Расчеты по оценке пожарного риска проводятся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с соответствующими нормативными значениями пожарных рисков, установленными Федеральным законом [1].
Определение расчетных величин пожарного риска на объекте осуществляется на основании:
а) анализа пожарной опасности объекта;
б) определения частоты реализации пожароопасных ситуаций;
в) построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
г) оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;
д) наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.
Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта и ее последствий для людей.
Колич ...
Объектом исследования являются индивидуальный пожарный риск для людей находящихся в здании.
Предметом исследования являются параметры динамики опасных факторов пожара и эвакуации людей из объекта защиты.
Максимальная мощность очага горения в расчетах определялась:(5)где - коэффициент полноты сгорания; - удельная скорость выгорания, кг·с-1·м-2; - низшая теплота сгорания, Дж·кг-1; - максимальная площадь горения, м2.Значение максимальной площади горения принимается равной двойной площади помещения, где находится очаг. Рост мощности очага горения от нуля до своего максимального значения происходит по квадратичному закону. При использовании программного комплекса FDS максимальная мощность задается в единицах измерения [кВт/м2], поэтому для определения динамики ОФП во всех помещениях здания возможно использовать модельный очаг с площадью 1м2 с числовыми характеристиками реального очага.Во время выполнения расчетов с помощью программного комплекса FDS учтено еще несколько факторов при определении количества и размера сеток для каждого сценария:1. для обеспечения устойчивости численного расчета ячейки сетки приняты кубическими, т.е. длина, ширина и высота ячеек приблизительно одинаковые;2. Ввиду того, что при расчете задействован Пуассоновский решатель, основанный на быстром преобразовании Фурье (БПФ) в направлениях y и z, второе и третье измерение сетки имеют вид 2l3m5n, где l, m, и n – целые числа.При использовании программного комплекса проведены предварительные расчеты с различными размерами ячеек вычислительной сетки (перебором от большего к меньшему), то есть проводился анализ чувствительности, до тех пор, пока результат вычислений не был одинаковый.Согласно Методики [2] критическое время по каждому из опасных факторов пожара определяется как время достижения этим фактором предельно допустимого значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.Критические времена определяются при помощи датчиков, расположенных в расчетных точках на указанной высоте (1,7 м от уровня пола) по достижению предельно-допустимых значений по каждому из опасных факторов пожара:по повышенной температуре – 70ºС;по тепловому потоку – 1400 Вт/м2;по потере видимости – 20 м (для случая когда оба горизонтальных линейных размеров помещения меньше 20 м, предельно-допустимое расстояние по потере видимость следует принимать равным наибольшему горизонтальному линейному размеру);по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг/м3;по каждому из токсичных продуктов горения (СО – 0,00116 кг/м3, СО2 – 0,11 кг/м3, HCl – 0,000023 кг/м3).Построение полей опасных факторов пожараДля построения полей опасных факторов пожара проводится выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:1. выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;2. задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, состояния проемов);3. задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.Выбор места нахождения очага пожара производится экспертным путем. При этом учитывается количество горючей нагрузки, ее свойства и расположение, вероятность возникновения пожара, возможная динамика его развития, расположение эвакуационных путей и выходов.В соответствии с Методикой [2] формулируется математическая модель развития пожара и проводится моделирование его динамики развития.На основании результатов расчетов осуществляется построение полей опасных факторов пожара и определяется значение времени блокирования путей эвакуации ОФП tбл.В качестве сценариев с наихудшими условиями пожара следует рассматривать сценарии, характеризуемые наиболее затрудненными условиями эвакуации людей и (или) наиболее высокой динамикой нарастания ОФП, а именно пожары:- в помещениях с большим количеством людей.- в системах помещений, в которых из-за распространения ОФП возможно быстрое блокирование путей эвакуации (коридоров, эвакуационных выходов и т.