолжительности пожара. В свое время, когда действовал ГОСТ 12.1.004 приложение 2, он не давал ни каких справочных данных необходимых для расчета, существовал вопрос – откуда же брать исходные данные? Исходные данные которые, нам необходимы. Это скорость выгорания, скорость распространения пламени, низшая теплота сгорания и коэффициенты, которые нам дают количество выделяемых токсичных газов и количество потребляемого кислорода.
Столкнувшись с такой проблемой, я искал исходные данные по различным источникам, это был справочники Баратова, справочник Корольченко и другие пособия. Из тех источников, которые были проанализированы, полных исходных данных не было приведено ни в одном источнике.
Так, например, в таблице 11 приложении 4 ГОСТ дается линейная скорость распространения пламени.
Также линейная скорость приведена в различных редакциях справочника руководителя тушения пожара. Но опять же они приведены для материалов и веществ.
Выдержка из таблицы 11 приложения 4 к ГОСТ 12.1.004-91
Линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов
Материал Линейная скорость распространения пламени по поверхности Х102 м·с-1
1. Угары текстильного производства в разрыхленном состоянии
2. Корд 1,7
3. Хлопок разрыхленный 4,2
4. Лен разрыхленный 5,0
5. Хлопок+капрон (3:1) 2,8
6. Древесина в штабелях при влажности, %:
8- 12 6,7
16-18 3,8
18-20 2,7
20-30 2,0 более 30 l,7
7. Подвешенные ворсистые ткани 6,7-10
8. Текстильные изделия в закрытом складе при загрузке 100 от м-2 0,6
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. Выдержка из таблицы 12 приложения 5 к ГОСТ 12.1.004-91 Средняя скорость выгорания и низшая теплота сгорания веществ и материалов Скорость потери массы х103, Низшая теплота сгорания, Вещества и материалы кг·м-2·с-1 кДж·кг-1 Бензин 61,7 41870 Ацетон 44,0 28890 Диэтиловый спирт 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) 13,7 % 39,3 13800
Таблица «Методика оценки пожарного риска в приложении 7 учебного пособия Кошмарова»
Наименование параметра Единицы
Источник измерения
7. Параметры пожарной нагрузки. Для каждого вида пожарной нагрузки, имеющейся в помещении здания, задаются:
- скорость выгорания, кг/м2·с Справочник
- скорость распространения пламени, м/с Справочник
- низшая теплота сгорания, МДж/кг Справочник
- коэффициент дымообразования, Нп·м2/кг Справочник
- коэффициент поглощения кислорода, кг/кг Справочник
- коэффициенты выделения продуктов сгорания кг/кг Справочник
Таблица 12, приложения 5. Нам предлагается скорость потери массы, то есть удельная скорость выгорания и низшая теплота сгорания. Но, может, кто-то уже сталкивался с этой проблемой, эти две таблицы между собой не состыкуются. Те вещества и материалы, которые есть в первой таблице, их может не быть во второй таблице, а также и наоборот. В этом приложении нет таблиц, которые дают нам показателей о выходе горючих газов, токсичных газов, токсичных продуктов горения и о количестве потребляемого кислорода при горении того или иного вещества.
Единственным пособием, которое имело все исходные данные, необходимые для расчета, это было учебное пособие Кошмарова, оно было выпущено в 2000 году в Академии ГПС МЧС России. Но опять же встает вопрос, методика есть, методики в ГОСТе прямо есть такая фраза, что исходные данные берутся по справочным пособиям, но не указано, какие справочные пособия при этом использовать. Приложение учебного пособия Кошмарова которое включает базы данных пожарных нагрузок, целиком и полностью перекочевало в 7 приложение к методике, которую мы обсуждаем.
Недостатками данной базы, на мой взгляд, является то, что не учитывается выход других токсичных продуктов горения, за исключением СО, СО2 и HCl, такие как синильная кислота и ряд других токсичных
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
газов. В приложении 7 нам дана таблица, которая определяет необходимое количество исходных данных, и здесь, мы как видим, указано источник – справочник, источник – справочник, также не указано, где какой справочник.
Классификации горючих материалов
Дальше хотелось бы в своем докладе остановиться еще на том, что есть что.
В свою очередь твердые горючие материалы делятся на две группы (рис.17.1):
1. Материалы, горение которых протекает только в газовой фазе и материалы,
2. Материалы, горение которых сопровождается термическим разложением с выделением газообразных продуктов и образованием обугленного слоя.
К первой группе относятся такие материалы, горение которых протекает только в газовой фазе. У материалов этой группы поверхностный слой сублимируется или плавиться и испаряется. Представителями этой группы является большинство синтетических полимерных материалов (например, полиметилметакрилат, то есть так называемое «органическое стекло»).
Ко второй группе относятся материалы, горение которых сопровождается термическим разложением с выделением газообразных продуктов и образованием переугленного слоя, утолщающегося с течением времени горения. Представителями это группы материалов являются древесина и некоторые синтетические полимерные материалы (например, фенольные).
Определение скорости выгорания
Твердые горючие материалы
материалы, горение которых сопровождается материалы, горение термическим разложением с выделением которых протекает газообразных продуктов и образованием только в газовой фазе переугленного слоя
полиметилметакрилат, древесина и некоторые синтетические т.е. так называемое полимерные материалы (например, «органическое стекло» фенольные)
Рис.17.1. Классификация горючих материалов.
Скорость выгорания – это процесс термического разложения, сопровождающаяся уменьшением массы твердого горючего материала, в расчете на единицу времени. От чего у нас зависит скорость.
Неоспоримо она зависит от природы материалов, потом, что из себя представляет материал. Также скорость выгорания твердых материалов зависит от геометрической структуры пожарной нагрузки и пространственной ориентации ее в том или ином помещении. Также скорость выгорания твердых материалов зависит от величины занятой ими площади, толщины и степени дисперсности слоя.
Скорость распространения пламени
Скорость распространения пламени – это расстояние, пройденное фронтом пламени в единицу времени по поверхности горючего материала. Значения скорости распространения пламени лежат, как правило, в диапазоне от 0,002 до 15 м/с, 15 м/с это очень большая скорость, характерна в основном для жидких горючих веществ.
Низшая теплота сгорания
Низшая теплота – это количество теплоты, как уже было сказано, без учета теплоты, израсходованной на испарение воды, содержащейся в топливе или образующейся при сгорании, количество теплоты, выделившийся при полном сгорании единицы топлива.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Вывод
Подводя итог под своим выступлением, хотелось бы отметить следующее, что законодатель впервые узаконил имеющуюся ранее у нас базу данных, приведенную в учебном пособии Кошмарова, сделав ее нормативным документом. Сейчас у нас очень хорошо развита наука химия, не стоит на месте, развивается, развивается, появляются все новые материалы, на их основе появляются новые строительные материалы. Их показатели пожарной опасности могут в разы отличаться от тех, которые приведенные в пособии в 2000 году. И, может быть, имело смысл эту базу выводить не как приложение к методике, а как каким-то справочным документом, который мог бы издаваться и переиздаваться, в зависимости от того, как изменяется у нас область применения строительных материалов, которые у нас применяются. База данных сейчас одна, которую мы можем использовать.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ВЕРОЯТНОСТИ ЭФФЕКТИВНОГО СРАБАТЫВАНИЯ СИСТЕМ
Семиноженко Валентина Владимировна
Старший преподаватель кафедры Пожарной автоматики УрИ ГПС
Хотелось бы начать с названия темы: «Надежность систем противопожарной защиты. Определение вероятности эффективного срабатывания систем». Эта тема бывает представлена в теоретических расчетах, но на практике определение вероятности эффективного срабатывания систем, не находит широкого применения, по ряду причин. Но, тем не менее, что такое надежность.
Основные термины и определения
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени, в установленных пределах, значения всех параметров, характеризующих способность выполнения требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, то есть техническое обслуживание, ремонт, хранение, транспортирование.
Надежность состоит из сочетаний свойств – безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Естественно, что теория надежности – это больше теория вероятности и только опираясь на термины теории вероятности, можно говорить о надежности.
• Исправное состояние – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической или конструкторской документации.
• Неисправное состояние – это состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической или конструкторской документации.
• Неисправность может быть: незначительной, допускающей сохранение работоспособности, на практике это считается повреждением; или значительной, при которой эта работоспособность способность нарушается, наступает отказ системы. Если обратиться к практике, то для любой установки пожарной автоматики, будь то сигнализация, установка пожаротушения или дымоудаления, исправное состояние, очень редкое явление. Потому что, при реализации проектных решений, чаще всего бывают какие-то отступления от задуманного в проекте.
• Работоспособное состояние объекта характеризует его способность выполнять заданные функции при соответствии всех параметров требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
• Неработоспособное состояние объекта – такое его состояние, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требо ваниям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
• Предельное состояние объекта – такое состояние, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
К событиям, характеризующим надежность противопожарной защиты, относятся повреждения или отказ.
• Повреждением считают событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении его работоспособности.
• Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Критерием отказа считают признак или совокупность признаков неработоспособного состояния объекта, установленных в нормативно-технической или конструкторской документации.
Виды отказов
Установлены следующие виды отказов:
• Независимый отказ – это отказ объекта, не обусловленный отказом другого объекта. Примером таких отказов в установках пожарной автоматики могут послужить отказы отопителей, оросителей, отказы спринклерных головок, легкоплавких замков тросового привода АУЛ, отсыревшего пиропатрона, аккумулятора (резервного источника питания), магнитного пускателя для включения электродвигателя насоса или вентилятора системы дымоудаления и т.п.
• Зависимый отказ – отказ объекта, обусловленный отказом другого объекта. В случае отказа некоторых датчиков, например контактного манометра, следствием будет отказ пуска насоса электродвигателя.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• Внезапный отказ характеризуется скачкообразными изменениями значений одного или нескольких заданных параметров объекта. Внезапные отказы могут быть как случайными, так и закономерными. К случайным отказам относится замерзание раствора пенообразователя в трубопроводах, засорение в выпускных насадках оросителей или какие-либо механические повреждения (небрежность, ремонт) или тепловые (в результате пожара) повреждения сеток генераторов пены, трубопроводов, цепей управления или сигнализации УПС и УПТ. Засорение оросителей является внезапным отказом, но если углубиться в эту проблему, то она достаточно закономерена, в чем я убедилась после монтажа лаборатории. Из участка трубопровода длинной около 10 м, после сварочных работ выходило большое количество разнообразной грязи и, соответственно, можно сделать вывод, что на объектах в трубопроводах, если их вообще не промывают, засорение оросителей будет закономерным явлением, потому что окалины бывают очень большого размера и при этом распыление воды становится просто невозможным.
• Постепенный отказ представляет собой процесс постепенного изменения одного или нескольких заданных параметров объекта. Постепенные отказы называют параметрическими. Отказы этого вида внешне незаметны. Постепенный отказ, если обратиться к пожарной автоматике, свойственен для извещателей, особенно для самых распространенных сейчас, дымовых. Потому что все эти элементы боятся пыли, а их запыление, является непреодолимым явлением. Соответственно, постепенный отказ в данном случае тоже будет закономерным, и, соответственно, сейчас ведется работа по борьбе сзапылением
• Эксплуатационный отказ
• Производственный отказ
• Конструктивный отказ
Группы объектов с точки зрения показателей и методов оценки надежности
• 1-я группа – неремонтируемые объекты, применяемые до первого отказа, т.е. такие объекты, для которых в случае отказа проведение ремонтов нормативно-технической и (или) конструкторской документацией не предусмотрено. Неремонтируемыми объектами являются водяные спринклеры, легкоплавкие замки тросовых приводов, пенообразователи, огнетушащие порошки, уплотнительные материалы, сигнальные лампы, мембраны запорно-пусковых головок, сигнальные лампы, плавкие предохранители и сопротивления в цепях пуска и сигнализации, пиропатроны, зачастую тепловые извещатели.
• 2-я группа – ремонтируемые объекты, восстановление которых в процессе применения невозможно.(Для УПА термин «процесс применения» включает режим дежурства. В этом режиме вполне естественным является восстановление объектов, находящихся в не-нагруженном, статичном состоянии) К ним можно отнести все подсистемы установок пожарной автоматики (УПА), узлы, блоки и элементы, восстановление которых путем ремонта может производиться при обнаружении отказов работоспособности в периоды проведения плановых технических обслуживаний или ремонтов.
• 3-я группа – ремонтируемые восстанавливаемые в процессе применения объекты, для которых допустимы кратковременные перерывы в работе. К ним можно отнести УПС и УПТ, системы противодымной защиты, установки оповещения людей и управления их эвакуацией при пожаре.
Временные перерывы в работе могут быть обусловлены восстановлением после срабатывания (при пожаре или в процессе испытаний), проведением плановых ремонтно-профилактических работ (месячные, квартальные и годовые ТО), в процессе которых установки выводятся из режима дежурства на несколько часов.
Выбор обоснования показателя надежности для ремонтируемых и неремонтируемых средств пожарной автоматики.
В качестве критерия надежности применяется четыре основных свойства: безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость.
В формулы оценки различных показателей надежности входят такие понятия, как функция распределения наработки до отказа и функция распределения времени до восстановления. Наработка на отказ и время восстановления – величины случайные, могут оцениваться только в теории вероятности.
Случайные величины характеризуются функцией распределения.
Функции распределения
В теории надежности используются различные функции распределения: экспоненциальное, рэлея, нормальное, но по ряду основных исследований наработка на отказ подавляющего большинства элементов пожарной автоматики (электронных устройств, реле, клапанов) подчиняются экспоненциальному закону.
Соответственно, возможно вычисление по формуле:
F(t) = 1 – e-Lt,
Где L=1/Т0
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
При экспоненциальном распределении наработки на отказ упрощается вычисление всех показателей надежности.
Методы резервирования
Одним из важнейших методов повышения надежности объекта являются методы резервирования.
Цель резервирования – обеспечить отказоустойчивость объекта в целом, то есть сохранить его работоспособность, в условиях отказа одного или нескольких элементов.
Резервирование может быть структурированным, функциональным, существуют и другие виды резервирования.
Показатели долговечности
Жесткие требования должны предъявляться к элементам и узлам, которые:
1) Имеют ограничение по условиям эксплуатации ресурса.
Это спринклерные оросители, тросовые замки, извещатели, запорно-пусковые и контрольно пусковые устройства, электроизделия, пенообразователи, огнетушащие порошки, аккумуляторы, станции или пульты пожарной сигнализации, зарядные станции.
2) Показатели долговечности лимитируются такими критериями, как пожаро-взрывоопасность или уровень ответственности защищаемого объекта.
Хотелось бы сказать, что надежность данных устройств рассчитывается при их разработке, проверяется при сертификации. Но практика показывает, качество оборудования напрямую зависит от того, для кого оно производится. Например, я столкнулась с фирмой, которая выпускает извещатели и контрольно-приемные приборы. Оборудование для зарубежных стран, выпускается очень качественное, но когда нам просто подарили их оборудование, то выяснилось, что ряд извещателей сразу выдавали ложное срабатывание, один из шести приборов сразу же вышел из строя и так далее. Это говорит о том, что, надежность будет зависеть от того, какая элементная база будет использоваться для производства оборудования. Можно использовать дорогую элементную базу и, соответственно, оборудование будет очень качественным и надежным, а можно использовать дешевые элементы, и оборудование будет хуже, хотя приборы по внешнему виду отличаться не будут и сертификат будет в том и в другом случае. В таких условиях говорить о вероятности наработки на отказ, вероятности срабатывания достаточно сложно.
Выпуск элементов в нашей стране за последние годы сократился и производители находятся в достаточно сложных условиях.
Расчет надежности
Перейдем к расчету надежности. Он ведется в следующей последовательности:
• составляется структурно-логическая схема надежности, с учетом анализа работы принципиальной схемы установки;
• выбираются нормируемые показатели надежности;
• заполняются карты расчета интенсивности отказов;
• определяются числовые значения нормируемых показателей надежности
• формируются выводы
Структурно-логическая схема надежности аппаратуры составляется на основе ее функциональной схемы и описания работы. Она представляет собой условную блок-схему из составных частей аппаратуры
(блоков, элементов), соединенных последовательно или параллельно с учетом принятого условия отказа аппаратуры. Составные части, выход из строя одной из которых приводит к отказу всей аппаратуры, изображаются последовательно; составные части, при отказе одной из которых аппаратура считается работоспособной, -параллельно. Соединение частей аппаратуры в структурно-логической схеме надежности может существенно отличаться от их схемного соединения. В зависимости от принятого условия отказа структурно-логическая схема надежности одной и той же аппаратуры может оказаться различной.
Расчет надежности установок с контролером работоспособности отдельных узлов и элементов.
Если контроль исправного состояния установки осуществляется непрерывно, то для нахождения коэффициента готовности установки сигнализации, необходимо представить ее как сложное техническое устройство с тремя возможными состояниями:
Е1 – состояние готовности к работе, когда обе цепи (основная и контролирующая) исправны;
Е2 и Е3 – состояние восстановления (готовности к работе), когда или контролирующая цепи восстанавливаются.
Формула, описывающая эти три состояния, имеет вид:
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
k – коэффициент готовности, λ и µ - интенсивность отказа и восстановления основного элемента, λк и µк - интенсивность отказа и восстановления контролирующего элемента (принято µ≈µк).
Граф состояний установки пожарной сигнализации выглядит следующим образом:
E1 - состояние готовности установки к работе;
Е2 - состояние восстановления основного блока;
Е3 - состояние восстановления контролирующей цепи;
λ и λ к - интенсивности отказов основного блока и контролирующей цепи;
μ и μк - интенсивности восстановления основного блока и контролирующей цепи.
Показатели ремонтопригодности
Вероятность восстановления работоспособного состояния - вероятность того, что время восстановления объекта не превысит заданного (установленного).
где Т в среднее время восстановления
Время восстановления - математическое ожидание времени восстановления работоспособности (или функционирования) объекта после ремонта, после отказа либо аварии, после зарядки либо срабатывания или проверки работоспособности.
Статистическое значение этого показателя можно определить по формуле:
где т - число восстановленных объектов;
tB,I - время восстановления i-го объекта
Основные направления повышения надежности элементов и узлов установок пожаротушения
• Включение автоматических установок пожаротушения (АУП) непосредственно в цепочку технологической автоматики. Это позволит осуществить непрерывный контроль работоспособности, что, конечно, на практике практически не выполняется.
• Упрощение схемных и конструктивных решений создания установок со встроенным автоматическим контролем работоспособности, это направление значительно повышает надежность установок пожарной автоматики. Хотелось бы также отметить, что во всех нормах прописан контроль фактически всех основных и вспомогательных цепей установок пожарной автоматики, но на объектах, если они собираются на релейных схемах, как правило, это не выполняется. И, кроме того, на рынке встречаются даже приборы, которые получили сертификаты соответствия, но при этом не выполняют условия контроля основных электрических цепей. То есть проектировщики могут заложить в проект прибор, который имеет сертификат, и который обязан выполнять функции контроля цепей, но затем выясняется, что не выполняет.
• Необходим входной контроль исходных материалов, операционный контроль качества и испытания на надежность готовых изделий.
• Выбор оптимальных конструктивных компоновочных решений.
• На стадии конструирования изделий противопожарной защиты решается вопрос об ее надежности и эффективности:
1. Упрощаются схемы изделий
2. Создаются схемы с автоматическим контролем работоспособности
3. Резервируются наиболее ответственные части изделия
4. Разрабатываются надежные детали и элементы, правильно подбираются рабочие параметры элементов
5. Учитываются требования удобства обслуживания и ремонта элементов.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• На стадии разработки задания на проектирование следует учитывать специфические условия эксплуатации, выбор и обоснование принципов технического обслуживания, а также выбор, обоснование и учет показателей надежности.
• На стадии изготовления изделий и сборки их в блоки осуществляется входной контроль качества сырья и комплектующих изделий, совершенствуется технология их изготовления, осуществляется выходной контроль качества изделий.
• На стадии монтажа установки осуществляется входной контроль за оборудованием, авторский надзор за монтажом и строгим выполнением проектных решений, контроль за качеством сборочных, сварочных, крепежных и окрасочных работ, наладкой и испытанием установки, прием установки в эксплуатацию.
• На стадии эксплуатации корректируются правила ее эксплуатации, разрабатываются рекомендации по учету замечаний, направленных на усовершенствование ее конструирования, изготовления и монтажа.
Вывод
На основании вышесказанного, можно подвести итог:
Наибольшее число отказов автоматической установки пожаротушения, и вообще систем пожарной автоматики, характерно для этапа их эксплуатации.
Поэтому необходимо:
• поддерживать установленные проектом рабочие параметры,
• не допускать случаев перевода установок в режим ручного пуска,
• выполнять правила технического содержания установок,
• своевременно и в полном объеме выполнять регламентные работы по их техническому обслуживанию и ремонту.
