CC BY
444
= 42
Энергобезопасность в документах и фактах
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
■■ V V
Противодымная защита здании и сооружении
О.И. Жилин,
доцент кафедры "Охрана труда, промышленная безопасность и энергобезопасность" Московского института энергобезопасности и энергосбережения, кандидат технических наук, доцент
В Российской Федерации ежегодно1 при пожарах погибает от 18 до 20 тысяч человек. К основным опасным факторам пожара, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:
- пламя и искры;
- повышенная температура окружающей среды;
- токсичные продукты горения и термического разложения;
- дым;
- пониженная концентрация кислорода.
Для предотвращения воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничения материального ущерба от него создается система противопожарной защиты, представляющая совокупность организационных мероприятий и технических средств, в состав которых входят и средства противодымной защиты.
В соответствии с ГОСТ 12.1.033-81 ССБТ "Пожарная безопасность. Термины и определения" под про-тиводымной защитой понимается комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей дыма, повышенной температуры и токсичных продуктов горения2.
1. Характеристика воздействия на людей опасных факторов пожара
Токсичные продукты горения начинают поступать в окружающую очаг пожара воздушную среду в самой ранней фазе возникновения пожара и продолжают интенсивно выделяться в процессе возникшего горения. Ядовитые газы заполняют даже большой
1 Статистические данные за период с 2001 по 2005 годы.
2 Далее в статье будут рассматриваться в основном данные опасные факторы пожара.
объем замкнутых помещений с неработающей вентиляцией, автоматически отключаемой в случае пожара, создавая за 20-60 секунд опасные концентрации.
Одним из основных компонентов токсичных смесей при пожаре является угарный газ (оксид углерода СО), концентрация которого в замкнутых пространствах может превышать 10%. Угарный газ - яд, не имеющий запаха, цвета и вкуса. Нахождение человека в течение пяти минут в атмосфере с его содержанием в 1% приводит к потере сознания, а затем через короткий промежуток времени к смерти. При вдыхании воздуха с большой концентрацией СО в крови человека образуется труднорастворимое вещество карбоксигемоглобин, что приводит к блокированию усвоения кислорода кровью и нарушению тем самым его поступления из легких в ткани. Наступает сильное кислородное голодание. Кроме того, угарный газ оказывает и другие отрицательно влияющие на здоровье человека воздействия, в частности, блокирующее действие на участки печени, которые обеспечивают обезвреживание многих ядов, проникающих в организм человека.
Наряду с оксидом углерода в составе воздуха среди продуктов горения, особенно синтетических полимерных веществ и материалов, могут присутствовать такие сильнодействующие яды, как цианистоводородная (синильная) кислота и цианиды, хло-роводород, фосген, оксид и диоксид азота, диоксид серы и другие.
Наиболее быстрораспространяющимся опасным фактором пожара является дым. Опасность дыма заключается в уменьшении освещенности в помещениях и коридорах, на лестничных клетках, в результате чего снижается видимость, теряется ориентация, а также в раздражающих и токсичных свойствах газообразных, жидких и твердых компонентов,
входящих в его состав. И то, и другое представляют реальную опасность для жизни людей. Например, в помещении площадью 12 м2 и высотой 3 метра при сжигании или 0,5 кг древесины, или 0,07 кг полистирола, или 0,1 кг пенорезины, или 0,5 кг пенополиуретана, или 0,3 кг керосина видимость снижается примерно до 1 м (не видна ладонь вытянутой руки). Такой эффект делает практически невозможным отыскание в задымленных помещениях и коридорах выхода наружу, вызывает растерянность и панику у людей. Раздражающее, слезоточивое действие и ядовитость дыма также способствуют гибели людей в задымленных пространствах при пожаре.
Дым, выделяющийся при пожарах, очень разнообразен по свойствам и составу. По внешнему виду дым отличается цветом - от светлого до черного при содержании в нем не полностью сгоревших продуктов терморазложения и конденсации горючего вещества. Некоторые составляющие дыма - газообразные и бесцветные вещества (угарный газ, углекислый газ и т.д.), другие - мелко распыленные капельки в форме светонепроницаемого облака, сконденсировавшиеся из пара, третьи - взвешенные твердые частицы (подобные саже), образующиеся при сгорании топлива, от которого остается зола, распыленная в поднимающемся вверх потоке.
