CC BY
74
Статистика и анализ пожаров
УДК 614.842.001.2
ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПОЖАРОВ В ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Ми Зуй Тхань
аспирант кафедры пожарной безопасности Московского государственного строительного университета
Приведены статистические данные по пожарам за 1999 - 2003 гг. в России и мире. Отмечено, что в РФ в течение ряда лет сохраняется неблагоприятная обстановка с пожарами в жилом секторе. Проанализированы основные причины возникновения и развития пожаров, определены наиболее распространенные источники зажигания и проведено их распределение по местам возникновения. Описаны характер и значение пожарной нагрузки в жилых помещениях. Даны примеры расчета температурно-временной среднеобъемной газовой среды помещений с различной пожарной нагрузкой.
Статистика пожаров в жилых зданиях
В конце XX в. на планете Земля насчитывалось
6 млрд чел. и более 200 независимых государств, ежегодно регистрировалось около 7 млн пожаров, при которых погибало примерно 70 тыс. чел. [1].
В России в 2003 г. численность населения составляла 144,5 млн чел., было зарегистрировано 239 тыс. пожаров, при которых погибли 19303 чел. [2]. Следовательно, за год на 1000 чел. пришлось 1,7 пожара (на 42% больше, чем средне-планетарный уровень). При этом на 100 пожаров пришлось 6,6 погибших (в 6,6 раза больше, чем в среднем на планете), а на 100 тыс. чел. — 13,4 погибших (в 9,4 раза больше). Отсюда следует, что обстановка с пожарами в России является неблагоприятной.
Согласно данным официальной статистики [2] пожары в жилых зданиях составляют 72 - 73% от их общего числа в РФ. При пожарах в жилых зданиях ежегодно погибают 17 - 18 тыс. чел., что составляет более 90% от общего числа жертв пожаров. Прямой материальный ущерб от этих пожаров превышает 2 млрд руб.
В табл. 1 приведены данные пожарной статистики по обстановке с пожарами в РФ за пятилетний период (1999 - 2003 гг.).
Из приведенных данных следует, что в целом по стране наблюдается несоответствие реального ущерба от пожаров требованиям основополагающего нормативного документа [3].
ТАБЛИЦА 1. Динамика основных показателей обстановки с пожарами в РФ за 1999 - 2003 гг. [2]
Показатель 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г.
Количество пожаров, тыс. 259,4 246,0 246,5 260,8 239,2
Прямой материальный ущерб, млн руб. 1772,9 1846,1 2622,1 3466,5 4175,5
Количество погибших при пожарах, чел. 14901 16298 18321 19988 19303
Количество травмированных при пожарах, чел. 14525 14034 14129 14481 14032
Количество уничтоженных строений, тыс. ед. 70,0 61,8 63,3 80,1 177,9
Особенно неблагополучна обстановка с пожарами в жилых зданиях (табл. 2). Количество пожаров в зданиях, предназначенных для проживания людей, ежегодно составляет 72 - 73% от общей числа пожаров в зданиях. При этом основное число пожаров происходит в деревянных одноэтажных домах. Значительное количество пожаров зафиксировано в зданиях массовой застройки высотой до девяти этажей (табл. 3), в них погибает примерно 25% от общего числа жерств пожаров.
Пожары возникают практически во всех помещениях жилых зданий. Но наиболее часто это про-
статистика и анализ пожаров
ТАБЛИЦА 2. Объекты пожаров
Объекты пожаров 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г.
Здания производственного назначения 13663 12309 12278 12413 10779
Здания торговых предприятий 7723 6964 7426 7964 7698
Здания образовательных учреждений 1585 1317 1263 1372 1074
Здания детских учреждений 755 640 575 652 472
Здания культурно-зрелищных учреждений 983 832 749 860 688
Здания лечебно-профилактических учреждений 1054 928 901 883 738
Здания административно-общественных учреждений 3106 2888 2810 2762 2576
Здания жилого сектора 188362 180221 179253 189679 173250
ТАБЛИЦА 4. Места возникновения пожаров в жилых зданиях (2003 г.)