Собственно говоря, вот это замечание является выводом.
Литература
1. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения.
2. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность
3. РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным
4. РНД 73-16-90. Методика по расчету показателей надежности системы оповещения о пожаре и управления эвакуацией людей при пожаре
Вопрос-ответ
Вопрос: Какие примерно показатели надежности имеют, на ваш взгляд, наиболее распространенные системы, применяемые на обычном, не очень дорогом, но и не самом дешевом оборудовании? По системам оповещения и по системам противодымной защиты, какие цифры примерно могут быть, 0,8, 0,9, 0,99? На что ориентироваться?
Семиноженко В.В.: Я думаю, по системам оповещения, особенно если они дублируются системами трансляции других сообщений, особенно в зданиях с массовым пребыванием людей, коэффициент надежности близок к единице. Скажем, 100% я бы не дала, но он очень велик. Система оповещения управления эвакуацией, согласно определению, это комплекс организационных мероприятий и технических средств.
Можно говорить о том, что надежность технических средств в этом направлении очень высока, но, что касается комплекса организационных мероприятий, то здесь вот наблюдается явное отставание. Но, наверное, это связано с с нашим менталитетом, я сама была свидетелем ситуации, когда в двух зданиях с массовым пребыванием людей срабатывала система оповещения, а реакции людей не было. На втором объекте она наступила только тогда, когда охранники стали подходить и говорить, что, действительно, покиньте здание, действительно был пожар, система оповещения сработала, инженерные системы, которые должны были отключиться, отключились. Это было здание магазина «Купец» на улице 8 марта.
Единственное, двери на выходе не заблокировались, но это могло быть сделано целенаправленно, народу было не очень много. Повторю, что народ оповещение никак не реагировал.
То, что касается противодымной защиты. Здесь я затрудняюсь дать оценку них работе. Их испытания на объектах проводится раз в год, и отсюда надежность их срабатывания. То есть раз в год осуществляется контроль, как правило, на объектах, на которых за этим направлением следят. Но, если говорить про жилые
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
здания повышенной этажности, то там надежность противодымной защиты я бы приравняла к нулю. Хотя системы монтируются, существуют. Но, может быть, в жилье, которое не относится к экономклассу, все обстоит по-другому.
Вопрос: Мы обсуждали две редакции методики, которая использовалась несколько недель назад.
Там, при отсутствии данных, для систем дымоудаления допускается принимать надежность 0,35. В более поздней методике уже фигурирует цифра 0,9. То есть при отсутствии данных допускается 0,9.
Семиноженко В.В.: Я считаю, что 0,9, это явно завышенное значение. Так как даже при монтаже воздуховодов, с учетом того, что в проектах очень часто меняются архитектурные планы и то, что проектировалось в начале, на выходе имеет совсем другой вид. Для, скажем, водяных труб, это может иметь не такое значение, а для системы воздуховодов это очень важно, должно быть как можно меньше изгибов. И, в связи с этим, даже если вентиляторы сработают, то они могут не обеспечить того эффекта, который от них ожидается.
Вопрос: Скажите, это будет выглядеть на практике . При отсутствии сведений принимаем, 0,5 ,по противодымной защите, при отсутствии сведений принимаем 0,35 или 0,9. Что делать, если требуется выполнить расчет? Как реально обосновать?
Семиноженко В.В.: Для этого нужно из руководства по эксплуатации, из паспортов взять сведения об этих конкретных элементах, составить граф по проекту. Причем, в графе элементы могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно, и отсюда мы можем выполнять расчет конкретного значения.
Вопрос: В каком из документов, которые вы представляли, изложена методика расчета?
Семиноженко В.В.: В последнем документе, РНД 73-16-90.
Вопрос: Здесь только оповещение, аналогичный метод можно использовать для систем дымоудаления?
Семиноженко В.В.: Да, РД 50-690-89 также имеет методические указания расчета надежности.
Метод оценки показателей надежности по экспериментальным данным. Но это не совсем адаптировано.
Вопрос: Есть ли официальная статистика по отказам систем?
Семиноженко В.В.: Она ведется в системах МЧС, но она неутешительная. Мне больше была интересна статистика по эффективному срабатыванию установок пожарной автоматики. Но мое личное мнение, что, если, например, сигнализация сработала вовремя, на ранней стадии действительно обнаружила пожар, то, скорее всего, ни в какие статистические данные это не попадет. Поэтому, если останавливаться только на том, что не сработало, то вывод из статистики будет однозначен – системы не нужны.
Вопрос: Сейчас появилось много установок пожаротушения, которые используют воду, как вы оцениваете эффективность такого оборудования?
Семиноженко В.В.: Вода это очень эффективное огнетушащее вещество, но при условии, что проводились какие-то испытания по ее использованию. То есть, если будут очень мелкие капельки воды, но они будут обладать очень маленькой кинетической энергией, маленькой скоростью, то эффективность такой установки будет фактически нулевая. Но, в общем-то, в модульных именно установках, где достаточно большое давление в модулях, я считаю, что они эффективны. По агрегатным установкам тонкораспыленной воды, здесь существует два основных направления в мире вообще, два лидера, которые занимаются тонкораспыленной водой, одна из них это … . Рабочее давление в этих установках 140 атмосфер. Они применяются для уникальных зданий: архитектурных памятников, музейных ценностей, мировых театров. В нашей стране такой установкой защищен Большой Театр в Москве. Они, конечно, эффективны, потому что, проходят очень большое количество огневых испытаний. Тонкораспыленная вода очень сложно поддается расчетами и наиболее уверенно можно сказать об эффективности ее тушения только после огневых испытаний. Эта фирма, она очень большое внимание уделяет именно огневым испытаниям. То что касается установок тонкораспыленной воды, например, с оросителями нашего производства в городе Бийске, то применять их можно, но не везде, потому что давление значительно ниже. Это совсем другая тонкораспыленная вода и она в некоторых случаях может оказаться совершенно неэффективной.
Вопрос: А по надежности?
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Семиноженко В.В.: Я считаю, что модули очень надежны. Их надежность очень высока. Не эффективность тушения, а надежность срабатывания. Это, конечно, зависит от производителя, но у ряда производителей она очень высокая.
Вопрос: А вы как специалист считаете, что оросители тонкораспыленной воды неэффективны?
Семиноженко В.В.: Нет, я не сказала, что они неэффективны. Они будут эффективны, если около оросителя обеспечить высокое давление. Тогда эффективность тонкораспыленной воды, как огнетушащего вещества значительно расширяет возможности тушения. Основные выводы, что тонкораспыленная вода очень сложно поддается расчетам, и поэтому у производителей модульных установок тонкораспыленной воды, как правило, есть дополнительные рекомендации по размещению, они всегда предупреждают, что нужно согласовывать помещения, оросители и так далее, так имеются свои особенности.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
ПРИМЕР РАСЧЕТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА
Рожин Игорь Львович
Главный специалист по пожарной безопасности
ООО «Грачев и Партнеры»
Сразу хочу сказать, что доклад не дает готового ответа на вопрос: что и как нужно делать. Он отражает мои мысли на тему расчета пожарных рисков, с конкретными решениями, материалом, который, я думаю, должен вас заинтересовать.
Проектируемое административное здание, в городе Екатеринбурге на улице Кузнечной (рис.18.1).
Краткая характеристика объекта
Административное здание прямоугольное в плане с размерами 74.0х27.8 м, с двухуровневой подземной автостоянкой манежного типа.
• Степень огнестойкости здания - II
• Класс конструктивной пожарной опасности здания - С0
• Класс функциональной пожарной опасности - Ф 4.3, Ф
5.2
• Этажность - 10 надземных этажей
• Подвал (автопарковка) - 2 подземных этажа
• Высота здания (по СНиП21-01-97*) - 35.400 м.
• Площадь застройки - 1940 м2
• Строительный объем - 85 207 м3
- подземной части (1 пожарный отсек) - 17 104 м3
- надземной части (2 пожарный отсек) - 68 103 м3
Когда вы будете делать расчет пожарного риска, вы можете ориентироваться на этот материал. Я не говорю, что его надо принимать за образец, но те результаты, которые у вас получатся, вы можете сравнить с этими цифрами. Если они будут сходиться, значит, мы все хорошо считаем. Если не сойдется, звоните, будем разбираться.
Рис.18.1. Проектируемое здание на улице Кузнечной.
Система проектируемого здания
Итак, площадь застройки 2 000 м2, объем здания, 85
000 м . Что здание из себя представляет. Здание разделено на два пожарных отсека, стоянка, два подземных этажа и надземная часть десять этажей (рис.18.2).
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.18.2. Разрез деления здания на пожарные отсеки.
На первом этаже (рис.18.3) расположены две лестничные клетки, вестибюль, встроенное кафе и помещения, предназначенные для аренды.
На втором этаже (рис.18.4) две открытые лестницы, идущие с первого до десятого этажа, коридор, конференц-зал, офисные помещения для сдачи в аренду. Коридор разделен на две части, есть две противопожарных двери.
И типовой этаж (рис.18.5). Он стандартный – офисы, соединенные коридорной системой.
Для эвакуации людей из здания предусмотрены следующие проектные решения: две лестничных клетки типа Н2 с подпором воздуха, одна из которых выходит непосредственно на улицу, вторая проходит через вестибюль. Дополнительно имеются две открытых лестницы, которые связывают первый и второй этаж. Подземная автостоянка и надземная часть связаны четырьмя лифтами, два из них – пожарные. В данном случае лифты в расчет не берутся, но для характеристики зданий это необходимо знать.
В предлагаемых проектных решениях имеются отступления от действующих требований пожарной безопасности: для эвакуации людей из здания не предусмотрены незадымляемые лестничные клетки типа Н1; проектом предусматривается размещение дизель-генераторной, встроенной в здание; не предусмотрено устройство тамбур-шлюзов при выезде в общую рампу с этажей двухуровневой подземной автостоянки; для эвакуации людей с этажей двухуровневой подземной стоянки предусмотрены незадымляемые лестничные клетки типа Н2 вместо лестничных клеток Н3.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.18.3. План 1 этажа.
Рис.18.4. План 2 этажа.
Рис.18.5. План типового этажа.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 157
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Мы рассматривали при расчетах два варианта:
1) Коридорная система,
2) Открытое пространство, то есть без коридоров.
В здании есть система автоматического пожаротушения, здание защищается, в каждой части коридора самостоятельная система дымоудаления, для каждой лестничной клетки – самостоятельная система подпора воздуха, есть сигнализация, система оповещения третьего типа. Эвакуация с надземных этажей происходит по двум лестничным клеткам, со второго этажа – по открытым лестницам.
1.1. Уточнение исходных данных для проведения расчетов
Параметры эвакуационных выходов
Таблица «Параметры эвакуационных выходов»
№ эвакуационного выхода (пути эвакуации) Наименование №1 №2 №3 №4 №5 №6 Лестничная ЛК1 ЛК2 Л3 Л4 ЛК5 ЛК6 клетка (лестница) Расположение оси оси оси оси оси оси ЛК Г-Е/5-6 Г-Е/7- Г-Е/4-5 Г-Е/8-9 Д-В/2-3 Е-И/10-11 (лестницы) Обслуживаемы 2-10 2-10 2 2 -1, -2 -1, -2 е этажи Тип лестничной тип Н2 тип Н2 Открытая Открытая тип Н2 тип Н2 клетки лестница лестница (лестницы) Расчетная 1200 мм 1200 1800 мм 1800 мм 1000 мм 1000 мм ширина маршей мм Ширина 900 мм 900 - - 900 мм 900 мм двери в ЛК мм Через Через Через Через Непосредственн Непосредственн Выход наружу вестибюль тамбу вестибюл вестибюл о о р ь ь
Ширина дверей 1600 мм - - - - - из л/кл. в вестибюль
Ширина 2х1800 1600 2х1800 2х1800 900 мм 900 мм наружных мм мм мм мм дверей
№7 №8 №9
Расположение оси В-Г/2 оси 7-8/И оси 8-9/В выхода из на отм. 0.000 на отм. 0.000 на отм. 0.000 здания
Ширина 1200 мм 1200 мм 900 мм дверного проема
Через тамбур Через тамбур Через тамбур
Выход из наружу здания наружу здания наружу здания здания
Мы начинаем с анализа пожарной опасности объекта, то есть, имея исходные данные, оцениваем проектное решение на соответствие обязательным требованиям и требованиям добровольного применения.
Проект имеет отступление от добровольных пожарных требований в разделе «Пути эвакуации» СП
113130 2009 года. В этом нормативном документе так же, как и в СНиП 210197 сказано, что данный вид здания должны иметь одну из лестничных клеток типа Н1. Лестничные клетки Н1 здесь отсутствуют, есть только две лестницы Н2. В соответствии с шестой статьей Технического регламента о требованиях
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
пожарной безопасности, принимаемые проектные решения должны быть подтверждены расчетом индивидуального пожарного риска по утвержденным методикам. И, в соответствии со статьей № 79
Технического регламента, индивидуальный пожарный риск не должен превышать значения 1 миллионной в год, при размещении одного человека в наиболее удаленных от выхода из здания точках.
Мы проанализировали представленную проектную документацию. Учитывая наличие отступления от норм, для данного объекта необходимо выполнить расчет пожарного риска. Оценивается проектное решение на соответствие обязательных требований. Производится экспертный выбор сценария пожара, при котором ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей, уточняются исходные данные для проведения расчетов. Здесь приводятся данные путей эвакуации. Мы предлагаем, перед тем как выполнять расчеты, свести данные по эвакуационным выходам, обозначив выходы номерами. Удобно, если лестничная клетка имеет номер 1, то и эвакуационный выход номер 1. Это не всегда получается, но чаще всего стараемся выполнить именно так.
Исходные данные для проведения расчетов
Прилагается перечень необходимых для расчета наименований: ширина дверей, ширина и расположение лестничных клеток, тип лестниц.
Ширина основных коридоров и проходов составляет -1.8 м, дверей из помещений – 0.9 м.
Высота всех дверей – 2.0 м.
Расчётное количество людей в помещениях составляет:
1 этаж - 105 чел
2 этаж - 293 чел
3-9 этажи - 896 чел. (по 128 чел на этаже)
Всего - 1294 чел.
Здание защищается автоматической системой пожарной сигнализации (АПС), на основе адресных, технических средств.
Здание оборудуется системой оповещения людей о пожаре 3 типа (речевое оповещение).
Один из основных показателей это определение количества людей. Расчет количества людей выполняется: в офисных помещениях 10,5 м2. В помещениях торговли, предполагалось, что это будет 1,35 м2, сейчас допускается 3 м2. Кафе, конференц-залы считаются в соответствии с количеством посадочных мест. В данном проекте планировочные решения, длина пути эвакуации, количество эвакуационных выходов соответствуют действующим нормам. То есть длина пути эвакуации не превышает 40 м, ширина коридоров 1,8м, что даже немного шире, чем положено. Помещение защищено автоматикой, пожарной сигнализацией, противодымной защитой.
Предусмотрено удаление продуктов горения при пожаре, системами механической, вытяжной, противодымной вентиляции, предусмотрено:
• из подземной парковки;
• из общих коридоров, вестибюля, холлов и фойе.
Коридоры на 2-10 этажах разделены по длине на два участка противопожарными перегородками, из каждой части коридора предусмотрена самостоятельная система дымоудаления (Д1 иД2).
Вестибюль сообщается с коридорами 2 этажа двумя открытыми лестницами, дымоудаление из вестибюля решается системами дымоудаления Д1 и Д2
Подача наружного воздуха, при пожаре механической, приточной, противодымной вентиляцией, предусмотрена:
• в шахты лифтов;
• в лестничные клетки ЛК1, ЛК2, ЛК5, ЛК6;
• в тамбур-шлюзы.
Рабочее освещение принято:
• в помещениях с постоянными рабочими местами - 400 лк;
• в общих коридорах - 75 лк.
ЛК1, ЛК2 это лестницы, которые обслуживают наружную часть здания.
ЛК5, ЛК6 - лестницы, которые идут из подземной стоянки.
Эти данные тоже необходимы нам для дальнейших расчетов.
Системы противопожарной защиты здания, лифты для транспортирования пожарных подразделений, оборудование систем связи и сигнализация обеспечивается электроэнергией по первой категории надежности, в здании предусмотрено аварийное освещение путей эвакуации. Это общая характеристика здания.
В расчете предполагается, что горючие материалы, распределены равномерно по всей площади помещения. Величина пожарной нагрузки принята – 700 МДж/м2 . Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова «Здание 1-2 степени огнестойкости: мебель+бытовые изделия»:
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
• Удельная массовая скорость выгорания =0,0145 кг/с*м2
• Низшая теплота сгорания Hf =13.8 МДж/кг
• Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.03 кг/кг
• Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=0.203 кг/кг
• Удельное выделение угарного газа L(CO)=0.0022 кг/кг
• Дымообразующая способность горящего материала Dm=270Нп·м2/кг
Значение времени начала эвакуации (tнэ) для помещений очага пожара принято равное - 30 сек., для остальных помещений - 90 сек.
Выбор сценариев пожаров
При выборе сценариев проектных пожаров, учитывается количество пожарной нагрузки, ее свойства и расположение, вероятность возникновения пожара, возможная динамика его развития, особенности эвакуации и количество людей, находящихся в помещении. Выбор сценария и месторасположения очага пожара производились экспертным путем из условий, при которых возможно достижение критериев наихудшего значения. Исходя из предварительного анализа, мы разбирали возможный отказ систем, составляли дерево событий, у нас получилось 32 варианта. Для данного здания принято три сценария:
Сценарий 130 (рис.16.6) – пожар в офисном помещении на 3 этаже здания для варианта коридорной планировки этажа (область 7, 8, в районе лестничной клетки ЛК2, офисное помещение около
70 м2), при несработке 4 систем противопожарной защиты из 5. Предполагается, что сработала только система подпора только в одну лестничную клетку и эта лестница рассматривается как путь безопасной эвакуации. При эвакуации эта лестница теоретически может быть заблокирована. То есть в этом случае 3 и
9 этажи эвакуируются по одной лестничной клетке.
Рис.18.6. Сценарий 130.
Сценарий 230 (рис.18.7) – пожар в офисном помещении на 3 этаже здания для варианта открытой планировки этажа (бескоридорная система), при несработке 4 систем противопожарной защиты из 5.
Предполагается, что сработала только система подпора только в одну лестничную клетку и эта лестница рассматривается как путь безопасной эвакуации. По второму сценарию у нас те же самые условия только при открытой планировке источника очага пожара.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Рис.18.7. Сценарий 230.
Сценарий 332 (рис.18.8) – пожар в помещении на 1 этаже здания, предназначенном для возможного расположения офиса, магазина и т.п. использования. Расчетом исследуется проникновение опасных факторов пожара из этого помещения на 2 этаж через проемы двух открытых лестничных клеток и возможное блокирование путей эвакуации из конференц-залов и других помещений 2 этажа. Принимается, что противопожарная дверь открыта, хотя должна быть закрыта. Дым распространяется, заполняет помещение, через открытую лестничную клетку частично попадает в вестибюль. Для того чтобы было ограничение, у нас есть, дымовой экран под потолком. Дым распространяется по лестничной клетке на второй этаж, который состоит из двух частей, из двух коридоров, заполнение происходит одной части коридора. Люди эвакуируются со второго этажа по лестничной клетке.
Рис.18.8. Сценарий 332.
После выбора сценария в проекте пожара, выполняются расчеты. Задание на выполнение расчетов не входит в документ по оценке пожарного риска.
Задание на выполнение расчетов • Цели и задачи • Описание объекта • Исходные данные • Сценарии проектных пожаров
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Если сценарий, исходные данные, описание объекта – все это должно быть в окончательном документе, по оценке риска, то задание на выполнение расчетов там не присутствует, оно существует для расчетной группы. В задании указывается все исходные данные, характеристика объекта и более подробный сценарий пожара. Конкретно такое задание включает, описание объекта, исходные данные, сценарий проектных пожаров цели и задачи, которые необходимо выполнить.
Составление схем эвакуации
В данных сценариях была поставлена задача выполнить расчет времени эвакуации людей, определить время блокирования людей и время скопления. Для каждого сценария составляют расчетную схему эвакуации. Расчетная схема эвакуации, это один из основных элементов, во всяком случае, в практике у нас сложилось так, что расчетная группа составляет возможные варианты схем эвакуации и эти схемы рассматриваются еще раз и анализируются, уточняется, все ли размеры правильно указаны. Из своего опыта могу сказать, что проверка необходима. До расчета необходимо проверить исходные данные, количество людей и составление расчетной схемы эвакуации. Для координации данных расчета времени эвакуации и расчета блокирования во всех расчетах, используем одинаковые точки, в которых определено время эвакуации и блокирования.
