МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ
ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ
ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
ПРИКАЗ
от 30 июня 2009 г. N 382
ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МЕТОДИКИ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА В ЗДАНИЯХ,
СООРУЖЕНИЯХ И СТРОЕНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
В соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании» <*> и Постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2009 г. N 272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска» <**> приказываю:
———————————
<*> Собрание законодательства Российской Федерации, 2002, N 52 (часть I), ст. 5140; 2005, N 19, ст. 1752; 2007, N 19, ст. 2293; 2007, N 49, ст. 6070; 2008, N 30 (часть II), ст. 3616.
<**> Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, N 14, ст. 1656.
Утвердить прилагаемую методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности.
Министр
С.К.ШОЙГУ
1. Настоящая методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности (далее — Методика) устанавливает порядок определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках (далее — здание) и распространяется на здания классов функциональной пожарной опасности:
1.1. Ф1 — здания, предназначенные для постоянного проживания и временного пребывания людей, в том числе:
а) Ф1.1 — здания дошкольных образовательных организаций, специализированных домов престарелых и инвалидов (неквартирные), больницы, спальные корпуса образовательных организаций с наличием интерната и детских организаций;
б) Ф1.2 — гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов;
в) Ф1.3 — многоквартирные жилые дома;
г) Ф1.4 — одноквартирные жилые дома, в том числе блокированные;
1.2. Ф2 — здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений, в том числе:
а) Ф2.1 — театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей в закрытых помещениях;
б) Ф2.2 — музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения в закрытых помещениях;
в) Ф2.3 — театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей на открытом воздухе;
г) Ф2.4 — музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения на открытом воздухе;
1.3. Ф3 — здания организаций по обслуживанию населения, в том числе:
а) Ф3. 1 — здания организаций торговли;
б) Ф3.2 — здания организаций общественного питания;
в) Ф3.3 — вокзалы;
г) Ф3.4 — поликлиники и амбулатории;
д) Ф3.5 — помещения для посетителей организаций бытового и коммунального обслуживания с нерасчетным числом посадочных мест для посетителей;
е) Ф3.6 — физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивно-тренировочные учреждения с помещениями без трибун для зрителей, бытовые помещения, бани;
1.4. Ф4 — здания образовательных организаций, научных и проектных организаций, органов управления учреждений, в том числе:
а) Ф4.1 — здания общеобразовательных организаций, организаций дополнительного образования детей, профессиональных образовательных организаций;
б) Ф4.2 — здания образовательных организаций высшего образования, организаций дополнительного профессионального образования;
в) Ф4.3 — здания органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов;
г) Ф4.4 — здания пожарных депо;
1.5. Ф5 — пожарные отсеки производственного или складского назначения с категорией помещений по взрывопожарной и пожарной опасности В1 — В4, Г, Д, входящие в состав зданий с функциональной пожарной опасностью Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, в том числе Ф5.2 — стоянки для автомобилей без технического обслуживания и ремонта.
2. Расчеты по оценке пожарного риска проводятся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с нормативным значением пожарного риска, установленного Федеральным законом от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» <*> (далее — Технический регламент).
———————————
<*> Собрание законодательства Российской Федерации, 2008, N 30 (часть I), ст. 3579.
3. Определение расчетных величин пожарного риска осуществляется на основании:
а) анализа пожарной опасности зданий;
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.
4. Определение расчетных величин пожарного риска заключается в расчете индивидуального пожарного риска для людей, находящихся в здании. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия опасных факторов пожара (далее — ОФП) на человека, находящегося в здании. Перечень ОФП установлен статьей 9 Технического регламента. Результаты и выводы, полученные при определении пожарного риска, используются для обоснования параметров и характеристик зданий, сооружений и строений, которые учитываются в настоящей Методике.
5. Частота воздействия ОФП определяется для пожароопасной ситуации, которая характеризуется наибольшей опасностью для жизни и здоровья людей, находящихся в здании.
6. Для целей настоящей Методики используются основные понятия, установленные статьей 2 Технического регламента.
7. Индивидуальный пожарный риск отвечает требуемому, если:
, (1)
где 
— нормативное значение индивидуального пожарного риска, 
год-1;
— расчетная величина индивидуального пожарного риска.
Расчетная величина индивидуального пожарного риска в здании, сооружении и пожарном отсеке определяется как максимальное значение пожарного риска из рассмотренных сценариев пожара:
QB = max {QB,1,…, QB,i,…, QB,N}, (2)
где QB,i — расчетная величина пожарного риска для i-го сценария пожара,
N — количество рассмотренных сценариев пожара.
