При вынужденной эвакуации из зданий и сооружений движение людей инстинктивно начинается в одном направлении — в сторону выходов. Это приводит к быстрому увеличению плотности потоков людей в эвакуационных проходах. С увеличением плотности потоков снижается скорость движения, поэтому основным показателем эффективности вынужденной эвакуации является время, в течение которого люди могут при необходимости покинуть отдельные помещения и здания в целом.

Безопасность вынужденной эвакуации достигается в тех случаях, когда ее продолжительность меньше времени достижения критических для человека условий: критической температуры (60 °С), снижения концентрации кислорода, накопления в воздухе токсичных продуктов горения сверх допустимых количеств, потери видимости из-за задымления. Время наступления указанных критических условий зависит от конкретных обстоятельств и может быть рассчитано. Снижение времени эвакуации достигается конструктивно-планировочными и организационными решениями.

Основные параметры эвакуации из зданий и сооружений: плотность, скорость движения людского потока, пропускная способность путей (выходов) и интенсивность движения. Кроме того, эвакуационные пути (как горизонтальные, так и наклонные) характеризуются длиной и шириной.

Предельно допустимая длина эвакуационного участка, м,

где V — скорость движения людей при вынужденной эвакуации, м/мин: 16 — по горизонтальным участкам, 8 — по лестнице вверх, 10 — по лестнице вниз; T — допустимое время эвакуации, мин: 6 — из зданий I и II степеней огнестойкости, 4 — из зданий III и IV степеней огнестойкости, 3 — из зданий V степени огнестойкости. Для детских учреждений время эвакуации уменьшают на 20 %.

Допустимая длина путей эвакуации должна быть не более 50 м в одноэтажных производственных зданиях I и II степеней огнестойкости с производствами категории А и не более 100 м в зданиях категорий Б и В. В многоэтажных производственных зданиях эти расстояния соответственно 40 и 75 м.

Для расчета площадь /горизонтальной проекции человека принимают в зависимости от его возраста, вида одежды и переносимого груза из следующих соотношений:

При Д< 0,05 м2/м2 человек имеет полную свободу движения как по направлению, так и по желаемой ему скорости. При плотности размещения людей в интервале 0,05 < Д< 0,15 человек не может свободно менять направление своего движения, а при Д≥ 0,15 м2/м2 люди начинают двигаться неразрывно. Поэтому при расчетах следует обеспечить значение Д ≤ 0,9 м2/м2.

Пропускная способность путей (проемов), м2/мин (или чел/мин), — это число людей, проходящих в единицу времени через поперечное сечение пути:

где В— ширина участка эвакуации, м.

Интенсивность движения людского потока, м/мин,

При Д≤0,9м2/м2 интенсивность движения потока людей q должна соответствовать следующим значениям, м/мин, не более: 13,5 — для горизонтального пути; 8,5 — для дверных проемов шириной 1,6 м (и более); 7,2 — по лестнице вниз; 9,9 — по лестнице вверх.

Расчетное значение ширины эвакуационного участка, м,

Вр = N/(Lпδ),

где δ — плотность потока людей по длине участка, чел/м2: для взрослых 8 ≤ 10... 12, для детей 8 ≤ 20...25. Значение 8 можно также определить по формуле: δ =N/S.

Ширину В участков эвакуации принимают по таблице 30.1 с учетом расчетного значения Вр.

Число путей эвакуации

nэ = 0,6N/(100B).

Полученное значение округляют в большую сторону, но в любом случае должно соблюдаться условие: пэ ≥ 2.

30.1. Ширина проходов, коридоров, дверей, маршей и площадок лестниц, м

Примечание. Ширину проходов к одиночным рабочим местам, а также лестниц на галереи, этажи, площадки допускается уменьшать до 0,7 м; ширину маршей и площадок лестниц в подвалы и чердаки, а также лестниц, предназначенных для эвакуации менее 50 человек, — до 0,9 м.

Число ворот для эвакуации животных из помещения:

где Nж — общее число содержащихся в помещении животных; Р— число животных на 1 м ширины выхода (табл. 30.2); С— ширина ворот, м: для коровников и конюшен ≥ 2 м, для овчарен ≥ 2,5 м, для свинарников ≥ 1,5 м.

30.2. Допустимое число животных на 1 м ширины эвакуационного выхода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Кафедра безопасности жизнедеятельности

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ

Введение

1 Расчет допустимой продолжительности эвакуации при пожаре

2 Расчет времени эвакуации

3 Пример расчета

Список использованных источников

Приложение А. Таблица АЛ – Категории производства

Приложение Б. Таблица Б.1 – Степень огнестойкости для различных зданий

Приложение В. Таблица В.1 – Средняя скорость выгорания и теплота сгорания веществ и материалов

Приложение Г. Таблица Г.1 – Линейная скорость распространения пламени на поверхности материалов

Приложение Д. Таблица Д. 1 – Время задержки начала эвакуации

Приложение Е. Таблица ЕЛ – Площадь проекции человека. Таблица Е. 2 -Зависимость скорости и интенсивности движения от плотности людского потока

Введение

Одним из основных способов защиты от поражающих факторов ЧС является своевременная эвакуация и рассредоточение персонала объектов и населения из опасных районов и зон бедствий.

Эвакуация – комплекс мероприятий по организованному выводу или вывозу персонала объектов из зон ЧС или вероятностей ЧС, а также жизнеобеспечение эвакуированных в районе размещения.

При проектировании зданий и сооружений одной из задач является создание наиболее благоприятных условий для движения человека при возможной ЧС и обеспечение его безопасности. Вынужденное движение связано с необходимостью покинуть помещение или здание из-за возникшей опасности (пожар, авария и т.п.). Профессором В.М. Предтеченским впервые рассмотрены основы теории движения людей как важного функционального процесса, свойственного зданиям различного назначения.

Практика показывает, что вынужденное движение имеет свои специфические особенности, которые необходимо учитывать для сохранения здоровья и жизни людей. Установлено, что в США ежегодно на пожарах погибает около 11000 человек. Наиболее крупные катастрофы с человеческими жертвами произошли за последнее время именно в США. Статистика показывает, что наибольшее число жертв приходится на пожары в зданиях с массовым пребыванием людей. Число жертв на некоторых пожарах в театрах, универмагах и других общественных зданиях достигло несколько сотен человек.

Основная особенность вынужденной эвакуации заключается в том, что при возникновении пожара, уже в самой его начальной стадии, человеку угрожает опасность в результате того, что пожар сопровождается выделением тепла, продуктов полного и неполного сгорания, токсических веществ, обрушением конструкций, что так или иначе угрожает здоровью или даже жизни человека. Поэтому при проектировании зданий принимаются меры, чтобы процесс эвакуации мог бы завершиться в необходимое время.

Следующая особенность заключается в том, что процесс движения людей в силу угрожающей им опасности инстинктивно начинается одновременно в одном направлении в сторону выходов, при известном проявлении физических усилий у части эвакуирующихся. Это приводит к тому, что проходы быстро заполняются людьми при определенной плотности людских потоков. С увеличением плотности потоков скорости движения снижаются, что создает вполне определенный ритм и объективность процесса движения. Если при нормальном движении процесс эвакуации носит произвольный характер (человек волен двигаться с любой скоростью и в любом направлении), то при вынужденной эвакуации это становится невозможным.

Показателем эффективности процесса вынужденной эвакуации является время, в течение которого люди могут при необходимости покинуть отдельные помещения и здание в целом.

Безопасность вынужденной эвакуации достигается в случае, если продолжительность эвакуации людей из отдельных помещений или зданий в целом будет меньше продолжительности пожара, по истечении которой возникают опасные для человека воздействия.

Кратковременность процесса эвакуации достигается конструктивно-планировочными и организационными решениями, которые нормируются соответствующими СНиПами.

Ввиду того, что при вынужденной эвакуации не каждая дверь, лестница или проем могут обеспечить кратковременную и безопасную эвакуацию (тупиковый коридор, дверь в соседнее помещение без выхода, оконный проем и др.), нормы проектирования оговаривают понятия «эвакуационный выход» и «эвакуационный путь».

