CC BY
21МЕТОДЫ, МЕТОДИКИ, АППАРАТУРА, ТЕХНИКА
УДК 351.86
В. А. СЕДНЕВ,
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой защиты населения и территорий Академии ГПС МЧС России
И. А. ЛЫСЕНКО, доцент кафедры защиты населения и территорий Академии ГПС МЧС России
V. SEDNEV, I. LYSENKO
СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЛЮДЕЙ,
УКРЫВАЕМЫХ В ЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ ОТ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЧС ВОЕННОГО ВРЕМЕНИ
Статья посвящена способам защиты людей, укрываемых в защитных сооружениях гражданской обороны при возникновении пожаров в очаге поражения. Рассмотрены вопросы защиты ограждающих конструкций убежищ от теплового воздействия, даны рекомендации по организации защиты людей, укрываемых от воздействия продуктов горения.
Article is devoted ways of protection covered in protective constructions of a civil defence at occurrence of fires in the defeat centre. Questions of protection of protecting designs of refuges from thermal influence are considered, recommendations about the organisation of protection of products of burning covered from influence are made.
Пожары, которые неизбежно возникают в очаге поражения, представляют серьезную опасность для людей, укрываемых в защитных сооружениях. В местах их расположения может значительно повыситься температура, возникают высокие концентрации окиси и двуокиси углерода и уменьшается содержание кислорода. Опыт второй мировой войны и результаты исследований говорят о том, что непосредственно в зоне пожаров зданий температура может достигать 300-1000 °С. Если не принять меры, при массовых пожарах произойдет прогрев ограждающих конструкций, что приведет к резкому повышению температуры внутри защитного сооружения. В этом случае, а также при проникании продуктов горения через трещины в стенах и перекрытиях, пребывание людей в нем станет невозможным. Поэтому при проектировании, строительстве и дооборудовании сооружений большое внимание необходимо уделять обеспечению теплозащиты. Воздействие пожаров на ограждающие конструкции убежищ связано с изменением температуры среды во времени в зависимости от
вида пожара. В качестве исходных данных для определения расчетных тепловых воздействий массовых пожаров принимаются стандартные температурные данные.
В отличие от температурного режима, представленного стандартной температурной кривой, при любом одиночном пожаре распределение температуры более сложно. Различают четыре периода: начальный -воспламенение; период полного горения; период догорания и период остывания.
Продолжительность начального периода пожара в зданиях, подвергшихся воздействию, не превышает 10-15 мин, при этом к концу периода в результате горения летучих материалов температура в очаге пожара достигает 500-600 °С. В течение второго периода происходит сгорание основной массы горючих материалов. Под воздействием высоких температур строительные конструкции здания - междуэтажные перекрытия, опоры, перегородки - нагреваются, деформируются и обрушаются, а на месте здания образуется прогретый завал. Третий период характеризуется догоранием твердых углеродистых остатков в груде раскаленных обломков строительных конструкций. Четвертый период - остывание прогретого завала - характерен тем, что горение в толще завала практически отсутствует. Классификация пожаров по ожидаемым атмосферным условиям, складывающимся в пределах городской застройки, приведена в табл. 1.
Таблица 1
Классификация массовых пожаров по параметрам наружного воздуха
Категория пожара Вид пожара Максимальная температура воздуха, °С Вероятные предельные концентрации, % Продолжительность пожара, ч
СО СО2 О2
I Штормовой 600-800 1,2 4,8 12,5 До 4
II Сплошной 500-600 0,5 2,4 16,5 6-8
III Отдельный до 200 0,3 1,4 18,5 6-8
IV В завалах до 40 0,2 0,8 20 до 24
Падение температуры в прогретых завалах до 100-70 °С может продолжаться в течение нескольких суток. Проведенные исследования позволили установить, что температурный режим пожаров с учетом периода остывания прогретых завалов может быть представлен в виде кривой, состоящей из трех участков, приведенной на рис. 1. Первый участок ограничен по времени одним часом с момента начала пожара до обрушения строительных конструкций (в основном - межэтажных перекрытий), при этом расчеты показывают, что в момент обрушения температура поверхности несгораемых конструкций может достигать 700-800 °С, в то время как средняя температура обломков не превышает 250 °С [1, 3].
