CC BY
21УДК 621.65.05
МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ НА АВТОСТОЯНКАХ ЗАКРЫТОГО ТИПА
Ю.Д. Моторыгин, доктор технических наук, профессор; А.Б. Акимова.
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Описаны основные предложения по обеспечению пожарной безопасности современных автостоянок закрытого типа. На основании результатов моделирования развития опасных факторов пожара, в условиях горения элементов пожарной нагрузки основных типов автомобилей на стоянках закрытого типа, была предложена методика управления пожарной безопасностью автостоянки. Рассмотрены организационные и технические мероприятия для обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре. Показано, что при горении электромобилей требования по эвакуации людей в подземной автостоянке выполнить проблематично ввиду высокой скорости распространения опасных факторов пожара и угрозы быстрого перехода пожара на соседние автомобили.
Ключевые слова: методика, управление пожарной безопасностью, автостоянки закрытого типа, пожар на автостоянке, электромобили, литий-ионные аккумуляторы
METHODS OF FIRE SAFETY MANAGEMENT IN CLOSED PARKING LOTS Yu.D. Motorygin; A.B. Akimova.
Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia
The article describes the main proposals for ensuring fire safety of modern closed-type parking lots. Based on the results of modeling the development of fire hazards in conditions of gorenje elements of fire load, the main types of cars in closed parking lots, organizational and technical measures were proposed to ensure the safe evacuation of people in case of fire. It is shown that when gorenje electric vehicles conditions of evacuation of people in the underground parking lot to perform problematic due to the high rate of spread of fire hazards and the threat of rapid transition of fire to neighboring cars.
Keywords: methodology, fire safety management, closed-type parking lots, fire in the parking lot, electric vehicles, lithium-ion batteries
В настоящее время проблемы управления пожарной безопасностью на автостоянках закрытого типа становятся все более актуальными. Наряду с традиционными бензиновыми автомобилями, растет число электромобилей. Глобальный переход на электротранспорт наблюдается во всем мире и поддерживается правительствами практически всех стран [1]. Активно разрабатываются новые типы тяговых батарей, применяемых на электромобилях, в том числе общественном транспорте, погрузчиках, на железнодорожном транспорте и других сферах [2]. Данный факт подтверждает необходимость разработки новых подходов к обеспечению пожарной безопасности на территории автостоянок закрытого типа.
Пожар, возникший на территории автостоянки закрытого типа, состоит из трех стадий. На первой стадии на развитие пожара влияют конвективные потоки, за счет которых происходит накопление продуктов неполного сгорания в припотолочной зоне. На второй стадии в припотолочной зоне происходит накопление продуктов неполного сгорания (температура их от 500-800 оС), которые формируют тепловой поток за счет излучения. При достижении величины теплового потока более 20 кВт на квадратный метр происходит общая вспышка. Начинает гореть лакокрасочное покрытие на всех автомобилях. Горение
29
на каждой стадии зависит от размеров помещения, величины пожарной нагрузки, свойств горючих материалов, находящихся на территории автостоянки, структурировании транспортных средств, условий газообмена, вида автомобилей, расположенных на автостоянке [3].
Величина пожарной нагрузки для автомобиля на бензиновом двигателе представляет собой сумму всех воспламеняющихся материалов и предметов после сгорания: бензин, масла, технические жидкости, обивка салона, пластик, резиновые покрышки. В электромобиле огромную пожарную опасность представляет тяговая аккумуляторная батарея. Как правило, эта аккумуляторная батарея снабжена литий-ионным аккумулятором, который взрывоопасен, чувствителен к перезаряду. Полная разрядка опасна и выводит аккумулятор из строя, а попытка зарядить такой аккумулятор может привести к пожару. Также эти аккумуляторы чувствительны к ударам и перегревам, выходят из строя или взрываются при неправильной зарядке или зарядке в не предназначенных для них устройствах [4]. Несмотря на то, что по статистике электромобили горят реже автомобилей на бензиновом двигателе, масштаб ущерба от них в несколько раз больше. При перевозке или разборе литий-ионный аккумулятор способен загореться снова [5].
Первым шагом для оценки пожароопасной ситуации в местах парковки является анализ и оценка повседневной ситуации в помещении, а затем определение всех ключевых параметров, которые потенциально могут быть связаны с пожароопасными обстановками на территории закрытой автостоянки.
Ключевыми параметрами в данной ситуации являются:
- классификация транспортных средств по типу двигателей;
- распределение транспортных средств относительно горящего автомобиля;
- причастность к возгоранию автомобиля, то есть вероятное количество транспортных средств, вовлеченных в пожар;
- параметры системы приточно-вытяжной вентиляции и параметры автоматической системы пожаротушения.