д.). При этом очаг пожара выбирается в помещении вблизи от одного из эвакуационных выходов, либо в помещении с большим количеством горючей нагрузки, характеризующейся высокой скоростью распространения пламени; - в системах помещений, в которых из-за недостаточной пропускной способности путей эвакуации возможно возникновение продолжительных скоплений людских потоков.Проанализировав все возможные варианты сценариев возникновения пожара, приходим к выводу, что для наиболее полного анализа необходимо рассмотреть нижеуказанные сценарии развития пожара.Результаты численного расчета времени блокированияэвакуационных путей опасными факторами пожараИсходные данныеПриведены результаты расчета двух сценариев развития пожара в здании: сценарий 1 – пожар в помещении ангара;сценарий 2 – пожар в офисном корпусе;На рис. 1 представлен общий вид модельного здания.Рис.1. Общий вид модельного зданияСценарий 1Приведены результаты расчета для сценария развития пожара в здании: очаг пожара в ангаре.На рис. 2 представлена расчётная схема, а также расположение расчетных точек и модельного очага пожара. Для сокращения времени расчета и обеспечения достаточной точности моделирования с учетом геометрической конфигурации помещений здания, принята одна вычислительная сетка с линейным размером ячеек 0,25 м.Тип горючей нагрузки: промтовары; текстильные изделия – п. 21 базы данных горючей нагрузки:Низшая теплота сгорания – 16700 кДж∙кг-1, удельная скорость выгорания – 0,0244 кг∙м-2∙с-1,линейная скорость пламени – 0,0071 м∙с-1, выделение СО – 0,0626 кг∙кг-1, выделение СО2 – 0,879 кг∙кг-1, потребление О2 – 2,56 кг∙кг-1,выделение HCL – 0,00 кг∙кг-1,дымообразующая способность – 60,6 Нп∙м2∙кг-1.Время развития пожара 300 с.Максимальная мощность тепловыделения 513,4 МВт. РТ 4РТ 3РТ 2РТ 1ОчагРис 2. Схема расположения расчетных точек Результаты расчетаВ таблице 5.1 представлены результаты расчета критического времени по каждому из опасных факторов пожара (критическая продолжительность пожара) в расчетных точках, расположенных на уровне рабочей зоны. Высота рабочей зоны равна 1,7 м от уровня пола этажа. ТаблицаРезультаты расчета№ п/пРасчетные точкиКритическая продолжительность пожара, секДальность видимостиПовышенная температура средыСОСО2О2Тепловой потокHCl>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300>300Сценарий 2Приведены результаты расчета для сценария развития пожара в здании: очаг пожар в офисном помещении (кабинете).На рис. 19 представлены расчётные схемы, а также расположение расчетных точек и модельного очага пожара. Для сокращения времени расчета и обеспечения достаточной точности моделирования с учетом геометрической конфигурации помещений здания, принята одна вычислительная сетка с линейным размером ячеек 0,25 м.Тип горючей нагрузки: мебель; дерево+облицовка (0,9+0,1) – п. 20 базы данных горючей нагрузки:Низшая теплота сгорания – 14400 кДж∙кг-1, удельная скорость выгорания – 0,0135 кг∙м-2∙с-1,линейная скорость пламени – 0,0154 м∙с-1, выделение СО – 0,0367 кг∙кг-1, выделение СО2 – 1,55 кг∙кг-1, потребление О2 – 1,288 кг∙кг-1,выделение HCL – 0,0036 кг∙кг-1,дымообразующая способность – 84,1 Нп∙м2∙кг-1.Время развития пожара 300 с.Максимальная мощность тепловыделения 6,99 МВт. ОчагРТ 1РТ 3РТ 2Рис. 19. Схема расположения расчетных точекРезультаты расчетаВ таблице 5.2 представлены результаты расчета критического времени по каждому из опасных факторов пожара (критическая продолжительность пожара) в расчетных точках, расположенных на уровне рабочей зоны. Высота рабочей зоны равна 1,7 м от уровня пола этажа. ТаблицаТаблица 2. Результаты расчета№ п/пРасчетные точкиКритическая продолжительность пожара, секДальность видимостиПовышенная температура средыСОСО2О2Тепловой потокHCl149>300286>300241>30020699157201>300149>300148205>300>300>300>300>300299РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИЭвакуация представляет собой процесс организованного самостоятельного движения людей наружу из помещений, в которых имеется возможность воздействия на них опасных факторов пожара. Эвакуацией также следует считать несамостоятельное перемещение людей, относящихся к маломобильным группам населения, осуществляемое обслуживающим персоналом. Эвакуация осуществляется по путям эвакуации через эвакуационные выходы. Эвакуационные пути в пределах помещения должны обеспечивать безопасную эвакуацию людей через эвакуационные выходы из данного помещения без учета применяемых в нем средств пожаротушения и противодымной защиты.В соответствии с Методикой [2] специалистами «Ситуационного центра ФГУ ВНИИПО МЧС России» (143903, г.Балашиха Московской области, микрорайон ВНИИПО, д.12, тел. (495) 521-91-86, (495) 521-23-00, email:
[email protected]) созданы алгоритм и вычислительная программа по определению характеристик процесса эвакуации.Программа «Расчёт времени эвакуации на основе математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания» определяет расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.Время эвакуации определяется c учетом времени задержки на оповещение людей о пожаре.Параметры путей эвакуации задавались в соответствии с объектом и данными, предоставленными собственником. Количество людей в здании задавалось в соответствии с данными, предоставленными собственником.Методика расчета времени эвакуации людей при пожареРасчетное время эвакуации людей определяется по математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания, приведенной в Приложении №5 к Методике [2].Расчетное время эвакуации людей tР из помещений и зданий устанавливают по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей непосредственно наружу или в безопасную зону.При расчете весь путь движения людского потока подразделяют на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной li и шириной δi. Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.При определении расчетного времени длину и ширину каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий и сооружений принимают по проекту, а для существующих - по факту. Длину пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряют по длине марша. Длину пути в дверном проеме принимают равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину li.Расчетное время эвакуации людей tР следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути ti по формуле:tP = t1 + t2 + t3 +... + ti,(3.1)где t1 - время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;t2, t3,..., ti - время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.Время движения людского потока по первому участку пути ti, мин, определяется по формуле:,(3.2)где l1 - длина первого участка пути, м;v1 - скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяют по таблице 3.1 в зависимости от плотности D).Плотность однородного людского потока на первом участке пути D1 определяется по формуле:,(3.3)где N1 - число людей на первом участке, чел;f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2, принимаемая равной 0,125;δ1 - ширина первого участка пути, м.Скорость v1 движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимают по таблице 5.1 [1] в зависимости от интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которая определяется для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:,(3.4)где δi, δi-1 - ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м;qi, qi-1 - интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин.Интенсивность движения людского потока на первом участке пути q =qi-1 определяют по таблице 3.1 по значению D1, установленному по формуле (3.3).Таблица 3.1Интенсивность и скорость движения людского потока при различной на разных участках путей эвакуации в зависимости от плотностиПлотность потока D, м2/м2Горизонтальный путьДверной проем, интенсивность q, м/минЛестница внизЛестница вверхСкорость v, м/минИнтенсивность q, м/минСкорость v, м/минИнтенсивность q, м/минСкорость v, м/минИнтенсивность q, м/мин0,011001,01,01001,0600,60,051005,05,01005,0603,00,10808,08,7959,5535,30,206012,013,46813,6408,00,304714,116,55215,6329,60,404016,018,44016,02610,40,503316,519,63115,62211,00,602816,319,0524,514,118,510,750,702316,118,51812,61510,50,801915,217,31310,41310,40,90 и более1513,58,587,2119,9Примечание: интенсивность движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равная 8,5 м/мин, установлена для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины интенсивность движения следует определять по формуле qi = 2,5 + 3,75 δ.Если значение qi определяемое по формуле (3.4), меньше или равно qmax, то время движения по участку пути ti, мин, равно:,(3.5)при этом значения qmax, м/мин, следует принимать равными:16,5 - для горизонтальных путей;19,6 - для дверных проемов;16,0 - для лестницы вниз;11,0 - для лестницы вверх.Если значение qi, определенное по формуле (3.4), больше qmax то ширину δi данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:qi ≤ qmax.(3.6)При невозможности выполнения условия (3.6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяют по таблице 3.1 при значении D = 0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.