і, °С 900 ► \ \ 1 1 >
700 г, * " \ /А '
500 г 4 ч -Мі* ч / I' * \
* * і Л - і 2 |/ V ^ \ ^ 1
100 ІТс = 20 °С
Iі І > “ 1 Г г
1 2 3 4 5 6 1 т, ч 7 8 9
Рис. 1. Графики изменения температур:
1 - в очаге пожара; 2 - обломков строительных конструкций после их обрушения; 3 - поверхности конструкций до наступления предела их огнестойкости
На втором участке в течение второго периода, в результате перераспределения температур по толщине обломков, происходит общее падение температуры в завале с 700 до 250 °С. Длительность этого периода, определенная расчетным путем, не превышает 8 ч и зависит от толщины обломков и их теплофизических характеристик.
Третий участок кривой - собственно период остывания завала. На его продолжительность оказывают воздействие пустотность завала, его высота и температура обломков в начале этого периода. Решающее влияние на сокращение продолжительности периода имеют конвективные токи воздуха, образующиеся в завалах в результате разности температур завала (250 °С.) и окружающей среды (меньше 50 °С). Интенсивность конвективных потоков в завале значительно увеличится, если под ним заранее создать незава-ливаемые сквозные каналы - продухи. Изменения температуры нижней поверхности завала во времени с учетом влияния конвективных токов можно определить, пользуясь выражением:
' = 'нач + 230е
0,21+8
0,125
Л
- 0,25
где ? - искомая температура нижней поверхности завала, °С;
?нач - температура обрушающихся конструкций до пожара, °С; е - пустотность завала, доли единицы;
т - время от начала пожара, сут.; пэт - число этажей.
В отличие от прогретых завалов, температурный режим завалов, образующихся в результате разрушения зданий и других инженерных сооружений ударной волной взрыва, значительно более благоприятен для ограждений убежищ. В то же время продолжительность пожаров в завалах может в 2-3 раза превышать длительность других видов массовых пожаров. Горение в таких завалах будет очаговым. Активно горит в завале в среднем не более трети сгораемых материалов, которые и обеспечивают поддержание в нем высоких температур в течение 10-12 ч.
Однако до проведения натурных замеров, предложенные температурные кривые с небольшим запасом могут быть использованы при расчете ограждающих конструкций убежищ и проектировании их внутреннего оборудования.
Ограждающие конструкции защитных сооружений при массовых пожарах, возникающих в результате взрыва, могут испытывать следующие тепловые воздействия: кратковременное воздействие (КВ), продолжительностью до 12 ч, непосредственно от очага пожара и нагретого воздуха; длительное воздействие (ДВ), продолжительностью более 12 ч, от прогретого завала, образовавшегося в здании в результате обрушения междуэтажных перекрытий и перегородок при наступлении предела их огнестойкости.
Кратковременному тепловому воздействию могут подвергаться перекрытия, не соприкасающиеся с грунтом или незаглубленные наружные стены и входные устройства встроенных (находящихся под наземными постройками) и отдельно стоящих защитных сооружений; длительному воздействию могут подвергаться только перекрытия встроенных сооружений.
Кратковременные тепловые воздействия в зависимости от вида массового пожара и возникающих при этом температур могут быть пяти типов: КВ-1, КВ-11, КВ-Ш, КВ-1У и КВ-У. Расчетное тепловое воздействие на ограждающие конструкций защитных сооружений определяется по табл. 2, в зависимости от ожидаемого вида пожара, типа сооружения (встроенное или отдельно стоящее) и рассчитываемой конструкции.