Согласно нормам (СНиП П-А. 5–62, п. 4.1) эвакуационными выходами считаются дверные проемы, если они ведут из помещений непосредственно наружу; в лестничную клетку с выходом наружу непосредственно или через вестибюль; в проход или коридор с непосредственным выходом наружу или в лестничную клетку; в соседние помещения того же этажа, обладающие огнестойкостью не ниже III степени, не содержащие производств, относящихся по пожарной опасности к категориям А, Б и В, и имеющие непосредственный выход наружу или в лестничную клетку (см. приложение А) .

Все проемы, в том числе и дверные, не обладающие указанными выше признаками, не считаются эвакуационными и в расчет не принимаются.

К эвакуационным путям относят такие, которые ведут к эвакуационному выходу и обеспечивают безопасное движение в течение определенного времени. Наиболее распространенными путями эвакуации являются проходы, коридоры, фойе и лестницы. Пути сообщения, связанные с механическим приводом (лифты, эскалаторы), не относятся к путям эвакуации, так как всякий механический привод связан с источниками энергии, которые могут при пожаре или аварии выйти из строя.

Запасными выходами называют такие, которые не используются при нормальном движении, но могут быть использованы в случае необходимости при вынужденной эвакуации. Установлено, что люди обычно пользуются при вынужденной эвакуации входами, которые ими использовались при нормальном движении. Поэтому в помещениях с массовым пребыванием людей запасные выходы в расчет эвакуации не принимаются .

Основными параметрами, характеризующими процесс эвакуации из зданий и сооружений, являются:

Плотность людского потока (D);

Скорость движения людского потока (v);

Пропускная способность пути (Q);

Интенсивность движения (q) ;

Длина эвакуационных путей, как горизонтальных, так и наклонных;

Ширина эвакуационных путей.

Плотность людских потоков. Плотность людских потоков можно измерять в различных единицах. Так, например, для определения длины шага человека и скорости его движения удобно знать среднюю длину участка эвакуационного пути, приходящуюся на одного человека. Длина шага человека принимается равной длине участка пути, приходящейся на человека, за вычетом длины ступни (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема к определению длины шага и линейной плотности

В производственных зданиях или помещениях с небольшой заселенностью плотность может быть более 1 м/чел. Плотность, измеряемую длиной пути на одного человека, принято называть линейной и измерять в м/чел. Обозначим линейную плотность Д.

Более наглядной единицей измерения плотности людских потоков является плотность, отнесенная к единице площади эвакуационного пути и выражаемая в чел/м 2 . Эта плотность называется абсолютной и получается путем деления количества людей на площадь занятого ими эвакуационного пути и обозначается Др. Пользуясь этой единицей измерения, удобно определять пропускную способность эвакуационных путей и выходов. Эта плотность может колебаться от 1 до 10–12 чел./м 2 для взрослых людей и до 20–25 чел./м для школьников.

По предложению кандидата технических наук А.И. Милинского, плотность потоков измеряют как отношение части площади проходов, занятой людьми, к общей площади проходов. Эта величина характеризует степень заполнения эвакуационных путей эвакуирующимися. Часть площади проходов, занятую людьми, определяют как сумму площадей горизонтальных проекций каждого человека (приложение Е, таблица ЕЛ). Площадь горизонтальной проекции одного человека зависит от возраста, характера, одежды и колеблется в пределах от 0,04 до 0,126 м 2 . В каждом отдельном случае площадь проекции одного человека может быть определена, как площадь эллипса:

(1)

где а – ширина человека, м; с – его толщина, м.

Ширина взрослого человека в плечах колеблется от 0,38 до 0,5 м, а толщина – от 0,25 до 0,3 м. Имея в виду различный рост людей и некоторую сжимаемость потока за счет одежды, плотность может в отдельных случаях превышать 1 м /м. Эту плотность назовем относительной, или безразмерной, и обозначим D o .

В связи с тем, что в потоке встречаются люди различного возраста, пола и различной конфигурации, данные о плотности потоков представляют в известной степени усредненные значения.

Для расчетов вынужденной эвакуации вводится понятие расчетной плотности людских потоков. Под расчетной плотностью людских потоков подразумевается наибольшее значение плотности, возможное при движении на каком-либо участке эвакуационного пути. Максимально возможное значение плотности называется предельным. Под предельным подразумевают такое значение плотности, при превышении которого вызывается механическое повреждение человеческого тела или асфиксия.

При необходимости можно от одной размерности плотности перейти к другой. При этом можно пользоваться следующими соотношениями:

Где f – средний размер площади проекции одного человека, м /чел.;

а – ширина человека, м.

При массовых людских потоках длина шага ограничивается и зависит от плотности потоков. Если принять среднюю длину шага взрослого человека твной 70 см, а длину ступни – равной 25 см, то линейная плотность, при которой возможно движение с указанной длиной шага, будет:

0,7+ 0,25 = 0,95.

Практически считают, что шаг длиной 0,7 м сохранится и при линейной плотности, равной 0,8. Это объясняется тем, что при массовых потоках человек продвигает ногу между впереди идущими, что и способствует сохранению дайны шага.

Скорость движения. Обследования скоростей движения при предельных плотностях показали, что минимальные скорости на горизонтальных участках пути колеблются в пределах от 15 до 17 м/мин. Расчетная скорость движения, узаконенная нормами проектирования для помещений с массовым пребыванием людей, принимается равной 16 м/мин.

На участках эвакуационного пути или в зданиях, где заведомо плотности потоков при вынужденном движении будут меньше предельных значений, скорости движения будут соответственно больше. В этом случае при определении скорости вынужденного движения исходят из длины и частоты шага человека. Для практических расчетов можно скорость движения определять по формуле:

(4)

где п – число шагов в мин, равное 100.

Скорость движения при предельных плотностях по лестнице вниз получена 10 м/мин, а по лестнице вверх – 8 м/мин.

Пропускная способность выходов. Под удельной пропускной способностью выходов подразумевают количество людей, проходящих через выход шириной в 1 м за 1 мин.

Наименьшее значение удельной пропускной способности, полученное опытным путем, при данной плотности именуется расчетной удельной пропускной способностью. Удельная пропускная способность выходов зависит от ширины выходов, плотностей людских потоков и отношения ширины людских потоков к ширине выхода.

Нормами установлена пропускная способность дверей шириной до 1,5 м, равная 50 чел./м-мин, а шириной более 1,5 м 60 чел./м-мин (для предельных плотностей).

Размеры эвакуационных выходов. Кроме размеров эвакуационных путей и выходов, нормы регламентируют их конструктивно-планировочные решения, обеспечивающие организованное и безопасное движение людей.

Пожарная опасность производственных процессов в промышленных зданиях характеризуется физико-химическими свойствами веществ, образующихся в производстве. Производства категорий А и Б, в которых обращаются жидкости и газы, представляют особую опасность при пожарах в силу возможности быстрого распространения горения и задымления зданий, поэтому протяженность путей для них является наименьшей. В производствах категории В, где обращаются твердые горючие вещества, скорость распространения горения меньше, срок эвакуации может быть несколько увеличен, а следовательно, и протяженность путей эвакуации будет больше, чем для производства категорий А и В. В производствах категорий Г и Д, размещаемых в зданиях I и II степеней огнестойкости, протяженность путей эвакуации не ограничивается (для определения категории здания см. приложение А).

При нормировании исходили из того, что количество эвакуационных путей, выходов и их размеры должны одновременно удовлетворять четырем условиям:

1) наибольшее фактическое расстояние от возможного места пребывания человека по линии свободных проходов или от двери наиболее удаленного помещения 1 ф до ближайшего эвакуационного выхода должно быть меньше или равно требуемому по нормам 1 тр

(5)

2) суммарная ширина эвакуационных выходов и лестниц, предусмотренная проектом, д ф должна быть больше или равна требуемой по нормам

3) количество эвакуационных выходов и лестниц по соображениям безопасности должно быть, как правило, не меньше двух.

4) ширина эвакуационных выходов и лестниц не должна быть меньше или больше значений, предусмотренных нормами .

Обычно в производственных зданиях протяженность путей эвакуации измеряют от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода. Чаще всего эти расстояния нормируют в пределах первого этапа эвакуации. При этом косвенно увеличивается общая продолжительность эвакуации людей из здания в целом. В многоэтажных зданиях протяженность путей эвакуации в помещениях будет меньше, чем в одноэтажных. Это совершенно правильное положение дано в нормах.

