CC BY
16
УДК 614.84.664
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ И СПАСЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЛЮДЕЙ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ПУТЯМ ЭВАКУАЦИИ
А. Я. Корольченко, В. Ю. Процкий
Институт инженерной безопасности в строительстве МГСУ
Определены критерии блокирования путей эвакуации при использовании различных самоспасателей, проанализированы факторы, определяющие эффективность их применения.
Общая тенденция роста числа погибших и травмированных людей при пожарах обуславливает необходимость более широкого применения индивидуальных средств защиты и спасения, что предусмотрено положениями ГОСТ 12.1.004 "Пожарная безопасность. Общие требования" и СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений" [1,2].
Отечественной промышленностью освоены различные типы самоспасателей — средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения человека от опасных факторов пожара в течение времени, необходимого для выхода из задымленных зданий, помещений, производственных объектов. По принципу действия самоспасатели подразделяются на фильтрующие и изолирующие.
Самоспасатель фильтрующий — средство индивидуальной защиты органов дыхания и зрения человека, в котором вдыхаемый воздух очищается в фильтрующе-сорбирующем элементе самоспасателя, а выдыхаемый удаляется в окружающую среду. Область применения фильтрующих самоспасателей ограничена содержанием кислорода в окружающей среде не менее 17%.
Применение изолирующих самоспасателей не зависит от концентрации отравляющих газов и содержания кислорода в окружающей среде. Изолирующие самоспасатели подразделяются на самоспасатели с химически связанным кислородом и резервуарные со сжатым воздухом.
Самоспасатель с химически связанным кислородом — средство индивидуальной защиты органов дыхания и зрения человека, в котором выдыхаемый воздух после очистки от двуокиси углерода и добавления кислорода повторно используется для дыхания. Предназначенный для дыхания кислород содержится в химически связанном состоянии в виде твердого кислородсодержащего продукта.
Самоспасатель резервуарный со сжатым воздухом — средство индивидуальной защиты органов
дыхания и зрения человека, в котором весь запас воздуха хранится в баллоне в сжатом состоянии.
Изолирующие самоспасатели в зависимости от назначения подразделяются на:
• самоспасатели, предназначенные для применения людьми, которые самостоятельно эвакуируются из помещений во время пожара (самоспасатели общего назначения);
• самоспасатели, предназначенные для применения обслуживающим персоналом зданий для проживания людей (гостиниц, кемпингов, мотелей, общежитий, школ-интернатов, домов для престарелых и инвалидов, детских домов и других зданий, за исключением жилых домов), который отвечает за организацию эвакуации из помещений во время пожара (самоспасатели специального назначения). Фильтрующие самоспасатели относятся к самоспасателям общего назначения. Условное время защитного действия самоспасателей общего назначения составляет не менее 15 мин, а самоспасателей специального назначения — не менее 25 мин.
Самоспасатели обеспечивают защиту в режимах дыхания, характеризующихся выполнением нагрузок: от легкой до очень тяжелой работы в диапазоне температур окружающей среды от 0 до 60°С.
На первом месте по степени защиты от опасных факторов пожара (ОФП) стоят изолирующие резер-вуарные самоспасатели со сжатым воздухом, за ними следуют изолирующие самоспасатели с химически связанным кислородом и замыкают список фильтрующие самоспасатели.
Время надевания и приведения самоспасателей в действие согласно [3, 4] не должно превышать 60 с.
Оценка эффективности применения самоспасателей при эвакуации по коридору, в который выходят продукты горения из горящего помещения, проводилась на основе методики, изложенной в ГОСТ 12.1.004, путем сравнения времен достижения опасными факторами пожара предельно-допусти-
безопасность людей при пожарах
мых значений для людей без самоспасателей и в фильтрующих и изолирующих самоспасателях.
При этом время достижения опасными факторами пожара предельно-допустимого значения по потере видимости было одинаковым как при эвакуации людей без самоспасателей, так и в самоспасателях, и не учитывалось при сравнении.
В соответствии с ГОСТ 12.1.004 предельно-допустимые значения опасных факторов пожара для людей без самоспасателей составят:
• температура продуктов горения — 70°С;
• концентрация углекислого газа — 0,11 кг/м3;
• концентрация окиси углерода —
1,16 • 10-3 кг/м3;
• концентрация кислорода — менее 17%.
В соответствии с НПБ 161-2001 для человека в изолирующем самоспасателе в пределах времени защитного действия предельно-допустимым значением опасного фактора пожара будет температура продуктов горения, равная 60°С.
Для человека в фильтрующем самоспасателе в соответствии с НПБ 302-2001 в пределах времени защитного действия предельно-допустимыми значениями опасных факторов пожара будут температура продуктов горения, равная 60°С, и концентрация кислорода, составляющая менее 17%.
В рамках численного эксперимента, базирующегося на методике ГОСТ 12.1.004 в части описания распространения продуктов горения в коридоре при пожаре в помещении и определения значений критической продолжительности пожара по условию достижения каждым ОФП предельно-допустимых значений, проведено сравнение критической продолжительности пожара при эвакуации людей без самоспасателей, а также в фильтрующих и изолирующих самоспасателях.
При математических расчетах горючая нагрузка очага пожара (по составу и количеству) принималась соответствующей офисному помещению площадью 22 м2. Высота коридора считалась равной 2,8 м, ширина — 2 м. Дверь горящего помещения составляла по высоте 2 м. В ходе расчетов варьировались значения длины коридора Ь (общая длина по обе стороны от очага пожара) и ширины открытия дверного проема горящего помещения В.
