ВВЕДЕНИЕ
В современных строительных нормативно-технических документах стало больше внимания уделяться вопросам обеспечения безопасности людей при возникновении пожаров в зданиях. Так, с 1 января 1998 года введены в действие строительные нормы и правила СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений" [90], основным отличием которых от действовавших ранее СНиП 2.01.02-85* "Противопожарные нормы" [88] является приоритетность требований, направленных на обеспечение безопасности людей при пожаре, по отношению к другим противопожарным требованиям. В соответствии с этим нормативным документом в зданиях должны быть предусмотрены конструктивные, объемно-планировочные и инженерно-технические решения, обеспечивающие в первую очередь возможность эвакуации людей до наступления угрозы их жизни и здоровью вследствие воздействия опасных факторов пожара. Однако ряд вопросов, касающихся необходимого времени эвакуации людей в случае пожара в нормативных документах проработан недостаточно из-за отсутствия научно-обоснованных методик расчета и некоторых исходных данных. В первую очередь это относится к процессу задымления помещения при пожаре.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Важнейшей составляющей частью системы безопасности зданий и сооружений является система обеспечения безопасной эвакуации людей в экстремальных случаях и, в частности, при возникновении пожара. К сожалению, эта проблема до конца не решена. Опубликованные Центром по пожарной статистике Международного технического комитета по предотвращению и тушению пожаров (КТИФ) усредненные за ряд лет данные о гибели людей на пожарах в 34 странах мира [11] свидетельст-
вуют о том, что в России сложилась крайне неблагоприятная обстановка -среднее число погибших на пожарах на 1 млн. чел. населения за год одно из самых высоких в мире - более 100. Как отмечалось на заседании Правительственной комиссии Российской Федерации этот показатель в России в 5-12 раз выше, чем в развитых странах [78].
Согласно ГОСТ 12.1.004-91 "Пожарная безопасность. Общие требования" [19], устанавливающему общие требования пожарной безопасности к объектам различного назначения при разработке нормативных и нормативно-технических документов, а также при проектировании, реализации проектов и эксплуатации объектов, сооружение должно быть спроектировано таким образом, чтобы все находящиеся в помещении (здании) люди могли покинуть его в случае пожара до того, как опасные факторы пожара (ОФП) достигнут своих предельно допустимых значений (вызывающих, согласно определения, данного в этом нормативном документе, отравление, травмирование или гибель человека). Т.е. расчетное время эвакуации людей должно быть меньше необходимого времени эвакуации людей. Необходимое время эвакуации людей в соответствии с государственным стандартом определяется как произведение критической продолжительности пожара (времени достижения ОФП предельно допустимых значений) на коэффициент безопасности, равный 0,8.
С обоснованностью величины необходимого времени эвакуации людей при пожаре связан рациональный выбор объемно-планировочных и технических решений при проектировании зданий. Однако результаты расчетов необходимого времени эвакуации людей по потере видимости вследствие задымления помещения по методике этого стандарта в ряде случаев не согласуются с данными, полученными из описаний реальных пожаров и из отдельных экспериментальных работ. Это связано с рядом обстоятельств.
10
Так, требования ГОСТ 12.1.004-91 [19] опираются на результаты только отечественных исследований по определению необходимого времени эвакуации людей, а как показывает анализ, большая их часть посвящена изучению таких ОФП, как повышенная температура и газообразные токсичные продукты горения. Ряд аспектов динамики задымления помещений при пожаре, в том числе стратификации газовой среды (на задымленную и не задымленную зоны), влияния задымления на процесс эвакуации людей, остаются до конца не изученными и не используются при разработке требований пожарной безопасности к проектным решениям путей эвакуации.
К разряду малоизученных относится величина дымообразующей способности легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), другие вопросы. Практически все отечественные исследования дымообразующей способности проводились только с твердыми материалами, в результате чего ГОСТ 12.1.044-89 [20] относит такой показатель пожаровзрывоопасности, как коэффициент дымообразования, только к характеристике твердых материалы и не распространяет его на жидкости. Хотя из практики известно, что горение ряда жидкостей (дизельное топливо, толуол и др.) сопровождается интенсивным дымовыделением.
Требует уточнения используемая в расчетах путей эвакуации величина предельно допустимой оптической плотности дыма, т.к. различные исследователи (как отечественные, так и зарубежные) оперируют в своих методиках значениями этой величины отличающимися более чем на 200 %. В нормативных документах отсутствует однозначный подход к размерам и размещению световых указателей эвакуационных выходов.