Я привел следующую таблицу:
Таблица «Схема эвакуации»
№точки Местоположение № точки Местоположение
1 Офис на 3 этаже в осях И-Ж/7-8 10 В коридоре на 2 этаже в осях Ж-Е/5-8
Перед дверью в коридоре на 3
2 11 В коридоре на 2 этаже в осях Г/5-8 этаже в осях Е/8
Перед дверью в коридоре на 3 этаже в
3 Перед дверью в ЛК1 на 3 этаже осях Д-Е/5
Арендуемое помещение на 1
4 13 В коридоре на 3 этаже в осях Д/8-10 этаже в осях В-И/2-3
Перед дверью в коридоре на 2
5 14 В коридоре на 3 этаже в осях Е/5-8 этаже в осях Г/8-9
Возле двери в коридоре на 3 этаже в
6 Перед Л4 на 2 этаже осях Д-Г/5
Возле двери в коридоре на 3 этаже в
7 Выход из здания №1 осях Д-Г/8
Перед дверью в коридоре на 2
8 17 В коридоре на 3 этаже в осях Д/3-5 этаже в осях Ж-Е/4-5
Перед ЛК3 коридоре на 2 этаже в осях Д/4-5
Точки выбираются, как видно из таблицы, у эвакуационных выходов. Таблица составляется для того, чтобы можно было свести расчеты времени блокирования эвакуации и расчетного времени эвакуации.
Иначе свести эти расчеты будет очень сложно, даже, наверное, невозможно.
Далее производится моделирование динамики развития пожара, на основании результатов расчета строятся графики и поля опасных факторов, определяется время блокирования путей эвакуации, выполняются расчеты по определению расчетного времени эвакуации и времени скопления людей.
По данному объекту оформлено 12 расчетов. 3 сценария. С применением различных программ рассматривались варианты при открытых и закрытых дверях, разделяющих коридор кабинетов. Мы пытались понять, как работают программы, что и как влияет, расчет был расширенный. Я не говорю, что каждый раз нужно считать именно так, практически, получается не менее трех сценариев на объект и по два расчета на каждый сценарий, это уже шесть сценариев. Далее, имея шесть расчетов, а в данном случае двенадцать, начинаем оценку индивидуального пожарного риска. Вернее, оформление документа по оценке индивидуального пожарного риска. Как он будет выглядеть, пока еще, наверное, не совсем понятно, хотя, с другой стороны, мы делали расчеты по ГОСТ 12.01.04. Точно также: исходные данные, анализ, сценарий, расчеты, выводы и общий вывод.
Имея 12 расчетов, мы изучили полученные данные, проанализировали свели в единый документ. В документе также должны быть показаны расчетные таблицы, хотя они есть и в расчетах. Так как должен
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
понятен принцип действий: какие исходные данные были заложены, какой вывод быть сделан. С поясняющими таблицами, схемами, графиками, основными схемами, графиками. Но если мы будем прикладывать к документу все схемы и графики, на все рассмотренные варианты, то это будет просто нечитаемый документ, поэтому в каждом случае надо подходить индивидуально, чтобы документ был и понятный, и проверяемый, и, в то же время, не очень большой по объему.
Методика для расчета пожарного риска
Расчет пожарного риска выполнялся по «Методики оценки пожарного риска для зданий, сооружений и строений классов функциональной пожарной опасности Ф1, Ф2, Ф3, Ф4 а также класса Ф5.2, в части стоянок для автомобилей без технического обслуживания и ремонта», разработанного ВНИИПО и авторским коллективом.
В помещениях здания, в связи с отсутствием данных о вероятности возникновения пожаров в офисных помещениях принимаем вероятность пожара Qп = 0,015.
Вероятность пребывания людей принята Pпр = 9/24 = 0,34 из расчета 8-часового рабочего дня.
Проектом предусматривается, что при проектировании, строительстве и обслуживании систем будут обеспечиваться показатели надежности (вероятности эффективного срабатывания), не менее:
• Автоматическое пожаротушение - Rап = 0,3
• Оповещение и управление эвакуацией - Rсоуэ = 0,9
• Противодымная защита - Rпдз = 0,9
Соответствующая вероятность эффективной работы технических решений противодымной защиты составит Pпз = Rсоуэ* Rпдз = 0,9*0,9 = 0,81.
Вот такие исходные данные по методике. В принципе, можно принимать и немножко большее, например 10 часов, а если мы берем торговый зал, то там работают по 12 часов, понятно, что будут другие результаты. Если мы будем считать торговые помещения, которые встроены в здание, то и данные должны быть другие, то есть для каждого помещения должен быть свой подсчет.
Возвращаемся к сценарию.
Сценарий 130 - пожар в помещении на 3 этаже (коридорная планировка) (вернутся к схеме эвакуации 130).
Рассматриваются следующие вероятности эвакуации, то, что мы говорили. Помещение рядом с лестничной клеткой ЛК2 в осях 7-8/Ж-И, возникает возгорание. В здании предусмотрена система автоматического пожаротушения, два дымоудаления, подпор воздуха. Сработала система подпора воздуха
П2. При обнаружении признаков пожара, пожарная сигнализация или находящийся на этаже пожарный сотрудник, или посетители формируют сигнал оповещения об эвакуации находящихся в здании людей из наземной части здания. При этом считается, что, поскольку не сработала система подпора воздуха на лестничную клетку ЛК1, то этот путь может быть не являться безопасным из-за вероятности задымления лестничной клетки через, возможно, неплотно закрытые двери на этаже пожара. Соответственно, лестничная клетка ЛК1 не учитывается как путь эвакуации и в модели движения людей при эвакуации.
Лестничная клетка ЛК2 считается безопасным путем эвакуации, слева, защищается огнестойкими противопожарными конструкциями и противопожарными дверями, и системой подпора воздуха в лестничную клетку от проникновения дыма и других опасных факторов пожара.
На этот объект разрабатывались специальные технические условия, потому что этот он рассчитывался еще до методики, мы разрабатывали и, конечно, предлагали дополнительные мероприятия.
Одним из мероприятий были противопожарные двери в лестничных клетках. В нашей практике есть примеры, когда предусмотренные в лестничной клетке с подпором воздуха двери, выполняют противопожарную функцию.
Наиболее вероятная зона возможного блокирования путей эвакуации – это коридоры на этаже пожара. Дым и другие опасные факторы могут быстро выйти из помещения возникновения пожара в коридор через неплотно закрытую дверь помещения и настигнуть эвакуирующихся людей, скопившихся у двери лестничной клетки, в случае недостаточной пропускной способности лестницы или образования скоплений в лестнице и на выходе из здания.
Блокирование путей эвакуации
Для отчета необходимого времени эвакуации нужно использовать зонную модель динамики опасных факторов пожара. Данная модель принята для анализа, исходя из следующих факторов:
• Рассматриваемое помещение, может быть достаточно, достоверно, представлено прямоугольным помещением одинаковой высоты.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
• Потолки в офисных помещениях и в коридорах административных зданий, как правило, выполняются плоскими, без значительных выступающих элементов, что позволяет дымовому слою формироваться и двигаться под потолком, и через проемы, что описывается зонной моделью.
• Размеры источника пожара значительно меньше размеров помещения.
Зонная модель реализуется программой CFAST Национального института стандартов и технологий
США. Математические зависимости модели соответствуют методике оценки пожарного риска для зданий общественного назначения, что отражается в методических рекомендациях по использованию программы
CFAST.
Данная программа позволяет определить время блокирования (tбл) опасными факторами пожара, заданных путей эвакуации, путем расчета времени достижения ОФП критических значений на эвакуационных путях, в различные моменты времени.
Я имею в виду, что при оформлении документа, необходимо сослаться на методику и программный продукт, по которому выполнялись расчеты.
Данные расчетов по определению расчетного времени эвакуации и времени блокирования для сценария 130.
Все данные, которые мы получили расчетом по данному сценарию (время эвакуации, время блокирования), мы предлагаем свести в единую таблицу «Сценарий 130-1», в которой легко можно будет произвести вычисления по оценке риска и проанализировать продукт расчетов.
Как видите, первой у нас идет точка, описание, где она находится, время скопления, расчетное время эвакуации, время начала эвакуации (90 секунд). Мы делали еще по ГОСТу, поэтому у нас, обозначена необходимая эвакуация, то есть расчетное время, плюс время начала эвакуации, сейчас такого понятия нет. Время блокирования, расчетные данные по каждой точке, которую мы получили. Дальше у нас идет вывод, сравнение двух показателей «больше - меньше». На сегодняшний день надо поставить коэффициент 0,8 или ввести отдельную графу, что, может быть, более правильно, потому что эти данные получены из расчетов. То есть при проверке должны быть видно, откуда какую цифру мы взяли. Можно процитировать, что в расчете получилось время блокирования в коридоре на этаже пожара определено, наступает через 112 с. Наглядно видно, где цифра, где это происходит, какая разница, какой запас. В
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
принципе, я думаю, это ничего нового, если кто-то расчетами занимался, фактически, в какой-то, может быть, немного другой редакции, эти данные присутствуют. Через 112 секунд, у нас блокируется коридор, часть коридора, ближняя к помещению, где происходит пожар, это точка 14. Логично, что она блокируется первой. Затем наступает блокирование при температуре – 128 с; по концентрации кислорода – 188 с; по концентрации СО и СО – 309 и 312 с. Тот, кто занимался расчетами, знает, что первое блокирование, практически всегда наступает по оптической плотности дыма.
Для анализа чувствительности расчета блокирования изменения параметров расчетной модели берется расчет 130-2. Предполагается, что двери в коридоре во время пожара находились в открытом положении. Открытые двери высотой 2 м и перегородкой разделяющие коридор, делят систему коридора на две части: зона 1, со стороны помещения пожара и зона 2 – с другой стороны. При открытой двери можно считать, что зоны разделены противопожарным экраном, препятствующим перетеканию дыма из одной зоны в другую. Для того, чтобы дымовой слой прошел в удаленную от очага пожара часть коридора, требуется больше времени, чем показало следующее количество изменений.
Зона 1: время блокирования 117 с, а у нас по потере видимости, и по другим факторам - все 45.
Зона 2, время блокирования - 136 с по потере видимости, по другим факторам – 200 с.
По данному анализу можно сделать вывод, что открывание и закрывание дверей в коридоре не оказывает существенного влияния на распространение опасных факторов пожара в зоне 1.
Этот расчет показывает, что результаты не очень отличаются. Они не очень отличаются, потому что все-таки был экран, который дает задержку. Из практики мы знаем, что дверь, которая разделяют коридоры, часто бывает открыта, поэтому провели дополнительные исследования. В данном случае, по нашим расчетам это не сыграло большой роли, потому что, в здании относительно небольшое количество людей. В нашем расчете на типовом этаже было 128 человек, соответственно, на первом и втором этажах будет другое количество людей. Во всем здании 1294, то есть в среднем - 130 человек на этаже.
Эвакуация
Для расчета времени эвакуации и времени скопления принята упрощенная аналитическая модель движения людских потоков, в соответствии с приложением 1 «Методики оценки пожарного риска для объектов общественного назначения».
Упрощенная аналитическая модель организована программой «Ситис: Флоутек». Интерфейс программы позволяет анализировать и проводить исходные данные и результаты расчета.
Расчётное время эвакуации, определяется с учётом блокирования наиболее загруженного эвакуационного выхода, в соответствии требований СНиП 21-01-97 п. 6.15.
Расчеты времени эвакуации мы проводили с помощью программного продукта «Ситис: Флоутек».
Была рассчитана одновременная эвакуация 896 человек на 7 офисных этажах с 3 по 9, по 128 человек на этаже. Время начала эвакуации принято для всех этажей, кроме этажа пожара, 90 с., то есть с задержкой в полторы минуты. Сотрудники и посетители со второго этажа, в количестве 293 человека, они эвакуируются по лестничным клеткам по открытым лестницам через вестибюль наружу. Люди из помещений 1го этажа эвакуируются через самостоятельный эвакуационный выход наружу. Проектом предполагается, что все помещения, которые встроены на 1 этаже, будут сдаваться в аренду, значит, у них будут свои эвакуационные выходы.
Время эвакуации с этажа 2,21 минуты, т.е. 133 с. Время скопления на этаже пожара перед дверью составляет 16 с., то есть меньше 6 минут. Максимальное время скопления, образующееся в лестничной клетке ЛК1 составляет 3,36 минут, 221 с., что так же не более 6 минут. Вернее, расчеты удовлетворяют требованиям норм. Для анализа чувствительности модели здания, принятой для расчета, а также проверки возможности наличия эффекта бутылочного горлышка, выполнен расчет, увеличивающий количество людей на 10%, то есть 141 человек. Расчет показал, что время выхода с этажа пожара увеличилось на 90%.
Количество людей мы увеличили на 10%, время эвакуации увеличилось на 90%, т.е. прогрессия существенная. При этом время скопления превышает допустимые требования, то есть 6 минут. Можно сказать, что 128 человек на лестничную клетку, шириной 1,2 м это уже пограничная норма. На эту цифру стоит обратить внимание для предварительного анализа, проектных решений и так далее.
Расчет пожарного риска
Для сценария 130 принимаем минимальную вероятность безопасной эвакуации из сценария 130-1, что соответствует величине 0,933 для расчетной точки 2 в сценарии 130-2. С учетом вероятности эвакуации расчетный индивидуальный пожарный риск сценария 130 составит:
Qв = Qп * (1-Rап) * Pпр * (1-Pэ) * (1-Pпз)
Qв = 0,02*(1-0,3)*0,34*(1-0,999)*(1-0,81)=0,86*10-6 < Qвн = 1*10-6
Вывод: для сценария 130 расчетный индивидуальный пожарный риск меньше нормируемого индивидуального пожарного риска.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Мы обсуждали цифру 0,99. Система автоматического пожаротушения у нас тоже присутствует, 0,3.
Получается с некоторым запасом, так как 0,13*10-6 меньше, чем 1*10-6. Я уже говорил, что должно выполняться условие, что t-расчетное + t-начала эвакуации ≤ 0,8t-блокирования. И надо сказать, что сделанные нами расчетные данные, не учитывали работу систем противодымной защиты. Если ее учесть, то получится значительный запас.
Оценка пожарного риска данного проекта соответствует нормативным требованиям.
Вопрос – ответ
Вопрос: Какие у вас двери?
Рожин И.Л.: Противопожарные.
Вопрос: Открытая лестница на втором этаже эвакуационная или нет?
Рожин И.Л.: Они являются эвакуационными для второго этажа. Лестницы находятся в разных частях коридора, оно считаются одним эвакуационным выходом.
Грачёв В.Ю. Хочу дополнить. На самом деле, со второго этажа четыре лестницы. Там есть выходы в незадымляемые лестничные клетки и две открытых лестницы, для того чтобы технологически помещение второго этажа связать с первым этажом. В сценарии № 332 моделировался случай, который оговорен одной строчкой в примечании в Методике по расчету эвакуации. Что люди, как правило, выходят по тем путям, когда они зашли в здание. На втором этаже большой конференц-зал, люди, пришедшие на семинар, заходят, уходят через открытую лестницу. По сигналу они пойдут туда. Моделировалась ситуация, когда дым выходит из горящего помещения на первом этаже и идет по этой открытой лестничной клетке до конференц-зала, где находятся люди. Люди по привычке спускаются по этой же лестнице. Использовали
FDS, где есть возможность моделирования, продемонстрировали, что дым идет выше голов людей, и люди успевают выйти, пока коридор не заполнится дымом. Хотя, могли точно также замоделировать, что люди уходят через незадымляемые лестничные клетки, все было бы замечательно. Но это не соответствует психологии людей, то есть это не соответствует той строчке, которая есть в одном из приложений методики
ВНИИПО. Поскольку выбор сценария экспертный, мы этот вариант рассмотрели. Здесь, конечно есть некая субъективность, но в данном объекте мы этот расчет выполнили и он показал, что блокирование не происходит.
В конце я хочу привести примеры расчета времени скопления людей с применением программ.
Вариант 1. Мы рассматриваем время скопления. Исходные данные: эвакуация из того же здания,
128 человек, расчетная ширина 1,2 м. Время эвакуации с этажа 2.21 минута, время скопления у двери в коридоре 16 с. Максимальное время скопления, образующееся в лестничной клетке ЛК1 – 3.6 минут.
Пожар происходит на третьем этаже, Оранжевым цветом на слайде отмечено критичное скопление. Через
1,5 минуты люди пошли с этажей. Одна из лестничных клеток не используется. На второй лестничной клетке, начиная сверху, получилось скопление 3.6 минут. Есть задержки, но они не внизу, а где-то в середине лестничной клетке, поэтому люди, идущие впереди, видимо, начинают двигаться быстрее, за ними – следующие. Это чисто графическая часть, но по этой части мы видим, где произошло скопление.
Конечно, это можно вывести расчетом, тогда по каждой точке мы найдем цифру, время и все остальное. Но это сложно, для восприятия графически смотреть проще. То есть, если получается скопление людей, то мы ищем и закладываем другие исходные данные.
Вариант 2. Увеличение количества людей. Увеличили на 10% - 141 человек, остальное у нас остается без изменений. Скопление сразу превысило нормативы. В программе видно, что люди быстро побежали, вот они уже в коридоре. Начинается скопление перед лестничной клеткой (обозначено оранжевым цветом), там плотность больше, чем семь человек на м2. Нижние идут, а верхние ждут. Все происходит в ускоренном режиме, так как в реальном времени пришлось бы долго ждать. В программе можно создавать различные варианты и находить решения.
Вариант 3. В предыдущих вариантах дверь была 90. Если мы делаем дверь 1,2 м, то скопление однозначно происходит на лестничной клетке. Опять же, есть рекомендации, которые говорят, что двери в лестничную клетку должны быть на 20% меньше, чем лестничный марш, но это рекомендация, а не нормативы. Но если при моделировании дверь будет шириной 1,2 м, то скопление будет больше. Методика, в принципе, позволяет нам выполнить оценку риска и получить положительный результат, при условии, что у нас время расчета и время начала эвакуации меньше либо равно 0,8 времени блокирования путей эвакуации и при наличии систем автоматической пожарной защиты.
Очень часто, особенно при использовании упрощенного метода, основной проблемой в демонстрации выполнения удовлетворения требований нормативного риска, будут скопления. Метод очень простой, как вчера демонстрировалось. Формируется пробка, и ее не убрать никакими объемно планировочными решениями. Убрать ее можно, сделав задержку по этажам, то есть вместо одновременной эвакуации, предусмотреть поэтапную, фазовую эвакуацию. Это переход системы оповещения с третьего на четвертый тип, что достаточно дорого. Но если проанализировать НПБ, там есть возможность сделать
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
третий тип с возможностью оповещения по зонам. Это такой компромиссный вариант, цена – эффективность. В данном случае наш опыт использования программ показывает, что, разбив здание на 2-3 этажа, с различными вариантами этажа пожара, получаем минимальное время 90 с. Дальше смотрим, сколько добавить верхних зон, 1,5-2 минуты. Может получиться такая ситуация, что при фазовой эвакуации с небольшой разбежкой по группам этажей, время выхода людей из здания меняется незначительно. Практически то же самое, плюс-минус пару процентов, но получается более равномерный выход людей на лестницу, исключаются пробки скопления. Эта динамика, когда верхний поток упирается в нижний, снимает скопление, что позволяет выполнить требования для зданий, вмещающих более 50 человек: время скопления не более 6 минут, при выполнении t-расчетной меньше 0,8t-блокирования выполняется вероятность эвакуации 0,99, как правило, это приводит к хорошей оценке риска, в пределах нормативных значений. То есть скопление решается именно фазовой эвакуацией. Мы пока не сделали анализ, сколько это стоит с точки зрения систем оповещения, но мне кажется, что это не очень большие величины, тем более существует методика, где считается надежность. В методике рекомендуется надежность систем приводить к следующим цифрам – 0,8, 0,9, 0,95, 0, 999. То есть подразумевается, что надежность систем может быть очень большая. Последняя часть формулы, где вероятность систем оповещения, тоже может быть значительно улучшена. Поэтому именно я думаю, что фазовая эвакуация и система типа 3+ или 4 очень действенный инструмент при анализе риска.
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Приложение.
Примеры расчетов безопасной эвакуации
УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 168
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург.
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Расчет Сценарий 130-1. Двери в коридоре закрыты.
№ 6035-1-130-Р1
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Контарь Н.А.
Дата 13.04.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Список литературы
5. Приложение №1. Входные файлы NIST: CFAST 6.1
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 130-1 (при закрытых дверях коридора). Определить время блокирования помещения коридоров третьего этажа опасными факторами пожара.
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Описание сценария приведено в приложении №2.
Проанализировав объемно-планировочные решения объекта и особенности сценария, оп ределяем ключевые моменты, которые должны быть учтены при моделировании:
1. Учет блокирования опасными факторами помещения пожара.
2. Учет блокирования опасными факторами коридоров.