Степень огнестойкости здания также влияет на протяженность эвакуационных путей, так как она предопределяет скорость распространения горения по конструкциям. В зданиях I и II степеней огнестойкости протяженность путей эвакуации при прочих равных условиях будет больше, чем в зданиях III, IV и V степеней огнестойкости.

Степень огнестойкости зданий определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и максимальными пределами распространения огня по этим конструкциям, при определении степени огнестойкости необходимо воспользоваться приложением Б.

Протяженность путей эвакуации для общественных и жилых зданий предусматривается, как расстояние от дверей наиболее удаленного помещения до выхода наружу или в лестничную клетку с выходом наружу непосредственно или через вестибюль. Обычно при назначении величины предельного удаления учитываются назначение здания и степень огнестойкости. Согласно СНиП П-Л.2–62 «Общественные здания», протяженность путей эвакуации до выхода в лестничную клетку незначительна и удовлетворяет требованиям безопасности.

1. Расчет допустимой продолжительности эвакуации при пожаре

При возникновении пожара опасность для человека составляют высокие температуры, снижение концентрации кислорода в воздухе помещений и возможность потери видимости вследствие задымления зданий.

Время достижения критических для человека температур и концентраций кислорода на пожаре именуется критической продолжительностью пожара и обозначается .

Критическая продолжительность пожара зависит от многих переменных:

(1.1)

где – объем воздуха в рассматриваемом здании или помещении, м 3 ;

с – удельная изобарная теплоемкость газа, кДж/кг-град;

t Kp – критическая для человека температура, равная 70°С;

t H – начальная температура воздуха, °С;

– коэффициент, характеризующий потери тепла на нагрев конструкций и окружающих предметов принимается в среднем равным 0,5;

Q – теплота сгорания веществ, кДж/кг, (приложение В);

f – площадь поверхности горения, м 2 ;

п – весовая скорость горения, кг/м 2 -мин (приложение В);

v – линейная скорость распространения огня по поверхности горючих веществ, м/мин (приложение Г).

Для определения критической продолжительности пожара по температуре в производственных зданиях с применением легковоспламеняющихся и горючих жидкостей можно воспользоваться формулой, полученной на основании уравнения теплового баланса:

Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитывать свободный объем невозможно, допускается принимать его равным 80% геометрического объема.

Удельная теплоемкость сухого воздуха при атмосферном давлении 760 мм. рт. ст., согласно табличным данным составляет 1005 кДж/кг-град при температуре от 0 до 60°С и 1009 кДж/кг-град при температуре от 60 до 120°С.

Применительно к производственным и гражданским зданиям с применением твердых горючих веществ критическая продолжительность пожара определяется по формуле:

(1.3)

По снижению концентрации кислорода в воздухе помещения критическую продолжительность пожара определяют по формуле:

(1.4)

где W02 – расход кислорода на сгорание 1 кг горючих веществ, м /кг, согласно теоретическому расчету составляет 4,76 огмин .

Линейная скорость распространения огня при пожарах, по данным ВНИИПО, составляет 0,33–6,0 м/мин, более точные данные для разных материалов представлены в приложении Г.

Критические продолжительности пожара по потере видимости и по каждому из газообразных токсичных продуктов горения больше, чем вышеперечисленные предыдущие, поэтому в расчет не принимаются.

Из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное:

(1.5)

Допустимую продолжительность эвакуации определяют по формулам:

где и – соответственно допустимая продолжительность

эвакуации и критическая продолжительность пожара при эвакуации, мин,

m – коэффициент безопасности, зависящий от степени противопожарной защиты здания, его назначения и свойств горючих веществ, образующихся в производстве или являющихся предметом обстановки помещений или их отделки.

Для зрелищных предприятий с колосниковой сценой, отделенной от зрительного зала противопожарной стеной и противопожарным занавесом, при огнезащитной обработке горючих веществ на сцене, наличии стационарных и автоматических средств тушения и средств оповещения о пожаре m = 1,25.

Для зрелищных предприятий при отсутствии колосниковой сцены (кинотеатры, цирки и т.п.) m = 1,25.

Для зрелищных предприятий с эстрадой для концертных представлений т =1,0.

Для зрелищных предприятий с колосниковой сценой и при отсутствии противопожарного занавеса и автоматических средств тушения и оповещения о пожаре т = 0,5.

В производственных зданиях при наличии средств автоматического тушения и оповещения о пожаре т = 2,0.

В производственных зданиях при отсутствии средств автоматического тушения и оповещения о пожаре т= 1,0.

При размещении производственных и других процессов в зданиях III степени огнестойкости т = 0,65–0,7.

Критическая продолжительность пожара для здания в целом устанавливается в зависимости от времени проникновения продуктов горения и возможной потери видимости в коммуникационных помещениях, размещаемых до выхода из здания.

Опыты, проведенные по сжиганию древесины, показали, что время, по истечении которого возможна потеря видимости, зависит от объема помещений, весовой скорости горения веществ, скорости распространения пламени по поверхности веществ и полноты горения. В большинстве случаев существенная потеря видимости при сжигании твердых горючих веществ наступала после того, как в помещении возникали критические для человека температуры. Наибольшее количество дымообразующих веществ наступает в фазе тления, которая характерна для волокнистых материалов.

При горении волокнистых веществ во взрыхленном состоянии в течение 1–2 мин имеет место интенсивное горение с поверхности, после чего начинается тление с бурным дымообразованием. При горении твердых изделий на основе древесины дымообразование и распространение продуктов горения в смежные помещения наблюдаются через 5–6 мин.

Наблюдения показали, что в начале эвакуации решающим фактором для определения критической продолжительности пожара является воздействие тепла на организм человека или снижение концентрации кислорода. При этом учитывается, что даже незначительное задымление, при котором еще сохраняется удовлетворительная видимость, может оказать отрицательное психологическое воздействие на эвакуирующихся.

Оценивая в итоге критическую продолжительность пожара для эвакуации людей из здания в целом, можно установить следующее.

При пожарах в гражданских и производственных зданиях, где основным горючим материалом являются целлюлозные материалы (в том числе древесина), критическая продолжительность пожара может быть принята равной 5–6 мин.

При пожарах в зданиях, где обращаются волокнистые материалы во взрыхленном состоянии, а также горючие и легковоспламеняющиеся жидкости – от 1,5 до 2 мин.

В зданиях, в которых не может быть обеспечена эвакуация людей в течение указанного времени, должны приниматься меры по созданию незадымляемых эвакуационных путей.

В вязи с проектированием зданий повышенной этажности стали широко применяться так называемые незадымляемые лестницы. В настоящее время существует несколько вариантов устройства незадымляемых лестниц. Наиболее популярным является вариант со входом в лестничную клетку через так называемую воздушную зону. В качестве воздушной зоны используются балконы, лоджии и галереи (рисунок 2, а, б).

Рисунок 2 – Незадымляемые лестницы: а – вход в лестничную клетку через балкон; б – вход в лестничную клетку через галерею.

2. Расчет времени эвакуации

Продолжительность эвакуации людей до выхода наружу из здания определяют по протяженности путей эвакуации и пропускной способности дверей и лестниц. Расчет ведется для условий, что на путях эвакуации плотности потоков равномерны и достигают максимальных значений.

Согласно ГОСТ 12.1.004–91 (приложение 2, п. 2.4), общее время эвакуации людей складывается из интервала «времени от возникновения

пожара до начала эвакуации людей», т н э , и расчетного времени эвакуации, t p , которое представляет собой сумму времени движения людского потока по отдельным участкам (t ,) его маршрута от места нахождения людей в момент начала эвакуации до эвакуационных выходов из помещения, с этажа, из здания.

Необходимость учета времени начала эвакуации впервые в нашей стране установлена ГОСТ 12.1.004–91 . Исследования, проведенные в различных странах, показали, что при получении сигнала о пожаре, человек будет исследовать ситуацию, оповещать о пожаре, пытаться бороться с огнем, собирать вещи, оказывать помощь и т.п. Среднее значение время задержки начала эвакуации (при наличии системы оповещения) может быть невысоким, но может достигать и относительно высоких значений. Например, значение 8,6 мкн было зафиксировано при проведении учебной эвакуации в жилом здании, 25,6 мин в здании Всемирного Торгового Центра при пожаре в 1993 году .