Таблица 2
Расчетные тепловые воздействия
Вид пожара Тепловые воздействия на сооружения
Встроенные Отдельно стоящие
Перекрытия Стены и входные устройства Перекрытия, стены и входные устройства
I ДВ КВ4 КВ4
II ДВ КВ-П КВ-П
III ДВ КВ-ГУ -
IV КВ-Ш - -
Для массовых пожаров первых 3 видов расчетные тепловые воздействия, приведенные во второй графе табл. 2, действительны только для расчета перекрытий защитных сооружений, расположенных под двухэтажными и более высокими зданиями I, II и III степени огнестойкости. Если на перекрытиях таких сооружений имеются продухи, длительное тепловое воздействие должно при расчете заменяться кратковременным типа КВ-У. Изменение температуры наружной поверхности перекрытия показано на рис. 2.
Рис. 2. Изменение температуры наружной поверхности перекрытия защитного сооружения: 1 - с продухом (КВ-У); 2 - без продухов
Во всех остальных случаях (другие степени огнестойкости наземных зданий, одноэтажные жилые или промышленные постройки) ДВ заменяются воздействием типа КВ-1 При расположении отдельно стоящих защитных сооружений в зоне образовавшегося завала их ограждения рассчитываются на кратковременное тепловое воздействие типа КВ-Ш. В процессе развития массовых пожаров изменяется и температура воздуха, которая достигает 800, 500 и 200 °С при пожарах I, II и III вида соответственно. Максимальный прирост температуры воздуха на территории, где возникли пожары IV вида, не превышают 10 °С.
В связи с этим, необходимо исключить возможность попадания задымленного и горячего воздуха внутрь сооружения через неплотности в ограждающих конструкциях, для чего в нем поддерживают избыточное давление не менее нормативного. Для этого нужно, чтобы количество приточного воздуха превышало объем утечки. Это достигается двумя путями:
за счет устанавливаемых в сооружении баллонов со сжатым воздухом или подачей наружного воздуха с предварительной его очисткой от окиси углерода в фильтрах ФГ-70 (рис. 3) и с последующим охлаждением в возду-
хоохладителях .
13
0 455 ± 5
I
12
Выход
воздуха
5
4
2
Рис. 3. Фильтр гопкалиптовый ФГ-70: 1 - корпус; 2 - крышка верхняя;
3 - заглушка; 4 - табличка; 5 - подушка; 6 - кольцо ниппельное; 7 - катализатор;
8 - кольцо закатное большое; 9 - кольцо; 10 - ниппель; 11 - прокладка;
12 - донышко; 13 - винт
Воздухоохладители обычно состоят из системы металлических трубок, по которым циркулирует холодная вода. Проходя через воздухоохладитель, горячий воздух отдает тепло холодной воде. Водяные воздухоохладители устанавливают, как правило, в убежищах, где имеется артезианская скважина, откуда можно получать достаточно холодную воду. При отсутствии артезианской скважины может быть устроен воздухоохладитель в виде теплообменников (теплоемких фильтров) из гравия, щебня, крупного песка. Здесь охлаждение воздуха происходит за счет поглощения тепла массой заполнителя.
После очистки и охлаждения воздух подается в убежище. При пожаре на поверхности вблизи убежища следует перейти на режим изоляции с регенерацией внутреннего воздуха. Для этих целей служат специальные регенеративные патроны РП-100, которые применяют в сочетании с кислородными
баллонами. Можно также использовать регенеративные установки РУ-150/6. Исследования показали, что режим регенерации с подачей наружного воздуха через фильтры ФГ-70 обеспечивает надежную защиту при условии работы в период всей расчетной продолжительности пожара. Однако установка РУ-150/6 работает только 6 ч [2].
При массовом пожаре газовый состав и температура воздушной среды около защищенных пунктов управления (ЗПУ) может изменяться в широких пределах в зависимости от сложившейся пожарной обстановки. При таких условиях подача воздуха в защитные сооружения гражданской обороны вызывает соответствующие изменения параметров внутренней среды. Повышение температуры воздуха внутри убежища выше допустимых значений может привести к тепловому удару и гибели людей. Поглощение укрываемыми окиси углерода, попадающей в убежище при пожаре, может вызвать отравления различной степени, в том числе и смертельные. В качестве показателя воздействия окиси углерода на людей принимается величина, равная произведению ее концентрации Ссо на время поглощения ? людьми, которую можно назвать дозой поглощения Дсо. Если поглощение окиси углерода укрываемыми людьми за время их пребывания превышает предельно допустимую дозу, то СО может оказать токсичное действие на людей и привести их к гибели.
