Нормативное регулирование пожарной безопасности зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 5'2005

м и Т с и

УДК 614.841.33

й

МГСУ

НОРМАТИВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИЙ

А. Я. Корольченко

доктор технических наук, профессор, академик МАНЭБ, заведующий кафедрой пожарной безопасности Московского государственного строительного университета, директор Института инженерной безопасности в строительстве

Ми Зуй Тхань

аспирант кафедры пожарной безопасности Московского государственного строительного университета

В настоящее время требования пожарной безопасности содержатся более чем в восьмистах нормативных документах различного уровня: государственных стандартах, строительных нормах и правилах, нормах и правилах пожарной безопасности, отраслевых и территориальных нормах. Совокупность этих нормативных документов не представляет собой единую систему: в ряде случаев требования разных документов не согласуются между собой, иногда наблюдаются противоречия.

В качестве примера можно привести классификацию строительных материалов по пожарной опасности. ГОСТ 12.1.044-89 [1] для всех веществ и материалов (в том числе и строительных) устанавливает три группы горючести, согласно которым они подразделяются на горючие, трудногорючие и негорючие. В то же время СНиП 21-01-97* [2] для строительных материалов предусматривает две группы горючести, исключая группу трудногорючих материалов. Эти расхождения приводят к тому, что на практике одни и те же материалы имеют различные характеристики пожарной опасности.

Другим примером расхождения требований является возможность применения горючих отделочных материалов на путях эвакуации в зданиях. Правила пожарной безопасности [3] не допускают использования горючих материалов для отделки полов, стен и потолков коридоров, лестничных клеток, холлов и фойе. В соответствии же с требованиями СНиП [2], введенными в действие с 1998 г., допускается отделка ограждающих конструкций путей эвакуации горючими материалами: • групп Г1, В1, Д2, Т2 — стен, потолков и заполнения подвесных потолков в вестибюлях, лестничных клетках, лифтовых холлах;

• групп Г2, В2, Д3, Т3 (или Г2, В3, Д2, Т2) — стен, потолков и заполнения подвесных потолков в общих коридорах, холлах и фойе;

• групп Г2, РП2, Д2, Т2 — полов в вестибюлях, лестничных клетках, лифтовых холлах;

• групп В2, РП2, Д3, Т2 — полов в общих коридорах, холлах и фойе.

Можно полагать, что существующие разногласия будут устранены введением новой системы нормирования безопасности, предусмотренной Федеральным законом "О техническом регулировании". Принятый закон предусматривает перевод всех действующих нормативных документов в разряд рекомендуемых. Обязательные требования будут содержаться только в технических регламентах — документах, имеющих силу закона. Закон "О техническом регулировании" предусматривает переходный период, в течение которого при решении вопросов обеспечения безопасности необходимо руководствоваться действующими нормативными документами. Основными из них являются:

• ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования [3];

• СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений [2];

• ППБ 01-2003. Правила пожарной безопасности в РФ [4].

ГОСТ [3] содержит требования по допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожа-рана людей — не более 10 - 6 в год в расчете на каждого человека*. Выполнение этого требования иллюстрируется таблицей, в которой сопоставлены максимально допустимые фактические величины воздействий опасных факторов пожара на людей, приводящих к летальному исходу.

При разработке ГОСТ [3] считалось, что предельная величина допустимого влияния опасных факторов пожара (10 6 в год в расчете на одного человека) является целью, которая должна быть достигнута в течение нескольких лет. Однако современное социально-экономическое состояние российского общества не позволило достичь поставленной цели. Очевидна необходимость корректировки этой величины.

Воздействия опасных факторов пожара на людей, заканчивающиеся летальным исходом

Год 1999 2000 2001 2002 2003

Требования ГОСТ [3], чел. 145 145 145 145 145

Количество погибших на 14208 15649 17812 19402 18609

пожарах, чел.

Количество 14325 13644 13792 14012 13676

травмированных, чел.

Из анализа данных таблицы следует, что требования ГОСТ [3] невыполнимы и для достижения безопасности людей при пожарах следует использовать иные подходы. В общем виде они сформулированы в СНиП [2], допускающих применение расчетных методов для оценки уровней пожарной опасности зданий и безопасности людей в них, а также экономической эффективности мероприятий, направленных на обеспечение пожарной безопасности.

