CC BY
12
УДК 614.841.411
К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛОЩАДЕЙ ПОЖАРНЫХ ОТСЕКОВ
В. И. ПРИСАДКОВ1, С. В. МУСЛАКОВА1, А. А. АБАШКИН1, К. В. ПРИСАДКОВ2
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России»
(ФГБУ ВНИИПО МЧС России), Российская Федерация, г. Балашиха
2 ООО «ЦентрПСР», Российская Федерация, г. Владимир Е-mail: [email protected]
В рамках гибкого нормирования предложено устанавливать расчетом площади пожарных отсеков в здании с использованием критерия приведенных затрат. Критерий приведенных затрат включает прогнозные оценки материальных потерь в пожарном отсеке и приведенные капитальные затраты на устройство автоматической установки пожаротушения. Рациональный вариант противопожарной защиты пожарного отсека установлен с учетом использования автоматических установок пожаротушения для пожарного отсека общественного здания. В работе определены условия, определяющие экономическую целесообразность использования автоматической установки пожаротушения в пожарном отсеке. Установлены условия, при которых за счет применения установки автоматического пожаротушения допускается увеличение нормативной площади пожарного отсека до двух раз относительно нормативного значения. Разработаны методические основы выбора площадей этажей пожарных отсеков с учетом величины материальных потерь от пожаров, затрат на защиту пожарного отсека автоматической установкой пожаротушения. В статье получены оценки уменьшения потенциальных материальных потерь в пожарном отсеке при использовании автоматического пожаротушения. Получены инженерные оценки для выбора оптимальных экономически обоснованных вариантов решений по разделению зданий на пожарные отсеки. Приведенные в статье аналитические оценки являются основой инженерного подхода в рамках гибкого нормирования к выбору оптимальных решений по защите объектов от пожаров с использованием систем автоматического пожаротушения.
Ключевые слова: гибкое нормирование, пожарный отсек, экономическая оценка решений, критерий приведенных затрат, риск ущерба при пожаре.
ON THE ISSUE OF OPTIMIZING THE AREAS OF FIRE COMPARTMENTS
V. I. PRISADKOV1, S. V. MUSLAKOVA1, A. A. ABASHKIN1, К. V. PRISADKOV2
The Badge of Honour Federal State Budgetary Establishment All-Russian Research Institute for Fire Protection of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters, Russian Federation, Balashikha 2 OOOCentrPSR, Russian Federation, Vladimir Е-mail: [email protected]
Within the framework of flexible rationing, it is proposed to establish the calculation of the area of fire compartments in the building using the criterion of reduced costs. The criterion of the reduced costs includes forecast estimates of material losses in the fire compartment and the reduced capital costs for the device of automatic fire extinguishing installation. The optimal variant of fire protection of the fire compartment is determined taking into account the use of automatic fire extinguishing systems for one floor of a specific area. The paper defines the conditions determining the economic feasibility of using an automatic fire extinguishing system in the fire compartment. The conditions have been established under which, due to the use of an automatic fire extinguishing installation, it is allowed to increase the standard area of the fire compartment up to two times relative to the standard value. Methodological bases for the selection of floor areas of fire compartments have been developed, taking into account the amount of material losses from fires, the costs of protecting the fire compartment with an automatic fire extinguishing system. The article provides estimates of the reduction of potential material losses in the fire compartment when using automatic fire extinguishing.
© Присадков В. И., Муслакова С. В., Абашкин А. А., Присадков К. В., 2022
Engineering estimates have been obtained to select optimal economically sound solutions for dividing buildings into fire compartments. The analytical estimates given in the article are the basis of an engineering approach within the framework of flexible rationing to the selection of optimal solutions for the protection of objects from fires using automatic fire extinguishing systems.
Key words: flexible rationing, fire compartment, economic evaluation of solutions, criterion of reduced costs, risk of damage in case of fire.
Введение
В России, как и во всем мире медленно, но неуклонно развиваются вероятностные подходы к установлению размеров пожарных отсеков в рамках гибкого нормирования. Современные подходы к определению площадей пожарных отсеков изложены в работах [1, 2, 3], в которых предложено определять их параметры с учетом этажности и степени огнестойкости зданий, функционального назначения объектов, эффективности элементов их противопожарной защиты. Но без учета экономической целесообразности принимаемых решений. Экономическое обоснование выбранных площадей пожарных отсеков становится особенно актуальным в настоящее время.