Для учета вышеперечисленных пунктов, учитывая простую геометрию объекта, необходи мо использовать для расчета зонную модель.
Для моделирования использовалась программа Национального института стандартов и тех нологий США NIST: CFAST 6.1 [1].
CFAST реализует зонную модель расчета тепломассопереноса при пожарах в помещении и позволяет получить значения опасных факторов пожара в каждом помещении моделируе мого объекта.
Входными параметрами для CFAST является геометрия объекта, свойства и расположения горючих материалов.
В расчете используются следующие допущения:
1. Пожар регулируется кислородом, т.е. учитывается снижение количества кислорода в помещении пожара.
2. Пожар начинается в центре помещения и распространяется радиально с постоянной скоростью.
3. Двери считаются герметично закрытыми.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
4. Модель объекта
Ниже приведен чертеж типового этажа административного здания, на котором зелеными линиями ограничены области, участвующие в моделировании.
Двери, ведущие из коридоров в прилегающие помещения, считаются герметично закрыты ми, следовательно, данные помещения в расчете не участвуют.
На планах введены следующие обозначения:
ДК1 и ДК2 – двери.
Дверь Ширина, м Высота, м
ДК1 – дверь из коридора 1 в коридор 2 0,9
ДК2 – дверь из коридора 6 в коридор 7 0,9
В сценарии 130-1 двери ДК1 и ДК2 считаются закрытыми.
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара. Номер измерительной Коридор, в котором расположена измеритель точки ная точка 1 Помещение пожара 2 Коридор 6 3 Коридор 4 12 Коридор 3 13 Коридор 8 14 Коридор 5 15 Коридор 2 16 Коридор 7 17 Коридор 1 Рисунок 1 План типового этажа
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 2 Внешний вид модели
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушен ная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей пло щади помещения возгорания.
Принимается, что пожар начинается в помещении офиса.
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [2] «Здание 1-2 степени ог нестойкости: мебель+бытовые изделия»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =13.8 МДж/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.03 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=0.203 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0.0022 кг/кг
Величина пожарной нагрузки – 700 МДж/м2. Данный параметр определяет длительность
Q пожара t = = = 3498c . Поскольку время моделирования значительно
H f ψ 13.8 * 0.0145 меньше, на течение пожара влияния не оказывает.
Для описания пожара в CFAST необходимо задать зависимость скорости тепловыделения от времени.
Пожар является квадратичным, максимальная скорость тепловыделения равна
Qmax = QηψS = 13.8 * 0.93 * 0.0145 * 61 = 11.35МВт (7.1)
Время увеличения скорости тепловыделения до 1 МВт равно
1 t1MWt = = = 121 с
Qηψπv 2
13.8 * 0.93 * 0.0145 * 3.14 * 0.0108 2 (7.2)
Время устойчивого горения превышает время расчета (т.е. период затухания отсутствует).
Таким образом, входной график функции изменения скорости тепловыделения источника имеет следующий вид.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 3 Скорость тепловыделения источника пожара
Видно, что полученная скорость тепловыделения соответствует заданной в течении при мерно 325 секунд. Однако, этого достаточно для проведения анализа, так как блокирование коридоров опасными факторами пожара происходит в период времени до 325 секунд.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1.7 м от пола [4].
В следующей таблице приведены предельно допустимые значения по данным методика
ВНИИПО [4].
Значение критерия Опасный фактор (методика ВНИИПО) Температура 700С Ограничение видимости 0.119 м-1 Концентрация О2 0.226 кг/м3 Концентрация СО2 0.11 кг/м3 Концентрация СО 0.00116 кг/м3 Концентрация НСl 0.000023 кг/м3
Далее приведены сводные графики развития опасных факторов пожара. Для наглядности величины нормированы на критические значения.
Блокирование в т.2 происходит через 246 секунд после начала пожара по дальности види мости и концентрации хлороводорода.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Блокирование в т.12 происходит через 137 секунд после начала пожара по дальности види мости.
Блокирование в т.13 происходит через 272 секунды после начала пожара по дальности ви димости и концентрации хлороводорода.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Блокирование в т.14 происходит через 112 секунд после начала пожара по дальности види мости и концентрации хлороводорода.
В результате расчета получено время блокирования каждого помещения каждым опасным фактором. Из полученных в результате расчета значений времени блокирования по различ ным опасным факторам необходимо выбрать минимальное.
№ Время блокирования опасным фактором, с Время точки Помещение Температура O2 CO2 CO HCL Дальность блокиро видимости вания, с 2 Коридор 6 314 249 - - 246 246 3 Коридор 4 - - - - - - - 12 Коридор 3 314 141 198 201 138 137 13 Коридор 8 321 288 - - 272 272 14 Коридор 5 128 188 309 312 112 112 15 Коридор 2 - - - - - - - 16 Коридор 7 - - - - - - - 17 Коридор1 - - - - - - -
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
7. Вывод
Задачей расчета было определение времени блокирования опасными факторами пожара офисного помещения и коридоров третьего этажа административного здания по ул.Кузнечной с помощью программы CFAST 6.1.
По результатам расчета получены следующие значения времени блокирования коридоров опасными факторами пожара:
• время блокирования коридора 3 (измерительная точка №12) составляет 137 секунд.
• время блокирования коридора 5 (измерительная точка №14) составляет 112 секунд.
• время блокирования коридора 6 (измерительная точка №2) составляет 246 секунды.
• время блокирования коридора 8 (измерительная точка №13) составляет 272 секунды.
8. Список литературы
1. NIST Special Publication 1041. CFAST – Consolidated Model of Fire Growth and Smoke
Transport (Version 6). User’s Guide. – NIST, 2005. / CFAST - Руководство пользователя.
2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
3. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
4. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Четвер тая редакция). – Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям ликвидации последствий стихийных бедствий, 2008.
Информационная поддержка программы CFAST в Интеренете:
cfast.nist.gov Домашняя страница программы на сайте NIST, институ та стандартов и технологий США groups.google.com/group/cfast Форум на английском языке по вопросам применения
CFAST. Поддерживается специалистами NIST cfast.ru Домашняя страница о локализации программы CFAST.
Скачивание программы, оригинальной документации на английском, реферативные выборочные переводы.
sitis.ru/forum Русскоязычный форум по вопросам применения CFAST.
Поддерживается специалистами СИТИС
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Приложение №1. Входные файлы NIST: CFAST 6.1
Файл модели
VERSN,6,CFAST Simulation
!!
!!Environmental Keywords
!!
TIMES,600,-50,0,1,1
EAMB,293.15,101300,0
TAMB,293.15,101300,0,50
CJET,WALLS
CHEMI,1,393.15
WIND,0,10,0.16
!!
!!Compartment keywords
!!
COMPA,Compartment 3,1.8,3.1,3,15,5,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 5,28.8,1.8,3,15,8.1,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 6,1.8,3.1,3,42,5,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 8,16.8,1.8,3,42,3.2,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment_pozhar,8.4,8.4,3,33.6,9.9,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
HALL,2,-1,-1,-1
HALL,4,-1,-1,-1
!!
!!vent keywords
!!
HVENT,2,1,1,1.8,3,0,1,0,0,3,1
HVENT,2,3,1,1.8,3,0,1,27,0,1,1
HVENT,4,3,1,1.8,3,0,1,0,0,1,1
HVENT,5,2,1,0.9,2,0,1,25,0,3,1
!!
!!fire keywords
!!
OBJECT,123456789,5,4.2,4.2,0,1,1,0,0,0,1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Файлт источника пожара
kuz
23,0,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
0.016,39.70663,113500,0.00227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
393.15,79.41325,454000,0.00908,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
293.15,119.1199,1021500,0.02043,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
20000,158.8265,1816000,0.03632,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
0.3,198.5331,2837500,0.05675,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
10000,238.2398,4086001,0.08172001,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
8.4,277.9464,5561501,0.11123,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
7.3,317.653,7264000,0.14528,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
1,357.3596,9193500,0.18387,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
5E+07,397.0663,1.135E+07,0.227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
METHANE,1197.066,1.135E+07,0.227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.166,9193999,0.18388,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.266,7264887,0.1452977,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.366,5560724,0.1112145,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.466,4085668,0.08171335,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.566,2837500,0.05675,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.666,1816222,0.03632443,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.766,1021833,0.02043665,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.866,453778.3,0.009075567,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.966,113444.6,0.002268892,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1198.066,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1208.066,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0,1,0
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Расчет Сценарий 130-2. Двери в коридоре открыты.
№ 6035-1-130-Р2
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Левинтовская Г.В. Контарь Н.А. Дата 17.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Список литературы
9. Приложение №1. Входные файлы NIST: CFAST 6.1
10. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 130-2 (при открытых дверях коридора). Определить время блокирования помещения коридоров третьего этажа опасными факторами пожара.
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Описание сценария приведено в приложении №2.
Проанализировав объемно-планировочные решения объекта и особенности сценария, оп ределяем ключевые моменты, которые должны быть учтены при моделировании:
1. Учет блокирования опасными факторами помещения пожара.
2. Учет блокирования опасными факторами коридоров.
Для учета вышеперечисленных пунктов, учитывая простую геометрию объекта, необходи мо использовать для расчета зонную модель.
Для моделирования использовалась программа Национального института стандартов и тех нологий США NIST: CFAST 6.1 [1].
CFAST реализует зонную модель расчета тепломассопереноса при пожарах в помещении и позволяет получить значения опасных факторов пожара в каждом помещении моделируе мого объекта.
Входными параметрами для CFAST является геометрия объекта, свойства и расположения горючих материалов.
В расчете используются следующие допущения:
1. Пожар регулируется кислородом, т.е. учитывается снижение количества кислорода в помещении пожара.
2. Пожар начинается в центре помещения и распространяется радиально с постоянной скоростью.
3. Двери, кроме отдельно отмеченных, считаются герметично закрытыми.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
4. Модель объекта
Ниже приведен чертеж типового этажа административного здания, на котором зелеными линиями ограничены области, участвующие в моделировании.
Двери, ведущие из коридоров в прилегающие помещения, считаются герметично закрыты ми, следовательно, данные помещения в расчете не участвуют.
На планах введены следующие обозначения:
ДК1 и ДК2 – двери.
Дверь Ширина, м Высота, м
ДК1 – дверь из коридора 1 в коридор 2 0,9
ДК2 – дверь из коридора 6 в коридор 7 0,9
В сценарии 130-2 двери ДК1 и ДК2 считаются открытыми.
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара.
Рисунок 1 План типового этажа
Рисунок 2 Внешний вид модели
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушен ная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей пло щади помещения возгорания.
Принимается, что пожар начинается в помещении офиса.
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [2] «Здание 1-2 степени ог нестойкости: мебель+бытовые изделия»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =13.8 МДж/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.03 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=0.203 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0.0022 кг/кг
Величина пожарной нагрузки – 700 МДж/м2. Данный параметр определяет длительность
Q пожара t = = = 3498c . Поскольку время моделирования значительно
H f ψ 13.8 * 0.0145 меньше, на течение пожара влияния не оказывает.
Для описания пожара в CFAST необходимо задать зависимость скорости тепловыделения от времени.
Пожар является квадратичным, максимальная скорость тепловыделения равна
Qmax = QηψS = 13.8 * 0.93 * 0.0145 * 61 = 11.35МВт (7.1)
Время увеличения скорости тепловыделения до 1 МВт равно
1 t1MWt = = = 121 с
Qηψπv 2
13.8 * 0.93 * 0.0145 * 3.14 * 0.0108 2 (7.2)
Время устойчивого горения превышает время расчета (т.е. период затухания отсутствует).
Таким образом, входной график функции изменения скорости тепловыделения источника имеет следующий вид.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 3 Скорость тепловыделения источника пожара
Видно, что полученная скорость тепловыделения соответствует заданной в течении при мерно 325 секунд. Однако, этого достаточно для проведения анализа, так как блокирование коридоров опасными факторами пожара происходит в период времени до 325 секунд.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1.7 м от пола [4].
В следующей таблице приведены предельно допустимые значения по данным методика
ВНИИПО [4].
Значение критерия (ме- Опасный фактор тодика ВНИИПО) Температура 700С Ограничение видимости 0.119 м-1 Концентрация О2 0.226 кг/м3 Концентрация СО2 0.11 кг/м3 Концентрация СО 0.00116 кг/м3 Концентрация НСl 0.000023 кг/м3
Далее приведены сводные графики развития опасных факторов пожара. Для наглядности величины нормированы на критические значения.
Блокирование в т.2 происходит через 130 секунд после начала пожара по дальности види мости.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Блокирование в т.3 происходит через 182 секунды после начала пожара по дальности ви димости.
Блокирование в т.12 происходит через 103 секунды после начала пожара по дальности ви димости.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Блокирование в т.13 происходит через 136 секунд после начала пожара по дальности види мости.
Блокирование в т.14 происходит через 117 секунд после начала пожара по дальности види мости.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Блокирование в т.15 происходит через 201 секунду после начала пожара по дальности ви димости.
Блокирование в т.16 происходит через 185 секунд после начала пожара по дальности види мости.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Блокирование в т.17 происходит через 184 секунды после начала пожара по дальности ви димости.
В результате расчета получено время блокирования каждого помещения каждым опасным фактором. Из полученных в результате расчета значений времени блокирования по различ ным опасным факторам выбираем минимальное.
№ Помещение Время блокирования опасным фактором, с Время точки блокиро-
Темпера- O2 CO2 CO HCL Дальность вания, с тура видимости
1 Помещение 69 147 251 253 74 60 пожара
2 Коридор 6 141 252 - - 146 130
3 Коридор 4 261 379 - - 243 182
12 Коридор 3 145 221 - - 149 103
13 Коридор 8 190 289 - - 188 136
14 Коридор 5 124 208 636 699 131 117
15 Коридор 2 203 340 - - 203 201
16 Коридор 7 200 313 - - 201 185
17 Коридор 1 290 394 - - 249 184
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
7. Вывод
Задачей расчета было определение времени блокирования опасными факторами пожара офисного помещения и коридоров третьего этажа административного здания по ул.Кузнечной с помощью программы CFAST 6.1.
По результатам расчета получены следующие значения времени блокирования коридоров опасными факторами пожара:
• время блокирования комнаты пожара (измерительная точка №1) составляет 61 секунду.
• время блокирования коридора 2 (измерительная точка №15) составляет 201 секунду.
• время блокирования коридора 3 (измерительная точка №12) составляет 103 секунды.
• время блокирования коридора 4 (измерительная точка №3) составляет 182 секунды.
• время блокирования коридора 5 (измерительная точка №14) составляет 117 секунд.
• время блокирования коридора 6 (измерительная точка №2) составляет 130 секунд.
• время блокирования коридора 7 (измерительная точка №16) составляет 185 секунд.
• время блокирования коридора 8 (измерительная точка №13) составляет 136 секунд.
8. Список литературы
1. NIST Special Publication 1041. CFAST – Consolidated Model of Fire Growth and Smoke
Transport (Version 6). User’s Guide. – NIST, 2005. / CFAST - Руководство пользовате ля.
2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
3. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
4. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Чет вертая редакция). – Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям ликвидации последствий стихийных бедствий,
2008.
Информационная поддержка программы CFAST в Интеренете:
cfast.nist.gov Домашняя страница программы на сайте NIST, институ та стандартов и технологий США groups.google.com/group/cfast Форум на английском языке по вопросам применения
CFAST. Поддерживается специалистами NIST cfast.ru Домашняя страница о локализации программы CFAST.
Скачивание программы, оригинальной документации на английском, реферативные выборочные переводы.
sitis.ru/forum Русскоязычный форум по вопросам применения CFAST.
Поддерживается специалистами СИТИС
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
9. Приложение №1. Входные файлы NIST: CFAST 6.1
Файл модели
VERSN,6,CFAST Simulation
!!
!!Environmental Keywords
!!
TIMES,800,-60,0,1,1
EAMB,293.15,101300,0
TAMB,293.15,101300,0,50
CJET,WALLS
CHEMI,0.1,393.15
WIND,0,10,0.16
!!
!!Compartment keywords
!!
COMPA,korridor 1,14.5,1.8,3,0,3.95,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,korridor 2,1.8,5.75,3,14.5,0,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,korridor 3,1.8,4.45,3,14.5,5.75,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,korridor 4,25.2,1.8,3,16.3,0,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,korridor 5,25.2,1.8,3,16.3,8.4,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,korridor 6,1.8,6.25,3,41.5,3.95,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,korridor 7,1.8,3.95,3,41.5,0,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,rorridor 8,14.5,1.8,3,43.3,3.95,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,komnata pojar,8.4,7.3,3,33.1,10.2,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
HALL,1,-1,-1,-1
HALL,4,-1,-1,-1
HALL,5,-1,-1,-1
HALL,8,-1,-1,-1
!!
!!vent keywords
!!
HVENT,1,2,1,1.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,2,3,1,0.9,2,0,1,0.45,0,3,1
HVENT,3,5,1,1.8,3,0,1,2.65,0,2,1
HVENT,2,4,1,1.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,5,6,1,1.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,6,7,1,0.9,2,0,1,0.45,0,1,1
HVENT,4,7,1,1.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,8,6,1,1.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,9,5,1,0.9,2,0,1,22.6,0,3,1
MVENT,10,9,1,H,0,1,H,0,1,0.5,200,300,1
!!
!!fire keywords
!!
OBJECT,kuz,9,4.2,3.65,0,1,1,0,0,0,1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Файл источника пожара
kuz
23,0,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
0.016,39.70663,113500,0.00227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
393.15,79.41325,454000,0.00908,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
293.15,119.1199,1021500,0.02043,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
20000,158.8265,1816000,0.03632,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
0.3,198.5331,2837500,0.05675,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
10000,238.2398,4086001,0.08172001,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
8.4,277.9464,5561501,0.11123,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
7.3,317.653,7264000,0.14528,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
1,357.3596,9193500,0.18387,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
5E+07,397.0663,1.135E+07,0.227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
METHANE,1197.066,1.135E+07,0.227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.166,9193999,0.18388,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.266,7264887,0.1452977,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.366,5560724,0.1112145,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.466,4085668,0.08171335,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.566,2837500,0.05675,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.666,1816222,0.03632443,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.766,1021833,0.02043665,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.866,453778.3,0.009075567,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.966,113444.6,0.002268892,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1198.066,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1208.066,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0,1,0
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
10. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул. Кузнечная в г. Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Документ Сценарий 230
№ 6035-1-230-P1 (СИТИС: Блок 1.1)
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Левинтовская Г.В. Контарь Н.А. Дата 18.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Список литературы
5. Приложение №1. Входные данные «СИТИС: Блок»
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 230. Определить время блокирования опасными факторами пожара офисов свободной планировки 3 этажа.
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Описание сценария приведено в приложении №2.
Проанализировав объемно-планировочные решения объекта и особенности сценария, приходим к выводу, что помещение имеет простую геометрическую форму, а нагрузка равномерно распределена по всей поверхности пола, следовательно, допустимо использовать интегральную модель расчета [4].
Программа «СИТИС: Блок 1.1» [1] реализуют методики расчета, описанные в ГОСТ 12.1.004-
91* «Пожарная безопасность. Общие требования» [3] и позволяют выполнить расчет времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара. Программа реализует интегральную модель моделирования тепломассопереноса при пожаре.
4. Модель объекта
На основе данных задания на расчет (см. приложение №2) была построена геометрия модели, состоящая из помещения, в котором начинается пожар.
Поскольку модель Блок использует для расчета площадь помещения безотносительно его формы, помещение было задано квадратным.
Площадь помещения вычислялась следующим образом:
Sпомещения = Sэтажа – Sядра = 1726 м2 -169 м2 = 1557 м2
Размеры помещения составили, таким образом, 39.45м х 39.45м х 3м, а геометрический объем
– 4671 м3. Доля свободного объема принята 80% - остальные 20% составляет мебель и оборудование.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 1 План типового этажа с открытой планировкой
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара.
Элемент «площадка» в СИТИС: Блок 1.1 задает уровень пола в помещении. Поскольку заданное помещение не имеет изменения уровня пола, то помещение имеет одну площадку.
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушенная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей площади помещения возгорания.
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [2] «Здание 1-2 степени огнестойкости: мебель+бытовые изделия»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =13.8 МДж/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.03 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=0.203 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0.0022 кг/кг
Дымообразующая способность горящего материала Dm=270Нп·м2/кг
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола [4].