Таким образом, в условиях пожара токсичные продукты и дым действуют на людей совместно, что обусловливает их сильное поражающее воздействие.
Кроме того, дым и другие продукты горения, заполняющие помещения, не дают в первые минуты пожара установиться надлежащему воздухообмену. Поэтому содержание кислорода в воздухе вследствие химических реакций (например, образования угарного и углекислого газов) начинает резко уменьшаться. Если процесс горения может происходить в атмосфере с 10-12%-ным содержанием кислорода, то человек теряет сознание при его снижении до 18 % концентрации.
В условиях пожара повышается температура окружающей среды, поверхности предметов, что приводит к нарушению теплового равновесия тела человека. Это вызывает ухудшение самочувствия
из-за интенсивного выделения нужных организму солей и резкого усиления дыхания, деятельности сердца и сосудов. Температура человека в зоне пожара повышается, и возникает опасность теплового удара. Под воздействием нагретого воздуха создаются условия для получения ожога слизистых оболочек носа, глотки, трахеи и бронхов, что может привести к рефлекторной остановке дыхания и в дальнейшем - к смертельному исходу.
2. Факторы, влияющие на распространение дыма
Распространение дыма в помещениях определяется множеством факторов, среди которых необходимо выделить:
- эффект дымовой трубы;
- рост давления;
- тепловое расширение;
- воздействие ветра.
Эффект дымовой трубы возникает вследствие разности давлений из-за перепада температур воздуха внутри и снаружи здания.
Рост давления обусловлен тем, что нагретый дым в силу своей меньшей плотности поднимается вверх, оказывая при этом на окружающие стены давление. Далее он перемещается от потолочного перекрытия загоревшегося помещения на верхние этажи и (или) в смежные помещения.
Более высокая температура дыма по сравнению с температурой воздуха в помещении ведет к тому, что дым начинает распространяться и в силу теплового расширения. Объем дыма увеличивается в соответствии с уравнением состояния газов. При температуре дыма 700° С и температуре воздуха в помещении 20 °С соотношение удельного объема воздуха и дыма составит 3,32. Если в загоревшемся помещении открыты двери и окна, получаемое возрастание давления пренебрежимо мало. Однако оно может быть существенным, если используются непроницаемые огнезащитные заслонки.
Воздействие ветра на здание может привести к ускорению распространения дыма в силу "эффекта
Рис. 1. Схема распространения дыма и других продуктов горения при пожаре в здании
ИВИИИШИйЯ
44 Энергобезопасность в документах и фактах
дымовой трубы". Например, при скорости ветра 15м/с давление у здания с наветренной стороны составляет порядка 120 Па.
Ветер не будет оказывать на здание никакого воздействия, если все двери и окна закрыты. Стоит только открыть или разбить хотя бы одно окно, случаются две вещи:
- с подветренной стороны отрицательный градиент давления ведет к удалению дыма из здания;
- с наветренной стороны положительный градиент способствует дальнейшему распространению дыма в здании.
Скорость перемещения переднего края дымового облака под потолком примерно равна 1 м/с, время заполнения помещений дымом от потолка до плеч человека ничтожно мало. Поэтому предельно опасные условия задымления возникают быстро.
На рис.1 схематично показаны факторы, влияющие на распространение дыма и других продуктов горения.
3. Состав противодымной защиты
Одна из основных задач любой противодымной защиты - локализация дыма и токсичных газов, предотвращение их воздействия на людей. Это достигается, прежде всего, созданием избыточного давления на участках (зонах или отдельных помещениях), смежных с очагом возгорания, и пониженного давления на горящем участке. В результате происходит гидродинамическое зонирование и локализация возгорания. Кроме того, там, где возможно, необходимо предусмотреть зоны безопасности с избыточным давлением, служащие укрытием как эвакуирующимся гражданам, так и работающим пожарным.
Для решения данных задач в состав системы про-тиводымной защиты входят:
- система вытяжной противодымной вентиляции;
- система приточной противодымной вентиляции.
Система вытяжной противодымной вентиляции
обеспечивает пониженное давление на горящем участке, удаление продуктов горения, в том числе и холодного дыма, который, концентрируясь на нижних уровнях, не только чрезвычайно опасен, но и практически неудаляем любым другим способом. Кроме того, она также способствует поддержанию относительно низкой температуры.