Известно, что во время пожара при подаче воздуха из баллонов в помещение для укрываемых при режиме полной изоляции (режим III), наружный воздух в убежище не поступает. Удаление двуокиси углерода, выделяемой укрываемыми, осуществляется через вытяжные отверстия за счёт создания подпора при подаче воздуха из баллонов, которые при режиме III размещаются в баллонной. Необходимое количество баллонов пб, шт., можно определить по формуле:
дЫ т
Пб
б
где д - количество подаваемого воздуха в час в расчёте на одного укрываемого, м /ч-чел.;
N - количество укрываемых в убежище, чел.; т - продолжительность пребывания укрываемых в убежище, ч;
Q - полезный объём воздуха в баллоне, м .
Защита людей от воздействия продуктов горения при существующем внутреннем оборудовании убежищ в режимах I и II в ряде случаев не обеспечивается, поэтому неслучайно одним из основных требований к размещению защитных сооружений гражданской обороны (ЗСГО) является наличие режима полной изоляции и регенерации воздуха. В соответствии с нормами
проектирования защитные сооружения следует размещать в подвальных помещениях производств категорий по пожарной опасности Г и Д. Допускается размещение ЗСГО в подвальных помещениях производств категорий А, Б, В и Е при обеспечении полной изоляции подвалов от наземной части зданий, необходимой защиты входов (выходов) и снижения нагрузки от возможного взрыва в здании до 80 % по сравнению с эквивалентной расчетной нагрузкой. Огнестойкость зданий и инженерных сооружений, в которые предусматривается встраивать убежища, расположенные в зоне воздействия ударной волны, должны быть не ниже II степени огнестойкости. Минимальный предел огнестойкости основных строительных конструкций следует принимать для убежищ по СНиП П-11-77*.
Для внутренней отделки помещений ЗСГО должны применяться несгораемые материалы. Запрещается применение сгораемых синтетических материалов для изготовления нар и другого оборудования. При использовании под убежища гардеробных помещений, размещаемых в подвалах, хранение домашней и рабочей одежды должно производиться на металлических вешалках или в металлических шкафчиках. В помещениях следует предусматривать устройство автоматических установок пожаротушения, а также вентиляции, используемой для дымоудаления.
При приспособлении под убежища помещений, в которых в мирное время размещаются производства категории В (стоянки легковых автомашин, склады сгораемых материалов и несгораемых материалов в сгораемой таре) следует предусматривать возможность удаления дыма при пожаре с помощью вытяжной системы вентиляции. Объем удаляемого воздуха должен быть в 4 раза больше объема имеющегося, при этом должен устанавливаться герметический клапан (уплотняющая заслонка) с электроприводом, открытие которого должно предусматриваться одновременно с пуском вентилятора, осуществляемым: от пускового устройства в фильтро-
вентиляционном помещении; от пускового устройства, устанавливаемого у основного входа в убежище, используемого в мирное время; от дымовых извещателей. Одновременно с пуском вентилятора дымоудаления выключаются вентиляторы и закрываются герметическими клапанами приточные системы вентиляции.
Защитные сооружения ГО должны иметь не менее 2-х входов с шириной двери не менее 0,8 м, с высотой двери не менее 1,8 м. Вход (выход) в (из) убежище(а), имеющее дизельную электростанцию (ДЭС), через общую лестничную клетку многоэтажного здания допускается предусматривать при условии отделения глухими несгораемыми ограждениями маршей, идущих в подвал, от маршей, идущих на второй и последующие этажи и устройства обособленного выхода наружу [3].
