РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ ПО ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ОНЛАЙН

Похожие работы

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

При расчете времени начала тушения учитываются:

характеристика объекта (геометрические размеры, огнестойкость строительных конструкций и др.);

вид и характер распределения пожарной нагрузки и схемы возможного развития пожара;

показатели пожарной опасности горючих веществ и материалов, обращающихся на объекте защиты;

ориентировочное значение быстродействия АУП.

— для обеспечения безопасности людей:

— критическая продолжительность пожара для рассматриваемого опасного фактора пожара;

— для обеспечения снижения ущерба после пожара:

минимизацию распространения пожара;

— критическая продолжительность пожара с планируемым ущербом от него.

∆ = — .

Основные параметры процесса эвакуации

При принудительном удалении людей из помещений используются характеристики, имеющие первостепенное значение для организации эффективного спасения населения.

Плотность людского потока

Этот элемент определяется как усредненная длина участка пути, выделенная под одного человека. Она измеряется в метрах на человека (м/чел.). Это линейная плотность. Для жилых домов она составляет 1м/чел. и более.

D=Lшага+ Lстопы, где

D – линейная скорость;

Lшага – ширина шага в метрах;

Lстопы – длина стопы в метрах.

Также вычисляется абсолютная плотность (выражается в чел./м2). Рассчитывается эта величина путем деления суммы людей на площадь, которую они занимают. Как правило, этот параметр используется для расчета проходимости путей и выходов.

Величина характеристики колеблется от 12 чел./м2 в зданиях общежитий, офисов; до 25 чел./м2 – для ДОУ, детских садов, школ.

Иногда плотность потока определяется делением площади, заполненной людьми, на общую площадь прохода. Результат вычисления дает понимание степени загруженности путей эвакуируемыми людьми.

Для теоретических выкладок используют термин «расчетная плотность потока», это максимально возможное значение параметра. Оно не должно достигать предельных величин, которые подразумевают, что при его достижении возможны травмы тела или удушение.

Скорость движения

Обычно перемещение человека по прямой плоскости производится со скоростью 15–17 м/мин. Этот параметр с учетом высокой насыщенности эвакуационных путей принимается на уровне 16 м/мин. При маленькой загруженности проходов движение убыстряется.

Формула определения скорости потока в таком случае:

V=n– (D–0,1), где

n – количество шагов в минуту, приравнивается к 100.

При максимальной загруженности движение по лестнице вверх производится со скоростью 8 м/мин., а в обратном направлении –10 м/мин.

Пропускная способность выходов

Величина этого параметра определяется подсчетом количества человек, преодолевших выход шириной один метр за минуту.

Расчетная удельная пропускная способность определяется опытным путем, учитывается минимальное значение этой характеристики.

Для вычислений берется:

Размеры эвакуационных выходов

На основании СНиП П-Л.2-62 определяется диапазон значений ширины прохода для сооружений разного назначения:

Присваивая значение этим параметрам, учитывали, что:

Расчет tнб
производится для наиболее опасного
варианта развития пожара, характеризующегося
наибольшим темпом нарастания ОФП в
рассматриваемом помещении. Сначала
рассчитывают значения критической
продолжительности пожара (tкр)
по условию достижения каждым из ОФП
предельно допустимых значений в зоне
пребывания людей (рабочей зоне):

по
пониженному содержанию кислорода

по
каждому из газообразных токсичных
продуктов горения

– размерный комплекс, зависящий от
теплоты сгорания материала и свободного
объема помещения, кг;

t0
– начальная температура воздуха в
помещении, °С;

n
– показатель степени, учитывающий
изменение массы выгорающего материала
во времени;

А
– размерный параметр, учитывающий
удельную массовую скорость выгорания
горючего материала и площадь пожара,
кг/сn;

Z
– безразмерный параметр, учитывающий
неравномерность распределения ОФП по
высоте помещения;

Qн
– низшая теплота сгорания материала,
МДж/кг;

Ср
– удельная изобарная теплоемкость
газа, МДж/кг;

 – коэффициент
теплопотерь (принимается по данным
справочной литературы, при отсутствии
данных может быть принят равным 0,3);

 – коэффициент
полноты горения (определяется по формуле
П6.9);

V
– свободный объем помещения, м3;

a
– коэффициент отражения предметов на
путях эвакуации;

Е
– начальная освещенность, лк;

lпр
– предельная дальность видимости в
дыму, м;

Dm
– дымообразующая способность горящего
материала, Нпм2 /кг;

L
– удельный выход токсичных газов при
сгорании 1 кг материала, кг/кг;

Х
– предельно допустимое содержание
токсичного газа в помещении, кг м-3
(ХСО2
=0,ll кг/м3;
ХСО
= 1,1610-3
кг/м3);

LО2
– удельный расход кислорода, кг/кг.

