ОПЕРАТИВНАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ УГРОЗЫ ПРИЧИНЕНИЯ ВРЕДА ЛУЧИСТЫМ ТЕПЛОМ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Ягодка Е. А.

ОПЕРАТИВНАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ УГРОЗЫ ПРИЧИНЕНИЯ ВРЕДА ЛУЧИСТЫМ ТЕПЛОМ

В статье рассмотрены проблемы существующих расчётных методик определения безопасной эвакуации людей и применения этих методик широким кругом специалистов. Представлены решения, заключающиеся в разработке расчётного метода воздействия лучистого тепла на человека при горении твёрдых горючих материалов и экспресс-формул, позволяющих использовать электронные средства обработки информации малой мощности.

Ключевые слова: пожарная безопасность, опасные факторы пожара, эвакуация, экспресс-методики, экспресс-формулы, редукция, лучистое тепло.

Yagodka E.

OPERATIONAL PROCESSING OF INFORMATION AT ESTIMATION OF THREAT OF RADIANT HEAT DAMNIFICATION

This article deals with the problems of calculation methods for determining safe evacuation of people and using these techniques by a wide range of specialists. Presented solutions related to the developing the calculation method of the radiant heat impact upon human beings in the process of combustion of solid fuels and express formulas give the possibility to use low power electronic data processing means.

Keywords: fire safety, dangerous factors of a fire, evacuation, express techniques, express formulas, reduction, radiant heat.

Один из основных факторов, сдерживающих развитие национальной экономики, - административные барьеры, возникающие в связи с применением большого количества нормативных требований к безопасности зданий и сооружений. При этом объём и сложность частных нормативных требований постоянно возрастают [1].

Решить эту проблему позволяет переход на расчётные методы разработки

систем безопасности зданий и сооружений, которых намного меньше количества частных нормативных требований. Однако возникает проблема их применения широким кругом практических работников, не имеющих достаточной квалификации и работающих в условиях острого дефицита времени.

В связи с этим целесообразно разрабатывать экспресс-методики, являющиеся информационным эквивалентом базовых расчётных методик и отвечающие требованиям простоты, краткости и возможности применения мобильных и маломощных электронных средств обработки информации (электронных калькуляторов и персональных компьютеров малой мощности) широким кругом практических работников.

Расчётно-обоснованные системы обеспечения пожарной безопасности объектов позволят значительно сократить затраты на противопожарную защиту имущества, которым собственник имеет право рисковать, повысив при этом уровень безопасности людей.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ, СВЯЗАННОЙ С ОЦЕНКОЙ ПОЖАРНЫХ РИСКОВ

За последнее время накоплен определённый опыт обработки нормативной информации, связанной с оценкой пожарных рисков [2-6]. Были выведены расчётные экспресс-формулы, являющиеся информационными эквивалентами базовых расчётных методик определения предельно допустимых значений опасных факторов пожара.

Несмотря на имеющиеся экспресс-методы определения критических значений потери видимости в дыму, токсичности продуктов горения, концентрации кислорода в воздухе [3], а также температуры, опасной для человека и конструкций зданий [2, 4-6], остаётся неразработанной экспресс-методика определения угрозы опасного воздействия на людей лучистого тепла при пожаре. Это необходимо в связи с тем, что фактор воздействия лучистого тепла на человека при пожаре установлен статьёй 9 Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [7].

За последнее время накоплен опыт редукции сложных расчётных методов оценки пожарных рисков [2-6].

Редукция нормативной информации необходима для применения расчётных методов в широкой практике в условиях дефицита времени и квалифицированных специалистов, способных оценивать пожарные риски и обосновывать предъявляемые требования пожарной безопасности при проверке и оценке противопожарного состояния зданий и сооружений.

В связи с этим, полученные в результате редукции расчётные экспресс-методики должны: быть простыми и незначительными по объёму; содержать расчётные показатели, данные для которых возможно получить визуальным путём; создавать возможность для применения простых электронных средств обработки информации.