Система приточной противодымной вентиляции обеспечивает подачу наружного воздуха для создания избыточного давления в лифтовых шахтах, неза-дымляемых лестничных клетках, тамбур-шлюзах незадымляемых лестничных клеток, объектах, смежных с горящим участком, а также поддержания требуемой концентрации кислорода в местах массового нахождения и движения людей.
В состав данных систем входят приточные и вытяжные вентиляторы, воздуховоды и каналы, противопожарные клапаны (огнезадерживающие, дымовые) и т.д.
Требования к устройствам, входящим в состав противодымной защиты, и местам их размещения представлены в СНиП 41-01-2003.
4. Объекты, подлежащие противодымной защите
Системы приточно-вытяжной противодымной вентиляции зданий3 следует предусматривать для обеспечения безопасной эвакуации людей из здания при пожаре, возникшем в одном из помещений. Системы противодымной вентиляции должны быть автономными для каждого пожарного отсека.
Системы вытяжной противодымной вентиляции для удаления продуктов горения при пожаре следует предусматривать:
а) из коридоров и холлов жилых, общественных, административно-бытовых и многофункциональных зданий высотой4 более 28 м;
б) из коридоров (туннелей) подвальных и цокольных этажей без естественного освещения их световыми проемами в наружных ограждениях (далее -без естественного освещения) жилых, общественных, административно-бытовых, производственных и многофункциональных зданий при выходах в эти коридоры из помещений, предназначенных для постоянного пребывания людей (независимо от количества людей в этих помещениях);
в) из коридоров длиной более 15 м без естественного освещения для производственных и складских зданий категорий А, Б, В1-В2 с числом этажей два и более, а также для производственных зданий категории В3, общественных и многофункциональных зданий с числом этажей шесть и более;
г) из общих коридоров и холлов зданий различного назначения с незадымляемыми лестничными клетками;
д) из коридоров без естественного освещения жилых зданий, в которых расстояние от двери наиболее удаленной квартиры до выхода непосредственно на лестничную клетку или до выхода в тамбур, ведущий в воздушную зону незадымляемой лестничной клетки типа Н1, более 12 м;
е) из атриумов зданий высотой более 28 м, а также из атриумов высотой более 15 м и пассажей с дверными проемами или балконами, выходящими в пространство атриумов и пассажей;
ж) из лестничных клеток типа Л2 с открываемыми автоматически при пожаре фонарями зданий стационаров лечебных учреждений;
з) из каждого производственного или складского помещения с постоянными рабочими местами без естественного освещения или с естественным освещением через окна и фонари, не имеющие механизированных приводов для открывания фрамуг в окнах (на уровне 2,2 м и выше от пола до низа фрамуг) и проемов в фонарях (в обоих случаях площадью, достаточной для удаления дыма при пожаре), если помещения отнесены к категориям А, Б, В1-В3, а также В4, Г или Д в зданиях IV степени огнестойкости;
3 Далее - противодымная вентиляциия.
4 Высота здания (для эвакуации людей) определяется разностью отметок поверхности проезда для пожарных автомашин и нижней отметки открывающегося окна (проема) в наружной стене верхнего этажа (не считая верхнего технического).
и) из каждого помещения без естественного освещения:
- общественного, предназначенного для массового пребывания людей;
- площадью 50 м2 и более с постоянными рабочими местами, предназначенного для хранения или использования горючих веществ и материалов;
- торговых залов;
- гардеробных площадью 200 м2 и более.
Допускается проектировать удаление продуктов
горения через примыкающий коридор из помещений площадью до 200 м2: производственных категорий В1-В3 или предназначенных для хранения или использования горючих веществ и материалов.
Вышеперечисленные требования не распространяются:
а) на помещения (кроме помещений категорий А и Б) площадью до 200 м2, оборудованные установками автоматического водяного или пенного пожаротушения;
б) на помещения, оборудованные установками автоматического газового или порошкового пожаротушения;
в) на коридор и холл, если из всех помещений, имеющих двери в этот коридор или холл, проектируется непосредственное удаление продуктов горения.
Примечание. Если на площади основного помещения, для которого предусмотрено удаление продуктов горения, размещены другие помещения, каждое площадью до 50 м2, то удаление продуктов горения из этих помещений допускается не предусматривать.