Если
под знаком логарифма получается
отрицательное число, то данный ОФП не
представляет опасности.

Параметр
z
вычисляют по формуле:

где
h – высота рабочей зоны, м;

Н
– высота помещения, м.

Определяется
высота рабочей зоны:

где
hпл
– высота площадки, на которой находятся
люди, над полом помещения, м;

 – разность
высот пола, равная нулю при горизонтальном
его расположении, м.

Следует
иметь в виду, что наибольшей опасности
при пожаре подвергаются люди, находящиеся
на более высокой отметке. Поэтому,
например, при определении необходимого
времени эвакуации людей из партера
зрительного зала с наклонным полом
значение h следует находить, ориентируясь
на наиболее высоко расположенные ряды
кресел. Параметры А и n вычисляют так:

для
случая горения жидкости с установившейся
скоростью:

– удельная массовая скорость выгорания
жидкости, кг/(м2с);

для
кругового распространения пожара:

где
V
– линейная скорость распространения
пламени, м/с;

для
вертикальной или горизонтальной
поверхности горения в виде прямоугольника,
одна из сторон которого увеличивается
в двух направлениях за счет распространения
пламени (например, распространение огня
в горизонтальном направлении по занавесу
после охвата его пламенем по всей
высоте):

где
b – перпендикулярный к направлению
движения пламени размер зоны горения,
м.

При
отсутствии специальных требований
значения a и Е принимаются равными 0,3 и
50 лк соответственно, а значение lпр=20
м.

Рассчитываем
необходимое время эвакуации для помещения
размерами 15х8х6,3, пожарной нагрузкой в
котором является дерево. Начальная
температура в помещении 200С.

вид
горючего материала – дерево – ТГМ, n=3

теплота
сгорания Q
= 13,8 МДж/кг

удельный
расход кислорода Lo2=1,15
кг/кг

дымовыделение
D
= 144 Нп∙м2/кг

удельный
выход СО Lсо=0,024
кг/кг

инейная
скорость распространения пламени

полнота
сгорания ГМ η0=0,95

начальная
освещенность Е=50 Лк

удельная
изобарная теплоемкость Ср=1,003∙10-3МДж/(кг∙К)

предельная
дальность видимости lпред=20м

предельные значения
концентрации токсичных газов

Расчет критического
времени наступления предельно-допустимых
значений ОФП:

под знаком логарифма
получается отрицательное число, данный
фактор не представляет опасности

Критическая
температура пожара обусловлена временем
наступления предельно-допустимого
значения по потере видимости.

Необходимое
время эвакуации людей из актового зала:

При возникновении
пожара опасность для человека составляют
высокие температуры, снижение концентрации
кислорода в воздухе помещений и
возможность потери видимости вследствие
задымления зданий.

Критическая
продолжительность пожара зависит от
многих переменных:

–
объем воздуха в рассматриваемом здании
или помещении, м3;

с –
удельная
изобарная теплоемкость газа, кДж/кг-град;

tKp
– критическая
для человека температура, равная 70°С;

tH
– начальная
температура воздуха, °С;

–
коэффициент,
характеризующий потери тепла на нагрев
конструкций и окружающих предметов
принимается в среднем равным 0,5;

Q
– теплота
сгорания веществ, кДж/кг, (приложение
В);

f
– площадь поверхности горения, м2;

п –
весовая скорость горения, кг/м2-мин
(приложение В);

v
– линейная
скорость распространения огня по
поверхности горючих веществ, м/мин
(приложение Г).

Для определения
критической продолжительности пожара
по температуре в производственных
зданиях с применением легковоспламеняющихся
и горючих жидкостей можно воспользоваться
формулой, полученной на основании
уравнения теплового баланса:

Свободный
объем помещения соответствует разности
между геометрическим объемом и объемом
оборудования или предметов, находящихся
внутри. Если рассчитывать свободный
объем невозможно, допускается принимать
его равным 80% геометрического объема.

Применительно к
производственным и гражданским зданиям
с применением твердых горючих веществ
критическая продолжительность пожара
определяется по формуле:

По
снижению концентрации кислорода в
воздухе помещения критическую
продолжительность пожара определяют
по формуле:

Линейная
скорость распространения огня при
пожарах, по данным ВНИИПО, составляет
0,33–6,0 м/мин, более точные данные для
разных материалов представлены в
приложении Г.

Критические
продолжительности пожара по потере
видимости и по каждому из газообразных
токсичных продуктов горения больше,
чем вышеперечисленные предыдущие,
поэтому в расчет не принимаются.

Из полученных в
результате расчетов значений критической
продолжительности пожара выбирается
минимальное:

Допустимую
продолжительность эвакуации определяют
по формулам:

– соответственно
допустимая продолжительность

эвакуации и
критическая продолжительность пожара
при эвакуации, мин,

m
– коэффициент
безопасности, зависящий от степени
противопожарной защиты здания, его
назначения и свойств горючих веществ,
образующихся в производстве или
являющихся предметом обстановки
помещений или их отделки.