Для редукции в качестве базовой была выбрана методика определения интенсивности теплового потока пожара, представленная в учебнике Ю. А. Кош-марова и М. П. Башкирцева «Термодинамика и теплопередача в пожарном деле», поскольку она применяется при горении твердых горючих материалов, составляющих основу 98 % пожаров, происходящих в зданиях различных классов функциональной пожарной опасности.

Анализ редукции различных методик оценки пожарных рисков позволяет выдвинуть гипотезу о возможности редукции методики определения интенсивности теплового потока пожара в парадигме «пространство - время» с применением других методик оценки пожарных рисков, составляющих с исследуемой методикой единый комплекс.

РЕДУКЦИЯ РАСЧЁТНОЙ МЕТОДИКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛА НА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ПОЖАРЕ

Аля выполнения условий применения расчётной методики оценки угрозы воздействия лучистого тепла на человека при пожаре её редукция должна выполняться в контексте расчётов динамики других опасных факторов пожара, в частности, по потере видимости [8]. Этот фактор выбран в качестве базового потому, что при расчётах динамики всех представленных в ГОСТ 12.1.004-91* опасных факторов пожара потеря видимости наступает раньше других критических показателей, и все последующие расчёты производятся с учётом этого показателя.

Определение времени наступления потери видимости в дыму позволяет, в свою очередь, определить время, за которое необходимо эвакуироваться из помещения, в котором возник пожар.

Этот показатель позволяет определить площадь пожара, дающего тепловой поток, опасный для людей в этот отрезок времени.

В целях совместимости результатов редукции с другими экспресс-методами оценки пожарных рисков в качестве базовых показателей приняты пожарная нагрузка и её пожароопасные характеристики, а также высота и площадь помещения, в котором возник пожар.

Для получения сведений о пожароопасных свойствах различных веществ

и материалов была использована база данных, представленная в учебнике [9].

Для доказательства релевантности алгоритма редукции и обоснования возможности применения методики редукции по всему спектру твёрдых горючих материалов были рассмотрены четыре вида пожарной нагрузки: «Здание 1-2 СО мебель + бытовые изделия»; «Здание 1-2 СО мебель + ткани»; «Автомобиль: 0,3 + (резина, бензин) + 0,15(ППЧ, кожа ПВХ) + 0,1(эмаль)»; «Упаковка: бумага + картон + поли(этилен + стирол) (0,4 + 0,3 + 0,15 + 0,15) [9].

Вышеизложенное позволяет сформировать алгоритм редукции определения интенсивности теплового потока пожара.

1. Расчётное определение необходимого времени эвакуации.

2. Расчётное определение расстояния, пройденного фронтом пламени за необходимое время эвакуации.

3. Расчётное определение минимального расстояния до пожарной нагрузки.

4. Установление зависимости между минимальным расстоянием до пожарной нагрузки, площадью и высотой помещения (по видам пожарной нагрузки).

5. Выведение экспресс-формул расчёта минимального расстояния до пожарной нагрузки.

6. Проведение расчётов по развёрнутой методике и экспресс-формулам, сравнение результатов расчётов и определение погрешностей.

7. Корректировка методики определения расчётного времени эвакуации.

ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Аля проведения численного эксперимента было выбрано помещение площадью от 25 до 60 м2 и высотой от 2,5 до 10 м с вышеприведёнными видами пожарной нагрузки [9]. Учитывая большой объём полученной информации

Таблица 1

Результаты расчётов необходимого времени эвакуации с пожарной нагрузкой «Здание 1-2 СО мебель + бытовые изделия»