В разделе "Основные положения" [2, п. 4.5] отмечено: "При анализе пожарной опасности зданий могут быть использованы расчетные сценарии, основанные на соотношении временных параметров развития и распространения опасных факторов пожара, эвакуации людей и борьбы с пожаром". Раздел "Обеспечение безопасности людей" [2, п. 6.8] допускает: "Эффективность мероприятий по обеспечению безопасности людей при пожарах может оцениваться расчетным путем". И, наконец, в разделе "Предотвращение распространения пожара" [2, п. 7.3] зафиксировано: "Эффективность мероприятий, направленных на предотвращениераспространения пожара, допускается оценивать технико-экономическими расчетами, основанными на требованиях раздела 4 по ограничению прямого и косвенного ущерба от пожара".

Отсутствие в нормах [2] ссылок на методы, которые можно использовать для расчета условий пожарной безопасности, позволяет применять те из них, надежность которых имеет подтверждение. К числу таких методов относится математическое моделирование пожаров в помещениях и зданиях, основанное на рассмотрении пожара как физико-химического процесса горения, связанного с выделением тепла и теплообменом очага пожара с окружающей средой [5].

Математические модели в самом общем виде описывают изменение параметров состояния среды в горящем помещении в период развития пожара. Основные уравнения, составляющие математические модели, вытекают из фундаментальных законов природы: первого закона термодинамики, зако-

нов сохранения массы и импульса. Эти уравнения отражают всю совокупность взаимосвязанных процессов, протекающих на пожаре: выделение теплав результате горения, дымообразование, образование токсичных продуктов, газообмен горящего помещения с окружающей средой, теплообмен и нагрев ограждающих конструкций.

Математические модели позволяют с достаточной для практики точностью прогнозировать изменение параметров состояния среды в помещении для всего периода развития пожара. Расчеты по этим моделям приводят к получению данных об изменении температуры в помещении при возникновении пожара, задымлении помещений, распространении дыма по зданию (в т.ч. по путям эвакуации) и токсичных продуктов горения.

Данные о динамике развития пожара используются: при оценке требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций, при проектировании систем пожарной сигнализации и оповещения людей о возникновении пожара, при расчете и проектировании путей эвакуации (для обеспечения безопасности людей), при планировании действий пожарных подразделений на пожаре, при проектировании оптимальных систем комплексной противопожарной защиты.

В качестве примера использования метода моделирования для оценки условий обеспечения безопасности людей рассмотрим развитие пожара при его возникновении в одном из помещений жилого дома.

На рис. 1 представлена схема этажа здания. Предполагается, что очаг пожара возникает в ком-

Т Ветер

Рис. 1. Схема расположения помещений этажа пожара

нате 1 площадью 18,6 м жилого многоэтажного дома. Ограждающие конструкции комнаты (стены, пол и перекрытие)—железобетонные. Высота комнаты — 2,8 м, отделка стен — обои. Из квартиры имеется выход в лифтовый холл длиной 8 м и шириной 2,6 м. Высота коридора и холла составляет также 2,8 м.

В помещении, где находился очаг пожара, к моменту возгорания открыты: фрамуга размером 30x40 см и одна створка двери размером 0,7x2,1 м, выходящая в коридор 2.

Ветер направлен к фасаду с лоджией, его скорость принята равной 4 м/с. Дверь из коридора 2 в лифтовый холл 3 приоткрыта на 30 см, а остальные двери, выходящие в лифтовый холл 3, закрыты.

Возможность распространения продуктов горения по зданию обеспечивается наличием по периметру дверей щелевых зазоров, ширина которых принята равной 3 мм.

В процессе выполнения численного эксперимента рассчитывалась динамика изменения опасных факторов пожара в комнате 5. Предполагалось, что в комнате 5 открыта фрамуга размером 30x40 см и дверь размером 0,8x2,1 м, выходящая в коридор 4.

При возникновении пожара в комнате 1 пламя распространяется по мебели, состоящей из стола, стульев и платяного шкафа. Динамика развития очага пожара определяется скоростью распространения фронта пламени, равной 2 см/с в горизонтальном направлении. Максимальная высота расположения горючих материалов составляет 1,6 м. При площади очага пожара в плане 4,2 м2 с учетом развитой по вертикали поверхности горения максимальная теоретическая мощность пожара соответствует 2,0 кВт.

