CC BY
194
УДК 614.841
А.А. Власов
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДЕКСНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
ПОЖАРНОГО РИСКА
Рассмотрены современные подходы к анализу пожарного риска зданий и сооружений и их роль с точки зрения перехода к гибкому нормированию требований пожарной безопасности. Обсуждаются эвристические подходы к оценке пожарного риска, проанализирован мировой опыт создания и использования соответствующих методов и программных средств для их реализации. Приведены примеры индексных методов для оценки пожарной опасности и риска объектов различного назначения. Указывается на целесообразность разработки и применения индексного метода для оценки уровня пожарной опасности.
Ключевые слова: анализ риска; пожарная безопасность; индексные методы.
A. Vlasov
COMPARATIVE ANALYSIS OF APPLICATION OF INDEX METHODS OF THE ANALYSIS OF FIRE RISK
Modern approaches to the analysis of fire risks for buildings and structures are considered, and their role from the viewpoint of changing over to flexible normalization offire safety regulations is discussed. The heuristic approaches to fire risk assessment are considered and the world experience in development and practical application of relevant methods and their implementation as software tools are discussed. Examples of indexing methods used for assessment offire hazard and risks of objects of various applications are presented. The urgency for the development and implementation of national fire risk indexing method is pointed out.
Keywords: risk analysis; fire safety; indexing methods.
Анализ пожарного риска заключается в систематическом использовании всей доступной информации для идентификации опасностей и оценки риска возможных нежелательных событий. В связи с принятием в 2008 году Федерального закона № 12Э-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» особую актуальность приобретают выработка и внедрение в отечественную практику научно обоснованных методик количественной оценки пожарного риска, позволяющих устанавливать соответствие реально существующего уровня риска законодательно установленному предельному значению. В последние десятилетия в большинстве промышленно развитых стран происходит переход от жёсткого нормирования требований пожарной безопасности при проектировании зданий и сооружений к гибкому или объектно-ориентированному нормированию. Сущность этого подхода состоит в том, что устанавливаются цели, которым должна соответствовать система пожарной безопасности объекта, но не регламентируются проектные решения для их достижения. Тем самым к минимуму сводятся ограничения в устройстве объекта, стимулируется использование новых подходов к обеспечению пожарной безопасности и в конечном итоге обеспечивается более высокая экономическая эффективность проектных решений.
Одним из таких подходов является индексирование пожарного риска. Он особо актуален в условиях, при которых строгий количественный анализ риска на основе вероятностных методов, применяемых в отечественных методиках, оказывается затруднительным или невозможным вследствие недостаточности статистических данных, отсутствия или неудовлетворительной точности математических моделей. Индексирование пожарного риска является эвристической моделью пожарной безопасности. В данном подходе существенную роль играет экспертное оценивание, при
помощи которого определяются субъективные вероятности событий, и формируется набор факторов, определяющих пожарную опасность объекта и степень его защиты. Выбранные факторы оцениваются в некоторых внутренних единицах (баллах) с последующим выведением итоговой оценки (индекса пожарной опасности) и её интерпретацией с точки зрения достаточности пожарной безопасности объекта.
Индексные методы, разработанные для оценки пожарной опасности, в качестве атрибутов, как правило, рассматривают факторы, способствующие возникновению и развитию пожара (пожарную нагрузку, источники зажигания и т. д.), а также факторы, снижающие пожарную опасность (наличие средств пожаротушения, огнестойкость конструкции, наличие сигнализации и путей эвакуации и т. д.). Итоговый показатель (индекс пожарного риска) выражает степень пожарной опасности объекта в некоторых условных единицах. На его основе можно сравнивать пожарную опасность двух объектов либо судить об эффективности внедрения противопожарных мероприятий на заданном объекте.