Ввиду того, что продолжительность этого этапа, существенно влияет на общее время эвакуации, очень важно знать, какие факторы определяют его величину (следует иметь ввиду, что большинство этих факторов также будут влиять на протяжении всего процесса эвакуации). Опираясь на существующие работы в этой области, можно выделить следующие:

Состояние человека: устойчивые факторы (ограничение органов чувств, физические ограничения, временные факторы (сон/бодрствование), усталость, стресс, а также состояние опьянения);

Система оповещения;

Действия персонала;

Социальные и родственные связи человека;

Противопожарный тренинг и обучение;

Тип здания.

Время задержки начала эвакуации берется согласно приложению Д.

Расчетное время эвакуации людей (t P ) следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути t f :

......................................................... (2.1)

где – время задержки начала эвакуации;

t 1 – время движения людского потока на первом участке, мин;

t 2 , t 3 ,.......... t i – время движения людского потока на каждом из следующих после первого участкам пути, мин.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной /, и шириной bj . Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.

При определении расчетного времени длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину.

Время движения людского потока по первому участку пути (t ;), мин, вычисляют по формуле:

(2.2)

где – длина первого участка пути, м;

– значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется в зависимости от относительной плотности D, м 2 /м 2 .

Плотность людского потока (D ) на первом участке пути, м /м, вычисляют по формуле:

где – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая по таблице Е. 1 приложения Е, м 2 /чел.;

и – длина и ширина первого участка пути, м.

Скорость V/ движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по таблице Е.2 приложения Е в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:

где , – ширина рассматриваемого i‑гo и предшествующего ему участка пути, м;

, – значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i‑му и предшествующему участкам пути, м/мин.

Если значение , определяемое по формуле (2.4), меньше или равно значению q max , то время движения по участку пути () в минуту: при этом значения q max , м/мин, следует принимать по таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Интенсивность движения людей

Если значение q h определенное по формуле (2.4), больше q max , то ширину bj данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:

При невозможности выполнения условия (2.6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по таблице Е.2 приложения Е при значении D = 0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.

При слиянии вначале участка i двух и более людских потоков (рисунок 3) интенсивность движения ( }, м/мин, вычисляют по формуле:

(2.7)

- интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка /, м/мин;

i – ширина участков пути слияния, м;

– ширина рассматриваемого участка пути, м.

Если значение определенное по формуле (2.7), больше q max , то ширину - данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось условие (2.6). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (2.5).

Интенсивность движения в дверном проеме шириной менее 1,6 м определяется по формуле:

Где b ‑ ширина проема.

Время движения через проем определяется как частное деления количества людей в потоке на пропускную способность проема:

Рисунок 3 – Слияние людских потоков

3. Порядок проведения расчета

· Выбрать из рассчитанных критических продолжительностей пожара минимальную и по ней рассчитать допустимую продолжительность эвакуации по формуле (1.6).

· Определить расчетное время эвакуации людей при пожаре, воспользовавшись формулой (2.1).

· Сравнить расчетное и допустимое время эвакуации, сделать выводы.

4. Пример расчета

Необходимо определить время эвакуации из кабинета сотрудников предприятия «Обус» при возникновении пожара в здании. Административное здание панельного типа, не оборудовано автоматической системой сигнализации и оповещения о пожаре. Здание двухэтажное, имеет размеры в плане 12x32 м, в его коридорах шириной 3 м имеются схемы эвакуации людей при пожаре. Кабинет объемом 126 м 3 расположен на втором этаже в непосредственной близости от лестничной клетки, ведущей на первый этаж. Лестничные клетки имеют ширину 1,5 м и длину 10 м. В кабинете работает 7 человек. Всего на этаже работают 98 человек. На первом этаже работает 76 человек. Схема эвакуации из здания представлена на рисунке 4

Рисунок 4 – Схема эвакуации сотрудников предприятия «Обус»: 1,2,3,4 – этапы эвакуации

4.1 Расчет времени эвакуации

4.1.2. Критическая продолжительность пожара по температуре рассчитывается по формуле (1.3) с учетом мебели в помещении:

4.1.3 Критическая продолжительность пожара по концентрации кислорода рассчитывается по формуле (1.4):

4.1.4 Минимальная продолжительность пожара по температуре
составляет 5,05 мин. Допустимая продолжительность эвакуации для данного
помещения:

4.1.5 Время задержки начала эвакуации принимается 4,1 мин по таблице Д. 1 приложения Д с учетом того, что здание не имеет автоматической системы сигнализации и оповещения о пожаре.

4.1.6 Для определения времени движения людей по первому участку, с учетом габаритных размеров кабинета 6x7 м, определяется плотность движения людского потока на первом участке по формуле (2.3):

.

По таблице Е.2 приложения Е скорость движения составляет 100 м/мин, интенсивность движения 1 м/мин, т.о. время движения по первому участку:

4.1.7 Длина дверного проема принимается равной нулю. Наибольшая возможная интенсивность движения в проеме в нормальных условиях g mffic =19,6 м/мин, интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле (2.8):

q d = 2,5 + 3,75 b = 2,5 + 3,75 1,1 = 6,62 м/мин,

q d поэтому движение через проем проходит беспрепятственно.

Время движения в проеме определяется по формуле (2.9):

4.1.8. Так как на втором этаже работает 98 человек, плотность людского потока второго этажа составит:

По таблице Е2 приложения Е скорость движения составляет 80 м/мин, интенсивность движения 8 м/мин, т.о. время движения по второму участку (из коридора на лестницу):

4.1.9 Для определения скорости движения по лестнице рассчитывается интенсивность движения на третьем участке по формул (2.4):

,

Это показывает, что на лестнице скорость людского потока снижается до 40 м/мин. Время движения по лестнице вниз (3-й участок):

4.1.10 При переходе на первый этаж происходит смешивание с потоком людей, двигающихся по первому этажу. Плотность людского потока для первого этажа:

при этом интенсивность движения составит около 8 м/мин.

4.1.11. При переходе на 4-й участок происходит слияние людских потоков, поэтому интенсивность движения определяется по формуле (2.7):

По таблице Е.2 приложения Е скорость движения равняется 40 м/мин, поэтому скорость движения по коридору первого этажа:

4.1.12 Тамбур при выходе на улицу имеет длину 5 метров, на этом участке образуется максимальная плотность людского потока поэтому согласно данным приложения скорость падает до 15 м/мин, а время движения по тамбуру составит:

4.1.13 При максимальной плотности людского потока интенсивность движения через дверной проем на улицу шириной более 1,6 м – 8,5 м/мин, время движения через него:

4.1.13 Расчетное время эвакуации рассчитывается по формуле (2.1):

4.1.14 Таким образом, расчетное время эвакуации из кабинетов предприятия «Обус» больше допустимого. Поэтому здание, в котором располагается предприятие, необходимо оборудовать системой оповещения о пожаре, средствами автоматической сигнализации.

Список использованных источников

1 Охрана труда в строительстве: Учеб. для вузов/ Н.Д. Золотницкий [и др.]. – М.: Высшая школа, 1969. – 472 с.

2 Безопасность труда в строительстве (Инженерные расчеты по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»): Учебное пособие/ Д.В. Коптев [и др.]. – М.: Изд-во АСВ, 2003. – 352 с.

3 Фетисов, П.А.Справочник по пожарной безопасности. – М.: Энергоиздат, 1984. – 262 с.

4 Таблица физических величин: Справочник./ И.К. Кикоин [и др.]

5 Шрайбер, Г. Огнетушащие средства. Физико-химические процессы при горении и тушении. Пер. с нем. – М.: Стройиздат, 1975. – 240 с.

6 ГОСТ 12.1.004–91.ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. - Введ. с 01.07.1992. – М.: Изд-во стандартов, 1992. -78 с.

7 Дмитриченко А.С. Новый подход к расчету вынужденной эвакуации людей при пожарах / А.С. Дмитриченко, С.А. Соболевский, С.А. Татарников // Пожаровзрывобезопасность, №6. – 2002. – С. 25–32.

Приложение А

Приложение Б

Таблица Б.1 – Степень огнестойкости для различных зданий

Приложение В

Таблица В.1 – Средняя скорость выгорания и теплота сгорания веществ и материалов

Приложение Г

Таблица Г.1 – Линейная скорость распространения пламени на поверхности материалов

Приложение Д

Таблица Д. 1 – Время задержи начала эвакуации

Приложение Е

Таблица Е.1 – Площадь проекции человека

Таблица Е.2 – Зависимость скорости и интенсивности движения от плотности людского потока

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ.