Таким образом, совершенствование требований пожарной безопасности, предъявляемых к проектным решениям путей эвакуации, на основе учета опасности задымления помещения при пожаре и повышения достоверности
11
методики расчета необходимого времени эвакуации людей является актуальной задачей, способствующей оптимальному проектированию, строительству и безопасной эксплуатации производственных и зальных помещений.
Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы заключается в совершенствовании научной базы и нормативных положений для создания правил обеспечения пожарной безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятий на основе повышения эффективности расчета динамики задымления производственного помещения при пожаре и учета влияния опасности задымления на необходимое время эвакуации людей.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
• провести анализ и выявить недостатки учета требований пожарной безопасности к объемно-планировочным решениям сооружений на основе известных отечественных методик расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений;
• разработать и реализовать методики выполнения измерений и проведения крупномасштабных огневых экспериментов по исследованию пространственно-временного изменения оптической плотности газовой среды и времени появления предельно допустимых значений температуры, токсичных продуктов горения, снижения концентрации кислорода при горении ЛВЖ и ГЖ в помещении;
• обосновать основные параметры оценки опасности задымления помещения для эвакуации людей - предельно допустимые значения дальности видимости при пожаре, оптической концентрации (оптической плотности) дыма, установить значения дымообразующей способности жидкостей; определить, в каких случаях предельно допустимое значение оптической плотности
12
дыма появляется в помещении раньше других ОФП;
• получить зависимости для расчета динамики распространения дыма в объеме помещения исходя из скорости опускания слоя дыма и изменения во времени показателя ослабления света в слое дыма;
• получить более обоснованные зависимости для расчета необходимого времени эвакуации людей из задымленного помещения при пожаре, как одного из основных критериев в регламентации требований пожарной безопасности к размерам путей эвакуации при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений;
• разработать предложения по совершенствованию требований пожарной безопасности к объемно-планировочным и техническим решениям путей эвакуации из производственных помещений.
Научная новизна работы.
1. На основании обобщения результатов проведенных крупномасштабных экспериментов разработаны предложения по совершенствованию требований пожарной безопасности к путям эвакуации людей из производственных помещений, позволяющие оптимизировать проектные решения, проводить экспертную оценку проектов.
2. Получены новые функциональные зависимости, описывающие динамику задымления помещения во время пожара, получено значение предельно допустимого для эвакуации людей показателя ослабления света дымом (ПОСД) с учетом раздражающего воздействия продуктов горения на органы зрения человека.
3. Впервые получены данные по величине коэффициента дымообразования шести ЛВЖ и ГЖ.
4. Впервые установлена зависимость времени появления предельно допустимых значений ПОСД и температуры от величины коэффициента дымообра-
13
зования горючей загрузки (ЛВЖ и ГЖ), которая позволяет систематизировать применение требований пожарной безопасности и дифференцировать расчет путей эвакуации в процессе проектирования производственных помещений.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные в диссертационной работе методические рекомендации по расчету путей эвакуации людей из производственных помещений с учетом задымления во время пожара (содержащие методику определения необходимого времени эвакуации людей, способы размещения и размер световых указателей эвакуационных выходов, классификацию горючей загрузки в зависимости от величины дымообразующей способности ЛВЖ и ГЖ, расширенный перечень помещений, подлежащих оборудованию световыми указателями эвакуационных выходов) использованы ГУП "Моспромпроект" при разработке проектных решений промышленных и транспортных объектов г. Москвы - комплексов производственных и административно-бытовых зданий районных тепловых станций (Перово, Кунцево, ГПЗ № 1), гаражно-ремонтного комплекса автобазы спецтранспорта; Управлением № 3 ГУГПС МЧС России при экспертизе проектов закрепленных производственных зданий и сооружений.
Полученные экспериментальные данные по коэффициентам дымообразо-вания веществ использованы в рекомендациях ВНИИПО "Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре" и в учебном пособии Академии ГПС "Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении", по критическому значению показателя ослабления света дымом - в учебном пособии "Основы пожарной безопасности".