Индексы пожарного риска, наиболее часто упоминаемые в литературе по оценке пожарной безопасности, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Индекс Математическое выражение индекса Значение приемлемого риска
Индекс Гретенера Ig [3] р(xi,х2,хз ) х A(xi,х2,хз ) G = N(xt) х S(x2) х F (хз) Ig<1,3
Индекс FRAME Ifr [4] Р IpR~ Ах D Ifr<1
Индекс пожара и взрыва «Дау Кемикал» ID [5] 6 12 ¡D = х0' ^ xi 1 ' ^ xi2 (=1 (=1 Id<96
Индекс FSES If [6] 5 1р=nxi i (=1 IF<£j=1 £ \=1 ljk(.xi 2)xi 2
Метод Гретенера первоначально создавался для применения в страховом деле с целью определения величины страховых взносов в зависимости от существующих пожарных рисков. Пожарный риск, в первую очередь, рассматривается с точки зрения опасности для имущества (материальный риск). Основу метода Гретенера составляет оценка вероятности возникновения пожара (фактора инициации) A и ожидаемого ущерба в некоторых эмпирически выбранных единицах. Ожидаемый ущерб вычисляется как отношение потенциальной пожарной опасности P и фактора пожарной защиты, учитывающего наличие нормативных мероприятий N, специальных мероприятий S и огнестойкость сооружения F. После чего пожарный риск определяется как произведение этих величин (что соответствует общепринятому в вероятностных методах определению риска).
Фактически в методе Гретенера пожарный риск является мерой баланса между вероятностью возникновения пожара, потенциальным ущербом и защитными мероприятиями. Объект считается защищенным достаточно, если риск не превосходит некоторого установленного значения, в противном случае имеющиеся защитные мероприятия недостаточны и требуется их усиление.
Рассмотрим метод FRAME (Fire Risk Assessment Method for Engineering), развиваемый в Бельгии на протяжении более чем 30 лет. От вариантов метода Гретенера, рассмотренных выше, FRAME выгодно отличается, охватом более широкого спектра опасностей, связанных с пожарами. Пожарный риск оценивается с трёх точек зрения - прямой материальный риск (уничтожение имущества), риск для людей и риск косвенных экономических потерь (остановка производства). При создании FRAME на основе логических деревьев событий и отказов были проанализированы
причинно-следственные связи между событиями, возможными при пожаре, что нашло отражение в используемых расчётных формулах.
Риск для людей
Р1
R1 =-; PI = а ■ i ■ е ■ v ■ z; А\ = 1,6-a-t-r; D1= N -U;
Al-Dl H
Риск материальных потерь R2 = P2 /(A2-D 2 ); P2 = q ■ i ■ g ■ e ■ v ■ z; A2 = 1,6-a-t-c; D 2 = W ■ N ■ S ■ F;
Риск косвенных потерь R3 = P 3 /(A3 ■ D 3 ); P 3 = g ■ i ■ e ■ v ■ z; A3 = 1 , 6 -a-c-d; D 3 = W ■ N ■ S ■ Y, где P - потенциальный риск; A - приемлемый риск; D - защитные мероприятия; q - фактор полной пожарной нагрузки; i - фактор распространения пламени, определяемый с учётом среднего размера горючего материала m (отношения объёма к площади поверхности), температуры термической деструкции поверхности T и класса горючести M; v - фактор вентиляции. Геометрия помещения учитывается факторами этажности e и формы помещения g; z - фактор доступности помещения для пожарного расчёта, зависящий от высоты (глубины) помещения и числа направлений, с которых возможен доступ в помещение. Условное значение A0 = 1,6 определяет базовый уровень допустимого риска; a - фактор инициации загорания; t - фактор времени эвакуации; c - фактор, характеризующий трудность восстановления содержимого и его стоимость в денежном выражении; r
- фактор окружающей обстановки, который показывает, насколько быстро распространяется пожар и накапливается дым; d - фактор зависимости воздействия пожара на производственный процесс; W -фактор, характеризующий систему водоснабжения; N - фактор, характеризующий нормативные мероприятия; S - фактор, характеризующий специальные мероприятия; F - фактор огнестойкости; U
- мероприятия, способствующие эвакуации; Y - мероприятия, способствующие сохранности имущества.