Значение критерия Опасный фактор (методика ВНИИПО) [4] Температура 700С Ограничение видимости 20 м Концентрация О2 0.226 кг/м3 Концентрация СО2 0.11 кг/м3 Концентрация СО 0.00116 кг/м3
Далее приведены сводные графики развития опасных факторов пожара.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Приведенный сводный график по ОФП (Площадка 1)
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург Фактор, по которому происходит блокирование Время блокирования, с Повышенная температура 270.423 Потеря видимости 95.16 Пониженное содержание кислорода 255.063 Повышенное содержание углекислого газа Не опасно Повышенное содержание угарного газа Не опасно Повышенное содержание хлороводорода 140.782
7. Вывод
Задачей расчета было определение времени блокирования опасными факторами пожара офисов свободной планировки третьего этажа по сценарию 230. После анализа объемно планировочных решений и особенностей сценария было решено использовать для расчета интегральную модель, реализованную в программе «СИТИС: Блок» по методике ГОСТ
12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования» [3].
По результатам расчета было получено, что блокирование (измерительная точка №3) происходит по потере видимости через 95 секунд после начала пожара.
Анализ показывает, что полученное время блокирования является сильно заниженным, так как интегральная модель ориентированна на расчет пожаров, характерный размер которых сравним с размерами помещения [4]. Поскольку за время расчета (до момента блокирования путей эвакуации) размер охваченной огнем пожарной нагрузки не достигает размеров помещения, необходимо выполнить уточняющий расчет с использованием модели более высокого уровня. Расчет, выполненный с использованием двухзонной модели, приведен в отчете №6035-1-230-Р2.
8. Список литературы
1. СИТИС: Блок 1.1, Руководство пользователя, Редакция R02 21.11.2008.
2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
3. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
4. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Четвертая редакция). – Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям ликвидации последствий стихийных бедствий, 2008.
Информационная поддержка программы СИТИС: Блок в Интернете:
sitis.ru Домашняя страница о локализации программы СИТИС: Блок.
Скачивание демо-версии программы, методические рекомендации на русском языке.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Приложение №1. Входные данные «СИТИС: Блок»
Помещение 1
Параметр Ед. изм. Значение
Начальная температура воздуха в помещении °С
Свободный объем (от геометрического) % a — Коэффициент отражения предметов 0.3
E — Начальная освещенность лк lпр — Предельная дальность видимости в дыму м d — Разность высот пола м
L м. 39.45
W м. 39.45
H м
Объем помещения м2
Площадка 1
Параметр Ед. изм. Значение hпл — Высота площадки м
Поверхность горения
Параметр Ед. изм. Значение
Типовая горючая нагрузка Здания I-II ст. огнест.;
мебель+бытовые изделия η — Коэффициент полноты горения 0.97
Q — Низшая теплота сгорания МДж/кг 13.8 ψF— Удельная массовая скорость выгорания кг/(м2·с) 0.0145 жидкости v — Линейная скорость распространения пламени м/с 0.0108
LO2 — Удельный расход кислорода кг/кг 1.03
Dm — Дымообразующая способность горящего Нп·м2/кг материала ϕ— Коэффициент теплопотерь 0.6
Макс. выход CO2 кг/кг 0.203
Макс. выход CO кг/кг 0.0022
Макс. выход HCl кг/кг 0.014
Распространение огня Круговое распространение
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Расчет Сценарий 230
№ 6035-1-230-Р2 (CFAST)
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Левинтовская Г.В. Контарь Н.А. Дата 18.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Список литературы
5. Приложение №1. Выходные файлы NIST: CFAST
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 230. Определить время блокирования опасными факторами пожара офисов свободной планировки 3 этажа.
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Данный расчет является уточняющим для расчета №6035-1-230-Р1, который был выполнен
с использованием интегральной модели. Анализ результатов показал, что полученное вре мя эвакуации является заниженным, поскольку интегральная модель ориентирована на рас чет пожаров, характеристический размер которых сравним с размерами помещения. В вы полненном моделировании, однако, за время расчета пожар не успевал распространиться на площадь, сравнимую с размером помещения, поэтому требуется выполнить уточняю щий расчет с использованием модели более высокого уровня.
Проанализировав объемно-планировочные решения объекта и особенности сценария, при ходим к выводу, что для расчета необходимо использовать зонную модель, поскольку раз меры источника пожара значительно меньше размеров помещения.
Для моделирования использовалась программа Национального института стандартов и тех нологий США NIST: CFAST 6.1 [1].
CFAST реализует зонную модель расчета тепломассопереноса при пожарах в помещении и позволяет получить значения опасных факторов пожара в каждом помещении моделируе мого объекта.
Входными параметрами для CFAST является геометрия объекта, свойства и расположения горючих материалов.
В расчете используются следующие допущения:
1. Пожар регулируется кислородом, т.е. учитывается снижение количества кислорода в помещении пожара.
2. Пожар начинается в центре источника и распространяется радиально с постоянной скоростью.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
4. Модель объекта
На основе данных задания на расчет (см. приложение 1) была построена модель, состоящая из помещения, в котором начинается пожар. Зелеными линиями обозначены стены.
Рисунок 1 План типового этажа с открытой планировкой
Рисунок 2 Внешний вид модели в CFAST
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара.
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушен ная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей пло щади помещения возгорания.
Принимается, что пожар начинается в помещении офиса.
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [2] «Здание 1-2 степени ог нестойкости: мебель+бытовые изделия»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =13.8 МДж/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.03 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=0.203 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0.0022 кг/кг
Дымообразующая способность горящего материала Dm=270Нп·м2/кг
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Величина пожарной нагрузки – 700 МДж/м2. Данный параметр определяет длительность
Q пожара t = = = 3498c . Поскольку время моделирования значительно
H f ψ 13.8 * 0.0145 меньше, на течение пожара влияния не оказывает.
Для описания пожара в CFAST необходимо задать зависимость скорости тепловыделения от времени.
Пожар является квадратичным, максимальная скорость тепловыделения равна
Qmax = QηψS = 13.8 * 0.93 * 0.0145 * 61 = 11.35МВт (7.1)
Время увеличения скорости тепловыделения до 1 МВт равно
1 t1MWt = = = 121 с
Qηψπv 2
13.8 * 0.93 * 0.0145 * 3.14 * 0.0108 2 (7.2)
Время устойчивого горения превышает время расчета (т.е. период затухания отсутствует).
Таким образом, входной график функции изменения скорости тепловыделения источника имеет следующий вид.
Рисунок 3 Скорость тепловыделения
Мощность пожара
12000
10000
Мощность, кВт
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780
Время, сек
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола [4].
Значение критерия Значение критерия Опасный фактор (методика ВНИИПО) [4] (CFAST) Температура 700С 700С Ограничение видимости 20 м 20 м Концентрация О2 0.226 кг/м3 17.5 % Концентрация СО2 0.11 кг/м3 8.5 % Концентрация СО 0.00116 кг/м3 1496 ppm
Далее приведены графики развития опасных факторов пожара.
Рисунок 4 Изменение температуры
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 5 Изменение видимости
Рисунок 6 Изменение концентрации кислорода
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 7Изменение концентрации углекислого газа
Рисунок 8 Изменение концентрации угарного газа
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 9 Изменение концентрации хлроводорода
В результате расчета получено время блокирования каждого помещения каждым опасным фактором. Из полученных в результате расчета значений времени блокирования по различ ным опасным факторам выбираем минимальное.
Время блокирования фактором пожара, с Время блокиро-
Температура O2 CO2 CO HCL Дальность вания, с видимости
305 359 305 - 305 305
7. Вывод
Задачей расчета было определение времени блокирования опасными факторами пожара офисных помещений свободной планировки третьего этажа административного здания по ул.Кузнечной с помощью программы CFAST 6.1.
По результатам расчета получено, что помещение пожара (точка 3) блокируется через 305
секунд после начала пожара одновременно по температуре, дальности видимости, повы шению концентрации хлороводорода и углекислого газа. Затем, через 359 секунд после на чала пожара происходит блокирование по пониженной концентрации кислорода. Блокиро вания по концентрации угарного газа в расчетное время не происходит.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
8. Список литературы
1. NIST Special Publication 1041. CFAST – Consolidated Model of Fire Growth and Smoke
Transport (Version 6). User’s Guide. – NIST, 2005. / CFAST - Руководство пользователя.
2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
3. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
4. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Четвер тая редакция). – Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям ликвидации последствий стихийных бедствий, 2008.
Информационная поддержка программы CFAST в Интеренете:
cfast.nist.gov Домашняя страница программы на сайте NIST, институ та стандартов и технологий США groups.google.com/group/cfast Форум на английском языке по вопросам применения
CFAST. Поддерживается специалистами NIST cfast.ru Домашняя страница о локализации программы CFAST.
Скачивание программы, оригинальной документации на английском, реферативные выборочные переводы.
sitis.ru/forum Русскоязычный форум по вопросам применения CFAST.
Поддерживается специалистами СИТИС
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Приложение №1. Выходные файлы NIST: CFAST
Файл модели
VERSN,6,CFAST Simulation
!!
!!Environmental Keywords
!!
TIMES,600,-50,0,1,1
EAMB,293.15,101300,0
TAMB,293.15,101300,0,50
CJET,WALLS
CHEMI,10,393.15
WIND,0,10,0.16
!!
!!Compartment keywords
!!
COMPA,Compartment 1,17.4,16.8,3,0,3,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 2,8.4,26.8,3,17.4,0,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 3,25.2,10.5,3,25.8,16.3,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 4,25.2,10,3,25.8,0,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 5,8.4,26.8,3,51,0,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
COMPA,Compartment 6,17.4,16.8,3,59.4,3,0,GYPSUM,OFF,GYPSUM
!!
!!vent keywords
!!
HVENT,1,2,1,16.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,2,3,1,26.8,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,3,5,1,10.5,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,4,5,1,10,3,0,1,0,0,2,1
HVENT,6,5,1,16.8,3,0,1,3,0,2,1
!!
!!fire keywords
!!
OBJECT,kuz,3,20,5.25,0,1,1,0,0,0,1
Файл источника пожара
kuz
23,0,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
0.016,39.70663,113500,0.00227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
393.15,79.41325,454000,0.00908,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
293.15,119.1199,1021500,0.02043,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
20000,158.8265,1816000,0.03632,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
0.3,198.5331,2837500,0.05675,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
10000,238.2398,4086001,0.08172001,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
8.4,277.9464,5561501,0.11123,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
7.3,317.653,7264000,0.14528,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
1,357.3596,9193500,0.18387,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
5E+07,397.0663,1.135E+07,0.227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
METHANE,1197.066,1.135E+07,0.227,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
,1197.166,9193999,0.18388,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.266,7264887,0.1452977,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.366,5560724,0.1112145,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.466,4085668,0.08171335,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.566,2837500,0.05675,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.666,1816222,0.03632443,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.766,1021833,0.02043665,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.866,453778.3,0.009075567,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1197.966,113444.6,0.002268892,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1198.066,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0.014,1,0
,1208.066,0,0,0,1,0,0,0.011,0.194,0,0,1,0
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Расчет Сценарий 230
№ 6035-1-230-Р3 (FDS)
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Контарь Н.А.
Дата 23.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Список литературы
5. Приложение №1. Выходные файлы NIST: FDS
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге по сценарию 230. Определить время блокирования опасными факторами пожара офисов свободной планировки 3 этажа.
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Данный расчет является уточняющим для расчета №6035-1-230-Р1, который был выполнен
с использованием интегральной модели. Анализ результатов показал, что полученное вре мя эвакуации является заниженным, поскольку интегральная модель ориентирована на рас чет пожаров, характеристический размер которых сравним с размерами помещения. В вы полненном моделировании, однако, за время расчета пожар не успевал распространиться на достаточную площадь, поэтому требуется выполнить уточняющий расчет с использова нием модели более высокого уровня.
Для моделирования использовалась программа Национального института стандартов и тех нологий США NIST: FDS 5.1 [1].
FDS реализует полевую модель расчета тепломассопереноса при пожарах в помещении и позволяет получить значения опасных факторов пожара в каждой точке моделируемого объекта.
Входными параметрами для FDS является геометрия объекта, свойства и расположения го рючих материалов.
В расчете используются следующие допущения:
1. Пожар регулируется кислородом, т.е. учитывается снижение количества кислорода в помещении пожара.
2. Пожар начинается в центре источника и распространяется радиально с постоянной скоростью.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
4. Модель объекта
На основе данных задания на расчет (см. приложение 2) была построена модель, состоящая из помещения, в котором начинается пожар. Зелеными линиями обозначены стены.
Рисунок 1 План типового этажа с открытой планировкой
Рисунок 2 Внешний вид модели в FDS
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара.
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушен ная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей пло щади помещения возгорания.
Принимается, что пожар начинается в помещении офиса.
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [2] «Здание 1-2 степени ог нестойкости: мебель+бытовые изделия»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =13.8 МДж/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.03 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=0.203 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0.0022 кг/кг
Дымообразующая способность горящего материала Dm=270Нп·м2/кг
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Величина пожарной нагрузки – 700 МДж/м2. Данный параметр определяет длительность
Q пожара t = = = 3498c . Поскольку время моделирования значительно
H f ψ 13.8 * 0.0145 меньше, на течение пожара влияния не оказывает.
Для описания пожара в FDS необходимо задать зависимость скорости тепловыделения от времени и характеристики химической реакции горения.
&SURF ID='FIRE',
COLOR='RED',
HRRPUA=200.00/ Удельная скорость тепловыделения рассчиты вается по формуле Q = H f ηψ = 200 кВт
&VENT SURF_ID='FIRE',
Источник имеет площадь 7.4м*10.5м
XB=42.60,51.00,16.30,26.80,0.00,0.00,
RGB=255,51,51,
XYZ=48.00,20.00,0.00, Горение начинается в центре источника
SPREAD_RATE=0.0108/ и распространяется радиально со скоростью v=0.0108 м/с.
&REAC ID='REAC', Топливо моделируется на основе дерева.
C=3.40,
H=6.20,
O=2.50,
N=0.00,
X_O2_LL=0.00, Подавление горения при недостатке кислорода отключено
SOOT_YIELD=0.01, Выделение сажи, влияет на дальность видимо сти [2]
CO_YIELD=0.0380, Выделение угарного газа [5]
VISIBILITY_FACTOR=5.50/ Оптический фактор
Рисунок 3 Скорость тепловыделения
Мощность пожара
12000
10000
Мощность, кВт
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840
Время, сек
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола [4].
Значение критерия Значение критерия Опасный фактор (методика ВНИИПО) [4] (CFAST) Температура 700С 700С Ограничение видимости 20 м 20 м Концентрация О2 0.226 кг/м3 17.5 % Концентрация СО2 0.11 кг/м3 8.5 % Концентрация СО 0.00116 кг/м3 1496 ppm
Далее приведены графики развития опасных факторов пожара.
Рисунок 4 Изменение температуры
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 5 Изменение видимости
Рисунок 6 Изменение концентрации кислорода
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 7Изменение концентрации углекислого газа
В результате расчета получено время блокирования каждого помещения каждым опасным фактором. Из полученных в результате расчета значений времени блокирования по различ ным опасным факторам выбираем минимальное.
Время блокирования фактором пожара, с Время блокиро-
Температура O2 CO2 CO HCL Дальность вания, с видимости
335 - - - - 245
7. Вывод
Задачей расчета было определение времени блокирования опасными факторами пожара офисных помещений свободной планировки третьего этажа административного здания по ул.Кузнечной с помощью программы FDS 5.1.
По результатам расчета получено, что помещение пожара (точка 3) блокируется через 245 секунд после начала пожара по дальности видимости. Затем, через 335 секунд после нача ла пожара происходит блокирование по температуре. Блокирования по остальным опасным факторам в расчетное время не происходит.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
8. Список литературы
1. NIST Special Publication 1019-5. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’s Guide. –
NIST, 2007. / FDS- Руководство пользователя.
2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
3. ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
4. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Четвер тая редакция). – Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям ликвидации последствий стихийных бедствий, 2008.
Информационная поддержка программы FDS в Интеренете:
fds.nist.gov Домашняя страница программы на сайте NIST, институ та стандартов и технологий США groups.google.com/group/fds- Форум на английском языке по вопросам применения smv CFAST. Поддерживается специалистами NIST fds-smv.ru Домашняя страница о локализации программы FDS. Скачивание программы, оригинальной документации на английском, реферативные выборочные переводы. fds-smv.ru/forum Русскоязычный форум по вопросам применения FDS. Поддерживается специалистами СИТИС
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Приложение №1. Выходные файлы NIST: FDS
&HEAD CHID='ex'/
&TIME T_END=600.00/
&DUMP RENDER_FILE='ex.ge1'/
&MESH ID='1', IJK=70,68,12, XB=0.00,17.50,3.00,20.00,0.00,3.00/
&MESH ID='2', IJK=84,108,12, XB=17.50,38.50,0.00,27.00,0.00,3.00/
&MESH ID='3', IJK=84,108,12, XB=38.50,59.50,0.00,27.00,0.00,3.00/
&MESH ID='4', IJK=70,68,12, XB=59.50,77.00,3.00,20.00,0.00,3.00/
&REAC ID='REAC',
C=3.40,
H=6.20,
O=2.50,
N=0.00,
HRRPUA_SHEET=600.00,
X_O2_LL=0.00,
CO_YIELD=0.0380,
VISIBILITY_FACTOR=5.50/
&SURF ID='SURF',
COLOR='RED',
HRRPUA=200.00/
&OBST XB=25.80,51.00,10.00,16.30,0.00,3.00, SURF_ID='INERT'/
&VENT SURF_ID='SURF', XB=42.60,51.00,16.30,26.80,0.00,0.00,
XYZ=48.00,20.00,0.00, SPREAD_RATE=0.0108/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBY=20.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBY=9.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='oxygen', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='carbon dioxide', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='carbon monoxide', PBZ=1.70/
&TAIL /
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Приложение №2. Задание на расчет
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Расчет Сценарий 332
№ 6035-1-332-Р1
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Контарь Н.А.
Дата 6.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Вычислительные затраты
9. Список литературы
10. Приложение №1. Численные результаты
11. Приложение №2. Распространение опасных факторов пожара по зданию
12. Приложение №3. Входной файл NIST: FDS 5
13. Приложение №4. Описание сценария расчета
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 332. Определить время блокирования коридоров первого и второго этажей опасными факторами пожара.
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Описание сценария расчета приведено в приложении №4.
Проанализировав объемно-планировочные решения объекта и особенности сценария, оп ределяем ключевые моменты, которые должны быть учтены при моделировании:
1. Распространение опасных факторов пожара по лестницам с одного этажа на другой.
2. Учет постепенного задымления коридоров.
3. Учет работы противодымных экранов.
Чтобы учесть данные моменты, необходимо использовать для моделирования полевой ме тод расчета тепломассопереноса при пожаре.
Для моделирования нами использовалась программа Национального института стандартов и технологий США NIST: FDS 5.3.0 [6] и графический интерфейс к ней PyroSim 2008.
FDS реализует полевую модель расчета тепломассопереноса при пожарах в помещении и позволяет получить значения опасных факторов пожара в каждой точке моделируемого объекта.
Входными параметрами для FDS является геометрия объекта, свойства и расположения го рючих материалов.
В расчете используются следующие допущения:
1. Пожар регулируется нагрузкой, т.е. снижение количества кислорода в помещении пожара не учитывается.
2. Пожар начинается в центре помещения и распространяется радиально с постоянной скоростью.
3. Взаимодействие тепловых потоков с ограждающими конструкциями не учитывают ся.
4. Двери, кроме отдельно отмеченных, считаются герметично закрытыми.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
4. Модель объекта
Ниже приведены чертежи первого и второго этажей административного здания, на котором зелеными линиями ограничены области, участвующие в моделировании.
В модель включены коридоры первого и второго этажа, лестницы и помещение пожара.
Двери, ведущие из коридоров в прилегающие помещения, считаются герметично закрыты ми, следовательно, данные помещения в расчете не участвуют.
На планах введены следующие обозначения:
Л3 и Л4 – лестницы.
Э1 и Э2 – противодымные экраны, которые спускаются с полотка на 400 мм.
Д1 и Д2 – двери.
Дверь Этаж Ширина, м Высота, м
Д1 – дверь из помещения пожара 1 0,9
Д2 – дверь возле Л3 2 1,6
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара.
Рисунок 1 План первого этажа
Рисунок 2 План второго этажа
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 3 Внешний вид модели и положение начала координат
Рисунок 4 Внешний вид лестницы
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушен ная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей пло щади помещения возгорания.
Принимается, что пожар начинается в помещении магазина, торгующего тканями, одеждой и обувью (стандартное помещение для торгового центра),
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [1] «Здание 1-2 степени ог нестойкости: мебель+ткани»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =14,7 МДж/кг
Дымообразующая способность Dm=82 Нп*м2/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.437 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=1,285 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0,0022 кг/кг
Величина пожарной нагрузки – 700 МДж/м2. Данный параметр определяет длительность
Q пожара t = = = 3284c . Поскольку время моделирования значительно
H f ψ 14.7 * 0.0145 меньше, на течение пожара влияния не оказывает.
Для описания пожара в FDS необходимо задать зависимость скорости тепловыделения от времени и характеристики химической реакции горения.