Над очагом пожара формируются факел пламени и восходящий поток продуктов горения. Выделяющееся при горении тепло расходуется на нагрев расположенных в комнате горючих предметов и частично уносится с продуктами горения. Конвективная колонка продуктов горения, поднимаясь над очагом горения, достигает потолка и растекается по нему веерной струей. Веерная струя, набегая на стену, разворачивается вниз и затормаживается под воздействием сил плавучести. Под потолком формируется задымленная зона комнаты. После опускания задымленной зоны ниже верхнего среза приоткрытой двери часть дыма поступает в коридор 2. При этом через нижнюю часть проема проникает воздух, поддерживающий горение.

Припотолочная струя распространяется вдоль коридора и вовлекает из подстилающего слоя воздух или (после образования задымленной зоны) дым. Достигнув торцов коридора, струя затормаживается, опускается вниз и пополняет относительно

холодный подстилающий слой дыма. Формируется задымленная зона коридора.

После опускания слоя дыма ниже верхнего среза двери между коридором 2 и лифтовым холлом 3 дым через приоткрытую дверь поступает в лифтовый холл. Формируется задымленная зона холла.

Через неплотности в притворах дверей под воздействием ветрового подпора дым проникает в коридор 4 и далее через открытую дверь в комнату 5. Величины опасных факторов пожара в комнате 5 возрастают; эвакуационные пути и эвакуационные выходы блокируются.

Рассмотрим результаты прогнозирования динамики изменения опасных факторов пожара, позволяющие оценить время блокирования эвакуационных выходов и проанализировать факторы, влияющие на его значение и на соотношение критической продолжительности пожара по достижению различных опасных факторов пожара.

На рис. 2 представлены результаты моделирования температурного режима пожара в начальной стадии.

После первой минуты горения по мере снижения концентрации кислорода в относительно небольшом помещении пожар переходит в режим, регулируемый вентиляцией. Достигнув максимального значения 480 кВт, мощность тепловыделения снижается, что проявляется в стабилизации температуры в горящей комнате и лифтовом холле. Снижение температуры с удалением от очага пожара обусловлено увеличением поверхности теплоотдачи и подмешиванием воздуха в слой дыма.

Вследствие ветрового подпора при открытых проемах дым интенсивно вытесняется из горящей комнаты, заполняет лифтовый холл и уже через 1,5 минуты слой дыма опускается до высоты роста человека, что сопровождается потерей видимости. Первые порции дыма проникают в коридор 4 на

250 т-

200-

С

о

а,

£

£ р

ре п м

£

150

100-

50

Предельно допустимое значение

0

6

0

5

15

20

10

Время, мин

Рис. 2. Изменение температуры в начальной стадии пожара:

— в задымленной зоне помещения очага пожара (1), лифтового холла (2), задымляемой комнаты 5 (5);

— на высоте роста человека в помещении очага пожара (2 ), в лифтовом холле (4), в задымляемой комнате 5 (6)

1

2

3

5

0,30 0,25

12 3 4

о

о

5

20

25

10 15

Время, мин

Рис. 3. Изменение концентрации кислорода в начальной стадии пожара:

— в задымленной зоне помещения очага пожара (1), лифтового холла (3), задымляемой комнаты 5 (5);

— на высоте роста человека в помещении очага пожара (2), в лифтовом холле (4), в задымляемой комнате 5 (6)

6 w у

If i 5 1 tJ ' 1 1 ' J 1

1 1 II1 ' 1 ill III Предельно допустимое значение

1 1 1 [ 1 'I'

h /и ^ i /

10

Время, мин

15

Рис. 5. Изменение концентрации СО в начальной стадии пожара:

— в задымленной зоне помещения очага пожара (1 ), лифтового холла (3 ), задымляемой комнаты 5 (5 );

— на высоте роста человека в помещении очага пожара (2), в лифтовом холле (4), в задымляемой комнате 5 (6)

0

0

5

1 2

о

о ® _

в ® « ,

(г S ЕС

О

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

U

0

Предельно допустимое значение

5

15

10

Время, мин

Рис. 4. Изменение оптической плотности дыма в начальной стадии пожара:

— в задымленной зоне помещения очага пожара (1), лифтового холла (3 ), задымляемой комнаты 5 (5 );

— на высоте роста человека в помещении очага пожара (2), в лифтовом холле (4), в задымляемой комнате 5 (6)