Помещение машинного зала и запаса топливно-смазочных материалов защищенных ДЭС следует относить по пожарной опасности к категории В с оборудованием стационарными автоматическими противопожарными установками. Для дымоудаления из помещения ДЭС допускается использовать вытяжной вентилятор. В убежище вместимостью 600 чел. и более внутренний водопровод для пожаротушения следует предусматривать в случаях, когда это определено требованиями СНиП в зависимости от назначения помещений в мирное время. В ЗСГО ввод средств пожаротушения должен предусматриваться через входные проемы, заполняемые в мирное время обычными дверями. ЗСГО в мирное время должны иметь первичные средства пожаротушения в количестве, предусмотренном правилами пожарной безопасности.
Противопожарные требования необходимо учитывать в целях исключения или максимального снижения возможности возникновения внутренних и наружных пожаров и ограничения распространения огня; обеспечения своевременного обнаружения пожара, быстрого и эффективного его тушения силами и средствами объекта; обеспечения безопасности обслуживающего персонала в сооружении и возможности продолжения его деятельности при возникновении пожара; создания условий для быстрого восстановления основных функций сооружения, поврежденного пожаром. Противопожарные требования должны учитываться во всех частях проекта ЗСГО. В пояснительной записке к проекту отражаются особенности пожароопасности инженерных систем и помещений; требования пожарной безопасности в период эксплуатации ЗСГО; основные меры противопожарной защиты сооружения и территории объекта; мероприятия по наружному и внутреннему пожаротушению на объекте. Противопожарные требования к строительным конструкциям ЗСГО сводятся к следующему: сооружения должны иметь степень огнестойкости не ниже второй; максимальный предел огнестойкости основных строительных конструкций ЗСГО должен быть 1 ч; строительные конструкции сооружений должны быть выполнены из негорючих материалов. Несущие элементы лестниц (площадки, косоуры, лестничные марши) на путях эвакуации выполняются из железобетонных конструкций, имеющих предел огнестойкости не менее 1,5 ч, в отдельных случаях могут быть применены косоуры маршевых лестниц из других материалов при условии их защиты негорючими материалами или огнезащитными покрытиями, повышающими предел их огнестойкости не менее чем до 1,5 ч.
Двери складских помещений, ДЭС, баллонной, аккумуляторной, тамбуров-шлюзов, помещения узла связи, комплексов технических средств автоматизированной системы управления, аппаратных, инженерных коммуникаций
и т. п. следует предусматривать противопожарными. Количество подземных этажей ЗСГО должно быть не более одного. Ограждающие конструкции, разделяющие сооружения на отдельные противопожарные отсеки, а также ограждающие конструкции тамбуров-шлюзов, должны иметь предел огнестойкости не менее 4 ч. Ограждающие конструкции помещений, имеющих собственные границы герметизации внутри противопожарного отсека, а также помещения с производствами категорий А, Б, В, должны иметь предел огнестойкости не менее 2,5 ч.
В помещениях, где возможно выделение горючих газов, коробчатые конструкции в перекрытиях применять запрещается. Полы, крышки каналов и люков выполняются из негорючих материалов. Мебель и другой инвентарь помещений должны быть выполнены с негорючими несущими элементами. Материалы, применяемые для облицовки отделки (включая окраску), обивка и другие детали мебели должны быть трудногорючими; запрещается использование горючей мягкой мебели в сооружениях.
Ограждающие конструкции вентиляционных камер должны быть выполнены из негорючих материалов с пределом огнестойкости не менее 2 ч.
Анализ военно-доктринальных взглядов стран-членов НАТО указывает на то, что в мире сохраняются предпосылки, способствующие развязыванию военных действий против Российской Федерации, поэтому рассмотренные особенности должны быть учтены при проектировании и строительстве защитных сооружений гражданской обороны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП П-11-77* Защитные сооружения гражданской обороны.
2. Креммерер Ю. Ю. Защитные сооружения гражданской обороны: Учебное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 248 с.
3. Справочник по противопожарной службе гражданской обороны. - М.: Воениз-дат МО СССР, 1982. - 144 с.
