Загальний порядок розрахунку

НЕОБХІДНОГО ЧАСУ ЕВАКУАЦІЇ

На основі аналізу проектного рішення об’єкта визначаються геометричні розміри приміщення та висота робочих зон. Розраховується вільний об’єм приміщення, що дорівнює різниці між геометричним об’ємом приміщення та об’ємом обладнання або предметів, що перебувають всередині. Якщо розрахувати вільний об’єм неможливо, то допускається приймати його рівним 80 % геометричного об’єму

Далі обираються розрахункові схеми розвитку пожежі, які характеризуються видом горючої речовини або матеріалу та напрямком можливого поширення полум’я. При виборі розрахункових схем розвитку пожежі варто орієнтуватися насамперед на наявність легкозаймистих і горючих речовин та матеріалів, швидке та інтенсивне горіння яких не може бути ліквідовано силами людей, що перебувають у приміщенні. До таких речовин та матеріалів належать: легкозаймисті та горючі рідини, розпушені волокнисті матеріали (бавовна, льон та ін.), розвішені тканини (наприклад, завіси в театрах або кінотеатрах), декорації у видовищних закладах, папір, стружка деревини, деякі види полімерних матеріалів (наприклад, м’який пінополіуретан, оргскло) тощо.

Для кожної з обраних схем розвитку пожежі розраховується критична для людини тривалість пожежі за наступними факторами:

– підвищеною температурою;

– втратою видимості в диму;

– токсичними газами;

– зниженим вмістом кисню.

Отримані значення рівняються між собою та з них обирається мінімальне, котре і є критичною тривалістю пожежі за j-ою розрахунковою схемою.

Потім визначається найнебезпечніша схема розвитку пожежі в даному приміщенні. Із цією метою за кожною зі схем розраховується кількість вигорівшого до моменту t_крj матеріалу m j крt_j та порівнюється із загальною кількістю даного матеріалу Мj, що може бути охоплено пожежею за розглянутою схемою. Розрахункові схеми, за якими m_j>М_j, виключаються з подальшого аналізу. З розрахункових схем, що залишилися, обирається найнебезпечніша схема розвитку пожежі, за якою критична тривалість пожежі мінімальна.

Отримане значення t_кр приймається як критична тривалість пожежі для розглянутого приміщення.

За значенням t_кр визначається необхідний час евакуації людей з даного приміщення.

2.1. Визначення геометричних характеристик приміщення

До геометричних характеристик приміщення, що використовуються у розрахунках, належать його геометричний об’єм, приведена висота Н та висота кожної з робочих зон h.

Геометричний об’єм визначається на основі розмірів та конфігурації приміщення. Приведена висота визначається, як відношення геометричного об’єму до площі горизонтальної проекції приміщення. Висота робочої зони розраховується в такий спосіб:

h = h_відм + 1,7 – 0,5 δ, (2.1)

де h_відм – висота відмітки зони знаходження людей над підлогою приміщення, м;

δ – різниця висот підлоги, дорівнює нулю при його горизонтальному розташуванні, м.

Варто мати на увазі, що максимальної небезпеки при пожежі піддаються люди, що перебувають на рівні більше високої відмітки. Так, при визначенні необхідного часу евакуації людей з партеру залу для глядачів з похилою підлогою значення h для партеру потрібно розраховувати, орієнтуючись на віддалені від сцени (розташовані на найбільш високій відмітці) ряди крісел.

2.2. Вибір розрахункових схем розвитку пожежі

Час виникнення небезпечних для людини ситуацій при пожежі в приміщенні залежить від виду горючих речовин та матеріалів і площі горіння, що, у свою чергу, обумовлюється властивостями самих матеріалів, а також способом їхнього складування та розміщення. Кожна розрахункова схема розвитку пожежі в приміщенні характеризується значеннями двох параметрів А і n, які залежать від форми поверхні горіння, характеристик горючих речовин та матеріалів і визначаються в такий спосіб.