Примером «специализированного» индексного метода может служить индекс пожаровзрывоопасности, разработанный химической компанией «Dow Chemical» (США) и предназначенный для оценки рисков, связанных с хранением и использованием пожаровзрывоопасных материалов на предприятиях химической промышленности. В этом методе выделяются определённые производственные участки (например, реакторы, смесители, камеры сгорания, хранилища опасных веществ и т. п.), для каждого из которых определяется фактор опасности материала, характеризующий интенсивность энерговыделения при возгорании и оцениваемый в баллах в диапазоне от 1 до 40. Затем оценивается фактор опасности для данного участка, зависящий от ряда показателей, которые приведены в таблице и разделены на два класса. Первый класс включает показатели, которые могут усиливать или ослаблять тяжесть последствий пожара, второй — показатели, влияющие на вероятность возникновения пожара или взрыва). После заполнения таблицы показатели каждого класса суммируются и результаты перемножаются (что на качественном уровне соответствует определению риска как произведения вероятности и ущерба), в результате получается фактор опасности, заключённый в пределах от 1 до 8. Окончательный индекс пожаровзрывоопасности FEI (Fire and Explosion Index) вычисляется как произведение фактора материала и фактора опасности. Отдельно оцениваются факторы, способствующие снижению опасности.
Другим примером индексного метода может служить система оценки пожаробезопасности FSES (Fire Safety Evaluation System), которая была разработана для оценки соответствия уровня пожарной безопасности людей требованиям нормативного документа [6]. Данный индексный метод предназначен в первую очередь для учреждений здравоохранения, что нашло отражение в выборе атрибутов, по которым оценивается риск. Все здание разбивается на зоны, отделённые этажными перекрытиями, пожарными преградами или дымовыми барьерами. Для каждой зоны фактор риска оценивается по пяти категориям, указанным в табл. 2.
Параметр Обозначение Минимальное значение Максимальное значение
Парамет ры риска для людей
Мобильность пациентов Х11 1 4,5
Плотность размещения пациентов x21 1 2
Расположение зоны Х31 1,1 1,6
Соотношение числа пациентов и Х41 1 4
персонала
Возраст пациентов Х51 1 1,2
Общий фактор риска для находящихся в данной зоне вычисляется как произведение коэффициентов по указанным пяти категориям. Затем по тринадцати категориям оцениваются меры пожарной безопасности, снижающие риск (учитывается горючесть конструкции, пожароопасность отделочных материалов, огнестойкость дверей, наличие дымовых преград, средств пожарной сигнализации, ручного и автоматического оповещения, количество путей эвакуации и др.). Начисленные по каждой категории баллы затем суммируются, и полученный результат сравнивается с определённой ранее величиной относительного пожарного риска. Кроме того, производится выборочное суммирование баллов, и определяются уровни безопасности с точки зрения трёх стратегий - ограничения распространения пожара, его тушения и эвакуации людей. Считается, что пожарная безопасность людей в данной зоне соответствует требованиям, если по каждой стратегии набраны баллы не ниже установленных уровней, а общий балл мер пожарной безопасности больше, чем фактор пожарного риска.
Индексные методы, реализующие эвристический подход к оценке риска позволяют оценивать уровень пожарной опасности и риска с минимальными вычислительными затратами, однако успешность их использования кардинальным образом зависит от правильности балльной оценки различных факторов и интерпретации результата. Для максимально эффективного использования различных методов необходимо чётко представлять их область применимости, а также сильные и слабые стороны. С точки зрения практического применения индексные методы анализа риска дают количественную оценку уровня риска, но отличаются простотой, минимальными вычислительными требованиями и возможностью быстрой оценки уровня пожарной безопасности на основе небольшого числа параметров. Любой индексный метод, по сути, представляет собой простую модель сложной системы и является важным связующим звеном между теоретическими моделями этой системы и реальными условиями. Индексные методы позволяют также определить необходимость внедрения дополнительных противопожарных мероприятий.
Литература
1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Эсманский Р. К. (2009). Анализ пожарных рисков. Часть I: Подходы и методы. Проблемы анализа риска, т. 6, № 3, с. 8—27.
3. Осипова М. Н. (1998). Методическое пособие по оценке пожароопасности помещений различного назначения методом Гретенера. — M.: НОУ ТАКИР.
4. De Smed, E. (2008). FRAME 2008. Theoretical basis and technical reference guide.
5. Dow's Fire and Explosion Index Hazard Classification Guide. 7th ed. (1994). — New York: Dow Chemical Company, American Institute of Chemical Engineers.
6. NFPA 101A, Alternative Approaches to Life Safety. (2001). — Quincy, MA: National Fire Protection Association.
7. NFPA 101, Life Safety Code. (2001). — Quincy, MA: National Fire Protection Association.