УТВЕРЖДАЮ

Начальник ВНИИПО МВД СССР

Д. И. Юрченко

29 сентября 1989 г.

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ВРЕМЕНИ
ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ
ПРИ ПОЖАРЕ

МОСКВА 1989

Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989.

Изложен порядок расчета необходимого времени, эвакуации людей из помещений различного назначения при возникновении в них пожара.

При решении задачи учитывались следующие опасные факторы пожара: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичные газы; пониженная концентрация кислорода. Определение необходимого времени эвакуации производилось по условию достижения одним из этих факторов предельно допустимого для человека значения.

Предназначены для инженерно-технических работников пожарной охраны, преподавателей, слушателей пожарно-технических учебных заведений, сотрудников научно-исследовательских, проектно-конструкторских, строительных организаций и. учреждений.

Табл. 4, прил.1, библиогр.: 4 назв.

ВВЕДЕНИЕ

Характерная особенность современного строительства - увеличение количества зданий с массовым пребыванием людей. К их числу можно отнести крытые культурно-спортивные комплексы, кинотеатры, клубы, магазины, производственные здания и т.д. Пожары в таких помещениях нередко сопровождаются травмированием и гибелью людей. В первую очередь это относится к быстроразвивающимся пожарам, представляющим реальную опасность для человека уже через несколько минут после их возникновения и отличающимся интенсивным воздействием на людей опасных факторов пожара (МП). Наиболее надежный способ обеспечения безопасности людей в таких условиях - своевременная эвакуация из помещения, в котором возник пожар.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-85. ССБТ. "Пожарная безопасность. Общие требования", каждый объект должен иметь такое объемно-планировочное и техническое исполнение, чтобы эвакуация людей из помещения была завершена до момента достижения ОФП предельно допустимых значений. В связи с этим количество, размеры и конструктивное исполнение эвакуационных путей и выходов определяются в зависимости от необходимого времени эвакуации, т.е. времени, в течение которого люди должны покинуть помещение, не подвергаясь опасному для жизни и здоровья воздействию пожара / /. Данные по необходимому времени эвакуации являются также исходной информацией для расчета уровня обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях. Неверное определение необходимого времени эвакуации может привести к принятию неправильных проектных решений и увеличению стоимости зданий или к недостаточному обеспечению безопасности людей в случае возникновения пожара.

В соответствии с рекомендациями работы / /, необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Под критической продолжительностью пожара подразумевается время, по истечении которого возникает опасная ситуация вследствие достижения одним из ОФП предельно допустимого для человека значения. При этом предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других, так как комплексное воздействие изменяющихся во времени различных качественных и количественных сочетаний МП, характерных для начального периода развития пожара, оценить в настоящее время не представляется возможным. Коэффициент безопасности учитывает возможную погрешность при решении поставленной задачи. Он принимается равным 0,8 / /.

Таким образом, для определения необходимого времени эвакуации людей из помещения нужно знать динамику МП в зоне пребывания людей (рабочей зоне) и предельно допустимые для человека значения каждого из них. К числу ОФП, которые представляют наибольшую опасность для людей в помещении в начальный период быстроразвивающегося пожара, могут быть отнесены: повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичнее продукты горения; пониженная концентрация кислорода.

Методика расчета необходимого времени эвакуации, изложенная в настоящих рекомендациях, разработана на основе проведенных во ВНИИПО МВД СССР теоретических и экспериментальных исследований динамики ОФП, действующих на критической для человека стадии пожара в помещениях различного назначения. В качестве предельно допустимых для людей уровней ОФП использовались значения, полученные в результате медико-биологических исследований воздействия на человека различных опасных факторов.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

через открытые проемы происходит только вытеснение газа из помещения;

абсолютное давление газа в помещении при пожаре не изменяется;

отношение теплопотерь в строительные конструкции к тепловой мощности очага пожара постоянно во времени;

свойства среды и удельные характеристики горящего при пожаре материала (низшая рабочая теплота сгорания, дымообразующая способность, удельный выход токсичных газов и т.д.) постоянны;

зависимость выгоревшей массы материала от времени представляет собой степенную функцию.

Предлагаемая методика применима для расчета необходимого времени эвакуации при быстроразвивающихся пожарах в помещениях со средним за рассматриваемый период темпом увеличения температуры среды более 30 град·мин -1 . Такие пожары характеризуются наличием пристенных циркуляционных струй и отсутствием четкой границы слоя дыма. Использование расчетных формул для пожаров с меньшим темпом роста температуры приведет к занижению величины необходимого времени эвакуации, т.е. к увеличению запаса надежности при решении задачи.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОГО ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ ПОЖАРЕ

2.1. Общий порядок расчета

На основе анализа проектного решения объекта определяются геометрические размеры помещения и высота рабочих зон. Рассчитывается свободный объем помещения, который равен разности между геометрическим объемом помещения и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объем невозможно, то допускается принимать его равным 80 % геометрического объема / /.

Далее выбираются расчетные схемы развития пожара, которые характеризуются видом горючего вещества или материала и направлением возможного распространения пламени. При выборе расчетных схем развития пожара следует ориентироваться прежде всего на наличие легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов, быстрое и интенсивное горение которых не может быть ликвидировано силами находящихся в помещении людей. К таким веществам и материалам относятся: легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, разрыхленные волокнистые материалы (хлопок, лен, угары и т.д.), развешенные ткани (например, занавесы в театрах или кинотеатрах), декорации в зрелищных предприятиях, бумага, древесная стружка, некоторые виды полимерных материалов (например, мягкий пенополиуретан, оргстекло) и т.д.

Для каждой из выбранных схем развития пожара рассчитывается критическая для человека продолжительность пожара по следующим факторам: повышенной температуре ; потере видимости в дыму ; токсичным газам ; пониженному содержанию кислорода . Полученные значения сравниваются между собой и из них выбирается минимальное, которое и является критической продолжительностью пожара no j -й расчетной схеме.

Затем определяется наиболее опасная схема развития пожара в данном помещении. С этой целью по каждой из схем рассчитывается количество выгоревшего к моменту , материала m j и сравнивается c общим количеством данного материала М j , которое может быть охвачено пожаром по рассматриваемой схеме. Расчетные схемы, при которых m j >М j , исключаются из дальнейшего анализа. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная схема развития пожара, при которой критическая продолжительность пожара минимальна.

Подученное значение t кр принимается в качестве критической продолжительности пожара для рассматриваемого помещения.

По значению t кр определяется необходимое время эвакуации людей из данного помещения.

2.1.1. Определение геометрических характеристик помещения

К используемым в расчете геометрическим характеристикам помещения относятся его геометрический объем, приведенная высота Н и высота каждой из рабочих зон h .

Геометрический объем определяется на основе размеров и конфигурации помещения. Приведенная высота находится, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения. Высота рабочей зоны рассчитывается следующим образом:

где h отм - высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения, м; δ - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.

Следует иметь в виду, что максимальной опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на уровне более высокой отметки. Так, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h для партера нужно вычислять, ориентируясь на удаленные от сцены (расположенные на наиболее высокой отметке) ряды кресел.

2.1.2. Выбор расчетных схем развития пожара

Время возникновения опасных для человека ситуаций при пожаре в помещении зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь, обусловливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и разрешения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуется значениями двух параметров А и n , которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом.

1. Для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади F :

при горении жидкости с установившейся скоростью (характерно для легкоиспаряющихся жидкостей)

где ψ - удельная установившаяся массовая скорость выгорания жидкости, кг·м -2 с -1 ;

при горении жидкости с неустановившейся скоростью

Определяется критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы

,

где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.

При отсутствии специальных требований значения α и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк.

2.1.4. Определение наиболее опасной схемы развития пожара в помещении

После расчета критической продолжительности пожара для каждой из выбранных схем его развития находится количество выгоревшего к моменту t кр j материала .

Каждое значение в рассматриваемой j -й схеме сравнивается с показателем M j . Расчетные схемы, при которых m j >М j , как уже отмечалось, исключаются из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность минимальна t кр = min { t кр j }.