1. Для горіння легкозаймистих та горючих рідин, розлитих на площі F:

– при горінні рідини зі сталою швидкістю (характерно для рідин, що легко випаровуються)

А=F ⋅ ψ; при цьому приймаємо, що n = 1, (2.2)

де ψ – питома стала масова швидкість вигоряння речовини, кг·м^-2 с^-1;

– при горінні рідини з несталою швидкістю

А = 0,67 ψ ⋅ F/ ; при цьому приймаємо, що n = 1,5, (2.3)

де τ_ст – час становлення стаціонарного режиму вигоряння рідини, с.

Значення τ_ст приймають у залежності від температури кипіння рідини: до 100 °С – 180 с; від 101 до 150 °С – 240 с; більше 150 °С – 360 с.

2. Для кругового поширення полум’я поверхнею рівномірно розподіленого в горизонтальній площині горючого матеріалу

;при цьому приймаємо, що n = 3 (2.4)

де V_л – лінійна швидкість поширення полум’я поверхнею горючого матеріалу, м/с.

3. Для вертикальної або горизонтальної поверхні горіння у вигляді прямокутника, одна зі сторін якого збільшується у двох напрямках за рахунок поширення полум’я(наприклад, горизонтальне поширення вогню по театральній завісі після охоплення її полум’ям по всій висоті)

A = ψ⋅ V⋅ b; при цьому приймаємо, що n = 2, (2.5)

де b – перпендикулярний до напрямку руху полум’я розмір зони горіння, м.

4. Для вертикальної поверхні горіння, що має форму прямокутника (наприклад, горіння завіси, одиночних декорацій, горючих оздоблювальних або облицювальних матеріалів стін при запаленні знизу до моменту досягнення полум’ям верхнього краю матеріалу)

A = 0,667 ⋅ ψ ⋅ V_Г ⋅ V_В;при цьому приймаємо, що n = 3, (2.6)

де V_Г та V_В – середні значення горизонтальної та вертикальної швидкості поширення полум’я поверхнею матеріалу, м/с.

5. Для поверхні горіння, що має форму циліндра (наприклад, горіння пакета декорацій або тканин, розташованих з деяким зазором)

A = 2,09 ⋅ ψ ⋅ V_Г ⋅ V_В;при цьому приймаємо, що n = 3. (2.7)

Кожній розглянутій розрахунковій схемі присвоюється порядковий номер (індекс j).

2.3. Визначення критичної тривалості пожежі для обраної схеми її розвитку

Розрахунок t_крj проводиться в наступній послідовності. Спочатку знаходять значення комплексу В, який залежить від об’єму приміщення та від теплоти згорання речовини, що горить:

, (2.8)

де Q – нижня теплота згоряння матеріалу, охопленого полум’ям (при розглянутій схемі), MДж/кг;

V – вільний об’єм приміщення, м³;

С_р – питома ізобарна теплоємність газу МДж/кг·К;

φ – коефіцієнт тепловтрат (від 0,2 до 0,25);

η – коефіцієнт повноти горіння, (0,95 для твердих горючих матеріалів та 0,75 для рідин).

Потім розраховується безрозмірний параметр z за формулою

, (2.9)

де Н – загальна висота приміщення, м;

h – висота робочої зони, м. У розрахунках приймаємо h = 1,8 м.

Далі визначається критична тривалість пожежі для даної j-ої схеми розвитку за кожним з небезпечних факторів:

а) за підвищенням температури:

(2.10)

де t₀ – початкова температура в приміщенні, t₀ = 20°С;

б) за втратою видимості внаслідок задимлення:

(2.11)

де α – коефіцієнт відбиття (альбедо) предметів на шляхах евакуації, приймаємо α = 0,3;

Е – початкова освітленість шляхів евакуації, лк, Е = 50 лк;

D – димоутворююча здатність матеріалу, Нп·м²·кг^–1;

в) за зниженням вмісту кисню:

(2.12)

де L_О2 – витрата кисню на спалення 1 кг матеріалу, кг·кг^–1 (задається у вихідних даних);

г) за кожним з газоподібних токсичних продуктів горіння:

(2.13)

де х – гранично припустимий вміст даного газу в атмосфері приміщення, кг·м^–3

(х_СО2 = 0,11 кг·м^–3; х_СО = 1,16·10^–3 кг·м^-3; х_HCl = 23·10^–6 кг·м^–3).