Обоснование площадей пожарных отсеков на основе экономических оценок затрат на противопожарные мероприятия и ущерба от пожаров в здании начали проводиться в конце XX века [4, 5, 6, 7].
В статье приведены аналитические результаты, полученные с использованием критерия приведенных затрат, в рамках анализа связи «площадь этажа пожарного отсека - автоматическая установка пожаротушения (АУП)», позволяющие специалистам в рамках гибкого нормирования выбрать и обосновать экономически целесообразную (оптимальную) площадь пожарного отсека с учетом АУП.
В настоящее время при устройстве пожарных отсеков в здании и выборе системы автоматического пожаротушения в них проектировщики руководствуются положением, что площадь этажа в пожарном отсеке допускается увеличивать на 100 % в промышленных и складских зданиях I, II и III степеней огнестойкости, а в общественных зданиях - I и II степеней огнестойкости относительно нормативных значений1 . В ряде действующих нормативных документов на здания (специальные технические условия (далее - СТУ) можно встретить увеличение площадей этажей пожарных отсеков в три и более раз.
В тоже время необходимо отметить, что при решении вопросов по обеспечению
1
СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»
безопасности материальных ценностей принимаемые решения по площадям пожарных отсеков не учитывают материальный ущерб.
Поэтому вопрос «площадь этажа пожарных отсеков - АУП» должен быть рассмотрен отдельно на основе критерия приведенных затрат [4]. Критерий приведенных затрат позволяет учесть, как минимум, капитальные затраты на устройство АУП и прогнозные оценки ущерба от пожаров.
Цель исследования
Целью настоящей работы является в рамках гибкого нормирования разработка инженерного метода выбора площадей этажей пожарных отсеков с учетом величины материальных потерь от пожаров, затрат на защиту пожарного отсека автоматической установкой пожаротушения.
В рамках достижения поставленной цели рассматриваются следующие вопросы:
• условия, при которых экономически целесообразно использовать АУП в пожарном отсеке;
• условия, при которых в пожарном отсеке за счет использования АУП допустимо увеличить площадь этажа пожарного отсека в два раза относительно нормативного значения;
• возможность уменьшения рисков материальных потерь от пожаров при использовании АУП для защиты пожарных отсеков.
Решение указанных вопросов позволит оптимизировать площади пожарных отсеков, обеспечивая минимальные значения критерия приведенных затрат.
Методы исследования
Метод исследования основан на минимизации критерия приведенных затрат, включающий прогнозные материальные потери при пожаре и капитальные затраты на устройство автоматической установки пожаротушения в пожарном отсеке.
1. Ниже рассматривается пожарный отсек в общественном здании (далее - здание, отсек) в части риска материального ущерба при пожаре. Считается, что для такого здания требования по безопасности людей при пожаре выполняются согласно Федеральному закону от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический ре-
гламент о требованиях пожарной безопасно-сти»2 (далее - ФЗ-123).
Критерий приведенных затрат для рассматриваемого здания равен [4]
2 1
где: Л - частота возникновения пожара, м- хгод- ; 5 - площадь пожарного отсека, м2; у - стоимость материальных ценностей в здании, включая само здание, руб*м-2; II - коэффициент ущерба при пожаре.
, (1) Критерий приведенных затрат для здания, защищенного АУП
К2 = Я ■ 5 ■ у ■ 5 ■ Д ■ (1 - Ра) + у ■ 5а ■ Я ■ 5 ■ Д ■ Ра + Е ■ Са ■ у ■ 5,
(2)
где: Ра - надежность тушения пожара АУП; 5а - площадь для расчета ущерба при успешном тушении пожара АУП, м2; ^ -безразмерные капитальные затраты на устройство АУП, записываемые в долях стоимости здания с оборудованием; Е = 0,12 рубхгод-1 - коэффициент эффективности капиталовложений.
Пожарный отсек экономически целесообразно защищать АУП, если ^<1 [4].