Полученное значение t кр является критической продолжительностью пожара для данной рабочей зоны в рассматриваемом помещении.

2.1.5. Определение необходимого времени эвакуации

Необходимое время эвакуации людей из данной рабочей зоны рассматриваемого помещения рассчитывается по формуле:

,

где к б - коэффициент безопасности, к б = 0,8.

Исходные данные для расчетов могут быть взяты из табл. - приложения или из справочной литературы.

2.2. Примеры расчета

Пример 1. Определить необходимое время эвакуации людей из зрительного зала кинотеатра. Длина зала равна 25 м, ширина - 20 м. Высота зала со стороны сцены - 12 м, с противоположной стороны - 9 м. Длина горизонтального участка попа у сцены на нулевой отметке равна 7 м. Балкон зрительного зала расположен на высоте 7 м от нулевой отметки. Занавес массой 50 кг выполнен из ткани со следующими характеристиками: Q = 13,8 МДж·кг -1 ; D = 50 Нп·м 2 ·кг -1 ; L O 2 , = 1,03 кг·кг -1 ; L СО2 = 0,203 кг·кг -1 ; L СО = 0,0022 кг·кг -1 ; ψ = 0,0115 кг·м 2 ·c -1 ; V B = 0,3 м·с -1 ; V Г = 0,013 м·с -1 . Обивка кресел - пенополиуретан, обтянутый дерматином. Начальная температура в зале равна 25 °С, начальная освещенность - 40 лк, объем предметов и оборудования - 200 м 3 .

1. Определяем геометрические характеристики помещения.

Геометрический объем равен

.

Приведенная высота Н определяется, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения

для партера h = 3 + 1,7 - 0,5 - 3 = 3,2 м;

для балкона h = 7 + 1,7 - 0,5 - 3 = 7,2 м.

Свободный объем помещения V = 5460 - 200 = 5260 м 3 .

2. Выбираем расчетные схемы пожара. Принципиально возможны два варианта возникновения и распространения пожара в данном помещении: по занавесу и по рядам кресел. Однако загорание дерматиновой обивки кресла от малокалорийного источника трудноосуществимо и может быть легко ликвидировано силами находящихся в зале людей.

Следовательно, вторая схема практически нереальна и отпадает.

А 2 = 0,0213·0,05·2 = 2,13·10 -3 кг·с -2 ; n = 2.

3. Проводим расчет t кр1 и t кр2 согласно рекомендациям, содержащимся в разделе. Принимаем α = 0,3. Остальные исходные данные берем из условия задачи, а также из приложения, учитывая, что при горении льна наиболее опасными токсичными продуктами горения являются оксид и диоксид углерода.

Определяем t кр1 , В = 3227 кг; .

Тогда

(отрицательное число под знаком логарифма означает, что повышение содержания СО в данном случае не опасно и может не приниматься во внимание);

(диоксид углерода также не принимается в расчет).

Таким образом t кр = {191,363,175} = 175 с.

Определяем t кр2 . В = 3227 кг; z = 1,32.

Тогда

Увеличение содержания в атмосфере оксида и диоксида углерода в данном случае также не опасно для человека. Следовательно,

t кр2 = min {429, 374, 1119} = 374 с.

4. Определяем m 1 и m 2 следующим образом

m 1 = 5,59·10 -5 (175) 3 = 300 кг;

m 2 = 2,13·10 -3 (374) 2 = 298 кг.

Поскольку m 2 = 298 кг>М 2 = 250 кг, вторая схема из рассмотрения исключается. Следовательно, t кр = t кр1 = 175 с.

5. Определяем необходимое время эвакуации людей из помещения t нб = 0,8·175 = 140 с = 2,3 мин.

Пример 3. Требуется найти необходимое время эвакуации людей из механообрабатывающего цеха размером 104×72×16,2 м, в котором произошел аварийный разлив и загорание масла на площади 420 м 2 . Люди находятся на нулевой отметке. Время установления стационарного режима выгорания масла 900 с / /. Характеристики горения масла:

Q = 41,9 МДж·кг -1 ; D = 243 Нп·м 2 ·кг -1 ; L O 2 = 0,282 кг·кг -1 ; L CO 2 = 0,7 кг·кг -1 ; ψ = 0,03 кг·м -2 ·с -1 .

1. Определяем геометрические характеристики помещения:

h = 1,7 м; V = 0,8·104·72·16,2 = 97044 м 3 .

2. Для случая нестационарного горения жидкости на постоянной площади по формуле () находим:

3. Определяем t кр при α = 0,3 и Е = 40 лк. В = 2136 кг; .

Тогда

;

;

t кр = min {362, 135} = 135 с.

4. Рассчитываем необходимое время эвакуации людей из помещения

t нб = 0,8·135 = 108 с = 1,8 мин.

Ацетон

44,0

28890

Диэтиловый эфир

60,0

33500

Бензол

73,3

38520

Дизельное топливо

42,0

48870

Керосин

48,3

43540

Мазут

34,7

39770

Нефть

28,3

41870

Этиловый спирт

33,0

27200

Турбинное масло (ТП-22)

30,0

41870

Изопропиловый спирт

31,3

30145

Изопентан

10,3

45220

Толуол

48,3

41030

Натрий металлический

17,5

10900

Древесина (бруски) W = 13,7 %

39,3

13800

Древесина (мебель в жилых и административных зданиях W = 8-10 %)

14,0

13800

Бумага разрыхленная

8,0

13400

Бумага (книги, журналы)

4,2

13400

Книги на деревянных стеллажах

16,7

13400

Кинопленка триацетатная

9,0

18800

Карболитовые изделия

9,5

26900

Каучук СКС

13,0

43890

Каучук натуральный

19,0

44725

Органическое стекло

16,1

27670

Полистирол

14,4

39000

Резина

11,2

33520

Текстолит

6,7

20900

Пенополиуретан

2,8

24300

Волокно штапельное

6,7

13800

Волокно штапельное в кипах 40×40×40 см

2,5

13800

Полиэтилен

10,3

47140

Полипропилен

14,5

45670

Хлопок в тюках ρ = 190 кг·м -3

2,4

16750

Хлопок разрыхленный

21,3

15700

Лен разрыхленный

21,3

15700

Хлопок + капрон (3:1)

12,5

16200

Таблица 2

Линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов

Таблица 3

Дымообразующая способность веществ и материалов

Таблица 4

Удельный выход (потребление) газов при горении веществ и материалов Хлопок + капрон (3:1)

0,012

1,045

3,55

Турбинное масло ТП-22

0,122

0,7

0,282

Кабели АВВГ

0,11

0,023

Кабели АПВГ

0,150

2. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности: ОНТП 24-86/МВД СССР; Введ. 01.01.87: Взамен СН 463-74. - М.. 1987. - 25 с.

3. Проведение исследований и разработка пособия по определению необходимого времени эвакуации людей из зальных помещений при пожаре: Отчет о НИР/ВНИИПО МВД СССР; Руководитель Т. Г. Меркушкина. - П.28.Д.024.84; № ГР 01840073434; Инв. № 02860056271. - М.. 1984. - 195 с.

4. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР. 1988. - 56 с.

МИНИСТЕРСТВОВНУТРЕННИХ ДЕЛ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ.

УТВЕРЖДАЮ

НачальникВНИИПО МВД СССР

Д.И. Юрченко

29сентября 1989 г.

РАСЧЕТНЕОБХОДИМОГО ВРЕМЕНИ
ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ
ПРИ ПОЖАРЕ

МОСКВА1989

Расчетнеобходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре: Рекомендации. -М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989.

Изложенпорядок расчета необходимого времени, эвакуации людей из помещений различногоназначения при возникновении в них пожара.

Прирешении задачи учитывались следующие опасные факторы пожара: повышеннаятемпература среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичные газы;пониженная концентрация кислорода. Определение необходимого времени эвакуациипроизводилось по условию достижения одним из этих факторов предельнодопустимого для человека значения.

Предназначеныдля инженерно-технических работников пожарной охраны, преподавателей,слушателей пожарно-технических учебных заведений, сотрудников научно-исследовательских,проектно-конструкторских, строительных организаций и. учреждений.

Табл. 4, прил.1,библиогр.: 4 назв.

