Об эффективности применения противопожарных дверей в снижении предельно допустимых значений опасных факторов пожара и величины пожарного риска в зданиях и сооружениях различного функционального назначения

Введение

Обеспечение пожарной безопасности для зданий и сооружений жилого, общественного и промышленного назначения согласно положениям ФЗ№ 69 [1] является важнейшей государственной задачей. Наиболее эффективный инструмент оценки уровня обеспечения пожарной безопасности — независимая оценка пожарного риска, включающая в себя: оценку соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности, проверку соблюдения организациями и гражданами противопожарного режима. Данные процедуры должны проводиться не заинтересованным в результатах оценки или проверки экспертом в области оценки пожарного риска.

Для установления соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон№123-ФЗ) (далее—ФЗ№123) [2] и нормативно-правовыми актами РоссийскойФедерации регламентируется процедура проведения оценки пожарного риска.

Оценка пожарного риска осуществляется путем определения расчетных величин пожарного риска на объекте защиты и сопоставления их с соответствующими нормативными значениями, установленными в соответствии с ФЗ№ 123 [2]. Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей.

Расчет пожарных рисков для общественных зданий проводится по методике, утвержденной приказомМЧСРоссии №382 [3] (далее—Методика), с учетомизменений, внесенных в нее в 2011 и 2015 гг. [4].

В соответствии с положениями, изложенными в разд. IV п. 21Методики [3], в случае если расчетная величина индивидуального пожарного риска превышает нормативное значение, в здании следует предусмотреть дополнительные противопожарные мероприятия, направленные на снижение величины пожарного риска.Кчислу таких мероприятий относятся [3]:

применение дополнительных объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара;

  • устройство дополнительных эвакуационных путей и выходов;
  • установка систем оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей повышенного типа;
  • организация поэтапной эвакуации людей из здания;
  • применение систем противодымной защиты;
  • устройство систем автоматического пожаротушения;
  • ограничение количества людей в здании до значений, обеспечивающих безопасность их эвакуации из здания.

Одним из наиболее распространенных мероприятий, способных ограничивать развитие опасных факторов пожара (ОФП), а также снижать величину пожарного риска, является применение противопожарных дверей. Однако вопрос эффективности противопожарных дверей в плане снижения вероятности воздействия ОФП на людей и уменьшения величины пожарного риска не имеет нормативной и методической проработки.

Вследствие этого на практике при оценке величины пожарного риска на объекте защиты возможность применения противопожарных дверей с устройствами для самозакрывания (доводчиками) для вышеуказанных целей фактически не учитывается.

Сучетом вышеизложенного для исключения фактов некомпетентного применения требований федеральных законов и нормативных документов авторами поставлена задача: установить эффективность применения противопожарных дверей в плане снижения предельно допустимых значений ОФП и величины пожарного риска в общественных зданиях; обосновать необходимость учета применения противопожарных дверей при определении динамики нарастания опасных факторов пожара, что окажется полезным в практике применения требований нормативно-правовых документов или при разрешении возникающих спорных ситуаций.

Методика расчета и используемые программные комплексы

В соответствии с требованиями Методики [3] определение расчетных величин пожарного риска для зданий и сооружений осуществляется на основании:

анализа пожарной опасности здания;

  • определения частоты реализации пожароопасных ситуаций;
  • построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
  • оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей при различных сценариях его развития;
  • наличия систем обеспечения пожарной безопасности здания.

Одной из ключевых позиций расчета пожарного риска, непосредственным образом влияющей на трудоемкость, стоимость, а в конечном счете и на правильность выводов расчета, является построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития.

На основании требованийМетодики [3] при проведении расчета должны быть приняты самые неблагоприятные сценарии развития пожара, определяемые на основе анализа горючей нагрузки и путей распространения ОФП.

Построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития осуществляется с целью определить необходимое время эвакуации людей, которое рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Предполагается, что каждый опасный фактор пожара воздействует на человека независимо от других [3]. Критическая продолжительность пожара для людей определяется из условия достижения одним из ОФП своего предельно допустимого значения, которое устанавливается расчетом. С учетом разд. IIМетодики [3] выбирается метод моделирования, формулируется математическая модель, соответствующая определенному сценарию, и проводится моделирование динамики развития пожара. На основании полученных результатов рассчитывается время достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимого значения на путях эвакуации. Согласно требованиям Методики [3] применяются три основные группы математических моделей для определения динамики нарастания ОФП— интегральные, зонные (зональные) и полевые. Ст. 89 № 123-ФЗ [2] требует организации безопасной (своевременной и беспрепятственной) эвакуации людей из здания. Кроме того, согласно требованиямМетодики [3] при определении расчетных величин пожарного риска требуется установить вероятность эвакуации людей.