Место возникновения пожара Количество
пожаров
Жилая комната 41269
Кухня 9431
Лестничная клетка 7791
Веранда, терраса 5978
Подвал 5771
Чердак 5217
Коридор 4369
Мусоропровод 4272
Балкон, лоджия 3121
Пристройка к зданию 1714
Подсобное помещение 998
Ванная, туалет 932
Лифт 891
Кладовка 241
Шахта дымоудаления, воздуховод 147
Прихожая 26
ТАБЛИЦА 3. Пожары в жилом секторе в зданиях различной этажности
Количество Количество пожаров, ед. (погибло, чел.)
этажей в здании 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г.
1 177740 (9537) 113844 (10686) 113655 (11754) 123124 (12809) 113379 (12380)
2 11378 (1043) 11683 (1244) 11785 (1369) 12454 (1561) 12007 (1441)
3-5 24344 (1628) 23481 (1744) 22550 (2018) 22558 (2200) 22136 (2322)
6-9 19541 (657) 17457 (684) 17049 (843) 16049 (914) 14830 (862)
10-16 10384 (235) 9123 (233) 9297 (267) 9286 (276) 7845 (284)
17-25 1352 (30) 1266 (22) 1253 (24) 1125 (28) 1154 (26)
Более 25 10(0) 20 (0) 21 (2) 17(1) 26 (0)
исходит в жилых комнатах, кухнях, коридорах и вспомогательных помещениях: подвалах, чердаках, лестничных клетках (табл. 4).
Распределение пожаров по местам возникновения иллюстрирует рис. 1, динамику ежегодного ущерба — рис. 2.
Причины возникновения пожаров разнообразны. В работе [4] выполнен статистический анализ причин пожаров в жилых зданиях. Из этого анализа следует, что значительное число пожаров вызвано
Другие (5%)
Чердак (6%) Подвал (6%)
Лестничная клетка (8%)
Кухня (10%)
Коридор (5%)
Веранда, терраса (6%)
Мусоропровод (5%)
Балкон, лоджия (3%)
Жилая
комната (46%)
РИС.1. Распределение мест возникновения пожаров в жилых зданиях РФ в 2003 г.
«
ы н
^
иа р
е теа
ам
«
о м
я р
П
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
1999 2000 2001 2002 2003 Год РИС.2. Динамика ущерба при пожарах в РФ за 1999 - 2003 гг.
человеческим фактором (неосторожное обращение с огнем и курение, нарушение правил эксплуатации электрических и газовых приборов и т.д.). Но ведущая роль принадлежит энергопотребляющим изделиям: холодильники, кондиционеры, радиоприем-
ники, телевизоры, электроплитки, электроутюги, светильники. Значительное количество пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации газовых плит.
Возникновение и развитие пожаров в жилых помещениях
Для возникновения пожара необходимо три компонента, связанных между собой временными и пространственными зависимостями: пожарная нагрузка, источник зажигания и окислитель.
Анализ статистики по пожарам в жилых зданиях показывает, что источник зажигания носит внутрисистемный характер. При инициировании пожара эту роль играют предметы жизнедеятельности человека. Изучение причин возникновения пожаров в жилых зданиях позволило определить наиболее распространенные источники зажигания [4], основные характеристики которых представлены в табл. 5.