Из формул (2) и (1) находим
«2 Кг
X-yS2(l-Pa)-R+XySaSPaR+ECayS
Так как,
hy-S2R
R-yX-S-Sa
< 1, (3)
« 1, то
д.у.52.я.(1_ра) 5-(1—Ра)
членом (Д ■ у ■ Я ■ 5 ■ 5а) ниже везде можно пренебречь и из формулы (3) получим
Рп >
ЕС„
a RÄ-S'
Пример № 1: C=0,02; r=0,5; Pa>°J^=0i 2 4
(4)
Ä -S= 0,02 год-1
Результаты примера показывают, что АУП с капитальными затратами Са=0,02 при частоте пожара в здании Л5=0,02 год-1 и коэффициенте материального ущерба в здании R=0,5 экономически целесообразно применять в здании, если надежность тушения пожара АУП превышает 0,24. Для наглядности в примере № 1 не учтены текущие затраты на эксплуатацию автоматической спринклерной системы пожаротушения. В общем случае это легко может быть учтено.
2. Определим параметры пожарного отсека, при выполнении которых нормативные документы (СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойко-
2 Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
сти объектов защиты») допускают увеличение площади этажа пожарного отсека на 100 % при условии защиты пожарного отсека АУП. Данное положение экономически целесообразно, если приведенные затраты уменьшаются при устройстве АУП. Поэтому, подставляя в формулы (1), (2) S=Sн, где Sн - допустимая площадь этажа пожарного отсека согласно СП 2.13130.20203, получим
Рп >
E-Cg 2 ■ й- Я • SH'
(5).
В качестве примера № 2 рассмотрим гостиницу, для которой Л5н=2,81-10-2год-1 (Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности4 ). При Са=0,02 и Ча=0,5 получим
Р„ >
0,02 ■ 0,12
2 ■ 0,5 ■ 2,81 ■ 10"
= 0,085
Пример № 2 показывает, что нормативное положение о возможности увеличения площади пожарного отсека до двух раз подтверждается экономически на основе критерия приведенных затрат при указанных параметрах здания и АУП, если надежность тушения пожара АУП будет выше 0,085.
3. Эффективность использования АУП в пожарных отсеках может быть оценена, например, через уменьшение материального ущерба при пожаре. Определим относительную величину уменьшения ущерба при пожаре
RÄ-yS2-RÄyS2(l-Pa) RhyS2 ,
(6)
СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной
защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»
4 Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 г. № 382
откуда Э= Ра (7)
Формула (7) показывает, что с точностью до величины потерь при пожаре в здании непосредственно от опасных факторов пожара и огнетушащих средств в зоне срабатывания АУП (см. пояснение после формулы (3)) относительное уменьшение материального ущерба при пожаре пропорционально надежности тушения пожара АУП на площадях пожарных отсеков.
Результаты исследования и их обсуждения
Предложено использовать экономическое обоснование при выборе площадей пожарных отсеков на основе оценок затрат на противопожарные мероприятия и ущерба от пожаров в здании
Аналитические результаты, полученные с использованием критерия приведенных затрат, в рамках анализа связи «площадь этажа пожарного отсека - АУП», позволяют в рамках гибкого нормирования выбрать и обосновать оптимальную площадь пожарного отсека.
Таким образом, использование на практике критерия приведенных затрат позволяет определить оптимальную площадь этажа
пожарного отсека. Реализация предложенного метода в рамках гибкого нормирования позволяет осуществить выбор экономически целесообразного решения по противопожарной защите зданий.
Выводы
В рамках гибкого нормирования разработан инженерный метод выбора площадей этажей пожарных отсеков с учетом величины материальных потерь от пожаров и затрат на защиту пожарного отсека автоматической установкой пожаротушения.
Приведены оценки экономической целесообразности увеличения площадей пожарных отсеков в зданиях, основанные на минимальном количестве входной информации
При оптимизации площадей пожарных отсеков необходимо обеспечивать выполнение нормативных требований в части безопасности людей при пожаре.
Полученные результаты достаточно просто обобщить для учета текущих затрат при эксплуатации АУП, факторов технологических и функциональных особенностей использования этажа здания, связанных с увеличением площадей пожарных отсеков.
Список литературы
1. Пронин Д. Г. Безрасчётный метод обоснования увеличения площади этажей пожарных отсеков высотных зданий с несущим центральным ядром // Современные системы и средства комплексной безопасности и противопожарной защиты объектов строительства. Информационный сборник. М.: ГУП «ИТЦ Мо-сархитектуры», 2009. С. 152-153.