Для
зрелищных предприятий с колосниковой
сценой, отделенной от зрительного зала
противопожарной стеной и противопожарным
занавесом, при огнезащитной обработке
горючих веществ на сцене, наличии
стационарных и автоматических средств
тушения и средств оповещения о пожаре
m
= 1,25.

Для
зрелищных предприятий при отсутствии
колосниковой сцены (кинотеатры, цирки
и т.п.) m
=
1,25.

Для
зрелищных предприятий с эстрадой для
концертных представлений т
=1,0.

Для
зрелищных предприятий с колосниковой
сценой и при отсутствии противопожарного
занавеса и автоматических средств
тушения и оповещения о пожаре т
=
0,5.

В
производственных зданиях при наличии
средств автоматического тушения и
оповещения о пожаре т
= 2,0.

В
производственных зданиях при отсутствии
средств автоматического тушения и
оповещения о пожаре т=
1,0.

При
размещении производственных и других
процессов в зданиях III
степени огнестойкости т
=
0,65–0,7.

Критическая
продолжительность пожара для здания в
целом устанавливается в зависимости
от времени проникновения продуктов
горения и возможной потери видимости
в коммуникационных помещениях, размещаемых
до выхода из здания.

Опыты, проведенные
по сжиганию древесины, показали, что
время, по истечении которого возможна
потеря видимости, зависит от объема
помещений, весовой скорости горения
веществ, скорости распространения
пламени по поверхности веществ и полноты
горения. В большинстве случаев существенная
потеря видимости при сжигании твердых
горючих веществ наступала после того,
как в помещении возникали критические
для человека температуры. Наибольшее
количество дымообразующих веществ
наступает в фазе тления, которая
характерна для волокнистых материалов.

При
горении волокнистых веществ во взрыхленном
состоянии в течение 1–2 мин имеет
место интенсивное горение с поверхности,
после чего начинается тление с бурным
дымообразованием. При горении твердых
изделий на основе древесины дымообразование
и распространение продуктов горения в
смежные помещения наблюдаются через
5–6 мин.

Наблюдения показали,
что в начале эвакуации решающим фактором
для определения критической
продолжительности пожара является
воздействие тепла на организм человека
или снижение концентрации кислорода.
При этом учитывается, что даже
незначительное задымление, при котором
еще сохраняется удовлетворительная
видимость, может оказать отрицательное
психологическое воздействие на
эвакуирующихся.

Оценивая в итоге
критическую продолжительность пожара
для эвакуации людей из здания в целом,
можно установить следующее.

При
пожарах в гражданских и производственных
зданиях, где основным горючим материалом
являются целлюлозные материалы (в том
числе древесина), критическая
продолжительность пожара может быть
принята равной 5–6 мин.

При
пожарах в зданиях, где обращаются
волокнистые материалы во взрыхленном
состоянии, а также горючие и
легковоспламеняющиеся жидкости – от
1,5 до 2 мин.

Допустимую
продолжительность эвакуации рекомендуется
принимать соответственно 2,8 и 3 мин
– в зданиях II
степени огнестойкости; 1 мин – в
зданиях IV
и V
степени огнестойкости.

В зданиях, в которых
не может быть обеспечена эвакуация
людей в течение указанного времени,
должны приниматься меры по созданию
незадымляемых эвакуационных путей.

В вязи с проектированием
зданий повышенной этажности стали
широко применяться так называемые
незадымляемые лестницы. В настоящее
время существует несколько вариантов
устройства незадымляемых лестниц.
Наиболее популярным является вариант
со входом в лестничную клетку через так
называемую воздушную зону. В качестве
воздушной зоны используются балконы,
лоджии и галереи (рисунок 2, а, б).

Рисунок
2 – Незадымляемые лестницы: а – вход в
лестничную клетку через балкон; б –
вход в лестничную клетку через галерею.

Особенности вынужденной эвакуации

Во время подготовки вывода людей с территории, охваченной огнем, надо учитывать специфику процесса. Так как, по данным статистики, максимальное число пострадавших от пожара наблюдается в случаях, когда в зоне возгорания оказалась большая масса населения (театры, торговые центры, рестораны).

Первая отличительная черта вынужденной эвакуации состоит в том, что даже в начале возгорания людям грозит воздействие опасных факторов горения: пламя, тепловые потоки, задымление. Поэтому уже на этапе проектирования сооружений предусматриваются пути выхода, которые позволяют уложиться в нормативное время эвакуации при пожаре.