Полученные экспериментальные данные и разработанные методические рекомендации по расчету путей эвакуации людей из производственных помещений с учетом задымления во время пожара реализованы в учебном
14
процессе в Мытищинском филиале Московского государственного строительного университета и в Академии ГПС МЧС России.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на 12 научно-практических и научно-технических конференциях, симпозиумах, в том числе: на научно-технической конференции "Совершенствование средств и способов ликвидации пожаров, аварий и катастроф" (Москва, 1992 г.), XII Всероссийской научно-практической конференции "Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ" (Москва, 1993 г.), научно-практической конференции "Использование достижений науки и техники в предупреждении, раскрытии и расследовании преступлений" (Саратов, 1994 г.), научно-технической конференции "Научно-технические решения и разработки по предотвращению и ликвидации пожаров" - "Формула безопасно-сти-94" (Москва, 1994 г.), XIII Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность-95" (Москва, 1995г.), научно-практической конференции "Проблемы пожарной безопасности" (Киев, 1995 г.), Международном симпозиуме "Партнерство во имя жизни - снижение риска чрезвычайных ситуаций, смягчение последствий аварий и катастроф" (Москва, 1998 г), XV научно-практической конференции "Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков" (Москва, 1999), Всероссийской научно-практической конференции "Перспективы деятельности органов внутренних дел и государственной противопожарной службы" (Иркутск, 2000), XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение" (Москва, 2001), Всероссийской научно-практической конференции "Деятельность правоохранительных органов и Государственной противопожарной службы" (Иркутск, 2002), научно-практической конференции "Современные технологии и средства обеспечения пожарной безопасности" в
15
рамках VIII Международного форума "Технологии безопасности" (Москва, 2003).
Публикации.
По результатам исследования опубликовано 16 статей.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений; изложена на 198 листах машинописного текста, содержит 36 рисунков и графиков, 9 таблиц, 6 приложений.
На защиту выносятся:
• предложения по совершенствованию требований пожарной безопасности к объемно-планировочным и техническим решениям путей эвакуации из производственных помещений, включающие: методику определения необходимого времени эвакуации людей при задымлении помещения для различных величин пожарной нагрузки, размеров помещений, площадей пожара, классификацию горючей загрузки в зависимости от величины дымообразующей способности ЛВЖ и ГЖ, расширенный перечень помещений, подлежащих оборудованию световыми указателями эвакуационных выходов, размеры и способы размещения световых указателей;
• методики выполнения измерений и проведения огневых экспериментов по исследованию пространственно-временного изменения оптической плотности газовой среды и времени появления предельно допустимых значений температуры, токсичных продуктов горения, снижения концентрации кислорода при горении ЛВЖ и ГЖ в помещении;
• новые зависимости для расчета динамики задымления помещения при пожаре, полученные в результате экспериментальной проверки адекватности применения разработанной теоретически схемы определения скорости опускания слоя дыма и обобщения экспериментальных данных по временному
16
изменению ПОСД;
• основные параметры для оценки опасности задымления помещения — численные выражения предельно допустимых для эвакуации людей значений ПОСД и дальности видимости при пожаре,
• впервые полученные экспериментально численные значения коэффициентов дымообразования шести ЛВЖ и ГЖ;
• впервые полученная зависимость времени появления предельно допустимых значений ПОСД и температуры от величины коэффициента дымообразования горючей загрузки (ЛВЖ и ГЖ).
17
Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Основное условие обеспечения безопасной эвакуации людей из зданий и сооружений в случае пожара.
Согласно стандарту [19], устанавливающему общие требования пожарной безопасности к объектам различного назначения при разработке нормативных и нормативно-технических документов, а также при проектировании, реализации проектов и эксплуатации объектов, показателем оценки уровня обеспечения пожарной безопасности людей на объектах является вероятность предотвращения воздействия опасных факторов пожара. К ОФП относятся [19]:
• пламя и искры;
• повышенная температура окружающей среды;
• токсичные продукты горения и термического разложения;
• дым;
• пониженная концентрация кислорода.
Чем же надо руководствоваться при проектировании зданий и сооружений, чтобы ОФП не сыграли роковую роль, чтобы в результате пожара не пострадали люди? Каждый объект должен иметь такое объемно-планировочное и техническое исполнение, чтобы эвакуация людей из него была завершена до наступления предельно допустимых значений опасных факторов пожара, а при нецелесообразности эвакуации была обеспечена защита людей на объекте. Исходя из этого установлены зависимости, определяющие вероятность (Рэп) эвакуации людей по эвакуационным путям.
Например, если местом возникновения пожара является зальное помещение, (Рэ.п) вычисляют по зависимости:

Получить работу