2. Пронин Д. Г., Корольченко Д. А. Научно-техническое обоснование размеров пожарных отсеков в зданиях и сооружениях: монография. М.: Издательство «Пожнаука», 2014. 104 с.
3. Пронин Д. Г., Корольченко Д. А. Деление здания на пожарные отсеки: Учебное пособие. М.: Издательство «Пожнаука», 2014. 40 с.
4. Аболенцев Ю. И. Экономика противопожарной защиты. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. 215 с.
5. Пронин Д. Г. Технико-экономическое обоснование площади пожарных отсеков: здания сельскохозяйственного назначения // Мир строительства и недвижимости. 2010. № 35. С. 64.
6. Присадков В. И. Разработка методов выбора рациональных вариантов систем про-
тивопожарной защиты промышленных зданий: дис. ... д-ра техн. наук: 05.26.01. М.: ВНИИПО, 1990. 540 с.
7. Ramachandran G. The economics of fire protection. E&FN Spon, UK, Hondon, 1998. 230 p.
References
1. Pronin D. G. Bezraschetnyy metod obosnovaniy uvelicheniy ploshadi etazhey pozharnyh otsekov vysotnyh zdaniy s nesushim centralnym yadrom [An uncountable method for justifying the increase in the floor area of fire compartments of high-rise buildings with a load-bearing central core]. Sovremennye sistemy i sredstva kompieksnoy bezopasnosti i pro-tivopojarnoy zashity obektov stroiteistva. Infor-matsyonnyy sbornik. M.: GUP ITC Mo-sarkhitektury, 2009. pp. 152-153.
2. Pronin D. G., torolchenko D. А. Nauchno-tekhnicheskoe obosnovanie razmerov pozharnyh otsekov v zdaniyah I sooruzheniyah: monografiya [Scientific and technical justification of the size of fire compartments in buildings and structures: monograph]. М.: «Pojnauka», 2014, 104 p.
3. Pronin D. G., forolchenko D. А. Deie-nie zdaniya na pozharnye otseki: Uchebnoe
posobie [Division of the building into fire compartments: Textbook]. M.: «Pojnauka», 2014. 40 p.
4. Abolentsev Yu. I. Ekonomika pro-tivopozharnoyy zashity [Economics of fire protection]. M.: VPITSh MVD SSSR, 1985, 215 p.
5. Pronin D. G. Techniko-ekonomicheskoe obosnovanie ploshadi pozharn-yh otsekov: zdaniya selskohozyaystvennogo naznacheniya [Feasibility study of the area of fire compartments: agricultural buildings]. Mir stroitelstva i nedvijimosti. 2010, issue 35, 64 p.
6. Prisadkov V. I. Razrabotka metodov vybora racionalnyh variantov system pro-tivopozharnoy zashity promyshlennyh zdaniy. Diss. d-ra tekhn. nauk [Development of methods for selecting rational options for fire protection systems for industrial buildings. Dr. tech. sci. diss.]. M.: VNIIPO, 1990. 540 p.
7. Ramachandran G. The economics of fire protection. E&FN Spon, UK, Hondon, 1998. 230 p.
Присадков Владимир Иванович ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Российская Федерация, г. Балашиха
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник
E-mail: [email protected]
Prisadkov Vladimir Ivanovich
FGBU VNIIPO EMERCOM of Russiа,
Russian Federation, Balashikha
Doctor of Technical Sciences, Professor, Main Researcher E-mail: [email protected]
Муслакова Светлана Витальевна
ФГБУ ВНИИПО МЧС России,
Российская Федерация, г. Балашиха
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
E-mail: [email protected]
Muslakova Svetlana Vital'yevna
FGBU VNIIPO EMERCOM of Russiа,
Russian Federation, Balashikha
Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher
E-mail: [email protected]
Абашкин Александр Анатольевич ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Российская Федерация, г. Балашиха начальник отдела E-mail: [email protected] Abashkin Aleksandr Anatol'yevich FGBU VNIIPO EMERCOM of Russiа, Russian Federation, Balashikha Chief of Department E-mail: [email protected]
Присадков Константин Владимирович
ООО «ЦентрПСР»,
Российская Федерация, г. Владимир
Ведущий специалист
Prisadkov Konstantin Vladimirovich
OOO CentrPSR
Russian Federation, Vladimir
Senior Researcher