Вторая особенность проявляется при начале движения, когда масса людей одновременно направляется к выходам. В результате заполняются проходы, увеличивается плотность расположения людей в них. Как итог, снижается скорость, возрастает период покидания строения по сравнению с расчетным временем эвакуации людей при пожаре.

Безопасность процесса характеризуется его продолжительностью. Показателем эффективности перемещения людей служит время, в течение которого в период катастрофы можно покинуть объект.

Эвакуационные пути и выходы

Во время вынужденного движения обнаруживается, что не все двери ведут на улицу, поэтому в СНИП П-А.5-62 оговариваются термины «эвакуационный путь» и «эвакуационный выход».

Выходом для удаления людей с территории, охваченной огнем, называется проем, ведущий наружу. Также дверь может вести в другое помещение, которое надо пересечь для выхода из сооружения. Остальные проемы не учитываются.

Эвакуационные пути – это маршруты к выходам наружу, огнестойкость их должна быть III степени и выше, а категории опасности на уровне А, Б, В.

Производя нормативный расчет эвакуации людей при пожаре, не надо учитывать пути движения через лифты, эскалаторы, траволаторы и другие механизмы, для работы которых необходим действующий источник энергии, так как во время пожара они могут быть обесточены.

Существуют еще запасные выходы, не использующиеся в обычной ситуации. Но во время эвакуации больших масс люди направляются к тем дверям, через которые они входили в помещение, из-за этого расчет путей эвакуации при пожаре на объектах с большим количеством клиентов производится без учета запасных выходов.

Эвакуационные пути и выходы

Расчет необходимого времени эвакуации из помещения

Размеры помещения: 20×12×3 м.

Высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения: hпл = 0 м.

Разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении: δ = 0 м.

Начальная температура воздуха: t0 = 20 ºС.

1) по повышенной температуре (tкрТ, ч):

где В – размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;

где Ср – удельная изобарная теплоемкость газа, МДж/кг–1 (таблица 1);

V – свободный объем помещения, м3. Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитывать свободный объем невозможно, допускается принимать его равным 80 % геометрического объема;

V = Vг × 0,8.

Таблица 1 – Предельно допустимые значения ОФП

Подставляем в формулу

исходные данные, получаем

V = 20×12×3×0,8 = 576 м3 .

где φ – коэффициент теплопотерь;

η – коэффициент полноты горения;

Q – низшая теплота сгорания материала;

Полученные данные в формуле

, подставляем в формулу

,

А – размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг/с–n. Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала вычисляется следующим образом:

где v – линейная скорость распространения пламени по поверхности горючего материала;

А = 1,05×0,0014×42 =0,024 кг/с;

t0 – начальная температура воздуха в помещении, °С;

n – показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени (таблица 1);

Z – безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения.

Параметр Z вычисляют по формуле (при Н

где h – высота рабочей зоны, м;

где hпл – высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;

δ – разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м;

Н – высота помещения, м.

2) по потере видимости (tкрВ, мин):

где a – коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;

Е – начальная освещенность, лк;

l вид – предельная дальность видимости в дыму, м;

Dm – дымообразующая способность горящего материала;

3) по пониженному содержанию кислорода (tкрК, мин):

– удельный расход кислорода, кг/кг, т.е. расход кислорода на сгорание 1 кг горючего вещества (таблица 2);

4) по каждому из газообразных токсичных продуктов горения (tкрГ, мин)

где LГ – удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг;

Х – предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м3;

Под знаком логарифма получается отрицательное число, следовательно, данный ОФП не представляет опасности.

Из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара выбираем минимальное:

tкр = tкрп.в . =1,98 мин.

Рассчитываем необходимое время эвакуации, tнб, мин, по формуле:

(ОФП – ОФП0) = (ОФПт– ОФП0)·Z,

где ОФП – локальное (предельно допустимое) значение ОФП;

ОФП0 – начальное значение ОФП;

ОФПт – среднеобъемное значение опасного фактора;

Значение Z берем из формулы

;

Тогда при достижении на уровне рабочей зоны температуры 700С среднеобъемная температура будет равна:

tт = 11 + (70 – 11)/1,252= 58,10С.

Этого значения среднеобъемная температура достигает, примерно, через 4,5 минуты после начала пожара (таблица 2).

Таблица 2 –Время достижения пороговых значений ОФП

Отсюда, предельная дальность видимости на уровне рабочей зоны будет соответствовать следующему значению оптической плотности дыма:

l пр =2,38/11,3 = 0,21 Нп/м

При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

μ т = (μкp – μ0)/ Z + μ0

μт= (0,21 – 0)/1,252 + 0 = 0,16 Нп·м-1

Предельная парциальная плотность кислорода на путях эвакуации составляет 0,226 кг/м3.