L – питомий вихід токсичних газів при згорянні 1 кг, кг·кг^–1, приймається:

– для твердих речовин = 1,51; = 0,024;

– для рідких речовин = 2,92; = 0,148.

З отриманих внаслідок розрахунків значень критичної тривалості пожежі вибирається мінімальне:

(2.14)

Необхідний час евакуації людей з даної робочої зони розглянутого приміщення розраховується з формули:

t_нб = к_б ⋅ t_кр, (2.15)

де k_б – коефіцієнт безпеки, k_б = 0,8.

2.4. Приклади розрахунку необхідного часу евакуації

1. Розрахувати необхідний час евакуації людей за умови досягнення критичної температури.

Вихідні дані для розрахунку:

вид горючої речовини – дизельне паливо;

розміри приміщення 120 х 40 х 4 м;

можлива площа поверхні горіння F_гор = 100 м²;

питома масова швидкість вигоряння - = 0,042 кг/(м² с);

початкова температура повітря в приміщенні – t_н =22 ⁰С;

нижча теплота згоряння Q_н = 48870 кДж/кг;

висота робочої зони працюючих – h = 1,8 м;

коефіцієнт тепловтрат – = 0,75;

коефіцієнт повноти горіння – h = 0,95;

питома ізобарна теплоємність – С_р = 1,32 кДж/(кг К).

Розв’язання:

1. Визначаємо розмірний параметр А, що враховує питому масову швидкість вигоряння горючого матеріалу і площу пожежі для випадку горіння рідини зі сталою швидкістю:

А = · F_гор = 0,042 · 100 = 4,2 кг/с.

При цьому, показник ступеня, що враховує зміну маси вигоряючого матеріалу у часі, n = 1

2. Визначаємо розмірний комплекс В, що залежить від теплоти згоряння матеріалу і вільного об’єму приміщення:

.

3. Визначаємо безрозмірний параметр Z, що враховує нерівномірність розподілу небезпечних факторів пожежі за висотою приміщення

при Н 6 м ,

де h – висота робочої зони, м;

Н – висота приміщення, м.

4. Розраховуємо значення критичної тривалості пожежі (t_кр) за умови досягнення підвищеної температури в зоні перебування людей (у робочій зоні):

.

ВИСНОВОК: Необхідний час евакуації за досягненням критичної температури становить 37 секунд.

2. Розрахувати необхідний час евакуації людей за умови досягнення гранично припустимої концентрації токсичних речовин (HCl).

Вихідні дані для розрахунку:

вид горючої речовини – полівінілхлорид;

розміри приміщення 40 х 50 х 5 м;

питома масова швидкість вигоряння = 0,0028 кг/(м² с);

питоме виділення хлористого водню при згорянні 1кг речовини = 0,38 кг·кг^-1;

ГПК хлористого водню = 23ּ10^–6 кг/м³;

нижча теплота згоряння Q_н = 24300 кДж/кг;

висота робочої зони працюючих h = 1,8 м;

коефіцієнт тепловтрат = 0,75;

коефіцієнт повноти горіння h = 0,5;

питома ізобарна теплоємність С_р = 1,32 кДж/(кг К);

лінійна швидкість поширення полум’я v _л = 0,033 м·с^–1;

Розв’язання:

1. Визначаємо розмірний параметр А:

А = 1,05 · · v _л² = 1,05· 0,0028 · 0,033² = 3,2 · 10^–6 кг/с

При цьому n =3.

2. Визначаємо розмірний комплекс В

3. Визначаємо безрозмірний параметр Z,

при Н 6 м,

4. Розраховуємо значення критичної тривалості пожежі (t_кр) за умовою досягнення граничної концентрації хлористого водню

.

ВИСНОВОК: Необхідний час евакуації за умови досягнення гранично припустимої концентрації становить 63 секунди.

3. Розрахувати необхідний час евакуації людей з приміщення за умови зниження концентрації кисню при пожежі.