Оценка и анализ данных параметров необходимы для разработки методики обеспечения пожарной безопасности на автостоянке закрытого типа.
Поскольку существует практически безграничное количество конфигураций парковки, рассмотрим закрытую парковку на 200 машиномест, которая находится на территории торгового центра. Для оценки пожароопасной ситуации рассмотрим первый параметр - классификация автомобилей по типу двигателей. По типу двигателей автомобили разделяют на:
- паровые;
- бензиновые;
- дизельные;
- газовые;
- водородные;
- электромобили;
- гибридные автомобили.
Для автостоянки были рассмотрены только два типа автомобилей: бензиновые и электромобили. В настоящее время паровые и водородные автомобили - используются нечасто. Автомобили на дизельном двигателе являются более безопасными, чем автомобили на бензиновом двигателе, поскольку для бензина достаточно небольшого по мощности источника зажигания (искры), чтобы возникло горение, для самовоспламенения дизеля потребуется довольно высокая температура. Кроме того, автомобили на бензиновом двигателе наиболее распространены в эксплуатации, поэтому были рассмотрены именно они. Что касается газобаллонных автомобилей, стоянку для размещения таких автомобилей не допускается предусматривать в цокольном и подземных этажах стоянок автомобилей, а также в наземных стоянках автомобилей закрытого типа, размещаемых в зданиях иного назначения (СП 113.13330.2016, п 5.1.15 ).
30
Поскольку распространение пожара зависит от расположения автомобилей относительно друг друга, было рассмотрено шесть ситуаций. Ситуация № 1 (возгорается электромобиль, слева автомобиль на бензиновом двигателе, справа - электромобиль), ситуация № 2 (возгорается электромобиль, слева и справа находятся два электромобиля), ситуация № 3 (возгорается электромобиль, слева и справа находятся два автомобиля на бензиновом двигателе), ситуация № 4 (возгорается автомобиль на бензиновом двигателе, слева и справа находятся два электромобиля), ситуация № 5 (возгорается автомобиль на бензиновом двигателе, рядом слева и справа находятся два автомобиля на бензиновом двигателе), ситуация № 6 (возгорается автомобиль на бензиновом двигателе, слева находится электромобиль, справа автомобиль на бензиновом двигателе) (рис. 1).
:к 020Ь ¡PRK05
Б - )evt< э - э
SPRK 02020402 | ьиккиз ■ .-UJU2
!К 3205 iPRKOB
SPRK J20204U2 | 5PRK0: (j30302
1
0205
JPRK05
Б э Б
5PRK 02U2U402 | SPRK03 030302
1 1
- 5PRK05
э J20b tevtt Б э
J2U2U4U2 SPRK03 (j30J02
02
1
К 0205 tev-tt jPRKDE
Б Б Б
ЬгШ SPRK03 <р0302
02
| |
к JPRK0S
э 020Ь Б Б
02020402 SPKK0 j ■ U302
Рис. 1. Расположение электромобилей (Э) и бензиновых (Б) относительно друг друга
Были рассмотрены только те ситуации, в которых автомобили расположены боковыми частями относительно горящего транспортного средства. Ситуации, в которых автомобили расположены капотом и багажником к горящему транспортному средству, рассмотрены не были. Исследования, которые были проведены зарубежными специалистами Mohd Zahirasri и Michael Spearpointi, доказывают, что на автостоянках закрытого типа пожар переходит на автомобили, расположенные боковыми частями друг к другу, и меньше всего на автомобили, расположенные друг к другу капотом и багажником [6].
Ранее в программном комплексе Pathfinder смоделирована эвакуация людей из помещения закрытой автостоянки. На рис. 2 изображено две ситуации, эвакуация 295 человек через один эвакуационный выход (слева) и через два эвакуационных выхода (справа), эвакуационные выходы отмечены стрелками. Время эвакуации в первом случае составило 154 сек., во втором случае 320 сек. Уровень большой заполняемости парковочного пространства в выходные дни и рабочие дни с 9-10 ч утра и вечерние часы с 18-19 объясняется большой посещаемостью торговых центров в конце недели (субботу и воскресенье) и рабочим графиком большинства сотрудников торгового центра.
Для того чтобы определить, какие параметры будут оптимальными для закрытой автостоянки, а время эвакуации не будет превышать времени наступления опасных факторов пожара (ОФП), для каждого из шести сценариев было смоделировано по 42 ситуации, в которых параметры системы приточно-вытяжной вентиляции и параметры автоматической системы пожаротушения менялись, в таблицу записывалось время наступления ОФП, всего было смоделировано 252 ситуации [6-8].