При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью О2 этого значения, среднеобъемная плотность кислорода составит:

(ρО2)т= ((ρО2)кp – (ρО2)0)/Z + (ρО2)0

(ρО2)т= (0,226 – 0,27)/1,252 + 0,27 = 0,234 кг·м-3

Время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 5 минут.

Предельная парциальная плотность оксида углерода на путях эвакуации составляет 1,16·10-3 кг/м3. При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью СО этого значения, среднеобъемная плотность оксида углерода составит:

(ρСО)т= ((ρСО)кp – (ρСО)0)/Z + (ρСО)0

(ρСО)т= (1,16·10-3 – 0)/1,252 + 0 = 0,0009 кг·м-3

Такого значения среднеобъемная парциальная плотность СО за время расчета достигает за 6 минут.

Предельное значение парциальной плотности СО2 на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м3. При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:

(ρСО2)т= ((ρСО2)кp – (ρСО2)0)/Z + (ρСО2)0

(ρСО2)т= (0,11 – 0)/1,252 + 0 = 0,09 кг·м-3

Такого значения парциальная плотность СО2 за время расчета не достигает.

Для определения значений парциальных плотностей газов использовалась формула:

ρi= ρтi ·Хi

Предельно допустимое значение теплового потока на путях эвакуации составляет 1400 Вт/м2.

Средняя плотность теплового потока на путях эвакуации достигает своего критического значения через 5,7 минуты от начала пожара (таблица 2).

Как видим, быстрее всего критического значения достигает среднеобъемный уровень задымленности в здании, следовательно, τбл= τμ = 4 минуты.

В данном случае минимальным временим для эвакуации из помещения является предельная температура газовой среды t = 700С, время достижения 2 мин.

Вывод: Для увеличения необходимого времени эвакуации помещения необходимо использовать в качестве огнетушащего вещества воду и хладон.

Пример расчета эвакуации

Возьмем маленький зал для мероприятий, расположенный на 1 этаже строения. Площадь помещения 91 м2, имеется 9 рядов по 13 кресел. Дополнительно есть еще 4 ряда с 6, 7, 9 и 11 стульями.

Выход производится через два проема, ширина первого – 1,2 метра, второго – 2,4 м. Проходы имеют ширину 1,2 метра. Длина основного ряда – 6,5 м, ширина – 0,9 м.

Расстояние от последнего ряда до выхода – 11,7 м. Площадь f=0,125 м2.

Общее количество зрителей N=150, но учитывая симметричность расположения мест в зале, берем половину людского потока и принимаем N=75.

Тогда плотность получается D=0,42 чел./м2, скорость движения V=23,76 м/мин., интенсивность передвижения q=9,98 м/мин. Пропускная способность Q=6 м2/мин.

Рассчитаем время, за которое люди выйдут из ряда:

t0=Lр/V0=3,25/23,76=0,14 мин., где Lр – длина ряда.

Теперь вычислим интенсивность сбора всех людей в один поток:

q=Q*m/b=6*12/1,25=57,6 м/мин., где m – количество рядов, а b – ширина прохода.

Учитывая, что после выхода зрителей из рядов и сбора в проходе скорость всех зрителей выравнивается, а плотность потока становится максимальной, рассчитаем ее по формуле:

По таблице определяем интенсивность движения qmax=16,3 м/мин.

Теперь рассчитаем q для первого участка:

При этом плотность D1=0,05 м2/м2, а скорость движения потока V1=100 м/мин.

Повторим для второго отрезка пути:

q2=q1+Дq=4,8+4,8=9,6 м/мин., где Д – коэффициент, равный 12.

Значение D2=0,10 м2/м2, а скорость V2=80 м/мин.

D3=0,3 м2/м2, V3=47 м/мин.

Сравниваем с qmax=16,3 м/мин. Оно превышает это значение. Значит, движение людей должно происходить с интенсивностью q3=14,4 м/мин. При этом плотность будет составлять D1=D3=0,3 м2/м2, а скорость V1=V3=47 м/мин.

Максимальное время движения вычислим по формуле:

где Lост=11,7–1,8=9,9 м, потому что длина ряда минус длина посчитанных участков составляет оставшееся расстояние.

Подставляем значения и получаем расчетное время:

В соответствии с рекомендациями СНиП РК3.02-02-2001 нормативный период вывода людей из здания не должен превышать двух минут.

Это пример расчета времени эвакуации людей при пожаре, показывающий, что в данном зале обеспечены условия для безопасного вывода зрителей в соответствии с нормативными документами.

Вычисления помогают разработать функциональные планировки. Но практика показывает, что при обеспечении безопасности сотрудников нельзя полагаться на расчеты. Важную роль играет оборудование зданий установками пожаротушения и оповещения. Важны и оперативные приказы руководства предприятия, действия административных работников, проведение профилактических обучающих мероприятий.