Вихідні дані:

вид горючої речовини – розчинник №346

розміри приміщення 90 х 60 х 4 м

можлива площа горіння F_гор = 80 м²

питома масова швидкість вигоряння = 0,048 кг/(м² с)

питомі витрати кисню для згоряння 1кг речовини =3,34 кг·кг^-1.

нижча теплота згоряння Q_н = 43540 кДж/кг;

висота робочої зони працюючих h = 1,8 м;

коефіцієнт тепловтрат = 0,75;

коефіцієнт повноти горіння h = 0,95;

питома ізобарна теплоємність С_р = 1,32 кДж/(кг К);

Розв’язання:

1. Визначаємо розмірний параметр А:

А = · F_гор. = 0,048 · 80 = 3,84 кг/с,

При цьому n =1.

2. Визначаємо розмірний комплекс В:

.

3. Визначаємо безрозмірний параметр Z:

при Н 6 м .

4. Розраховуємо значення необхідного часу евакуації (t_кр) за умови досягнення граничної концентрації кисню:

.

ВИСНОВОК. Необхідний час евакуації за умови досягнення граничної концентрації кисню становить 33 секунди.

3. ВИМОГИ ДО СКЛАДАНЯ ПЛАНІВ ЕВАКУАЦІЇ

У відповідності до п. 3.5 Правил пожежної безпеки в Україні (затверджених наказом МНС України 19.10.2004 № 126) в будівлях і спорудах, які мають два поверхи і більше, при одночасному знаходженні на поверсі більше 25 осіб мають бути розроблені і на видних місцях вивішені плани (схеми) евакуації людей у випадку пожежі.

Необхідність забезпечення планами (схемами) евакуації одноповерхових будівель і споруд визначається місцевими органами державного пожежного нагляду, виходячи з їхньої пожежної небезпеки, кількості людей, площі тощо.

План евакуації при пожежі (план евакуації) – документ, в якому заздалегідь розроблені схеми та вказані евакуаційні шляхи та виходи, установлені правила поведінки людей, а також порядок і послідовність дій обслуговуючого персоналу на об’єкті при виникненні пожежі або в умовах надзвичайної ситуації.

Плани евакуації включають в себе дві частини: графічну і текстову.

Графічна частина складається з поверхового плану будівлі. На ній позначаються евакуаційні виходи, виходи назовні, сходові клітки, сходи, маршрути руху, а також позначення розміщення кнопок ручних пожежних сповіщувачів, телефонних апаратів, первинних засобів пожежогасіння. На плані евакуації викреслюються контури будівлі, суцільними зеленими стрілками позначаються основні напрямки евакуації, пунктирними лініями позначаються запасні евакуаційні виходи; позначають розміщення первинних засобів пожежогасіння (вогнегасників), пожежних кранів, телефонів, місць відключення електрики, при цьому схема евакуації не повинна бути перевантаженою другорядними деталями.

У текстовій частині докладніше описується порядок, що визначає дії персоналу із забезпечення безпечної та швидкої евакуації людей, за яким не рідше одного разу за півріччя повинно бути виконане практичне відпрацювання необхідних дій усіма задіяними в евакуації працівниками підприємства (установи).

Приклади текстової та графічної частини наведено в додатках 12, 13.

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Кодекс цивільного захисту України. Прийнятий від 02.10.2012, № 5403-VI. Введення в дію з 01.07.2013.

2. ДБН В.1.1-7-2002. Захист від пожежі. Пожежна безпека об’єктів будівництва.

3. ДБН В.2.2-3-97. Будинки і споруди. Будинки і споруди закладів освіти.

4. ДБН В.2.2-9-2009. Будинки і споруди. Громадські будинки та споруди. Основні положення.

5. ДБН В.2.2-10-2001. Будинки і споруди. Заклади охорони здоров’я.

6. ДБН В.2.2-15-2005. Будинки і споруди. Житлові будинки. Основні положення.

7. ДБН В.2.2-20:2008. Будинки і споруди. Готелі.

8. ДБН В.2.2-25:2009. Будинки і споруди. Підприємства харчування.

9. ДБН В.2.2-28:2010. Будинки адміністративного та побутового призначення.

10. НАПБ А.01.001-04. Правила пожежної безпеки в Україні.