Под своевременностью эвакуации понимается необходимость покинуть здание при пожаре до достижения в помещениях и на путях эвакуации предельно допустимых уровней воздействия на людей опасных факторов пожара, определяемого динамикой их распространения при различных вариантах функционирования систем защиты. Своевременность эвакуации является краеугольным камнем обеспечения пожарной безопасности здания в целом и решающим фактором, влияющим на величину пожарного риска. В случае несоблюдения условия своевременности эвакуации людей величина пожарного риска априори будет превышать нормативное значение, установленное статьей 79№ 123-ФЗ [2], что детально было рассмотрено в различных работах зарубежных и отечественных экспертов в области обеспечения пожарной безопасности [5–18]. Таким образом, основной задачей при проведении расчета пожарного риска будет построение полей опасных факторов пожара в целях определения времени достижения ими предельных значений. В настоящее время в Российской Федерации существует несколько программных комплексов, реализующих положенияМетодики [3] и позволяющих выполнить оценку пожарного риска в соответствии со ст. 79 № 123-ФЗ [2].

Среди большого многообразия различных программных комплексов наибольшее распространение получили именно те, которые реализуют полевую модель развития пожара и индивидуально-поточную модель движения людских потоков, а именно: “Fenix+2”, “Fogard”, “Сигма ПБ”, “PyroSim”, “Pathfinder”. Этим программам отдают предпочтение большинство специалистов, проводящих расчеты пожарного риска. При этомстоит отметить, что при моделировании пожара с помощью указанных программных комплексов используется модуль FDS (Fire Dynamic Simulator), разработанный в научно-исследовательской лаборатории по пожарной безопасности Национального института стандартов и технологий (NIST) США. Исключение составляет программа “Сигма ПБ”, которая для выполнения расчетов распространенияОФПи проведения эвакуации использует вычислительные ядра отечественных программ соответственно Sigma Fire и Sigma Eva, в которых реализованы полевая модель пожара и модель эвакуации индивидуально-поточного движения людских потоков.

В указанных программах при проведении расчетов опасных факторов пожара можно смоделировать установку противопожарных дверей с наличием устройства самозакрывания (доводчика) для ограничения распространения пожара. Следует также отметить, что требования к оснащению противопожарных дверей устройством самозакрывания (доводчиком) изложены в ГОСТ Р 56177–2014 “Устройства закрывания дверей (доводчики). Технические условия”.Из вышеизложенного следует вывод о том, что оценка возможности применения противопожарных дверей на путях эвакуации при проведении расчетов пожарного риска в настоящее время технически реализуема.

Для проведения подобной оценки было выполнено моделирование динамики развития пожара по полевой модели с помощью программы FDS (Fire Dynamic Simulator).

Кроме того, было реализовано моделирование эвакуации людей с использованием индивидуальнопоточной модели движения людей с помощью программного комплекса Fenix+2.

Результаты и их обсуждение

При проведении расчета величины пожарного риска для объектов общественного назначения основная задача состояла в оценке возможности использования противопожарных дверей в целях ограничения распространения пожара в рамках применения для его обеспечения дополнительных объемно-планировочных решений и средств.

Обоснование возможности применения проектного решения по установке противопожарных дверей дверей рассмотрено на примере расчета и сравнения времени эвакуации с временем блокирования расчетных точек для двух вариантов:

  • с применением противопожарных дверей;
  • без применения противопожарных дверей.

Мерой воздействия опасных факторов пожара на людей является соотношение времени блокирования ими путей эвакуации и времени эвакуации. Объемно-планировочные решения взяты для подвального помещения здания общественного назначения с двумя эвакуационными выходами. По результатам исследования предполагается сформулировать вывод о возможности или невозможности ограничения распространения пожара посредством установки противопожарных дверей при обосновании распространения ОФП в рамках проведения расчета пожарного риска. Выбор расчетной модели базируется на анализе объемно-планировочных решений объекта и особенностях сценария развития пожара.

Полевая модель прогнозирования опасных факторов пожара является наиболее универсальной из существующих детерминированных моделей, поскольку она основана на решении уравнений в частных производных в каждой точке расчетной области. С помощью полевой модели прогнозирования ОФП возможно рассчитать температуру в помещении очага пожара и в смежных помещениях, скорость движения воздушных потоков, концентрацию токсичных продуктов горения и т. д. в каждой точке расчетной области [19]. Следовательно, полевая модель может обоснованно использоваться:

для научных исследований в целях выявления закономерностей развития пожара;

  • при сравнительных расчетах в целях апробации и совершенствования зональных и интегральных моделей как менее универсальных в точностном и качественном отношениях, а также при проверке обоснованности их применения [20];
  • при выборе рационального варианта противопожарной защиты конкретных объектов защиты.

В своей основе полевая модель не содержит никаких априорных допущений и благодаря этому принципиально применима для моделирования различных сценариев развития пожара. С учетом вышеизложенного моделирование динамики развития пожара проводилось с использованием полевой модели с помощьюпрограммы FDS. Вкачестве исходных данных был принят подвал общественного здания с расположенными в нем офисами (два помещения) и кладовой (одно помещение). В качестве помещения очага пожара с размещением пожарной нагрузки была принята кладовая, расположенная по центру модели (подвального этажа),

Параметр Единица измерения Значение
Низшая теплота сгорания кДж/кг
Линейная скорость распространения пламени м/с
Удельная массовая скорость выгорания кг/(м2с)
Коэффициент полноты сгорания
Удельная мощность кВт/м2
Дымообразующая способность Нп/м2кг
Потребление кислорода (О2) кг/кг
Выделение углекислого газа кг/кг
Выделение угарного газа (CO) кг/кг
Выделение хлористого водорода (HCl) кг/кг