Время задержки tзад движения на участке i из-за образовавшегося скопления людей на границе с последующим участком (i+1) определяется по формуле:,(3.7)где N - количество людей, чел;f - площадь горизонтальной проекции, м2;qD - интенсивность движения через участок (i+1) при плотности 0,9 и более, м/мин;i+1 - ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;qi - интенсивность движения на участке i, м/мин;i - ширина предшествующего участка i, м.Время существования скопления tСК на участке i определяется по формуле: .(3.8)Расчётное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком (i+1) образовалось скопление людей равно времени существования скопления tСК. Расчётное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:.(3.9)Рис. 3.1. Слияние людских потоков, где: 1 — начало участка iПри слиянии в начале участка i двух и более людских потоков (рис. 3.1) интенсивность движения qi, м/мин, определяется по формуле:,(3.10)где qi-1 - интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i, м/мин;i-1 - ширина участков пути слияния, м;i - ширина рассматриваемого участка пути, м.Если значение qi определенное по формуле (3.10), больше qmax то ширину δi, данного участка пути следует увеличивать на такое значение, чтобы соблюдалось условие (3.6). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (3.5).Сценарии 1Исходные данныеСценарий 1Расчетная схемаОписание схемы эвакуацииКоличество участков эвакуации в схеме - 22.Участок 0: -этаж - 0 ; -длина - 10000 м.; -ширина - 10000 м.; -тип участка эвакуации - Открытая территория ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 1: -этаж - 0 ; -длина - 30 м.; -ширина - 4 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 50 ;Участок 2: -этаж - 0 ; -длина - 20 м.; -ширина - 4 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 50 ;Участок 3: -этаж - 0 ; -длина - 5 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 4: -этаж - 0 ; -длина - 12 м.; -ширина - 4 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 30 ;Участок 5: -этаж - 0 ; -длина - 14 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 6: -этаж - 0 ; -длина - 10 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 5 ;Участок 7: -этаж - 0 ; -длина - 3 м.; -ширина - 2 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 8: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 9: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 2 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 10: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 4 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 4 ;Участок 11: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 3 ;Участок 12: -этаж - 0 ; -длина - 3 м.; -ширина - 2 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 13: -этаж - 0 ; -длина - 3 м.; -ширина - 2 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 14: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 3 ;Участок 15: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 3 ;Участок 16: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 3 ;Участок 17: -этаж - 0 ; -длина - 20 м.; -ширина - 2 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 0 ;Участок 18: -этаж - 0 ; -длина - 5 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 1 ;Участок 19: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 4 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 4 ;Участок 20: -этаж - 0 ; -длина - 3,5 м.; -ширина - 4 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 4 ;Участок 21: -этаж - 0 ; -длина - 4 м.; -ширина - 3 м.; -тип участка эвакуации - Горизонтальный путь ; -время начала эвакуации - 0 c.; -количество людей - 4 ;Описание связей участков эвакуацииПоток из участка 0 направляется в участок 0. -ширина выходного проема - 0 м. ; -координата в выходном участке - 0 м. ;Поток из участка 1 направляется в участок 3. -ширина выходного проема - 4 м. ; -координата в выходном участке - 0 м. ;Поток из участка 2 направляется в участок 3. -ширина выходного проема - 4 м. ; -координата в выходном участке - 0 м. ;Поток из участка 3 направляется в участок 0. -ширина выходного проема - 1 м. ; -координата в выходном участке - 0 м. ;Поток из участка 4 направляется в участок 5. -ширина выходного проема - 2 м. ; -координата в выходном участке - 0 м. ;Поток из участка 5 направляется в участок 7. -ширина выходного проема - 2 м. ; -координата в выходном участке - 0 м. ;Поток из участка 6 направляется в участок 7. -ширина выходного проема - 1 м.