№ п/п Площадь помещения, м2 Высота помещения, м Необходимое время эвакуации, мин

1 25 0,2686

2 30 0,28543

3 35 0,30048

4 40 2,5 0,314157

5 45 0,326736

6 50 0,338415

7 55 0,349339

8... 60 0,35962

201 25 0,862911

202 30 0,91698

203 35 0,965329

204 40 1 п 1,009267

205 45 10 1,04968

206 50 1,0872

207 55 1,122295

208 60 1,155322

Таблица 2

Расстояние, пройденное фронтом пламени при пожарной нагрузке «Здание 1-2 СО мебель + бытовые изделия», при линейной скорости 0,648 м/мин

№ п/п Площадь помещения, м2 Высота помещения, м Расстояние, пройденное фронтом пламени за необходимое время эвакуации, м

1 25 0,087026447

2 30 0,092479399

3 35 0,097355524

4 40 2,5 0,10178675

5 45 0,105862486

6 50 0,109646452

7 55 0,113185852

8... 60 0,116516742

201 25 0,279583128

202 30 0,297101406

203 35 0,312766553

204 40 10 0,32700241

205 45 0,340096211

206 50 0,352252668

207 55 0,363623425

208 60 0,374324316

в ходе численного эксперимента, в этой статье представлены результаты расчётов только для нагрузки «Здание 1-2 СО мебель + бытовые изделия».

Помещения с таким диапазоном пространственных характеристик встречаются в 80 % случаев проведения проверок противопожарного состояния зданий и сооружений.

В первой серии расчётов учитывались площадь и высота помещений, а также вид пожарной нагрузки. В результате расчётов определялось необходимое время эвакуации по методике, представленной в Приложении 2* ГОСТ 12.1.004-91*. Результаты расчётов фрагментарно представлены в таблице 1.

Безопасная эвакуация людей обеспечивается в том случае, если люди успевают эвакуироваться в течение необходимого времени. На своевременную эвакуацию людей влияют конфигурация,

протяжённость путей эвакуации и плотность людских потоков. В свою очередь, конфигурация и протяжённость путей эвакуации зависят не только от объёмно-планировочных решений, но и от очагов горения, излучающего опасное для людей тепло. В связи с этим следует определить расстояние, пройденное фронтом пламени за необходимое время эвакуации, критическую плотность теплового потока (с учётом коэффициента безопасности, Вт/м2) и минимальное расстояние (м) до пожарной нагрузки. Фрагменты результатов этих расчётов представлены в таблице 2.

В результате расчётов было определено минимальное (безопасное) расстояние до пожарной нагрузки, что, в свою очередь, позволяет определить величину коррекции протяжённости и ширины путей эвакуации, влияющих на скорость движения людей и время их эвакуации из помещения, в котором возник пожар.

Таблица 3

Результаты сравнения результатов расчётов, произведённых по методике и с помощью экспресс-формул

№ п/п Характеристики помещения Расстояние Расстояние Погрешность, %

Площадь, м2 Высота, м Вид нагрузки по методике, м по экспресс-формулам, м

1 25 2,5 Здание 1-2 СО мебель + + бытовые изделия 0,9642 0,9565 0,8

2 30 3,4 Здание 1-2 СО мебель + + ткани 2,0423 2,0631 1,02

3 35 4,6 Автомобиль: 0,3(резина, бензин) + 0,15(ППУ, кожа ПВХ) + 0,1(эмаль) 1,1274 1,1411 1,08

4 40 5,5 Упаковка: бумага + картон + поли(этилен + стирол) (0,4 + 0,3 + 0,15 + 0,15) 1,9652 1,9976 1,65

5 45 6,4 Здание 1-2 СО мебель + + бытовые изделия 2,6697 2,6843 0,55

6 50 7,6 Здание 1-2 СО мебель + + ткани 4,7561 4,7485 0,16

7 55 8,5 Автомобиль: 0,3(резина, бензин) + 0,15(ППУ, кожа ПВХ) + 0,1(эмаль) 2,1435 2,0979 2,13

8 60 10 Упаковка: бумага + картон + + поли(этилен + стирол) (0,4 + 0,3 + 0,15 + 0,15) 3,6064 3,5469 1,65

РАЗРАБОТКА ЭКСПРЕСС-ФОРМУЛ РАСЧЁТА МИНИМАЛЬНО БЕЗОПАСНОГО г = РАССТОЯНИЯ ДО ПОЖАРНОЙ НАГРУЗКИ

Математическая обработка результатов расчётов по определению минимального расстояния до пожарной нагрузки позволила выявить зависимость этого показателя от её вида, площади и высоты помещения и выразить эту зависимость упрощёнными расчётными формулами.