ВВЕДЕНИЕ

Характернаяособенность современного строительства - увеличение количества зданий смассовым пребыванием людей. К их числу можно отнести крытыекультурно-спортивные комплексы, кинотеатры, клубы, магазины, производственныездания и т.д. Пожары в таких помещениях нередко сопровождаются травмированием игибелью людей. В первую очередь это относится к быстроразвивающимся пожарам,представляющим реальную опасность для человека уже через несколько минут послеих возникновения и отличающимся интенсивным воздействием на людей опасныхфакторов пожара (МП). Наиболее надежный способ обеспечения безопасности людей втаких условиях - своевременная эвакуация из помещения, в котором возник пожар.

Всоответствии с ГОСТ 12.1.004-85. ССБТ. "Пожарная безопасность. Общиетребования", каждый объект должен иметь такое объемно-планировочное итехническое исполнение, чтобы эвакуация людей из помещения была завершена домомента достижения ОФП предельно допустимых значений. В связи с этимколичество, размеры и конструктивное исполнение эвакуационных путей и выходовопределяются в зависимости от необходимого времени эвакуации, т.е. времени, втечение которого люди должны покинуть помещение, не подвергаясь опасному дляжизни и здоровья воздействию пожара / /.Данные по необходимому времени эвакуации являются также исходной информациейдля расчета уровня обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях.Неверное определение необходимого времени эвакуации может привести к принятиюнеправильных проектных решений и увеличению стоимости зданий или кнедостаточному обеспечению безопасности людей в случае возникновения пожара.

Всоответствии с рекомендациями работы / /,необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической длячеловека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Под критическойпродолжительностью пожара подразумевается время, по истечении котороговозникает опасная ситуация вследствие достижения одним из ОФП предельнодопустимого для человека значения. При этом предполагается, что каждый опасныйфактор воздействует на человека независимо от других, так как комплексноевоздействие изменяющихся во времени различных качественных и количественныхсочетаний МП, характерных для начального периода развития пожара, оценить внастоящее время не представляется возможным. Коэффициент безопасности учитываетвозможную погрешность при решении поставленной задачи. Он принимается равным0,8 / /.

Такимобразом, для определения необходимого времени эвакуации людей из помещениянужно знать динамику МП в зоне пребывания людей (рабочей зоне) и предельнодопустимые для человека значения каждого из них. К числу ОФП, которыепредставляют наибольшую опасность для людей в помещении в начальный периодбыстроразвивающегося пожара, могут быть отнесены: повышенная температура среды;дым, приводящий к потере видимости; токсичнее продукты горения; пониженнаяконцентрация кислорода.

Методикарасчета необходимого времени эвакуации, изложенная в настоящих рекомендациях,разработана на основе проведенных во ВНИИПО МВД СССР теоретических иэкспериментальных исследований динамики ОФП, действующих на критической длячеловека стадии пожара в помещениях различного назначения. В качестве предельнодопустимых для людей уровней ОФП использовались значения, полученные врезультате медико-биологических исследований воздействия на человека различныхопасных факторов.

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

черезоткрытые проемы происходит только вытеснение газа из помещения;

абсолютноедавление газа в помещении при пожаре не изменяется;

отношениетеплопотерь в строительные конструкции к тепловой мощности очага пожарапостоянно во времени;

свойствасреды и удельные характеристики горящего при пожаре материала (низшая рабочаятеплота сгорания, дымообразующая способность, удельный выход токсичных газов ит.д.) постоянны;

зависимостьвыгоревшей массы материала от времени представляет собой степенную функцию.

Предлагаемаяметодика применима для расчета необходимого времени эвакуации прибыстроразвивающихся пожарах в помещениях со средним за рассматриваемый периодтемпом увеличения температуры среды более 30 град·мин -1 . Такиепожары характеризуются наличием пристенных циркуляционных струй и отсутствиемчеткой границы слоя дыма. Использование расчетных формул для пожаров с меньшимтемпом роста температуры приведет к занижению величины необходимого времениэвакуации, т.е. к увеличению запаса надежности при решении задачи.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОГОВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ ПОЖАРЕ

2.1.Общий порядок расчета

Наоснове анализа проектного решения объекта определяются геометрические размерыпомещения и высота рабочих зон. Рассчитывается свободный объем помещения,который равен разности между геометрическим объемом помещения и объемомоборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объемневозможно, то допускается принимать его равным 80 % геометрического объема / /.

Далеевыбираются расчетные схемы развития пожара, которые характеризуются видомгорючего вещества или материала и направлением возможного распространенияпламени. При выборе расчетных схем развития пожара следует ориентироватьсяпрежде всего на наличие легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов,быстрое и интенсивное горение которых не может быть ликвидировано силаминаходящихся в помещении людей. К таким веществам и материалам относятся:легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, разрыхленные волокнистые материалы(хлопок, лен, угары и т.д.), развешенные ткани (например, занавесы в театрахили кинотеатрах), декорации в зрелищных предприятиях, бумага, древеснаястружка, некоторые виды полимерных материалов (например, мягкий пенополиуретан,оргстекло) и т.д.

Длякаждой из выбранных схем развития пожара рассчитывается критическая длячеловека продолжительность пожара по следующим факторам: повышенной температуре ; потере видимости в дыму ; токсичным газам ; пониженному содержанию кислорода . Полученные значения сравниваются между собой и из нихвыбирается минимальное, которое и является критической продолжительностьюпожара no j -йрасчетной схеме.

Затемопределяется наиболее опасная схема развития пожара в данном помещении. С этойцелью по каждой из схем рассчитывается количество выгоревшего к моменту , материала m j и сравнивается c общим количеством данного материала М j , которое может бытьохвачено пожаром по рассматриваемой схеме. Расчетные схемы, при которых m j >М j , исключаются издальнейшего анализа. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опаснаясхема развития пожара, при которой критическая продолжительность пожара минимальна.

Подученноезначение t кр принимается в качестве критической продолжительности пожара длярассматриваемого помещения.

Позначению t кр определяется необходимое время эвакуации людей из данного помещения.

2.1.1. Определениегеометрических характеристик помещения

Киспользуемым в расчете геометрическим характеристикам помещения относятся егогеометрический объем, приведенная высота Н и высота каждой из рабочих зон h .

Геометрическийобъем определяется на основе размеров и конфигурации помещения. Приведеннаявысота находится, как отношение геометрического объема к площади горизонтальнойпроекции помещения. Высота рабочей зоны рассчитывается следующим образом:

где h отм - высотаотметки зоны нахождения людей над полом помещения, м; δ - разность высотпола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.

Следуетиметь в виду, что максимальной опасности при пожаре подвергаются люди,находящиеся на уровне более высокой отметки. Так, при определении необходимоговремени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h для партера нужно вычислять, ориентируясьна удаленные от сцены (расположенные на наиболее высокой отметке) ряды кресел.

2.1.2.Выбор расчетных схем развития пожара

Времявозникновения опасных для человека ситуаций при пожаре в помещении зависит отвида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь,обусловливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки иразрешения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуетсязначениями двух параметров А и n ,которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ иматериалов и определяются следующим образом.

1.Для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади F :

пригорении жидкости с установившейся скоростью (характерно для легкоиспаряющихсяжидкостей)

где ψ - удельнаяустановившаяся массовая скорость выгорания жидкости, кг·м -2 с -1 ;

пригорении жидкости с неустановившейся скоростью

Определяетсякритическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы

,

где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.

Приотсутствии специальных требований значения α и Е принимаютсяравными соответственно 0,3 и 50 лк.

2.1.4.Определение наиболее опасной схемы развития пожара в помещении

Послерасчета критической продолжительности пожара для каждой из выбранных схем егоразвития находится количество выгоревшего к моменту t кр j материала .

Каждоезначение в рассматриваемой j -йсхеме сравнивается с показателем M j .Расчетные схемы, при которых m j >М j , как уже отмечалось, исключаютсяиз дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболееопасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность минимальна t кр = min { t кр j }.

Полученноезначение t кр является критической продолжительностью пожара для данной рабочей зоны врассматриваемом помещении.

2.1.5.Определение необходимого времени эвакуации

Необходимоевремя эвакуации людей из данной рабочей зоны рассматриваемого помещениярассчитывается по формуле:

,

где к б - коэффициент безопасности, к б = 0,8.