Анализ статистических данных возникновения пожара в жилых зданиях позволяет произвести рас-
ТАБЛИЦА 5. Характеристики источников зажигания в жилых зданиях [4]
ТАБЛИЦА 6. Распределение источников зажигания по местам возникновения пожара в квартирах
Источник зажигания Температура нагрева, °С Примечание
Папироса 300 - 420 Высокая планерность, время тления 4-8 мин
Сигарета В начальный момент 310-320, затем 240 - 260 Время тления 26 - 30 мин
Электроплитка 600 - 700 (спираль), 250 - 300 (основание) Возможно возникновение вспышки масел и жиров
Газовая плита Открытое пламя То же
Кухонная электроплита 380 - 500 (рабочая поверхность) -"-
Утюг 200
Излучающий электронагреватель 500
Электрофон 160 (мундштук)
Телевизор Мощное пламенное горение после короткого замыкания Выделение большого количества токсичных продуктов горения, воспламенение происходит через 1-2 мин после включения
Электропроводка, электроарматура До 1000 (при корот ком замыкании), до 500 (при перегрузке)
Источник зажигания
* § *
Ч и а
3
я ч о
ч а
а
на чк т
ян
Эй я *
и
Сигарета и папироса * *******
Электропроводка или электроарматура * *******
Бытовые электроприборы * * *
Телевизор и радиоаппаратура * * *
Газовое оборудование *
Источники открытого пламени (паяльные лампы и др.) *
пределение наиболее распространенных источников зажигания по местам возникновения в современной жилой квартире. Результаты такого распределения представлены в табл. 6.
Как видно из табл. 6, наибольшее количество источников зажигания находится в кухне и жилой комнате, где человек присутствует в течение длительного времени.
Характер горючей нагрузки в жилых зданиях имеет специфику — неравномерность размещения даже в пределах одной квартиры. Пожарная нагрузка делится на постоянную (материалы строительных конструкций, пол, двери, отделка стен) и временную (мебель, одежда, книги, электрические приборы и т.д.).
Значение пожарной нагрузки разнообразно. В современных жилых зданиях пожарная нагрузка достигает 50 кг/м2 [4], для одно-, двух- и трехкомнатных квартир ее значение составляет 40, 52 и 57 кг/м2 соответственно. Изучение качественного состава пожарной нагрузки показывает, что временная нагрузка состоит на 55-61% из мебели, 15 - 30% изделий из ткани, 13 - 24% бумаги. Постоянная нагрузка составляет 20 - 30% от суммарной пожарной нагрузки.
Пожары жилых помещений являются пожарами в замкнутых пространствах. Их развитие протекает в несколько стадий:
• зажигания;
• начальная;
• полный охват помещения пламенем;
• развитого пожара;
• затухания.
На рис. 3 показано типичное изменение температуры при пожаре в помещении, однако развитие
Статистика и анализ пожаров
Время общей \ вспышки
Развитый
Начальная пожар
стадия
Зажигание Затухание
Время
РИС.3. Развитие пожара в помещении без тушения
реальных пожаров может отличаться от этой идеализированной схемы. Все пожары включают стадию зажигания, но дальнейшее их развитие может быть различным.
Стадия зажигания. Период, в течение которого пожар начинается.
Начальная стадия. После зажигания площадь пожара увеличивается. Интенсивность горения не зависит от пространственного фактора помещения. В этой стадии пожар может быть описан на основе скорости образования продуктов горения и выделяющейся энергии. Если количеств горючего материала и кислорода достаточно, пожар продолжает развиваться и температура в помещении повышается. В этой стадии пожар принято считать пожаром, регулируемым нагрузкой (ПРН).
Время полного охвата помещения пламенем. Момент возникновения общей вспышки определяет переход от начальной стадии к стадии развитого пожара, в котором все горючие предметы вовлечены в пожар. В течение этой стадии скорость тепловыделения самая большая.
Стадия затухания. Возникает в результате расходования горючих материалов или недостатка кислорода в помещении. В этой стадии скорость тепловыделения снижается.
Произведенная энергия пожара является основным фактором, влияющим на температуру в помещении пожара. При нагревании горючего материала продукты пиролиза твердых материалов вступают в реакцию с кислородом, производя теплоту и создавая пламя.
Формирование опасных факторов в процессе развития пожара
Основными опасными факторами пожара в жилых зданиях являются:
• дым;
• токсичные продукты горения;
• повышенная температура.
Дым, содержащий токсичные продукты горения, выступает основной причиной гибели людей при пожарах. Воздействие дыма на организм чело-
века заключается в раздражении слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, удушье.