&SURF ID='FIRE',
COLOR='RED',
HRRPUA=200.00/ Удельная скорость тепловыделения рассчиты вается по формуле Q = H f ηψ = 200 кВт
&VENT SURF_ID='FIRE',
XB=0.00,15.00,0.00,16.60,0.00,0.00, Источник имеет площадь 15м*16.6м
RGB=255,51,51,
XYZ=7.50,8.30,0.00, Горение начинается в центре источника
SPREAD_RATE=0.0108/ и распространяется радиально со скоростью v=0.0108 м/с.
&REAC ID='REAC', Топливо моделируется на основе дерева.
C=3.40,
H=6.20,
O=2.50,
N=0.00,
X_O2_LL=0.00, Подавление горения при недостатке кислорода отключено
SOOT_YIELD=0.01, Выделение сажи, влияет на дальность видимо сти [2]
CO_YIELD=0.0380, Выделение угарного газа [5]
VISIBILITY_FACTOR=5.50/ Оптический фактор
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 5 Скорость тепловыделения источника пожара
Видно, что полученная скорость тепловыделения соответствует заданной в течении при мерно 480 секунд. Однако, этого достаточно для проведения анализа, так как блокирование коридоров опасными факторами пожара происходит в период времени до 480 секунд.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Значение опасных факторов пожара фиксируется на высоте рабочей зоны в следующих из мерительных точках:
Рисунок 6 Расположение измерительных точек
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола [3].
Значение критерия Значение критерия Опасный фактор (методика ВНИИПО) [3] (FDS) Температура 700С 700С Ограничение видимости 20 м 20 м Концентрация О2 0.226 кг/м3 17.5 % Концентрация СО2 0.11 кг/м3 8.5 % Концентрация СО 0.00116 кг/м3 1496 ppm
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Далее приведены сводные графики развития опасных факторов пожара. Для наглядности значения факторов нормированы на их критическую величину.
Точка 5 блокируется через 345 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Точка 6 блокируется через 480 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Точка 7 блокируется через 345 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Точка 8 блокируется через 315 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Точка 9 блокируется через 255 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Точка 10 блокируется через 420 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Точка 11 блокируется через 330 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Таблицы с численными результатами находятся в приложении №1. Графические иллюст рации к картине распространения опасных факторов пожара по коридорам первого и вто рого этажа находятся в приложении №2.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
7. Вывод
Целью расчета было выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 332 и определить время блокирования кори доров первого и второго этажей опасными факторами пожара.
По результатам расчета выяснено, что опасным фактором, по которому происходит блоки рование, является дальность видимости. Расчетные точки блокируются следующим обра зом:
№ точки Время блокирования, с
5
6
7
8
9
10
11
8. Вычислительные затраты
Расчеты выполнялись в программе NIST: FDS-5.3.0.
Расчеты проводились на кластере с максимальной производительностью 12 GFlops (1 node
= 2*xeon5130/4GB).
Сценарий рассчитывался на 7 сетках (соответственно, на семи процессорах).
Было выполнено четыре предварительных расчетов и два окончательных. Предваритель ные расчеты в среднем занимали 5 часов календарных, окончательные в среднем 26 кален дарных часов.
Таким образом, общее расчетное время составило примерно 72 календарных часа.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
9. Список литературы
1. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
2. Отчет №6011-Р1 «Данные для расчета температуры среды при пожарах, регулируе мых нагрузкой», СИТИС, 2007.
3. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Чет вертая редакция). – Федеральная противопожарная служба, 2008.
4. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их при менение при решении практических задач при пожаровзрывобезопасности. Моно графия. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 336с.
5. NIST Special Publication 1019. Fire Dynamics Simulator (Version 4). User’s Guide. –
NIST, 2006. / FDS- Руководство пользователя.
6. NIST Special Publication 1019-5. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’s Guide. –
NIST, 2007. / FDS- Руководство пользователя.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
10. Приложение №1. Численные результаты.
Изменение значение опасных факторов пожара в т.5
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 21
150 20.721 0 0 23.048
180 20.721 0 0 24.743
210 20.721 0 0 26.592
240 20.721 0 0 28.519
270 20.721 0 0 29.725
300 20.721 1.9E-08 5.16E-11 30.776
330 20.435 80.745 0.21953 36.65 22.29
360 20.292 121.35 0.32993 39.542 14.726
390 20.159 158.87 0.43196 40.734 11.108
420 19.917 227.23 0.61783 41.991 7.6855
450 19.712 285.07 0.77524 42.651 6.0797
Изменение значение опасных факторов пожара в т.6
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 21
150 20.721 0 0 23
180 20.721 0 0 25.406
210 20.721 0 0 27.42
240 20.721 0 7.77E-27 29.536
270 20.721 0 1.18E-08 31.552
300 20.72 0.071312 0.000194 32.232
330 20.72 0.12977 0.000353 33.237
360 20.652 19.471 0.052939 35.236
390 20.569 42.781 0.11632 35.27
420 20.495 63.684 0.17316 36.143 26.334
450 20.442 78.892 0.21455 35.913
Изменение значение опасных факторов пожара в т.7
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 20
150 20.721 0 0 23.297
180 20.721 0 3.93E-12 25.426
210 20.712 0 0.004944 28
240 20.71 0 0.005922 30.53
270 20.647 20.928 0.056898 34.238
300 20.489 65.567 0.17826 40.702 27.789
330 20.454 75.334 0.20482 40.006 24.358
360 20.292 108.75 0.32993 39.542 14.726
390 20.159 194.31 0.43196 40.734 11.108
420 19.917 240.19 0.022723 0.006178 41.991
450 19.712 308.93 0.77524 42.651 6.0797
Изменение значение опасных факторов пожара в т.8
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 20
150 20.721 0 0 20
180 20.721 0 0 20
210 20.721 0 0 20
240 20.72 0.32474 0.000883 29.948
270 20.611 31.133 0.084644 33.463
300 20.441 79.121 0.21512 39.249 23.44
330 20.203 146.27 0.39768 43.89 12.596
360 19.993 205.79 0.55954 47.338 8.9087
390 19.772 268.23 0.72934 48.267 6.7395
420 19.531 336.39 0.91487 49.957 5.3227
450 18.996 487.06 1.3262 49.566 3.6364
Изменение значение опасных факторов пожара в т.9
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 20
150 20.721 0 0 20
180 20.721 0 0 20
210 20.647 20.709 0.056304 30.406
240 20.497 63.351 0.17224 37.344 28.477
270 20.351 104.68 0.28461 42.681 18.341
300 20.069 184.3 0.50108 49.431 10.424
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
330 19.922 225.7 0.61367 52.133 8.3831
360 19.533 335.67 0.91272 57.823 5.6498
390 19.143 445.9 1.2129 62.685 4.2333
420 18.659 581.82 1.5849 64.236 3.2104
450 18.195 712.34 1.9419 66.156 2.6094
Изменение значение опасных факторов пожара в т.10
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 20
150 20.721 0 0 20
180 20.721 0 0 20
210 20.721 0 0 20
240 20.721 3.11E-11 8.46E-14 29.5
270 20.699 6.1713 0.016778 31.387
300 20.693 7.7434 0.021053 32.207
330 20.655 18.638 0.050672 33.578
360 20.646 21.25 0.057775 35.225
390 20.484 66.962 0.18206 36.825 25.862
420 20.425 83.721 0.22763 38.146 20.744
450 20.161 158.19 0.43018 39.036 10.903
Изменение значение опасных факторов пожара в т.11
Время, с Концентрация Концентрация Концентрация Температура, С Дальность кислорода, % угарного газа, углекислого видимости, м ppm газа, %
0 20.721 0 0 20
30 20.721 0 0 20
60 20.721 0 0 20
90 20.721 0 0 20
120 20.721 0 0 20
150 20.721 0 0 20
180 20.721 0 0 20
210 20.721 1.28E-36 3.48E-39 27.047
240 20.721 0.001477 4.02E-06 29.157
270 20.716 1.2775 0.003473 31.095
300 20.603 33.418 0.090857 35.113
330 20.392 93.06 0.25302 40.399 19.914
360 20.254 132.09 0.35914 41.658 13.721
390 19.923 225.55 0.61328 46.207 8.0112
420 19.744 276.06 0.75077 46.324 6.449
450 19.45 359.05 0.97702 47.299 4.8995
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
11. Приложение №2. Распространение опасных факторов пожара по зданию
Повышение температуры, вертикальный разрез
Через 120 секунд после начала пожара
Через 180 секунд после начала пожара
Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара
Через 360 секунд после начала пожара
Через 420 секунд после начала пожара
Через 480 секунд после начала пожара
Через 540 секунд после начала пожара
Через 600 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Снижение дальности видимости на высоте 1.7 метра над уровнем пола первого этажа
Через 300 секунд после начала пожара
Через 360 секунд после начала пожара
Через 420 секунд после начала пожара
Через 480 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Снижение дальности видимости на высоте 1.7 метра над уровнем пола второго этажа
Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара
Через 360 секунд после начала пожара
Через 420 секунд после начала пожара
Через 480 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Снижение дальности видимости на лестнице Л3
Через 180 секунд после начала пожара Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара Через 360 секунд после начала пожара
Через 420 секунд после начала пожара Через 480 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
12. Приложение №3. Входной файл NIST: FDS 5.
ex.fds
Generated by PyroSim - Version 2008.2
03.03.2009 13:14:11
&HEAD CHID='ex'/
&TIME T_END=700/
&DUMP RENDER_FILE='ex.ge1', DT_MASS=1.00, DT_RESTART=30.00, DT_SLCF=1.00,
MASS_FILE=.TRUE./
&MISC CO_PRODUCTION=.TRUE./
&MESH ID='p', IJK=77,83,19, XB=0.00,15.40,0.00,16.60,0.00,3.80/
&MESH ID='l3', IJK=42,32,39, XB=15.40,23.80,7.00,13.40,0.00,7.80/
&MESH ID='l4', IJK=42,32,39, XB=49.00,57.40,7.00,13.40,0.00,7.80/
&MESH ID='k1', IJK=194,35,19, XB=15.40,54.20,0.00,7.00,0.00,3.80/
&MESH ID='k2-1', IJK=210,9,20, XB=15.40,57.40,5.20,7.00,3.80,7.80/
&MESH ID='k2-2', IJK=210,16,19, XB=15.40,57.40,13.40,16.60,4.00,7.80/
&MESH ID='k2-3', IJK=77,31,19, XB=57.40,72.80,10.40,16.60,4.00,7.80/
&REAC ID='REAC',
C=3.40,
H=6.20,
O=2.50,
N=0.00,
HRRPUA_SHEET=600.00,
X_O2_LL=0.00,
CO_YIELD=0.0380,
VISIBILITY_FACTOR=5.50/
&SURF ID='FIRE',
COLOR='RED',
HRRPUA=200.00/
&HOLE XB=23.60,24.00,14.20,15.70,4.00,6.00, RGB=102,102,255, TRANSPAR-
ENCY=0.4000/ Hole
&HOLE XB=15.20,15.60,1.00,1.90,0.00,2.00, RGB=102,102,255, TRANSPAR-
ENCY=0.4000/ Hole
&OBST XB=18.80,19.00,8.40,13.40,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,23.80,13.30,13.50,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=23.70,23.90,13.40,16.60,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=54.10,54.30,8.40,13.40,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,54.20,13.30,13.50,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,57.40,6.90,7.10,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=15.30,15.50,0.00,13.40,0.00,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=23.70,23.90,0.00,7.00,3.40,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=48.90,49.10,0.00,7.00,3.40,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=54.20,57.40,8.40,13.40,0.00,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=15.30,18.90,5.10,13.50,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,23.80,5.20,8.40,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=23.80,49.00,5.20,7.00,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,52.40,5.20,8.40,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.40,57.40,5.20,13.40,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,8.00,8.30,0.00,0.1500, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,8.30,8.60,0.1500,0.3000, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[1]
&OBST XB=22.20,23.80,8.60,8.90,0.3000,0.4500, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[2]
&OBST XB=22.20,23.80,8.90,9.20,0.4500,0.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,9.20,9.50,0.60,0.75, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,9.50,9.80,0.75,0.90, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
&OBST XB=22.20,23.80,9.80,10.10,0.90,1.05, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,10.10,10.40,1.05,1.20, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,10.40,10.70,1.20,1.35, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,10.70,11.00,1.35,1.50, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=21.50,23.80,11.00,13.40,1.50,1.65, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=21.20,21.50,11.00,13.40,1.65,1.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,11.00,13.40,2.25,2.40, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=20.90,21.20,11.00,13.40,1.80,1.95, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=20.60,20.90,11.00,13.40,1.95,2.10, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=20.30,20.60,11.00,13.40,2.10,2.25, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,10.70,11.00,2.40,2.55, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,10.40,10.70,2.55,2.70, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,10.10,10.40,2.70,2.85, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,9.80,10.10,2.85,3.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,9.50,9.80,3.00,3.15, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,9.20,9.50,3.15,3.30, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,8.90,9.20,3.30,3.45, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,8.60,8.90,3.45,3.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,8.30,8.60,3.60,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,8.00,8.30,0.00,0.1500, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,8.30,8.60,0.1500,0.3000, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[1]
&OBST XB=49.00,50.60,8.60,8.90,0.3000,0.4500, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[2]
&OBST XB=49.00,50.60,8.90,9.20,0.4500,0.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,9.20,9.50,0.60,0.75, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,9.50,9.80,0.75,0.90, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,9.80,10.10,0.90,1.05, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,10.10,10.40,1.05,1.20, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,10.40,10.70,1.20,1.35, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,10.70,11.00,1.35,1.50, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,51.00,11.00,13.40,1.50,1.65, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.00,51.30,11.00,13.40,1.65,1.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.30,51.60,11.00,13.40,1.80,1.95, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.60,51.90,11.00,13.40,1.95,2.10, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.90,52.20,11.00,13.40,2.10,2.25, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.20,54.20,11.00,13.40,2.25,2.40, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,10.70,11.00,2.40,2.55, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,10.40,10.70,2.55,2.70, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,10.10,10.40,2.70,2.85, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,9.80,10.10,2.85,3.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,9.50,9.80,3.00,3.15, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,9.20,9.50,3.15,3.30, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,8.90,9.20,3.30,3.45, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,8.60,8.90,3.45,3.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,8.30,8.60,3.60,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&VENT SURF_ID='FIRE', XB=0.00,15.00,0.00,16.60,0.00,0.00, RGB=255,51,51,
XYZ=7.50,8.30,0.00, SPREAD_RATE=0.0108/ fire
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBY=6.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBY=15.00/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBX=23.00/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBX=53.00/
&SLCF QUANTITY='oxygen', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='oxygen', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='carbon monoxide', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='carbon monoxide', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='carbon dioxide', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='carbon dioxide', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=19.50/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=50.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBZ=5.70/
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=23.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=53.00/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBZ=5.70/
&TAIL /
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
13. Приложение №4. Описание сценария расчета.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул.Кузнечная в г.Екатеринбурге
Задача Расчет времени блокирования путей эвакуации
Расчет Сценарий 332-2
№ 6035-1-332-Р2
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Контарь Н.А.
Дата 26.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Содержание
Содержание
1. Цель
2. Задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Модель объекта
5. Модель источника пожара
6. Результаты расчета
7. Вывод
8. Вычислительные затраты
9. Список литературы
10. Приложение №1. Распространение опасных факторов пожара по зданию
11. Приложение №2. Входной файл NIST: FDS 5
12. Приложение №3. Описание сценария расчета
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Цель
Выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.Кузенчная в г.Екатеринбурге по сценарию 332-2. Определить время блокирования коридоров первого и второго этажей опасными факторами пожара.
Сценарий 332-2 отличается от сценария 332-1 расположением противодымных экранов. В
332-1 они располагались параллельно лестницам (см. приложение №3), в 332-2 - перпенди кулярно лестницам (см. рис.1).
2. Задачи
1. Выбрать метод расчета опасных факторов пожара и соответствующую расчетную программу.
2. Построить модель объекта
3. Определить параметры источника пожара
4. Проанализировать результаты и определить время блокирования коридоров.
3. Выбор расчетного метода и программы
Описание сценария расчета приведено в приложении №3.
Проанализировав объемно-планировочные решения объекта и особенности сценария, оп ределяем ключевые моменты, которые должны быть учтены при моделировании:
1. Распространение опасных факторов пожара по лестницам с одного этажа на другой.
2. Учет постепенного задымления коридоров.
3. Учет работы противодымных экранов.
Чтобы учесть данные моменты, необходимо использовать для моделирования полевой ме тод расчета тепломассопереноса при пожаре.
Для моделирования нами использовалась программа Национального института стандартов и технологий США NIST: FDS 5.3.0 [6] и графический интерфейс к ней PyroSim 2008.
FDS реализует полевую модель расчета тепломассопереноса при пожарах в помещении и позволяет получить значения опасных факторов пожара в каждой точке моделируемого объекта.
Входными параметрами для FDS является геометрия объекта, свойства и расположения го рючих материалов.
В расчете используются следующие допущения:
1. Пожар регулируется нагрузкой, т.е. снижение количества кислорода в помещении пожара не учитывается.
2. Пожар начинается в центре помещения и распространяется радиально с постоянной скоростью.
3. Взаимодействие тепловых потоков с ограждающими конструкциями не учитывают ся.
4. Двери, кроме отдельно отмеченных, считаются герметично закрытыми.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
4. Модель объекта
Ниже приведены чертежи первого и второго этажей административного здания, на котором зелеными линиями ограничены области, участвующие в моделировании.
В модель включены коридоры первого и второго этажа, лестницы и помещение пожара.
Двери, ведущие из коридоров в прилегающие помещения, считаются герметично закрыты ми, следовательно, данные помещения в расчете не участвуют.
На планах введены следующие обозначения:
Л3 и Л4 – лестницы.
Э1 и Э2 – противодымные экраны, которые спускаются с полотка на 400 мм.
Д1 и Д2 – двери.
Дверь Этаж Ширина, м Высота, м
Д1 – дверь из помещения пожара 1 0,9
Д2 – дверь возле Л3 2 1,6
Цифрами обозначены точки, в которых измеряются значения опасных факторов пожара.
Рисунок 1 План первого этажа
Рисунок 2 План второго этажа
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 3 Внешний вид модели и положение начала координат
Рисунок 4 Внешний вид лестницы
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
5. Модель источника пожара
Первичным источником зажигания служит малокалорийный источник тепла (непотушен ная сигарета, замыкание электропроводки и т.п.), далее пламя распространяется по мебели и оргтехнике (дерево, ДСП, бумага, ткань, пластик).
В расчете предполагается, что горючие материалы распределены равномерно по всей пло щади помещения возгорания.
Принимается, что пожар начинается в помещении магазина, торгующего тканями, одеждой и обувью (стандартное помещение для торгового центра),
Параметры нагрузки определяются по базе данных Кошмарова [1] «Здание 1-2 степени ог нестойкости: мебель+ткани»:
Линейная скорость распространения пламени v=0,0108 м/с
Удельная массовая скорость выгорания ψ =0,0145 кг/с*м2
Низшая теплота сгорания Hf =14,7 МДж/кг
Дымообразующая способность Dm=82 Нп*м2/кг
Удельное поглощение кислорода L(O2)=1.437 кг/кг
Удельное выделение углекислого газа L(CO2)=1,285 кг/кг
Удельное выделение угарного газа L(CO)=0,0022 кг/кг
Величина пожарной нагрузки – 700 МДж/м2. Данный параметр определяет длительность
Q пожара t = = = 3284c . Поскольку время моделирования значительно
H f ψ 14.7 * 0.0145 меньше, на течение пожара влияния не оказывает.
Для описания пожара в FDS необходимо задать зависимость скорости тепловыделения от времени и характеристики химической реакции горения.
&SURF ID='FIRE',
COLOR='RED',
HRRPUA=200.00/ Удельная скорость тепловыделения рассчиты вается по формуле Q = H f ηψ = 200 кВт
&VENT SURF_ID='FIRE',
XB=0.00,15.00,0.00,16.60,0.00,0.00, Источник имеет площадь 15м*16.6м
RGB=255,51,51,
XYZ=7.50,8.30,0.00, Горение начинается в центре источника
SPREAD_RATE=0.0108/ и распространяется радиально со скоростью v=0.0108 м/с.
&REAC ID='REAC', Топливо моделируется на основе дерева.