31
Для сравнения рассмотрим шесть ситуаций, которые были смоделированы без учета параметров приточной противодымной вентиляции и автоматической системы пожаротушения [6-8]. Результаты моделирования представлены в табл. 1.
Рис. 2. Эвакуация 295 человек из помещения автостоянки
Таблица 1. Время наступления ОФП без учета параметров приточной противодымной вентиляции и системы автоматического пожаротушения
№ ситуации Потеря видимости у выхода № 1 Потеря видимости у выхода № 2 Температура у выхода № 1 Температура у выхода № 2
Ситуация № 1 С 27 с менее 20 м С 27 с менее 20 м С 23 с более 70 оС С 20 с более 70 оС
Ситуация № 2 С 20 с значение падает до 7,5 м С 18 с значение падает до 8 м С 20 с более 100 оС С 29 с более 70 оС
Ситуация № 3 С 45 с менее 10 м С 45 с менее 13 м С 53 с более 70 оС 50 с температура =70 оС С 78 с более 70 оС
Ситуация № 4 С 20 с менее 10 м С 20 с менее 10 м С 18 с более 80 оС С 20 с более 70 оС
Ситуация № 5 С 43 с значение падает до 9 м С 42 с менее 10 м 43 с=73 оС, 45 с=60 оС, 50 с=75оС 43 с=68 оС, 50 с=75 оС, 52 с=60оС 59 с=70 оС, 60 с=60 оС, С 62 с более 70 оС
Ситуация № 6 С 28 с менее 20 м С 28 с менее 20 м С 40 с более 70 оС С 38 с более 70 оС
Из табл. 1 видно, что во всех случаях время наступления ОФП превышает время эвакуации людей с территории автостоянки, что доказывает необходимость применения на парковке автоматической системы пожаротушения и системы приточной противодымной вентиляции.
В связи с этим были определены оптимальные значения параметров системы
вентиляции и расход спринклеров в случае с переходом пожара от загоревшегося
автомобиля на рядом стоящие. В соответствии с СП 485.1311500.2020 «Системы
противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические. Нормы и правила
проектирования» Приложение А, автостоянки относят ко второй группе помещений
^ 2 с интенсивностью орошения защищаемой площади не менее 0,12 л/(с м ).
Минимальная площадь, орошаемая АУП* = 120 м (25 оросителей).
32
Определим по формуле расход одного оросителя:
120*0,12=14,4 л/с ;
14,4/25=0,576 л/с=34,5 л/мин.
Для моделирования начальное значение расхода воды на спринклер - 34,5 л/мин и параметры приточной противодымной вентиляции от 20 до 150 Па (СП 7.13130.2013 «Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование», п 7.16. б). Для каждой ситуации были построены таблицы, для наглядности рассмотрим ситуацию № 1 (возгорается электромобиль, слева на расстоянии 0,9 м находится автомобиль на бензиновом двигателе, справа на расстоянии 0,9 м - электромобиль).
Таблица 2. Время наступления ОФП у эвакуационного выхода 2
Достижение критического значения потери видимости (20 м) у выхода 2 (с) Достижение критической температуры (70оС) у выхода 2 (с)
л/мин^ Па | 34,5 38 40 48 50 70 120 л/мин^ Па| 34,5 38 40 48 50 70 120
50 160 48 48 47 165 48 48 50 34,5 38 40 48 50 70 120
70 55 55 55 55 55 52 52 70 - 50 50 50 225 50 50
90 40 37 - 37 - 37 37 90 55 55 55 60 65 60 51
120 40 40 - 40 40 40 40 120 47 38 - 38 38 38 38
150 150 50 50
Таблица 3. Время наступления ОФП у эвакуационного выхода 1
Достижение критического значения потери видимости (20 м) у выхода 1 (с) Достижение критической температуры (70оС) у выхода 1 (с)
л/мин^ Па | 34,5 38 40 48 50 70 120 л/мин^ Па| 34,5 38 40 48 50 70
50 48 110 105 105 65 125 120 50 - - - - 65 -
70 75 75 80 80 102 70 70 70 - - - - - -
90 80 85 - 85 85 85 85 90 - - - - - -
120 70 70 - 70 70 70 70 120 - - - - - -
150 90 70 90 90 90 90 90 150 - - - - - -
В табл. 2, 3 показано время наступления ОФП у эвакуационных выходов. В каждой ячейке таблицы записано время (в секундах) наступления критического значения ОФП (температуры и потери видимости у выходов 1 и 2). Предельно допустимые значения ОФП: температура = 70 оС, потеря видимости = 20 м. Диапазон времени моделирования каждой ситуации составил 320 сек. - время эвакуации с территории закрытой парковки в случае блокирования одного их эвакуационных выходов. В табл. 2, 3 представлены значения параметров приточной противодымной вентиляции и автоматической системы пожаротушения, которые необходимы в той или иной ситуации для безопасной эвакуации людей с территории автостоянки, в случае горения автомобиля и распространения пожара на две рядом стоящие машины.