При возникновении очага пожара за счет выделяющегося тепла происходит термическое разложение твердых материалов, находящихся в помещении, с образованием горючих газов. Эти газы вступают в реакцию окисления с кислородом воздуха. Тепло, выделяющееся в результате горения, передается ограждающим конструкциям помещения, пожарной нагрузке, окружающему воздуху. Над очагом пожара возникает зона нагретого газа. За счет разности плотностей нагретые газы и дым поднимаются над очагом и образуют конвективную струю (колонку), в которую подсасывается холодный воздух; при этом температура газов в ней несколько снижается. При пожарах в помещениях наблюдается неполное сгорание.
Достигнув потолка, конвективная струя начинает растекаться по нему, образуя припотолочный слой дыма. Дым представляет собой смесь воздуха с частично и полностью окисленными продуктами термического разложения и горения в виде конденсированных жидких и твердых частиц.
Задымление жилых помещений при пожаре происходит достаточно быстро. В первом приближении время задымления тз на уровне у (м) от пола может быть оценено по формуле [5]:
т з = 20-
1
л1У
1
^Нп.
(1)
1-. 2 где г п — площадь пола помещения, м ;
Нп — высота помещения, м;
g — ускорение свободного падения, м/с2.
Слой дыма, образовавшийся под потолком, опускается, достигает проемов в ограждающих конструкциях и начинает выходить в смежные помещения. Путями распространения дыма являются открытые проемы и каналы, щели и неплотности в конструкциях, места проходок инженерного и электрооборудования.
Развитие пожара сопровождается быстрым ростом температуры в объеме помещения. Повышение температуры определяется следующим факторами: размером и объемом помещения, свойствами горючих материалов, вовлеченных в процесс горения, величиной пожарной нагрузки, проемностью помещения.
Для прогноза температурного режима пожара предложено несколько методов [6 - 10]. На основе анализа и обобщения большого количества экспериментальных исследований пожаров в реальных помещениях с различной пожарной нагрузкой в работе [11] получены обобщенные графики "температура - время" (рис. 4).
РИС.4. Расчетные графики температурно-временной среднеобъемной газовой среды помещений в зависимости от пожарной нагрузки 2 и коэффициента проемности к [11]
Приведенные зависимости могут быть исполь- различных помещениях жилых зданий при измене-зованы для прогнозирования развития пожаров в нии пожарной нагрузки в широких пределах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алехин Е. М., Брушлинский Н. Н., Вагнер П., Коломиец Ю. И., Лупанов С. А., Соколов С. В. Пожары в России и в мире. Статистика, анализ, прогнозы. — М.: АГПС, 2002.
2. Пожары и пожарная безопасность в 2003 г.: Статистический сборник/Под общ. ред. Е. А. Серебренникова, А. В. Матюшина. — М.: ВНИППО, 2004. — 140 с.
3. ГОСТ 12.1.004-89. Пожарная безопасность. Общиетребования.
4. Самойлов Д. Б. Управление системой обеспечения пожарной безопасности человека в жилом здании /Дис... канд. техн. наук. — М.: МИПБ МВД РФ, 1999.
5. Батчер Е., Парнэлл А. Опасность дыма и дымозащита. — М.: Стройиздат, 1983. — 153 с.
6. Астапенко В. М., Кошмаров Ю. А., Молчадский И. С. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. — М.: Стройиздат, 1988. — 448 с.
7. Бартелеми Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций. / Пер. с франц. М. В. Предтеченского // Под ред. В. В. Жукова. — М.: Стройиздат, 1985. — 216 с.
8. Кошмаров Ю. А. Термогазодинамика пожара в помещении. — М.: Стройиздат, 1988. — 121 с.
9. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях различного назначения: Рекомендации / Под ред. И. С. Молчадского. — М.: ВНИИПО, 1988. — 56 с.
10. Молчадский И. С., Зотов С. В. Определение типа возможного пожара в жилых помещениях// Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. тр. — М.: ВНИИПО, 1981. — С. 3-9.
11. Walton D. W., Thomas P. Н. Estimating Temperatures in Compartment Fires // SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Section 3, Chapter 06, 3nd Edition, 2002.
Поступила в редакцию 25.04.05.