C=3.40,
H=6.20,
O=2.50,
N=0.00,
X_O2_LL=0.00, Подавление горения при недостатке кислорода отключено
SOOT_YIELD=0.01, Выделение сажи, влияет на дальность видимо сти [2]
CO_YIELD=0.0380, Выделение угарного газа [5]
VISIBILITY_FACTOR=5.50/ Оптический фактор
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Рисунок 5 Скорость тепловыделения источника пожара
Видно, что полученная скорость тепловыделения соответствует заданной в течении при мерно 480 секунд. Однако, этого достаточно для проведения анализа, так как блокирование коридоров опасными факторами пожара происходит в период времени до 480 секунд.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
6. Результаты расчета
Значение опасных факторов пожара фиксируется на высоте рабочей зоны в следующих из мерительных точках:
Рисунок 6 Расположение измерительных точек
Критическое время по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола [3].
Значение критерия Значение критерия Опасный фактор (методика ВНИИПО) [3] (FDS) Температура 700С 700С Ограничение видимости 20 м 20 м Концентрация О2 0.226 кг/м3 17.5 % Концентрация СО2 0.11 кг/м3 8.5 % Концентрация СО 0.00116 кг/м3 1496 ppm
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Далее приведены сводные графики развития опасных факторов пожара. Для наглядности значения факторов нормированы на их критическую величину.
Точка 5 блокируется через 360 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Точка 6 блокируется через 360 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Точка 7 блокируется через 300 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
c
Точка 8 блокируется через 340 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Точка 9 блокируется через 300 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Точка 10 блокируется через 530 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Точка 11 блокируется через 360 секунд после начала пожара по фактору «дальность види мости».
Графические иллюстрации к картине распространения опасных факторов пожара по кори дорам первого и второго этажа находятся в приложении №1.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
7. Вывод
Целью расчета было выполнить моделирование пожара в административном здании по ул.
Кузнечная в г.Екатеринбурге по сценарию 332 и определить время блокирования коридо ров первого и второго этажей опасными факторами пожара.
По результатам расчета выяснено, что опасным фактором, по которому происходит блоки рование, является дальность видимости. Расчетные точки блокируются следующим обра зом:
№ точки Время блокирования, с
5
6
7
8
9
10
11
8. Вычислительные затраты
Расчеты выполнялись в программе NIST: FDS-5.3.0.
Расчеты проводились на кластере с максимальной производительностью 12 GFlops (1 node
= 2*xeon5130/4GB).
Сценарий рассчитывался на 7 сетках (соответственно, на семи процессорах).
Календарное время расчета составило примерно 22 часа, процессорное время – примерно
120 часов.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
9. Список литературы
1. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
2. Отчет №6011-Р1 «Данные для расчета температуры среды при пожарах, регулируе мых нагрузкой», СИТИС, 2007.
3. Оценка индивидуального пожарного риска для общественных зданий. (Проект, Чет вертая редакция). – Федеральная противопожарная служба, 2008.
4. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их при менение при решении практических задач при пожаровзрывобезопасности. Моно графия. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 336с.
5. NIST Special Publication 1019. Fire Dynamics Simulator (Version 4). User’s Guide. –
NIST, 2006. / FDS- Руководство пользователя.
6. NIST Special Publication 1019-5. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’s Guide. –
NIST, 2007. / FDS- Руководство пользователя.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
10. Приложение №1. Распространение опасных факторов пожара по зданию
Повышение температуры, вертикальный разрез
Через 180 секунд после начала пожара
Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара
Через 360 секунд после начала пожара
Через 420 секунд после начала пожара
Через 480 секунд после начала пожара
Через 540 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Снижение дальности видимости на высоте 1.7 метра над уровнем пола первого этажа
Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара
Через 360 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Снижение дальности видимости на высоте 1.7 метра над уровнем пола второго этажа
Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара
Через 360 секунд после начала пожара
Через 420 секунд после начала пожара
Через 480 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Снижение дальности видимости на лестнице Л3
Через 180 секунд после начала пожара Через 240 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара Через 360 секунд после начала пожара
Снижение дальности видимости на лестнице Л4
Через 300 секунд после начала пожара Через 300 секунд после начала пожара
Через 300 секунд после начала пожара Через 300 секунд после начала пожара
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
11. Приложение №2. Входной файл NIST: FDS 5.
ex.fds
Generated by PyroSim - Version 2008.2
03.03.2009 13:14:11
&HEAD CHID='ex'/
&TIME T_END=700/
&DUMP RENDER_FILE='ex.ge1', DT_MASS=1.00, DT_RESTART=30.00, DT_SLCF=1.00,
MASS_FILE=.TRUE./
&MISC CO_PRODUCTION=.TRUE./
&MESH ID='p', IJK=77,83,19, XB=0.00,15.40,0.00,16.60,0.00,3.80/
&MESH ID='l3', IJK=42,32,39, XB=15.40,23.80,7.00,13.40,0.00,7.80/
&MESH ID='l4', IJK=42,32,39, XB=49.00,57.40,7.00,13.40,0.00,7.80/
&MESH ID='k1', IJK=194,35,19, XB=15.40,54.20,0.00,7.00,0.00,3.80/
&MESH ID='k2-1', IJK=210,9,20, XB=15.40,57.40,5.20,7.00,3.80,7.80/
&MESH ID='k2-2', IJK=210,16,19, XB=15.40,57.40,13.40,16.60,4.00,7.80/
&MESH ID='k2-3', IJK=77,31,19, XB=57.40,72.80,10.40,16.60,4.00,7.80/
&REAC ID='REAC',
C=3.40,
H=6.20,
O=2.50,
N=0.00,
HRRPUA_SHEET=600.00,
X_O2_LL=0.00,
CO_YIELD=0.0380,
VISIBILITY_FACTOR=5.50/
&SURF ID='FIRE',
COLOR='RED',
HRRPUA=200.00/
&HOLE XB=23.60,24.00,14.20,15.70,4.00,6.00, RGB=102,102,255, TRANSPAR-
ENCY=0.4000/ Hole
&HOLE XB=15.20,15.60,1.00,1.90,0.00,2.00, RGB=102,102,255, TRANSPAR-
ENCY=0.4000/ Hole
&OBST XB=18.80,19.00,8.40,13.40,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,23.80,13.30,13.50,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=23.70,23.90,13.40,16.60,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=54.10,54.30,8.40,13.40,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,54.20,13.30,13.50,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,57.40,6.90,7.10,4.00,7.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=15.30,15.50,0.00,13.40,0.00,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=23.70,23.90,0.00,7.00,3.40,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=48.90,49.10,0.00,7.00,3.40,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=54.20,57.40,8.40,13.40,0.00,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=15.30,18.90,5.10,13.50,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,23.80,5.20,8.40,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=23.80,49.00,5.20,7.00,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,52.40,5.20,8.40,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.40,57.40,5.20,13.40,3.80,4.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,8.00,8.30,0.00,0.1500, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,8.30,8.60,0.1500,0.3000, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[1]
&OBST XB=22.20,23.80,8.60,8.90,0.3000,0.4500, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[2]
&OBST XB=22.20,23.80,8.90,9.20,0.4500,0.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,9.20,9.50,0.60,0.75, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
&OBST XB=22.20,23.80,9.50,9.80,0.75,0.90, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,9.80,10.10,0.90,1.05, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,10.10,10.40,1.05,1.20, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,10.40,10.70,1.20,1.35, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=22.20,23.80,10.70,11.00,1.35,1.50, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=21.50,23.80,11.00,13.40,1.50,1.65, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=21.20,21.50,11.00,13.40,1.65,1.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,11.00,13.40,2.25,2.40, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=20.90,21.20,11.00,13.40,1.80,1.95, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=20.60,20.90,11.00,13.40,1.95,2.10, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=20.30,20.60,11.00,13.40,2.10,2.25, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,10.70,11.00,2.40,2.55, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,10.40,10.70,2.55,2.70, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,10.10,10.40,2.70,2.85, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,9.80,10.10,2.85,3.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,9.50,9.80,3.00,3.15, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,9.20,9.50,3.15,3.30, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,8.90,9.20,3.30,3.45, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,8.60,8.90,3.45,3.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=18.80,20.30,8.30,8.60,3.60,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,8.00,8.30,0.00,0.1500, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,8.30,8.60,0.1500,0.3000, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[1]
&OBST XB=49.00,50.60,8.60,8.90,0.3000,0.4500, RGB=102,102,255,
SURF_ID='INERT'/ 1[2]
&OBST XB=49.00,50.60,8.90,9.20,0.4500,0.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,9.20,9.50,0.60,0.75, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,9.50,9.80,0.75,0.90, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,9.80,10.10,0.90,1.05, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,10.10,10.40,1.05,1.20, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,10.40,10.70,1.20,1.35, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,50.60,10.70,11.00,1.35,1.50, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=49.00,51.00,11.00,13.40,1.50,1.65, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.00,51.30,11.00,13.40,1.65,1.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.30,51.60,11.00,13.40,1.80,1.95, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.60,51.90,11.00,13.40,1.95,2.10, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=51.90,52.20,11.00,13.40,2.10,2.25, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.20,54.20,11.00,13.40,2.25,2.40, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,10.70,11.00,2.40,2.55, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,10.40,10.70,2.55,2.70, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,10.10,10.40,2.70,2.85, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,9.80,10.10,2.85,3.00, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,9.50,9.80,3.00,3.15, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,9.20,9.50,3.15,3.30, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,8.90,9.20,3.30,3.45, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,8.60,8.90,3.45,3.60, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&OBST XB=52.60,54.20,8.30,8.60,3.60,3.80, RGB=102,102,255, SURF_ID='INERT'/
&VENT SURF_ID='FIRE', XB=0.00,15.00,0.00,16.60,0.00,0.00, RGB=255,51,51,
XYZ=7.50,8.30,0.00, SPREAD_RATE=0.0108/ fire
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBY=6.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBY=15.00/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBX=23.00/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBX=53.00/
&SLCF QUANTITY='oxygen', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='oxygen', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='carbon monoxide', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='carbon monoxide', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='carbon dioxide', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='carbon dioxide', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=19.50/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=50.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBZ=1.70/
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBZ=5.70/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=23.00/
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', PBX=53.00/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBZ=1.70/
&SLCF QUANTITY='visibility', PBZ=5.70/
&TAIL /
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
12. Приложение №3. Описание сценария расчета.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул. Кузнечная в г. Екатеринбурге
Задача Расчет времени эвакуации
Расчет Сценарий 130
№ 6035-2-130-Р2
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Яхонт Е.В.
Дата 13.04.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Содержание.
1. Содержание
2. Цели и задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Краткая характеристика объекта
5. Анализ расчетных данных эвакуации людей из здания
6. Анализ чувствительности модели
7. Общие выводы по результатам расчетов
8. Список литературы
9. Приложение 1. Схемы эвакуации
10. Приложение 2. Задание на выполнение расчета
11. Приложение 3. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможности использования компьютерной программы «СИТИС:
Флоутек»
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
2. Цели и задачи.
Цель:
Выполнить расчет времени эвакуации людей из надземной части здания по ул. Куз нечная в г. Екатеринбурге по сценарию 130. Рассматриваемый сценарий определен в задании на расчет, выданном ООО «Грачев и Партнеры».
Сценарий 130 – пожар в офисном помещении на 3 этаже здания в осях 7-8/Ж-И для варианта коридорной планировки этажа. Помещение имеет один эвакуационный выход.
Эвакуация людей из помещений расположенных на этаже пожара осуществляется по коридору на лестничную клетку ЛК1, выход на вторую лестничную клетку условно блоки рован. Коридор разделен на два отсека противопожарной перегородкой 2 типа с дверями 3 типа. Одновременная эвакуация с 3-9 этажей. На всех этажах принять одинаковую плани ровку.
Задачи:
Расчётом определить:
• расчётное время эвакуации с этажа пожара - t р;
• время скопления - t ск;
• места скопления людей.
3. Выбор расчетного метода и программы.
Расчетное время эвакуации людей из здания определялась с использованием расчетно аналитичекой модели движения людского потока. Алгоритм расчета времени эвакуации лю дей реализован в программе «Флоутек».
Программа «СИТИС: Флоутек» выполняет расчет времени эвакуации с использованием методики реализованной в ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования».
Программа рекомендована к использованию Академией Государственной противопожарной службы для расчета времени движения людских потоков пи эвакуации людей из зданий и сооружений.
4. Краткая характеристика объекта.
Участок строительства административного здания расположен в Октябрьском районе г.
Екатеринбурга, по ул. Кузнечной в территориальной зоне обслуживания и деловой активно сти городского центра.
Административное здание – 10-ти этажное (10 этаж – технический) с двухуровневой подземной автостоянкой манежного типа. Высота здания (по СНиП 21-01-97*) – 32.000 м.
В здании располагаются:
Номер Площадь Количество этажа Назначение помещений этажа людей на этаже
1 этаж Входная группа здания, арендуемые помещения, ка- 1758 м2 105 чел фе на 50 посадочных мест с производственными по мещениями.
2 этаж Конференц-залы на 80 и 150 посадочных мест, арен- 1614 м2 293 чел дуемые помещения.
3-9 эта- Офисы. 1720 м2 128 чел жи
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
Здание коридорного типа, эвакуация людей с этажей надземной части предусмотрена по двум незадымляемым лестничным клеткам (ЛК1 и ЛК2) типа Н2. Для эвакуации с 2 этажа дополнительно запроектированы две открытые лестницы (Л3 и Л4).
Информация о путях эвакуации дополнительно приведена в табличной форме (см.
таблица 1)
Пути эвакуации.
Таблица 1
Путь эвакуации №1 №2 №3 №4 Лестничная клетка (лестница) ЛК1 ЛК2 Л3 Л4
Расположение ЛК оси оси оси оси (лестницы) Г-Е/5-6 Г-Е/7-8 Г-Е/4-5 Г-Е/8-9
Обслуживаемые этажи 2-10 2-10 2 Тип лестничной клетки (лестницы) тип Н2 тип Н2 Открытая Открытая лестница лестница Расчетная 1200 мм 1200 мм 1800 мм 1800 мм ширина маршей Ширина 900 мм 900 мм - - двери в ЛК Через Через Через Через Выход наружу вестибюль тамбур вестибюль вестибюль
Ширина дверей в вестибюль 1600 мм - - - Ширина наружных дверей 2х1800 мм 1600 мм 2х1800 мм 2х1800 мм
Путь эвакуации №7 №8 №9 Расположение оси В-Г/2 оси 7-8/И оси 8-9/В выхода из здания на отм. 0.000 на отм. 0.000 на отм. 0.000
Ширина дверного проема 1200 мм 1200 мм 900 мм Через тамбур Через тамбур Через тамбур Выход из здания наружу здания наружу здания наружу здания
5. Анализ расчетных данных эвакуации людей из здания.
На 3-9 этажах расположены офисы.
Расчётная численность людей:
3-9 этаж (отм. +9.000;+12,600; 128 человека на каждом этаже (10,5 м2/чел)
+16,200; +19,800; +23,400; +27,000; Итого на 3-9 этажах 896 чел
+30,600)
В таблице 2 в соответствии с расчётом приведены данные по количеству людей, вос пользовавшихся тем или иным путём эвакуации и расчётные значения времени, при котором последний человек покидает этаж, в рассмотренном варианте эвакуации.
Распределение людских потоков
Таблица 2.
Сценарий 130
Пути эвакуации №1 №2
Выход с 1 этажа - -
Выход со 2 этажа - -
Выход с 3 этажа 2.77 мин. (128 чел.) блокирован
Выход с 4 этажа 2.58 мин. (128 чел.) -
Выход с 5 этажа 2.58 мин. (128 чел.) -
Выход с 6 этажа 2.58 мин. (128 чел.) -
Выход с 7 этажа 2.58 мин. (128 чел.) -
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
Выход с 8 этажа 2.58 мин. (128 чел.) -
Выход с 9 этажа 2.58 мин. (128 чел.) -
Выход из здания 10.87 мин. (896 чел.) -
В соответствии с объемно-планировочными решениями здания, геометрическими раз мерами эвакуационных путей и выходов, а также известными особенностями поведения лю дей при пожарах (движение к более широким и хорошо заметным выходам, выбор более ко роткого пути эвакуации, использование знакомых маршрутов движения и т.п.) были состав лены расчетные схемы эвакуации людей из здания, которые представлены в приложении 1.
Количество людей принималось в соответствии с заданием. Площадь горизонтальной проекции людей принималась равной 0,125 м2.
Беспрепятственная скорость свободного движения людских потоков принята по ГОСТ
12.1.004-91*«Пожарная безопасность. Общие требования» -100 м/мин.
Время начала эвакуации принято 1.5 мин после начала пожара, 0.5 мин в помещении по жара.
Принимаем расчетные точки (расположение расчетных точек см. на расчетных схемах эвакуации в Приложении1):
Точку №1 принимаем в офисе на 3 этаже в осях И-Ж/7-8;
точку №2 принимаем на 3 этаже в коридоре в осях Е/8 перед дверью;
точка №3 расположена перед дверью В ЛК1;
точка №7 расположена на 1 этаже перед эвакуационным выходом №1; точку №12 при нимаем на 3 этаже перед дверью в коридоре в осях Д-Е/5;
точка №13 на 3 этаже в коридоре в осях Д/8-10;
точка №14 на 3 этаже в коридоре в осях Е/5-8;
точка №15 принята на 3 этаже в коридоре в осях Д-Г/5;
точка №16 в коридоре в осях Д-Г/8; точка №17 в коридоре в осях Д/3-5 на 3 этаже.
Время эвакуации
Расчетные точки Расчетное
№ Время время эвакуа- Время начала Время эвакуации
Сценарий скопления ции эвакуации tэв=tр+tн.э.
п/п № описание tск tр tн..э.
сек сек сек сек
Сценарий 130-1 (коридорная система) двери закрыты
14 коридор в осях Е/5-8 - 10 90
1.1 3-9 этажи 2 коридор в осях Е/8 16 42 90
128 чел на эта- 12 коридор в осях Д-Е/5 - 19 90 же 13 коридор в осях Д/8-10 - 23 90
7 выход из здания №1 221 562 90
Сценарий 130-2 (коридорная система) двери открыты
14 коридор в осях Е/5-8 - 10 90
2 коридор в осях Е/8 16 42 90
12 коридор в осях Д-Е/5 - 19 90
1.2 3-9 этажи 13 коридор в осях Д/8-10 - 23 90
128 чел на эта- 17 коридор в осях Д/3-5 - 25 90 же 16 коридор Д-Г/8 - 43 90
15 коридор в осях Д-Г/5 - 28 90
3 коридор в осях Г/5-8 - 76 90
7 выход из здания №1 221 562 90
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
6. Анализ чувствительности модели.
Для анализа чувствительности модели здания, принятой для расчета, а также проверки возможного наличия эффекта «бутылочного горлышка» выполнен расчет с количеством лю дей, увеличенным на 10% (141 чел на этаже).
№ п\п Человек на этаже Время эвакуации Время скопления Изменение результата
Сценарий 130 (коридорная планировка)
1 128 чел (100%) 10,87 мин (652 сек) 100% 3,69 мин(221 сек)100% 92%
2 141 чел (110%) 20,97 мин (1258 сек) 192% 10,31 мин (618 сек) 279% 192/110=1,74
Расчет показал, что время выхода с этажа пожара, выхода из здания и время скопления увеличились не пропорционально на 92% (20,97 мин (1258 сек)).
7. Общие выводы по результатам расчетов.
Для объекта «административного здания по ул. Кузнечной в г. Екатеринбурге» выполнен проверочный расчёт условий безопасной эвакуации людей при пожаре по ГОСТ 12.1.004-91*
«Пожарная безопасность. Общие требования» и требований СНиП 21-01-97*.
• Время эвакуации из здания в соответствии с сценарием 130 с 3-9 этажей составляет
10,87 мин (652 сек) (расчетная точка №7).
• Время эвакуации с этажа пожара в лестничную клетку с подпором воздуха составляет
2,76 мин (166 сек) (расчетная точка №3, коридор в осях Г/5-8).
• Во время эвакуации в лестничной клетке ЛК1 возникают участки с высокой плотно стью потока до 0.9 м2/м2. Время скопления в ЛК1 составляет 3,69 мин (221 сек) (рас четная точка №7), что не превышает нормативное значение (менее 6 мин).
• Также скопления возникают перед дверьми в коридоре, максимальное время скопле ния 16 сек в коридоре (расчетная точка №2, коридор в осях Е/8), перед дверным про емом шириной 1200 мм.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
8. Список литературы.
1. ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования». 2. МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы». 3. СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность. Общие требования». 4. Ю.А. Кошмаров «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении». 5. ВНИИПО МВД СССР, 1989. «Расчет необходимого времени эвакуации из поме щений при пожаре». 6. Руководство пользователя «СИТИС: Флоутек». 7. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможно сти использования компьютерной программы «СИТИС: Флоутек».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
9. Приложение 1. Схемы эвакуации
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1- 301
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1 302
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
10. Приложение 2. Задание на выполнение расчета.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
11. Приложение 3. Заключение Академии Государственной про тивопожарной службы о возможности использования компью терной программы «СИТИС: Флоутек»
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-130-Р1
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул. Кузнечная в г. Екатеринбурге
Задача Расчет времени эвакуации
Расчет Сценарий 230
№ 6035-2-230-Р1
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Яхонт Е.В.