Документ: Типовой расчет времени эвакуации людей при пожаре

Расчет критического времени эвакуации по развитию опасных факторов пожара

Министерство
образования и науки Российской Федерации

ГОУ
ВПО «Магнитогорский государственный

технический
университет им. Г.И. Носова»

Кафедра промышленной экологии

и безопасности жизнедеятельности

Расчет критического времени эвакуации по
развитию опасных факторов пожара

Предельное необходимое время эвакуации людей
зависит oт времени воздействия различных опасных факторов пожара (ОПФ), которые
являются или могут стать причиной, приводящей к гибели людей.

Нормированные значения опасных факторов пожара:

·        предельная (критическая) температура
окружающей среды. В условиях пожара считается, что такой температурой для
человеческого организма является 70 °С;

·        резкое снижение до опасных значений
концентрации кислорода (15% и менее);

·        достижение опасных концентраций
продуктов горения или термического разложения веществ при пожаре, например: CО2
— 0,11 кг/м3; СО — 1,16·10-3 кг/м3; НCI
— 23·10-6 кг/м3;

·        потеря видимости на путях эвакуации.
Предельная видимость в дыму составляет 20 м;

·        интенсивность теплового излучения
7,0 кВт/ м2.

Довольно часто причиной гобели людей при пожаре
становится отравление продуктами горения и потеря ориентации в дыму.

Наиболее часто при горении выделяются СО, СО2,
НСl, NO2.
Описание воздействия продуктов горения на человеческий организм приведено в
табл. 1.

Таблица 1. Концентрации летучих токсичных
веществ, выделяющихся при пожаре и их действие

В настоящее время, нормируются предельные
значения опасных факторов пожара, рассмотренные независимо друг от друга.
Современные данные показывают, что при одновременном поступлении продуктов
горения в организм человека, наблюдается сложный эффект совместного
воздействия. Выделяется три типа воздействия: суммирование/аддитивность
(конечный результат одновременного действия нескольких ядов равен сумме
эффектов каждого из них), потенцирование/синергизм (конечный результат больше
арифметической суммы отдельных эффектов) и антагонизм (снижение эффекта
совместного действия ядов по сравнению с предполагаемой суммой отдельных
эффектов). Эффект совместного воздействия ОФП на организм человека описан в
табл. 2.

Таблица 2. Примеры различных типов влияния
опасных факторов пожара, выделяющихся при горении

Примечание. Рост температуры повышает
чувствительность организма к токсическому воздействию.

Человек должен иметь возможность покинуть
горящий объект до достижения опасными факторами пожара предельных значений,
угрожающих жизни человека. Необходимое время эвакуации рассчитывается как
произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент
безопасности. Предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на
человека независимо от других. Критическая продолжительность пожара для людей,
находящихся на этаже очага пожара, определяется из условия достижения одним из
ОФП в поэтажном коридоре своего предельно допустимого значения. В качестве
критерия опасности для людей, находящихся выше очага пожара, рассматривается
условие достижения одним из ОФП предельно допустимого значения в лестничной
клетке на уровне этажа пожара.

Расчет (tнб ) производится для
наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим
темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении. Сначала рассчитывают
значения критической продолжительности пожара (tкр) по условию
достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей
(рабочей зоне).

1.  По
повышенной температуре (tкрТ
,
час.):

где В — размерный комплекс,
зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг.

Ср — удельная изобарная
теплоемкость газа кДж кг -1.

В случае, когда рассчитывается
температура воздуха в помещении, это — теплоемкость воздуха, которая равна 1,01
кДж кг-1.- свободный объем помещения, м3.

Свободный объем помещения
соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или
предметов, находящихся внутри. Если рассчитывать свободный объем невозможно,
допускается принимать его равным 80% геометрического объема.

φ — коэффициент теплопотерь.
Учитывает потери тепла на нагрев конструкций и оборудования;

η — коэффициент полноты
горения; — низшая теплота сгорания материала, кДж кг -1 (табл. 5);

А — размерный параметр, учитывающий
удельную массовую скорость выгорания горючего материала, площадь пожара и форму
поверхности горения, кг·с-n.
Вычисляется следующим образом:

а) для случая горения жидкости с
установившейся скоростью при неизменной площади горения F (такие процессы
горения характерны для горения складов ЛВЖ и ГЖ при конструктивно ограниченной
площади разлива):

где YF — удельная
массовая скорость выгорания горючего вещества, кг·м-2·с-1,
(см. табл. 5);

б) при горении жидкости с
неустановившейся скоростью горения:

где tст — время
установления стационарного режима выгорания жидкости, с.

Значение tст принимают в
зависимости от температуры кипения жидкости:

До 100 оС — 180 с;

От 101 до 150 оС — 240 с;

Более 150 оС — 360 с.