Анализируя данные табл. 4, можно сделать вывод, что наиболее оптимальными значениями параметра приточной противодымной вентиляции и системы автоматического пожаротушения, для каждой из ситуаций будут: - для ситуации 1 - 150 Па*120 л/мин;
33
- для ситуации 2 - 150 Па*34,5 л/мин;
- для ситуации 3 - любой из трех вариантов: 120 Па*40 л/ мин, 120 Па*70 л/мин, 120 Па*120 л/мин;
- ля ситуации 4 - 150 Па*120 л/мин;
- для ситуации 5 - любые варианты в стоках 120, 150 Па;
- для ситуации 6 - любые варианты в стоках 120, 150 Па.
Таблица 4. Общая таблица по шести ситуациям
№ ситуации Температура у выхода № 1 Температура у выхода № 2 Потеря видимости у выхода № 2 Потеря видимости у выхода № 1
Ситуация № 1 Все варианты подходят, кроме варианта: 50 Па* 34,5 л\мин Подходят все варианты в строках: 150, 120 Па 90 Па*40 л/мин 120 Па на 40 л/мин Подходят все варианты в строке 150 Па 120 Па* 40 л/мин 150 Па*120 л/мин
Ситуация № 2 90 Па*34,5 л\мин 90 Па*70 л\мин 90 Па*120 л\мин Подходят все варианты в строках: 150 Па, 120 Па 150 Па*34,5 л/мин 150 Па*34,5 л/мин 150 Па*34,5 л/мин
Ситуация № 3 Все варианты подходят Подходят все варианты в строках: 150 Па, 120 Па Подходят все варианты в строках: 150 Па, 120 Па 120 Па* 40 л/ мин 120 Па* 70 л/мин 120 Па*120 л/мин
Ситуация № 4 Подходят все варианты в строках: от 70 Па до150Па Подходят все варианты в строке 150 Па Подходят все варианты в строке 150 Па 150 Па*120 л/мин
Ситуация № 5 Все варианты подходят Все варианты подходят Подходят все варианты в строках: от 120 Па до150 Па Все варианты подходят
Ситуация № 6 Все варианты подходят Подходят все варианты в строках: 90 Па, 120 Па, 150 Па Подходят все варианты в строках: 90 Па, 120 Па, 150 Па Подходят все варианты в строках: 70 Па, 120 Па, 150 Па
Анализируя каждую ситуацию, было определено, что переход пламени от горящего транспортного средства на тот или иной пожароопасный материал соседнего автомобиля составляет в среднем 40 сек. Анализировались такие материалы, как: резина, поролон, поливинилхлорид и литий-ионные аккумуляторы.
Исходя из исследований, показано, что при горении электромобилей условия эвакуации людей с закрытой автостоянки выполнить проблематично ввиду высокой скорости распространения ОФП и угрозы быстрого перехода пожара на соседние транспортные средства [8-10]. Поэтому предлагаются следующие организационные мероприятия, которые должны в себя включать:
- размещение электромобилей в отдельные противопожарные отсеки или зоны, ограниченные противопожарными преградами, кроме подземных автостоянок (СП 13330.2016 «Стоянки автомобилей» п. 5.2.1);
34
- при невозможности расположения электромобилей в отдельных боксах необходимо повышать требуемую интенсивность в 1,5-2 раза в зависимости от количества автомобилей;
- расчет индивидуального пожарного риска на территории автостоянок закрытого типа необходимо осуществлять с учетом возможности размещения на территории автостоянки автомобилей с повышенной пожарной опасностью;
- введение обязательного охранного пункта с регистрацией въезда электромобилей на территорию парковки. Для большей безопасности необходимо ввести на въезде на территорию автостоянки закрытого типа охранный пункт с регистрацией каждого въезжающего электромобиля, с последующим выведением на табло места и расположения припаркованного электромобиля, в случае возгорания это позволит снизить риск получить травму пожарным подразделениям при тушении пожара.
На территориях закрытых автостоянок предусмотреть для электромобилей отдельные боксы, чтобы в случае возгорания пожар не распространялся на соседние транспортные средства.