Экспресс-формулы расчётного опре- г = деления безопасного расстояния до пожарной нагрузки в помещениях с высотой от 2,5 до 10 м, с горючей нагрузкой:

- «Здание 1-2 СО мебель + бытовые изделия»:

-0,0008

/г-2,2 V 0,3 ,

+ 0,1027

А-2,2" V 0,3 ,

+

+ 0,8546

\ ° У

- «Здание 1-2 СО мебель + ткани»:

-0,0011

07-2,2л2 V 0,3 ,

+0,1536

V 0,3 у

+

+ 1,2728

\ ^ У

- «Автомобиль: 0,3(резина, бензин) + + 0,15(ППУ, кожа ПВХ) + 0,1(эмаль)»:

г =

-0,0005

ч 0,3 ,

+ 0,0618

г И-2,2} к 0,3 ,

+

^ 5-20Л°'1421

+ 0,5138

V ^ у

- «Упаковка: бумага + картон + + поли(этилен + стирол) (0,4 + 0,3 + 0,15 + + 0,15)»:

г =

-0,0006

/7-2,2"

V 0,3 у

+ 0,0888

V 0,3 ,

+

+0,7363

\ ^ /

где h - высота помещения, м; 5 - площадь помещения, м2.

Адекватность экспресс-формул методике определения интенсивности теплового потока пожара подтверждается сравнением результатов расчётов, проведённых с помощью экспресс-формул и результатов расчётов, проведённых по существующей методике (см. табл. 3). Сравнительный анализ показывает, что погрешность не превышает 2,13 %.

Подведём итоги. Одной из частных проблем широкого применения расчётных методов оценки пожарных рисков является расчётная оценка угрозы людям лучистым теплом при пожаре. При разработке систем обеспечения пожарной безопасности объектов этот фактор до последнего времени не учитывался, несмотря на то, что требование защиты людей и имущества от его воздействия содержится в «Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности». В процессе проведённого исследования осуществлена редукция расчётной методики угрозы причинения вреда людям лучистым теплом при горении твёрдых горючих материалов, являющихся основной пожарной нагрузкой 98 % пожаров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Элькин Г. И. О реформе технического регулирования в Российской Федерации // Материалы научно-практической конференции «Вопросы практического применения Федерального закона "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" и реализации реформы технического регулирования в Российской Федерации». -М., 2009. - С. 10-13.

2. Козлачков В. И., Хохлова А. Ю. Экспресс-оценка пожарных рисков при обследовании зданий и сооружений. - ВИНИТИ РАН, Деп. № 2323-В2001 от 08.11.2001 г.

3. Козлачков В. И., Андреев А. О. Экспресс-оценка угрозы людям при использовании первичных средств пожаротушения. - ВИНИТИ РАН, Деп. № 2532-В2001 от 06.12.2001 г.

4. Козлачков В. И., Лобаев И. А. Экспресс-оценка пожарных рисков при изменении функ-

ционального назначения зданий. - ВИНИТИ РАН, Деп. № 2325-В2001 от 08.11.2001 г.

5. Козлачков В. И., Лобаев И. А., Алиста-нов С. С. Экспресс-оценка пожарных рисков для конструкций зданий // Материалы XIX Международной научно-практической конференции «Системы безопасности - 2010». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2010. - С. 188-189.

6. Козлачков В. И. и др. Государственный пожарный надзор. Курс лекций. Ч. 1. - М., 2009.

7. Федеральный закон № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г.

8. ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

9. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000.