в) для кругового распространения
пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости
горючего материала:

где J — линейная скорость распространения пламени по
поверхности горючего материала, м с-1, (см. табл. 4).

г) для вертикальной или
горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон
которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени
(например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после
охвата его пламенем по всей высоте):

где b — перпендикулярный к
направлению движения пламени размер зоны горения, м.

д) для поверхности горения, имеющей
форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с зазором):

А = 2,09 YF·Jг·Jв,

где Jг — среднее
значение горизонтальной скорости распространения пламени, м с-1;

Jв — среднее значение вертикальной
скорости распространения пламени, м с-1.- показатель степени,
учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени:

а) для случая горения жидкости с
установившейся скоростью при неизменной площади горения F (такие процессы
горения характерны для горения складов ЛВЖ и ГЖ при конструктивно ограниченной
площади разлива) n = 1;

б) при горении жидкости с
неустановившейся скоростью горения n = 1,5;

в) для кругового распространения
пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости
горючего материала n = 3;

г) для вертикальной или
горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон
которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени
(например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после
охвата его пламенем по всей высоте) n = 2;

д) для поверхности горения, имеющей
форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с зазором) n =3.о
— начальная температура воздуха в помещении, °С; — безразмерный параметр,
учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;

Параметр z вычисляют
по формуле (при Н £ 6 м):

где h — высота рабочей зоны, м;

Н — высота помещения, м.

Высоту рабочей зоны рассчитывают по
формуле:

где hпл — высота
площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;

δ — разность высот пола, равная
нулю при горизонтальном его расположении, м.

При расположении людей на различных
по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой
площадки.

Следует иметь в виду, что наибольшей
опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке.
Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из
партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует находить,
ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел.

2.  По
потере видимости (tкрВ
,
час.)

где параметры А, В, z, n — смотри
выше.- коэффициент отражения предметов на путях эвакуации. При отсутствии
специальных требований значение a принимается равным 0,3.

Е — начальная освещенность, лк. При
отсутствии данных принимается равным 50 лк.

ℓпр — предельная
дальность видимости в дыму, м. Составляет 20 м. m — дымообразующая
способность горящего материала, м2·кг -1; (см. табл. 6).

. По пониженному содержанию
кислорода (tкрК ,час.):

где параметры А, В, V, n — смотри
выше. К — удельный расход кислорода, кг·кг -1, т.е. расход
кислорода на сгорание 1 кг горючего вещества, (см. табл. 3).

. По каждому из газообразных
токсичных продуктов горения (tкрГ ,час.)

где параметры А, В, V, n , z — смотри
выше. Г — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала,
кг·кг -1, (см. табл. 3).

Х — предельно допустимое содержание
токсичного газа в помещении, кг м -3.

Для СО2 — Х =0,11 кг м -3;

для СО — Х = 1,16·10 -3
кг м -3;

для HCL — Х =23·10 -6 кг
м -3.

Если под знаком логарифма получается
отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.

Из полученных в результате расчетов
значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное:

Необходимое время эвакуации людей (tнб),
мин, из рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле:

Далее находят количество материала (m),
выгоревшего к моменту tкр:

m = A* tкр,

где tкр — критическая
продолжительность пожара, часы.

Таблица 3. Удельный выход
(потребление) газов при горении веществ и материалов

Таблица 4. Линейная скорость распространения
пламени по поверхности материала

Таблица 5. Средняя скорость выгорания и низшая
теплота сгорания веществ и материалов

Таблица 6. Дымообразующая способность веществ и
материалов

опасный фактор пожар

Рассчитать по своему варианту:

. Критическое и необходимое время эвакуации для
каждого из веществ, находящихся в помещении (расчет вести для горения).

. Определить будут ли представлять опасность при
эвакуации людей из помещения в случае пожара горючие вещества, находящиеся в
помещении.

Считать, что коэффициент теплопотерь φ
=0,1. Коэффициент
полноты горения η=0,9.

Таблица 7. Данные по вариантам для выполнения
расчета критического времени эвакуации

* — Расчет необходимо вести по температуре и
потере видимости.

** — Расчет вести по пониженному содержанию О2
и по токсичным продуктам горения.

Таблица 8. Форма поверхности горения

1.       ГОСТ
12.1.004 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

.        ППБ-01-03.
Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.

.        Корольченко
А. Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения:
Справочник в 2-х томах.- М.:Ассоциация «Пожнаука», 2000.

.        Пожаровзрывоопасность
веществ и материалов и средства их тушения: Справочник в 2-х томах / А. Н.
Баратов, А. Я. Корольченко и др. — М.:Химия, 1990.