0,12

"s 0,10

Ьч

а

0,08

О

§ 0,06 я

я а

Sb 0,04 a

g 0,02

4 ¡3

Предельно допустимое значение 5

10 15

Время, мин

20

Рис. 6. Изменение концентрации углекислого газа в начальной стадии пожара:

— в задымленной зоне помещения очага пожара (1), лифтового холла (3 ), задымляемой комнаты 5 (5 );

— на высоте роста человека в помещении очага пожара (2), в лифтовом холле (4), в задымляемой комнате 5 (6)

5

6

3

6

0

5

0

второй минуте. При относительно невысокой температуре (см. рис. 2, кривые 5 и 6) и, соответственно, низкой плавучести дым оседает, задымленный объем быстро возрастает. При этом к моменту, когда слой дыма опускается до роста человека, за счет подмешивания воздуха концентрация кислорода в задымленной зоне несколько увеличивается (рис. 3, кривая 5 ).

Анализ данных рис. 2 показывает, что температура на уровне роста человека в задымленной комнате в начальной стадии пожара (когда возможна эвакуация) не превышает предельно-допустимого значения.

На рис. 4 представлены данные, позволяющие оценить время потери видимости человеком вслед-

ствие задымления комнаты 5. Как следует из полученных результатов, блокирование этого помещения по признаку потери видимости происходит на пятнадцатой минуте пожара.

Аналогичным образом, как следует из рис. 5, блокирование помещения 5 по признаку повышенного содержания СО на высоте роста человека происходит на шестнадцатой минуте пожара.

На рис. 6 представлены результаты расчетов изменения концентрации углекислого газа в помещениях этажа пожара. Анализ полученных данных приводит к выводу о том, что блокирование помещений, в которых могут находиться люди, по признаку повышенного содержания углекислого газа не происходит.

Обобщенный анализ результатов расчетов динамики изменения опасных факторов пожара для заданных условий реализуется по признаку потери видимости в дыму на пятнадцатой минуте развития пожара. Это время может быть принято в качестве необходимого времени эвакуации.

Рассмотренный пример иллюстрирует возможности использования методов моделирования по-

жара для оценки уровня пожарной опасности принятых конструктивных решений жилых зданий для находящихся в них людей.

Метод математического моделирования пожаров применен специалистами Московского государственного строительного университета для оптимизации систем противопожарной защиты строительных объектов г. Москвы и Московского региона.

............................................................

Из железнодорожной аварии в Тверской области не были сделаны выводы!

Пожар на юго-востоке г. Москвы показал, что из железнодорожной аварии в Тверской области не были сделаны выводы. Об этом заявил журналистам находившийся на месте пожара у станции Перерва зам. главы Росприроднадзора Олег Митволь. "Я надеялся, что после железнодорожной аварии в Тверской области, когда вследствие плохого состояния путей произошла серьезная экологическая авария, будут сделаны соответствующие выводы. На сегодняшний день ситуация повторилась. Состояние путей достаточно плохое на всем протяжении", — сказал О. Митволь. Зам. главы Росприроднадзора * поблагодарил сотрудников МЧС, которые, по его словам, выполнили очень хорошую и

качественную работу: "Удалось очень оперативно растащить горящие цистерны практически вручную и после этого залить их спецсредствами". Он также подчеркнул, что угрозы экологии г. Москвы нет.

Напомним, что 15 июня 2005 г. в Зубцовском районе Тверской области в 4 км от деревни Зуево от тепловоза отцепились 24 железнодорожные цистерны, в которых находился топочный мазут. 10 цистерн сошли с рельсов и опрокинулись. Объем разлившейся нефти составил 762 тонны, площадь загрязнения — более двух гектаров. Вытекший из цистерн мазут попал в приток реки Вазуза и составил серьезную экологическую угрозу водоснабжению г. Москвы и всему бассейну реки Волги. Предполагаемая сумма ущерба " оценивается более чем 900 млн. рублей.

/ИА Regnum/

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

2. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

3. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общиетребования.

4. ППБ 01-2003. Правила пожарной безопасности в РФ.

5. Моделирование пожаров и взрывов/ Под ред. Н. Н. Брушлинского и А. Я. Корольченко. — М.: Пожнаука, 2000. — 492 с.

Поступила в редакцию 05.08.05.