Дата 18.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Содержание.
1. Содержание
2. Цели и задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Краткая характеристика объекта
5. Анализ расчетных данных эвакуации людей из здания
6. Анализ чувствительности модели
7. Общие выводы по результатам расчетов
8. Список литературы
9. Приложение1. Схемы эвакуации
10. Приложение 2. Задание на выполнение расчета
11. Приложение 3. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможности использования компьютерной программы «СИТИС:
Флоутек»
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
2. Цели и задачи.
Цель:
Выполнить расчет времени эвакуации людей из надземной части здания по ул. Куз нечная в г. Екатеринбурге по сценарию 230. Рассматриваемый сценарий определен в задании на расчет, выданном ООО «Грачев и Партнеры».
Сценарий 230 – пожар на 3 этаже в офисном помещении общей площадью 1500 м2,
на рабочем месте ближайшем к эвакуационному выходу в лестничную клетку ЛК2. Помеще ние имеет эвакуационные выходы в две незадымляемые лестничные клетки, двери лестнич ных клеток предусматриваются противопожарными.
Эвакуация людей из помещений расположенных на этаже пожара осуществляется по
проходам на незадымляемую лестничную клетку ЛК1, типа Н2, выход на вторую лестнич ную клетку ЛК2 - условно блокирован. Двери лестничных клеток – противопожарные, обо рудованы доводчиками для самозакрывания и уплотнениями в притворах.
Задачи:
Расчётом определить:
• расчётное время эвакуации с этажа пожара - t р;
• время скопления - t ск;
• места скопления людей.
3. Выбор расчетного метода и программы.
Расчетное время эвакуации людей из здания определялась с использованием расчетно аналитичекой модели движения людского потока. Алгоритм расчета времени эвакуации лю дей реализован в программе «Флоутек».
Программа «СИТИС: Флоутек» выполняет расчет времени эвакуации с использованием методики реализованной в ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования».
Программа рекомендована к использованию Академией Государственной противопожарной службы для расчета времени движения людских потоков пи эвакуации людей из зданий и сооружений.
4. Краткая характеристика объекта.
Участок строительства административного здания расположен в Октябрьском районе г.
Екатеринбурга, по ул. Кузнечной в территориальной зоне обслуживания и деловой активно сти городского центра.
Административное здание – 10-ти этажное (10 этаж – технический) с двухуровневой подземной автостоянкой манежного типа. Высота здания (по СНиП 21-01-97*) – 32.000 м.
В здании располагаются:
Номер Площадь Количество этажа Назначение помещений этажа людей на этаже
1 этаж Входная группа здания, арендуемые помещения, ка- 1758 м2 105 чел фе на 50 посадочных мест с производственными по мещениями.
2 этаж Конференц-залы на 80 и 150 посадочных мест, арен- 1614 м2 293 чел дуемые помещения.
3-9 эта- Офисы. 1720 м2 128 чел жи
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
Здание с планировкой открытого типа, эвакуация людей с этажей надземной части предусмотрена по двум незадымляемым лестничным клеткам (ЛК1 и ЛК2) типа Н2. Для эва куации с 2 этажа дополнительно запроектированы две открытые лестницы (Л3 и Л4).
Информация о путях эвакуации дополнительно приведена в табличной форме (см.
таблица 1)
Пути эвакуации.
Таблица 1
Путь эвакуации №1 №2 №3 №4 Лестничная клетка (лестница) ЛК1 ЛК2 Л3 Л4
Расположение ЛК оси оси оси оси (лестницы) Г-Е/5-6 Г-Е/7-8 Г-Е/4-5 Г-Е/8-9
Обслуживаемые этажи 2-10 2-10 2 Тип лестничной клетки (лестницы) тип Н2 тип Н2 Открытая Открытая лестница лестница Расчетная 1200 мм 1200 мм 1800 мм 1800 мм ширина маршей Ширина 900 мм 900 мм - - двери в ЛК Через Через Через Через Выход наружу вестибюль тамбур вестибюль вестибюль
Ширина дверей в вестибюль 1600 мм - - - Ширина наружных дверей 2х1800 мм 1600 мм 2х1800 мм 2х1800 мм
Путь эвакуации №7 №8 №9 Расположение оси В-Г/2 оси 7-8/И оси 8-9/В выхода из здания на отм. 0.000 на отм. 0.000 на отм. 0.000
Ширина дверного проема 1200 мм 1200 мм 900 мм Через тамбур Через тамбур Через тамбур Выход из здания наружу здания наружу здания наружу здания
5. Анализ расчетных данных эвакуации людей из здания.
На 3-9 этажах расположены офисы.
Расчётная численность людей:
3-9 этаж (отм. +9.000;+12,600; 128 человека на каждом этаже (10,5 м2/чел)
+16,200; +19,800; +23,400; +27,000; Итого на 3-9 этажах 896 чел
+30,600)
В таблице 2 в соответствии с расчётом приведены данные по количеству людей, вос пользовавшихся тем или иным путём эвакуации и расчётные значения времени, при котором последний человек покидает этаж, в рассмотренном варианте эвакуации.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1 Распределение людских потоков Таблица 2 Сценарий 230 Пути эвакуации №1 №2 Выход с 1 этажа - - Выход со 2 этажа - - Выход с 3 этажа 4.00 мин. (128 чел.) блокирован Выход с 4 этажа 4.00 мин. (128 чел.) - Выход с 5 этажа 4.00 мин. (128 чел.) - Выход с 6 этажа 4.00 мин. (128 чел.) - Выход с 7 этажа 4.00 мин. (128 чел.) - Выход с 8 этажа 4.00 мин. (128 чел.) - Выход с 9 этажа 4.00 мин. (128 чел.) - Выход из здания 12.94 мин. (896 чел.) -
В соответствии с объемно-планировочными решениями здания, геометрическими раз мерами эвакуационных путей и выходов, а также известными особенностями поведения лю дей при пожарах (движение к более широким и хорошо заметным выходам, выбор более ко роткого пути эвакуации, использование знакомых маршрутов движения и т.п.) были состав лены расчетные схемы эвакуации людей из здания, которые представлены в Приложении 1.
Количество людей принималось в соответствии с заданием. Площадь горизонтальной проекции людей принималась равной 0,125 м2.
Беспрепятственная скорость свободного движения людских потоков принята по ГОСТ
12.1.004-91*«Пожарная безопасность. Общие требования» -100 м/мин
Время начала эвакуации принято 1.5 мин после начала пожара.
Принимаем расчетные точки (расположение расчетных точек см. на расчетных схемах эвакуации в Приложении1):
точка №3 расположена перед дверью В ЛК1;
точка №7 расположена на 1 этаже перед эвакуационным выходом №1.
Время эвакуации
Расчетные точки
Время Расчетное время Время начала Время эва-
№
Сценарий скопле- эвакуации эвакуации куации п/п № описание ния tр tн..э. tэв=tр+tн.э.
tск сек сек сек сек
Сценарий 230 (открытая планировка) пом-е пожара,
3 128 134 90
2 3-9 этажи перед дв. в ЛК1
128 чел на выход из здания этаже 7 361 686 90
№1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
6. Анализ чувствительности модели.
Для анализа чувствительности модели здания, принятой для расчета, а также проверки возможного наличия эффекта «бутылочного горлышка» выполнен расчет с количеством лю дей, увеличенным на 10% (141 чел на этаже).
№ п\п Человек на этаже Время эвакуации Время скопления Изменение результата
Сценарий 230 (зальная планировка)
1 128 чел (100%) 12,94 мин (776 сек) 100% 6,02 мин (361 сек) 100% 4%
2 141чел(110%) 13,56 мин (813 сек) 104% 6,27 (376 сек) 104%
Расчет показал, что время выхода с этажа пожара, выхода из здания и время скопления увеличились пропорционально на 4% (13,56 мин (813 сек)), что демонстрирует наличие «за паса надежности» в предусмотренной проектом компоновке путей эвакуации.
7. Общие выводы по результатам расчетов.
Для объекта «административного здания по ул. Кузнечной в г. Екатеринбурге» выполнен проверочный расчёт условий безопасной эвакуации людей при пожаре по ГОСТ 12.1.004-91*
«Пожарная безопасность. Общие требования» и требований СНиП 21-01-97*.
• Время эвакуации из здания в соответствии с сценарием 230 с 3-9 этажей составляет
12,94 мин (776 сек) (расчетная точка №7).
• Время эвакуации с этажа пожара в лестничную клетку с подпором воздуха составляет
3,73 мин (224 сек) (расчетная точка №3, перед дверью в ЛК1).
• Во время эвакуации в лестничной клетке ЛК1 возникают участки с высокой плотно стью потока до 0.9 м2/м2. Время скопления в ЛК1 составляет 6,02 мин (361 сек), что превышает нормативное значение (более 6 мин).
• Перед дверным проемом в ЛК1 возникает участок с высокой плотностью, время ско пления на этом участке 2,13 мин (128сек), что не превышает нормативное значение
(менее 6 мин).
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий» 19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1 8. Список литературы. 1. ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования». 2. МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы». 3. СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность. Общие требования». 4. Ю.А. Кошмаров «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении». 5. ВНИИПО МВД СССР, 1989. «Расчет необходимого времени эвакуации из поме щений при пожаре». 6. Руководство пользователя «СИТИС: Флоутек». 7. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможно сти использования компьютерной программы «СИТИС: Флоутек».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
9. Приложение1. Схемы эвакуации
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1 317
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1 318
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
10. Приложение 2. Задание на выполнение расчета.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
11. Приложение 3. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможности использования компьютерной программы «СИТИС: Флоутек»
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-230-Р1
Общество с ограниченной ответственностью
«С И Т И С»
Объект Административное здание по ул. Кузнечная в г. Екатеринбурге
Задача Расчет времени эвакуации
Расчет Сценарий 332
№ 6035-2-332-Р1
Директор Карькин И. Н.
Исполнил Яхонт Е.В.
Дата 18.03.09
ООО «СИТИС» 620028 Екатеринбург, Долорес Ибаррури, 2. тел +7 (343) 379-45-90 факс
+7(343)379-45-94 www.sitis.ru
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
1. Содержание.
1. Содержание
2. Цели и задачи
3. Выбор расчетного метода и программы
4. Краткая характеристика объекта
5. Анализ расчетных данных эвакуации людей из здания
6. Общие выводы по результатам расчетов
7. Список литературы
8. Приложение1. Схемы эвакуации
9. Приложение 2. Задание на выполнение расчета
10. Приложение 3. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможности использования компьютерной программы «СИТИС:
Флоутек»
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
2. Цели и задачи.
Цель:
Выполнить расчет времени эвакуации людей из надземной части здания по ул. Куз нечная в г. Екатеринбурге по сценарию 332. Рассматриваемый сценарий определен в задании на расчет, выданном ООО «Грачев и Партнеры».
Сценарий 332 – пожар в офисном помещении, площадью 260 м2, на 1 этаже здания в
осях 2-4/В-И. Помещение имеет два самостоятельных эвакуационных выхода непосредст венно наружу здания и один выход в вестибюль здания. Посетители и персонал кафе и офи сов расположенных на 1 этаже эвакуируются из здания через обособленные выходы.
Эвакуация людей из помещений расположенных на 2 этаже осуществляется по от крытой лестнице Л4 через вестибюль.
Задачи:
Расчётом определить:
• расчётное время эвакуации с этажа пожара - t р;
• время скопления - t ск;
• места скопления людей.
3. Выбор расчетного метода и программы.
Расчетное время эвакуации людей из здания определялась с использованием расчетно аналитичекой модели движения людского потока. Алгоритм расчета времени эвакуации лю дей реализован в программе «Флоутек».
Программа «СИТИС: Флоутек» выполняет расчет времени эвакуации с использованием методики реализованной в ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования».
Программа рекомендована к использованию Академией Государственной противопожарной службы для расчета времени движения людских потоков пи эвакуации людей из зданий и сооружений.
4. Краткая характеристика объекта.
Участок строительства административного здания расположен в Октябрьском районе г.
Екатеринбурга, по ул. Кузнечной в территориальной зоне обслуживания и деловой активно сти городского центра.
Административное здание – 10-ти этажное (10 этаж – технический) с двухуровневой подземной автостоянкой манежного типа. Высота здания (по СНиП 21-01-97*) – 32.000 м.
В здании располагаются:
Номер Площадь Количество этажа Назначение помещений этажа людей на этаже
1 этаж Входная группа здания, арендуемые помещения, ка- 1758 м2 105 чел фе на 50 посадочных мест с производственными по мещениями.
2 этаж Конференц-залы на 80 и 150 посадочных мест, арен- 1614 м2 293 чел дуемые помещения.
3-9 эта- Офисы. 1720 м2 128 чел жи
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Здание коридорного типа, эвакуация людей с этажей надземной части предусмотрена по двум незадымляемым лестничным клеткам (ЛК1 и ЛК2) типа Н2. Для эвакуации с 2 этажа дополнительно запроектированы две открытые лестницы (Л3 и Л4).
Информация о путях эвакуации дополнительно приведена в табличной форме (см.
таблица 1)
Пути эвакуации.
Таблица 1
Путь эвакуации №1 №2 №3 №4 Лестничная клетка (лестница) ЛК1 ЛК2 Л3 Л4
Расположение ЛК оси оси оси оси (лестницы) Г-Е/5-6 Г-Е/7-8 Г-Е/4-5 Г-Е/8-9
Обслуживаемые этажи 2-10 2-10 2 Тип лестничной клетки (лестницы) тип Н2 тип Н2 Открытая Открытая лестница лестница Расчетная 1200 мм 1200 мм 1800 мм 1800 мм ширина маршей Ширина 900 мм 900 мм - - двери в ЛК Через Через Через Через Выход наружу вестибюль тамбур вестибюль вестибюль
Ширина дверей в вестибюль 1600 мм - - - Ширина наружных дверей 2х1800 мм 1600 мм 2х1800 мм 2х1800 мм
Путь эвакуации №7 №8 №9 Расположение оси В-Г/2 оси 7-8/И оси 8-9/В выхода из здания на отм. 0.000 на отм. 0.000 на отм. 0.000
Ширина дверного проема 1200 мм 1200 мм 900 мм Через тамбур Через тамбур Через тамбур Выход из здания наружу здания наружу здания наружу здания
5. Анализ расчетных данных эвакуации людей из здания.
На 1 этаже центра расположены: офисы, кафе на 50 посадочных мест, подсобные поме щения кафе и вестибюль.
На 2 этаже расположены: конференц-залы на 80 и 150 посадочных мест и офисы.
Расчётная численность людей:
1 этаж (отм. +0.000) Количество человек - 105 в том числе: в офисах - 55 чел (10,5 м2/чел) в кафе - 50 чел
2 этаж (отм. +4.500) Количество человек - 293 в том числе: в конференц-залах - 230 чел в офисах – 63 чел (10,5 м2/чел)
Итого: 398 человек
В таблице 2 в соответствии с расчётом приведены данные по количеству людей, вос пользовавшихся тем или иным путём эвакуации и расчётные значения времени, при котором последний человек покидает этаж, в рассмотренном варианте эвакуации.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Распределение людских потоков
Таблица 2
Сценарий 332
Пути эвакуации №3 №4 №7 №8 №9
Выход с 1 этажа - - 25 чел 30 чел 50 чел
(0,18мин) (0,18мин) (0,32мин)
Выход со 2 этажа блокирован 293 чел - - -
(1,87мин)
Выход из здания - 293 чел 25 чел 30 чел 50 чел
(3,27мин) (0,18мин) (0,18мин) (0,32мин)
В соответствии с объемно-планировочными решениями здания, геометрическими раз мерами эвакуационных путей и выходов, а также известными особенностями поведения лю дей при пожарах (движение к более широким и хорошо заметным выходам, выбор более ко роткого пути эвакуации, использование знакомых маршрутов движения и т.п.) были состав лены расчетные схемы эвакуации людей из здания, которые представлены в приложении 2.
Количество людей принималось в соответствии с заданием. Площадь горизонтальной проекции людей принималась равной 0,125 м2.
Беспрепятственная скорость свободного движения людских потоков принята по ГОСТ
12.1.004-91*«Пожарная безопасность. Общие требования» -100 м/мин
Время начала эвакуации принято 1.5 мин после начала пожара, 0.5 мин в помещении по жара.
Принимаем расчетные точки (расположение расчетных точек см. на расчетных схемах эвакуации в Приложении1):
Точку №4 принимаем в арендуемом помещении на 1 этаже в осях В-И/2-3; точку №5 принимаем на 2 этаже перед дверью в коридоре в осях Г/8-9; точка №6 перед открытой лест ницей Л4 на 2 этаже; точка №7 расположена на 1 этаже перед эвакуационным выходом №1;
точка №8 принята на 2 этаже перед дверью в коридоре в осях Ж-Е/4-5; точка №9 перед от крытой лестницей Л3 на 2 этаже; точка №10 на 2 этаже в коридоре в осях Ж-Е/5-9; точка
№11 находится на 2 этаже в осях Г-5-8.
Время эвакуации
Расчетные точки Расчетное Время на-
Время время эва- чала эва- Время
№ п/п Сценарий скопления куации куации эвакуации
№ описание tск tр tн..э. tэв=tр+tн.э.
сек сек сек сек
Сценарий 332
9 коридор в осях Д/4-5 - 17 90
8 коридор в осях Ж-Е/4-5 - 7 90
3 11 коридор в осях Г/5-8 - 42 90
1-2 этажи
5 коридор в осях Г/8-9 - 44 90
398 чел
10 (коридор в осях Ж-Е/5-8 - 55 90
6 коридор в осях Д/8-9 перед Л4 54 104 90
7 вестибюль на 1 эт. - 186 90
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
6. Общие выводы по результатам расчетов.
Для объекта «административного здания по ул. Кузнечной в г. Екатеринбурге» выполнен проверочный расчёт условий безопасной эвакуации людей при пожаре по ГОСТ 12.1.004-91*
«Пожарная безопасность. Общие требования» и требований СНиП 21-01-97*.
• Время эвакуации из здания в соответствии со сценарием 332 с 1-2 этажей составляет
4,60 мин (276 сек) (расчетная точка №7).
• Время эвакуации из помещения пожара в осях В-И/2-4 через самостоятельный эва куационный выход №7 составляет 0,18 мин (11 сек).
• Во время эвакуации в коридоре в осях Г-Д/8-9 (расчетная точка №6) перед открытой лестницей Л4 возникают участки с высокой плотностью потока до 0.9 м2/м2. Время скопления составляет 54 сек, что не превышает нормативное значение (менее 6 мин).
7. Список литературы.
1. ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования». 2. МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы». 3. СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность. Общие требования». 4. Ю.А. Кошмаров «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении». 5. ВНИИПО МВД СССР, 1989. «Расчет необходимого времени эвакуации из поме щений при пожаре». 6. Руководство пользователя «СИТИС: Флоутек». 7. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможно сти использования компьютерной программы «СИТИС: Флоутек».
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
8. Приложение1. Схемы эвакуации
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1 332
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург
Расчетная схема эвакуации
Сценарий_332 Этаж_01
Сценарий_332 равномерн
Этаж_01
Этаж_01:
Выходов: 2
Количество человек на этаже: 25
Максимальное время выхода с этажа: 4.60 мин. (Выход_04)
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Разбиение на участки: Сценарий_332 равномерн, Этаж_01
Сценарий_332 равномерн
Этаж_01
Этаж_01:
Выходов: 2
Количество человек на этаже: 25
Максимальное время выхода с этажа: 4.60 мин. (Выход_04)
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Расчетная схема эвакуации: Сценарий_332 равномерн, Этаж_02
Сценарий_332 равномерн
Этаж_02
Этаж_02:
Выходов: 1
Количество человек на этаже: 293
Максимальное время выхода с этажа: 2.25 мин. (Лестница_04)
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Разбиение на участки: Сценарий_332 равномерн, Этаж_02
Сценарий_332 равномерн
Этаж_02
Этаж_02:
Выходов: 1
Количество человек на этаже: 293
Максимальное время выхода с этажа: 2.25 мин. (Лестница_04)
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
9. Приложение 2. Задание на выполнение расчета.
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
10. Приложение 3. Заключение Академии Государственной противопожарной службы о возможности использования компьютерной программы «СИТИС: Флоутек»
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Ури ГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий»
19-21 мая 2009 года. Г.Екатеринбург. 6035-2-332-Р1
Ключевые слова
Похожие публикации
Дипломная работа · 2015Последовательность расчёта пожарного риска для общественных зданий по методике ВНИИПО
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 · 2026Драгин В. А., Нормов Д. А. Порядок определения величин пожарного риска для объектов производства
Монография · 2015