Расчет допустимой продолжительности эвакуации

Значение этой характеристики обуславливается величиной критической продолжительности пожара. В свою очередь, последний параметр зависит от разных переменных. Производится вычисление времени достижения опасных значений для основных угрожающих факторов по формуле, учитывающей параметры повышения температуры, с учетом:

Время продолжения пожара по глубине видимости, токсичности гораздо выше указанных и не учитываются в выкладках.

Затем из полученных расчетных величин выбирают наименьшее и рассчитывают предельное значение периода эвакуации по формуле:

tэвак=m*tmin, где tmin – минимальное критическое время пожара, а m – число, определяемое по таблице, учитывающее уровень защиты строения, производственные процессы, наличие горючих или токсичных материалов.

Таблица некоторых значений коэффициента

Расчет критического времени пожара, необходимого для обеспечения своевременной эвакуации людей [38]

1.3.1. Определяются геометрические характеристики защищаемого помещения. К ним относятся его геометрический объем, приведенная высота и высота каждой из рабочих зон.

Геометрический объем определяется на основе размеров и конфигурации помещения. Приведенная высота вычисляется как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения. Высота рабочей зоны h рассчитывается по формуле

где — высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения; — разность высот пола; = 0 — при его горизонтальном расположении.

1.3.2. Выбирается расчетная схема развития пожара.

Время возникновения опасных для человека факторов пожара в помещении зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь, обуславливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и размещения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуется значениями параметров и , которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом.

1.3.2.1. Для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади :

— при горении жидкости с установившейся скоростью горения:

где — удельная массовая скорость выгорания; — площадь объекта (помещения); — расчетный параметр;

— при горении жидкости с неустановившейся скоростью горения:

где — время установления стационарного режима выгорания жидкости.

Значение принимается в зависимости от температуры кипения жидкости:

до 100°С — 180 с;

от 101 до 150°С — 240 с;

более 150°С — 360 с.

1.3.2.2. Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала:

где — линейная скорость распространения пламени по поверхности горючего материала.

1.3.2.3. Для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, горизонтальное направление огня по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте):

где — размер зоны горения, перпендикулярный направлению движения пламени.

1.3.2.4. Для вертикальной поверхности горения, имеющей форму прямоугольника (горение занавеса, одиночных декораций, горючих или облицовочных материалов стен при воспламенении снизу до момента достижения пламенем верхнего края материала):

где — среднее значение горизонтальной скорости распространения пламени; — среднее значение вертикальной скорости распространения пламени.

1.3.2.5. Для поверхности горения, имеющей форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с зазором):

1.3.3. Каждой рассматриваемой расчетной схеме присваивается порядковый номер (индекс ), и определяется критическая продолжительность пожара для выбранной схемы его развития (

где — давление в помещении; — объем объекта (помещения); — низшая теплота сгорания; — расчетный параметр; — высота рабочей зоны; — высота объекта.

1.3.5. Определяется критическая продолжительность пожара для данной -й схемы развития по каждому из опасных факторов:

— повышенной температуре:

где — начальная температура в помещении до начала пожара;

— потере видимости:

где — коэффициент отражения (альбедо) предметов на путях эвакуации; — начальная освещенность путей эвакуации; — дымообразующая способность горящего материала.

При отсутствии специальных требований значения и принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк;

— пониженному содержанию кислорода:

— расход кислорода на 1 кг горящего металла;

— предельно допустимому содержанию газообразных токсичных продуктов горения:

Определяются наиболее опасная схема развития пожара

критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы:

1.3.7. Находится количество выгоревшего к моменту материала

Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность пожара минимальна:

Полученное значение и есть критическая продолжительность пожара.

1.3.8. Определяется время, необходимое для эвакуации людей:

Соседние файлы в папке Производственная и пожарная автоматика

Порядок проведения расчета

На первом этапе узнаем уровень огнестойкости строения, категорию его пожарной безопасности. Затем рассчитываем критическое время продолжительности горения.

Далее вычисляем критический период возгорания по убыванию количества кислорода в атмосфере.

Выбираем наименьшее значение времени продолжительности пожара, рассчитываем допустимую продолжительность вывода людей.

В конце сравниваем допустимое и расчетное время. В результате получаем ответ на вопрос «возможна ли безопасная эвакуация из аварийного здания».

Расчет времени эвакуации

При вычислении периода, за который будет произведен вывод народа из здания, весь путь делится на короткие прямые отрезки с одинаковыми характеристиками. Плотность потока считается равномерной на всех участках и достигающей наибольших значений.

Расчет общего времени проводится в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91.

Период вывода людей наружу из строения вычисляют по длине путей и проходимости проемов и лестниц. При расчете плотности потоков считаются равномерными и равными максимально возможным значениям.

Время начала эвакуации зависит от нескольких параметров:

В итоге время перемещения людей по эвакуационным путям определяется как сумма периодов движения по каждому отрезку плюс время задержки от начала возгорания до выхода на улицу первых спасаемых.