Расчеты показали, что минимальное значение критической продолжительности пожара для всего характерного для практики диапазона значений Ь = 20-60 м при полностью открытом дверном проеме реализуется по окиси углерода tкр° (рис. 1).
Как видно из рис. 1, критическая продолжительность пожара по кислороду t°¡2 (т.е. уменьшение концентрации О2 ниже 17%) существенно выше критической продолжительности пожара по окиси углерода tкp при значениях Ь, превышающих 45 м. Необходимо отметить, что при Ь = 45 м
х
-с -
V г-
X
*
О й
480 420 360 300
240
е о « с
180
£
120 60 0
В = 0,9 м к/ /СО2
а
СО
10 20 30 40 50 Длина коридора Ь, м
60
РИС.1. Результаты расчетов критической продолжительности пожара при В = 0,9 м
разница - составляет около 40 с, а при Ь = 60 м — более 70 с. Это позволяет сделать вывод об эффективности использования фильтрующих самоспасателей при эвакуации в коридорах протяженностью более 45 м и времени одевания не более 30 с, поскольку в этом диапазоне анализируемых параметров человек в фильтрующем самоспасателе имеет возможность безопасно эвакуироваться при некотором увеличении времени начала эвакуации.
Анализ результатов расчетов, представленных на рис. 1, показывает, что критическая продолжительность пожара по СО2 во всем диапазоне
Ь = 10 - 60 м выше критической продолжительного
сти пожара по окиси углерода tкp и этот параметр не является определяющим для оценки эффективности применения самоспасателей.
Следует отметить, что при Ь = 20 м разница
Т СО
tкp - tкp составляет не более 30 с, а при Ь > 40 м — более 360 с. Это обуславливает эффективность использования изолирующего самоспасателя при эвакуации в коридорах протяженностью более 20 м и времени одевания около 60 с, поскольку в этом диапазоне анализируемых параметров человек в изолирующем самоспасателе имеет возможность безопасно эвакуироваться даже при повышенных значениях времени начала эвакуации, а также при малой мобильности или немобильности (например, при эвакуации обслуживающим персоналом лежачих пациентов в больницах).
Таким образом, изолирующий самоспасатель имеет более широкий диапазон эффективного применения при эвакуации по коридору по сравнению с фильтрующим самоспасателем.
Варьирование шириной открытия дверного проема В показало, что при В = 0,3 м минимальное значение критической продолжительности пожара для всего характерного для практики диапазона значений Ь = 20 - 60 м также реализуется по окиси
углерода (рис. 2), однако разница между крити-
" кр
0
^ N с 3 « с
&
800 700 600 500 400 300 200 100 0
10 20 30 40 Длина коридора Ь, м
РИС.2. Результаты расчетов критической продолжительности пожара при В = 0,3 м
700 600 500 400 300 200 100 0
а ц с о к с
£
\ Ь = 30 м \ т
\ Хсо2
\02
со
0,2 0,4 0,6 0,8 Ширина открытия проема В, м
РИС.3. Зависимость критической продолжительности пожара от ширины открытия проема В при длине коридораЬ = 30 м
ческими продолжительностями пожара по различ-, ,о2 ,СО Т ,со
[ факторам t 1 - t а также tкp - tк
ным факторам tкpí - tкp а также tкp - tкp увеличивается.
Как видно из рис. 2, критическая продолжительность пожара по кислороду (т.е. уменьшение концентрации 02 ниже 17%) существенно выше критической продолжительности пожара по окиси углерода при значениях Ь, превышающих 25 м. При Ь = 45 м разница - составляет около 200 с, а при Ь = 60 м — около 300 с.
Это создает предпосылки к использованию фильтрующего самоспасателя при эвакуации в ко-
ридорах протяженностью более 25 м и времени одевания около 30 с при наличии технических решений, ограничивающих открытие дверного проема (использование доводчиков и др.), поскольку в этом диапазоне анализируемых параметров человек в фильтрующем самоспасателе имеет возможность безопасно эвакуироваться даже при повышенных значениях времени начала эвакуации или низкой скорости эвакуации.
Как и при полностью открытом дверном проеме
критическая продолжительность пожара по С02
со2
кр
t
во всем диапазоне Ь = 10 - 60 м выше критической продолжительности пожара по окиси углерода
СО
tкp и этот параметр не является определяющим для оценки эффективности применения самоспасателей (см. рис. 2).
При фиксированной длине коридора Ь = 30 м ширина открытия дверного проема, как это видно из рис. 3, существенным образом определяет эффективность применения различных самоспасателей. Изолирующий самоспасатель дает увеличение возможного времени эвакуации при любой ширине открытия дверного проема, применение же фильтрующего самоспасателя — при ширине открытия дверного проема не более 0,3 м.
Таким образом, применение фильтрующих самоспасателей эффективно для эвакуации в коридорах значительной протяженности для мобильных групп населения, хорошо обученных правилам использования самоспасателей (одевания и приведения в действие).
Эффективность использования изолирующих самоспасателей обеспечивается даже при эвакуации в коридорах незначительной протяженности для маломобильных групп населения, не имеющих навыков быстрого одевания самоспасателей, а также в случае несамостоятельной эвакуации. При этом с учетом высокой концентрации Со на путях эвакуации должна быть обеспечена необходимая вероятность правильного приведения самоспасателя в действие.
0
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общиетребования.
2. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
3. НПБ 169-01. Техника пожарная. Самоспасатели изолирующие для защиты органов дыхания и зрения людей при эвакуации из помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний.
4. НПБ 302-2001. Техника пожарная. Самоспасатели фильтрующие для защиты органов дыхания и зрения людей при эвакуации из помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний.
Поступила в редакцию 12.12.03.