Подачу наружного воздуха при пожаре приточной противодымной вентиляцией следует предусматривать:
а) в лифтовые шахты (при отсутствии у выхода из них тамбур-шлюзов с подпором воздуха при пожаре) в зданиях с незадымляемыми лестничными клетками;
б) в шахты лифтов, имеющих режим "перевозка пожарных подразделений";
в) в незадымляемые лестничные клетки типа Н2;
г) в тамбур-шлюзы при незадымляемых лестничных клетках типа Н3;
д) в тамбур-шлюзы перед лифтами (в том числе в два последовательно расположенных) в подвальных и цокольных этажах;
е) в тамбур-шлюзы при лестницах 2-го типа, ведущих в помещения первого этажа, из подвального (или цокольного) этажа, в помещениях которого применяются или хранятся горючие вещества и материалы. В плавильных, литейных, прокатных и других горячих цехах в тамбур-шлюзы допускается подавать воздух, забираемый из аэрируемых пролетов здания;
ж) в тамбур-шлюзы на входах в атриум и пассажей с уровней подвальных этажей и в нижние части атриумов и пассажей5.
5 Для атриумов зданий высотой более 28 м, а также атриумов высотой более 15 м и пассажей с дверными проемами или балконами, выходящими в пространство атриумов и пассажей.
5. Приемо-сдаточные и периодические испытания противодымной защиты зданий и сооружений
НПБ 240-97 устанавливают порядок и периодичность проведения приемо-сдаточных и периодических испытаний вентиляционных систем противо-дымной защиты зданий и сооружений различного назначения (далее - здания) с искусственным побуждением тяги и подлежат применению в эксплуатируемых и вновь вводимых зданиях.
Приемо-сдаточные и периодические испытания проводят по завершении монтажа или ремонта систем противодымной защиты, опробования и регулировки их агрегатов и систем и составления паспортов вентиляционных систем.
Результаты испытаний служат основанием для принятия решения о соответствии системы противо-дымной защиты здания установленным требованиям.
Приемо-сдаточные и периодические испытания систем противодымной защиты зданий выполняются специализированными организациями, имеющими лицензии на право выполнения работ по монтажу, ремонту, обслуживанию и наладке указанных систем, в присутствии представителей Государственной противопожарной службы.
При проведении приемо-сдаточных испытаний последовательно проверяют:
- соответствие системы противодымной защиты и ее элементов проектному исполнению, данным технических условий, паспортам в объеме, указанном в табл. 1;
- прохождение сигналов от всех автоматических пожарных извещателей и кнопок ручного (дистанционного и местного) включения системы противодымной защиты;
- фиксацию сигналов приемными станциями и генерирование ими управляющих и информационных сигналов, включение информационных табло и др.;
- включение приточных и вытяжных вентиляторов противодымной защиты и срабатывание в заданной последовательности регулирующих и противопожарных (дымовых, огнезадерживающих) клапанов;
- количественные значения нормируемых параметров системы противодымной защиты (избыточного давления в незадымляемых лестничных клетках 2-го типа, шахтах лифтов, тамбур-шлюзах, расхода или скорости движения воздуха в дверных проемах, отверстиях клапанов и др.) в объеме, указанном в табл. 1.
Периодические испытания систем противодым-ной защиты проводят не реже одного раза в 2 года или чаще, если это не указано в технико-эксплуатационной документации здания.