Исходныеданные для расчетов могут быть взяты из табл. - приложения или из справочнойлитературы.

2.2.Примеры расчета

Пример1. Определить необходимое время эвакуации людей из зрительногозала кинотеатра. Длина зала равна 25 м, ширина - 20 м. Высота зала со сторонысцены - 12 м, с противоположной стороны - 9 м. Длина горизонтального участкапопа у сцены на нулевой отметке равна 7 м. Балкон зрительного зала расположенна высоте 7 м от нулевой отметки. Занавес массой 50 кг выполнен из ткани соследующими характеристиками: Q = 13,8 МДж·кг -1 ; D = 50 Нп·м 2 ·кг -1 ; L O 2 ,= 1,03 кг·кг -1 ; L СО2 = 0,203 кг·кг -1 ; L СО = 0,0022 кг·кг -1 ; ψ = 0,0115 кг·м 2 ·c -1 ; V B = 0,3 м·с -1 ; V Г = 0,013 м·с -1 . Обивка кресел - пенополиуретан, обтянутый дерматином.Начальная температура в зале равна 25 °С, начальная освещенность - 40 лк, объемпредметов и оборудования - 200 м 3 .

1.Определяем геометрические характеристики помещения.

Геометрическийобъем равен

.

Приведеннаявысота Н определяется, как отношение геометрического объема к площадигоризонтальной проекции помещения

.

Помещениесодержит две рабочие зоны: партер и балкон. В соответствии с указаниями,приведенными в разделе (), находим высоту каждой рабочей зоны

дляпартера h = 3 + 1,7 - 0,5 - 3 = 3,2 м;

длябалкона h = 7 + 1,7 - 0,5 - 3 = 7,2 м.

Свободныйобъем помещения V = 5460 - 200 = 5260 м 3 .

2.Выбираем расчетные схемы пожара. Принципиально возможны два вариантавозникновения и распространения пожара в данном помещении: по занавесу и порядам кресел. Однако загорание дерматиновой обивки кресла от малокалорийногоисточника трудноосуществимо и может быть легко ликвидировано силами находящихсяв зале людей.

Следовательно,вторая схема практически нереальна и отпадает.

Удельная массовая скорость выгорания ψ×10 3 , кг·м 2 ·с -1

Низшая теплота сгорания Q , кДж·кг -1

Бензин

61,7

41870

Ацетон

44,0

28890

Диэтиловый эфир

60,0

33500

Бензол

73,3

38520

Дизельное топливо

42,0

48870

Керосин

48,3

43540

Мазут

34,7

39770

Нефть

28,3

41870

Этиловый спирт

33,0

27200

Турбинное масло (ТП-22)

30,0

41870

Изопропиловый спирт

31,3

30145

Изопентан

10,3

45220

Толуол

48,3

41030

Натрий металлический

17,5

10900

Древесина (бруски) W = 13,7 %

39,3

13800

Древесина (мебель в жилых и административных зданиях W = 8-10 %)

14,0

13800

Бумага разрыхленная

8,0

13400

Бумага (книги, журналы)

4,2

13400

Книги на деревянных стеллажах

16,7

13400

Кинопленка триацетатная

9,0

18800

Карболитовые изделия

9,5

26900

Каучук СКС

13,0

43890

Каучук натуральный

19,0

44725

Органическое стекло

16,1

27670

Полистирол

14,4

39000

Резина

11,2

33520

Текстолит

6,7

20900

Пенополиуретан

2,8

24300

Волокно штапельное

6,7

13800

Волокно штапельное в кипах 40×40×40 см

2,5

13800

Полиэтилен

10,3

47140

Полипропилен

14,5

45670

Хлопок в тюках ρ = 190 кг·м -3

2,4

16750

Хлопок разрыхленный

21,3

15700

Лен разрыхленный

21,3

15700

Хлопок + капрон (3:1)

12,5

16200

Таблица 2

Линейнаяскорость распространения пламени по поверхности материалов

Таблица 3

Дымообразующаяспособность веществ и материалов

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

1. Ройтман М. Я. Противопожарное нормирование встроительстве. - М.: Стройиздат, 1985. - 590 с.

2. Общесоюзные нормы технологическогопроектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной ипожарной опасности: ОНТП 24-86/МВД СССР; Введ. 01.01.87: Взамен СН 463-74. -М.. 1987. - 25 с.

3. Проведение исследований и разработка пособияпо определению необходимого времени эвакуации людей из зальных помещений припожаре: Отчет о НИР/ВНИИПО МВД СССР; Руководитель Т. Г. Меркушкина. -П.28.Д.024.84; № ГР 01840073434; Инв. № 02860056271. - М.. 1984. - 195 с.

4. Методы расчета температурного режима пожара впомещениях зданий различного назначения: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР.1988. - 56 с.

Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливается по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной l i и шириной b i . Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т. п.

При определении расчетного времени длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину l i .

Расчетное время эвакуации людей ( t р) следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути t i (по формуле

t р =t 1+ t 2+ t 3 +, ..., t i (6)

где t 1 - время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;

t 2 , t 3 ,..., t i - время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути мин.

Время движения людского потока по первому участку пути ( t 1), мин, вычисляют по формуле

где l 1 - длина первого участка пути, м;

v 1 , - значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется по табл. 2 в зависимости от плотности D , м/мин.

Плотность людского потока ( D 1) на первом участке пути, м 2/м 2, вычисляют по формуле

(8)

где N 1 - число людей на первом участке, чел.;

f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая равной, м 2,

взрослого в домашней одежде............................0,1

взрослого в зимней одежде..................................0,125

подростка....................................................................0,07

b 1 , - ширина первого участка пути, м.

Скорость v 1 движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по табл. 2 в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле

где b i , b i -1 - ширина рассматриваемого i - г o и предшествующего ему участка пути, м;

q i , q i -1 - значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i -му и предшествующему участкам пути, м/мин, значение интенсивности движения людского потока на первом участке пути ( q = q i -1), определяемое по табл. 2 по значению D 1 установленному по формуле (8).

Таблица 2

Ошибки. В данной таблице ГОСТ допущены 2 ошибки:

В таблице 2 ГОСТ содержится 2 ошибки.

1. Пропущена графа (видимо по ошибке наборщика, так как например, она есть в СНиП 2. II - 80) соответствующая значению плотности 0.6 м 2/м 2.

2. Для движения по лестнице вниз при плотности 0.3 м 2/м 2 интенсивность движения равна 15.6 (а не 16.6) м/мин.

Примечание. Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м/мин, установлено для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины d интенсивность движения следует определять по формуле

Если значение q i , определяемое по формуле (9), меньше или равно значению q max , то время движения по участку пути ( t i) в минуту

при этом значения q max следует принимать равными, м/мин:

для горизонтальных путей.........................16,5

для дверных проемов..................................19,6

для лестницы вниз........................................16

для лестницы вверх.....................................11

Если значение q i , определенное по формуле (9), больше q max , то ширину b i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие

q i ? q max . (11)

При невозможности выполнения условия (11) интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по табл. 2 при значении D =0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.

При слиянии вначале участка i двух и более людских потоков (черт. 1) интенсивность движения ( q i ,), м/мин, вычисляют по формуле

(12)

где q i -1 - интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i , м/мин.

b i -1 - ширина участков пути слияния, м;

b i - ширина рассматриваемого участка пути, м.

Черт. 1. Слияние людских потоков

Если значение q i , определенное по формуле (12), больше q max , то ширину d i данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось условие (11). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (10).

Замечание к расчету:

Значение времени начала эвакуации t н.э для зданий (сооружений) без систем оповещения вычисляют по результатам исследования поведения людей при пожарах в зданиях конкретного назначения.

При наличии в здании системы оповещения о пожаре значение времени задержки начала эвакуации t н.э. принимают равной времени срабатывания системы с учетом ее инерционности. При отсутствии необходимых исходных данных... в зданиях (сооружениях) без систем оповещения величину t н.э. следует принимать равной 0.5 мин для этажа пожара и 2 мин - для вышележащих этажей. Если местом пожара является зальное помещение, где пожар может быть обнаружен одновременно всеми находящимися в нем людьми, то t н.э допускается принимается равным нулю" (ГОСТ 12.1.004-91 (с.16)).