Литература
1. Ежелева Е.Е., Мельник А.А., Елисеев Ю. Исследование пожаров, связанных с возгоранием литий-ионных аккумуляторных батарей на транспорте // Науч.-аналит. журн. «Сибирский пожарно-спасательный вестник». 2021. № 1 (20).
2. Анализ нормативных требований в области обеспечения пожарной безопасности литий-ионных аккумуляторных батарей / В.А. Пехотиков [и др.]: материалы XXXII Междунар. науч.-практ. конф. 2020.
3. Моторыгин Ю.Д., Акимова А.Б. Исследование горения автомобиля на автостоянке закрытого типа // Транспорт России: проблемы и перспективы - 2019: материалы Междунар. науч.-практ. конф. СПб., 2019.
4. Кравцов М.Н. Пожарная опасность электрогибридов и автомобилей // Автомобшь i електрошка. Сучасш технологи. 2017. № 12.
5. Кислицин Е.Н. О некоторых опасностях, связанных с проведением аварийно-спасательных работ при ликвидации последствий дорожно-транспортных происшествий с участием электромобилей // Проблемы и пути совершенствования аварийно-спасательных работ при ликвидации чрезвычайных ситуаций: сб. трудов секции № 3 XXIX Междунар. науч.-практ. конф. «Предотвращение. Спасение. Помощь». 2019.
6. Mohd Zahirasri Mohd Tohiri and Michael Spearpointi. Development of Fire Scenarios for Car Parking Buildings using Risk Analysis // Fire Safety Science. 2014. 11. Р. 944-957.
7. Чеберяк В.В. Правила и способы тушения электромобилей пожарной охраной // Достижения науки и образования. 9/2020 - 3.
8. Моторыгин Ю.Д. Системный анализ моделей описания процессов возникновения и развития пожара: дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2011. C. 218.
9. Моторыгин Ю.Д., Косенко Д.В. Математическое моделирование развития горения автомобиля // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2014. № 2. С. 45-50.
10. Моторыгин Ю.Д., Акимова А.Б. Декомпозиция факторов, влияющих на развитие горения автотранспортных средств, в закрытых автостоянках // Науч. -аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2021. № 1. С. 9-17.
References
1. Ezheleva E.E., Mel'nik A.A., Eliseev Yu. Issledovanie pozharov, svyazannyh s vozgoraniem litij-ionnyh akkumulyatornyh batarej na transporte // Nauch.-analit. zhurn. «Sibirskij pozharno-spasatel'nyj vestnik». 2021. № 1 (20).
2. Analiz normativnyh trebovanij v oblasti obespecheniya pozharnoj
bezopasnosti litij-ionnyh akkumulyatornyh batarej / V.A. Pekhotikov [i dr.]: materialy XXXII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. 2020.
35
3. Motorygin Yu.D., Akimova A.B. Issledovanie goreniya avtomobilya na avtostoyanke zakrytogo tipa // Transport Rossii: problemy i perspektivy - 2019: materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. SPb., 2019.
4. Kravcov M.N. Pozharnaya opasnost' elektrogibridov i avtomobilej // Avtomobil' i elektronika. Suchasni tekhnologiï. 2017. № 12.
5. Kislicin E.N. O nekotoryh opasnostyah, svyazannyh s provedeniem avarijno-spasatel'nyh rabot pri likvidacii posledstvij dorozhno-transportnyh proisshestvij s uchastiem elektromobilej // Problemy i puti sovershenstvovaniya avarijno-spasatel'nyh rabot pri likvidacii chrezvychajnyh situacij: sb. trudov sekcii № 3 XXIX Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Predotvrashchenie. Spasenie. Pomoshch'». 2019.
6. Mohd Zahirasri Mohd Tohiri and Michael Spearpointi. Development of Fire Scenarios for Car Parking Buildings using Risk Analysis // Fire Safety Science. 2014. 11. R. 944-957.
7. Cheberyak V.V. Pravila i sposoby tusheniya elektromobilej pozharnoj ohranoj // Dostizheniya nauki i obrazovaniya. 9/2020 - 3.
8. Motorygin Yu.D. Sistemnyj analiz modelej opisaniya processov vozniknoveniya i razvitiya pozhara: dis. ... d-ra tekhn. nauk. SPb., 2011. C. 218.
9. Motorygin Yu.D., Kosenko D.V. Matematicheskoe modelirovanie razvitiya goreniya avtomobilya // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2014. № 2. S. 45-50.
10. Motorygin Yu.D., Akimova A.B. Dekompoziciya faktorov, vliyayushchih na razvitie goreniya avtotransportnyh sredstv, v zakrytyh avtostoyankah // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2021. № 1. S. 9-17.
36