При проведении периодических испытаний последовательно проверяют:
- прохождение сигналов от автоматических пожарных извещателей и от кнопок дистанционного включения, причем для проверки работоспособности произвольно выбирают не
ияяиивэдйИ
= 46 Энергобезопасность в документах и фактах
Таблица 1
Перечень показателей, подлежащих контролю при приемо-сдаточных испытаниях
систем противодымной защиты
Параметр Методика контроля параметра Допустимое значение
Схемное решение противодымной защиты объекта Сравнение Проектное исполнение
Количество, монтажное положение и технические данные вентиляторов и электроприводов вытяжной противодымной вентиляции То же Проектное исполнение, данные технических условий и паспорта на изделие
Количество, монтажное положение и технические данные вентиляторов приточной противодымной вентиляции - " - То же
Количество, монтажное положение и технические данные противопожарных (дымовых и огнезадерживающих) клапанов - " - - " -
Состояние огнезащитных покрытий каналов приточно-вытяжной противодымной вентиляции Визуально, количественная оценка То же, толщина фактическая, степень повреждений
Наличие и состояние уплотнений притворов дверей, устройств их самозакрывания Сравнение Проектное исполнение, данные технических условий и паспорта на изделие
Срабатывание исполнительных механизмов и устройств противодымной защиты в автоматическом режиме управления То же Безотказная последовательность действия, соответствующая проектному исполнению, по сигналам пожарных извещателей
То же в ручном (дистанционном и местном) режиме управления Сравнение То же от кнопок местного и дистанционного управления
Фактический расход воздуха, удаляемого через дымовые клапаны непосредственно из помещений Количественная оценка Проектные значения (при пересчете на условия функционирования)
То же из коридоров (холлов) на путях эвакуации То же То же
То же из помещений, защищенных установками газового пожаротушения - " - - " -
Фактические значения избыточного давления на нижних этажах незадымляемых лестничных клеток 2-го типа (секций лестничных клеток) - " - 20 Па (при пересчете на условия функционирования)
То же в шахтах лифтов - " - То же
То же в тамбур-шлюзах - " - - " -
менее 15% от числа названных извещателей и кнопок;
- фиксацию сигналов приемными станциями и генерирование ими управляющих и информационных сигналов, включение информационных табло и др.;
- включение приточных и вытяжных вентиляторов противодымной защиты и срабатывание в заданной последовательности регулирующих и противопожарных (дымовых, огнезадерживающих) клапанов;
- количественные значения нормируемых параметров системы противодымной защиты (избыточного давления в незадымляемых лестничных клетках 2-го типа, шахтах лифтов, тамбур-шлюзах; расхода или скорости движения воздуха в дверных проемах, отверстиях клапанов и др.) в объеме, указанном в табл. 2.
Места измерения перечисленных выше контролируемых параметров определяют с учетом требований ГОСТ 12.3.018-79, схемного решения системы противодымной защиты и архитектурно-планировочных решений здания. Состав бригады для проведения аэродинамических испытаний выбирают исходя из объема выполняемых измерений.
Методика измерений и обработки их результатов представлена в разделах 5,6 НПБ 240-97.
По результатам проведения приемо-сдаточных и периодических испытаний систем противодым-ной защиты составляют протокол, в котором указывают:
- полный адрес, характер использования, ведомственную принадлежность, серию типового проекта здания (при наличии);
- вид аэродинамических испытаний (приемосдаточные или периодические);
Таблица 2
Перечень показателей, подлежащих контролю при периодических испытаниях систем противодымной защиты
Параметр Методика контроля параметра Допустимое значение
Режим работы системы противодымной защиты Визуально Автоматический
Избыточное давление в шахтах лифтов, лестничных клетках, тамбур-шлюзах Количественная оценка 20 Па
Расход (скорость движения) воздуха в двери при выходе с этажа (помещения) на пути эвакуации То же Проектные значения (с учетом требований норм, действовавших в период разработки проекта)
Расход воздуха, удаляемого через дымовые клапаны непосредственно из помещений, не защищенных установками газового пожаротушения - " - То же
То же из коридоров (холлов) на путях эвакуации - " - - " -
То же из помещений, защищенных установками газового пожаротушения - " - - " -
краткую характеристику системы противо-дымной защиты, включающую в себя сведения о ее схемном решении, установленном оборудовании;
сведения о техническом состоянии системы противодымной защиты на момент проведения аэродинамических испытаний; метеорологические условия на время проведения аэродинамических испытаний (по данным региональных прогнозов погоды); результаты измерения параметров системы противодымной защиты;
- вывод о соответствии (несоответствии) параметров системы противодымной защиты требованиям норм.
Протокол составляется представителями организации, проводившей аэродинамические испытания системы противодымной защиты, и согласовывается с представителем ГПС.
На основании протокола аэродинамических испытаний принимается решение о вводе в эксплуатацию (продолжении эксплуатации) системы проти-водымной защиты или выводе ее для внепланового ремонта.
ЛИТЕРАТУРА
1. СниП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.
2. НПБ 240-97. Противодымная защита зданий и сооружений. Методы приемо-сдаточных и периодических испытаний.
3. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
И8ИИЕИИИГОІ
О