Сценарий пожара представляет собой вариант развития пожара с учетом принятого места возникновения и характера его развития. Сценарий пожара определяется на основе данных об объемно-планировочных решениях, о размещении горючей нагрузки и людей на объекте. При расчете рассматриваются сценарии пожара, при которых реализуются наихудшие условия для обеспечения безопасности людей. 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, рассчитанных на единовременное присутствие 50 и более человек;
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 малого объема вблизи от одного из эвакуационных выходов, либо в помещении с большим количеством горючей нагрузки, характеризующейся высокой скоростью распространения пламени;
в помещениях и системах помещений атриумного типа;
в системах помещений, в которых из-за недостаточной пропускной способности путей эвакуации возможно возникновение продолжительных скоплений людских потоков.
В случаях, когда перечисленные типы сценариев не отражают всех особенностей объекта, возможно рассмотрение иных сценариев пожара.
В помещении, имеющем два и более эвакуационных выхода, очаг пожара следует размещать вблизи выхода, имеющего наибольшую пропускную способность. При этом данный выход считается блокированным с первых секунд пожара, и при определении расчетного времени эвакуации не учитывается.
В помещении с одним эвакуационным выходом время блокирования выхода определяется расчетом.
Сценарии пожара, не реализуемые при нормальном режиме эксплуатации объекта (теракты, поджоги, хранение горючей нагрузки, не предусмотренной назначением объекта и т.д.), не рассматриваются.
8. Расчетная величина индивидуального пожарного риска для i-го сценария пожара QB,i в зданиях, указанных в пункте 1 (за исключением классов функциональной пожарной опасности Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4) рассчитывается по формуле:
QB,i = Qп,i · (1 — Kап,i) · Pпр,i · (1 — Pэ,i) · (1 — Kп.з,i) (3)
где Qп,i — частота возникновения пожара в здании в течение года, определяемая на основании статистических данных, приведенных в приложении N 1 к настоящей Методике. При отсутствии статистической информации допускается принимать Qп,i = 4 ·10-2 для каждого здания;
Kап,i — коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения (далее — АУП) требованиям нормативных документов по пожарной безопасности. Значение параметра Kап,i принимается равным Kап,i = 0,9, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой АУП, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудование здания системой АУП не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях Kап,i принимается равной нулю;
Pпр,i — вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения Pпр,i = tфункц,i / 24, где tфункц,i — время нахождения людей в здании в часах;
Pэ,i — вероятность эвакуации людей;
Kп.з,i — коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
9. Вероятность эвакуации 
из зданий, указанных в пункте 1 (за исключением зданий классов функциональной пожарной опасности Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4), рассчитывают по формуле:
«
, (4)
где 
— расчетное время эвакуации людей, мин;
— время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей), мин;
— время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин;
— время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5 м2/м2).
10. Расчетное время эвакуации людей 
из помещений и зданий определяется на основе моделирования движения людей до выхода наружу одним из следующих способов:
по упрощенной аналитической модели движения людского потока, приведенной в приложении N 2 к настоящей Методике;
по математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания, приведенной в приложении N 3 к настоящей Методике;
по имитационно-стохастической модели движения людских потоков, приведенной в приложении N 4 к настоящей Методике.
Выбор способа определения расчетного времени эвакуации производится с учетом специфических особенностей объемно-планировочных решений здания, а также особенностей контингента (его однородности) людей, находящихся в нем.
При определении расчетного времени эвакуации учитываются данные, приведенные в приложении N 5 к настоящей Методике, в частности принципы составления расчетной схемы эвакуации людей, параметры движения людей различных групп мобильности, а также значения площадей горизонтальных проекций различных контингентов людей.
11. Время начала эвакуации 
определяется в соответствии с пунктом 1 приложения N 5 к настоящей Методике.
12. Время блокирования путей эвакуации 
вычисляется путем расчета времени достижения ОФП предельно допустимых значений на эвакуационных путях в различные моменты времени. Порядок проведения расчета и математические модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара приведен в приложении N 6 к настоящей Методике.
13. Коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, Kп.з,i рассчитывается по формуле:
Kп.з.,i = 1 — (1 — Kобн,i · KСОУЭ,i) · (1 — Kобн,i · KПДЗ,i), (5)
где Kобн,i — коэффициент, учитывающий соответствие системы пожарной сигнализации требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
KСОУЭ,i — коэффициент, учитывающий соответствие системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
KПДЗ,i — коэффициент, учитывающий соответствие системы противодымной защиты требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
Порядок оценки параметров Kобн,i, KСОУЭ,i и KПДЗ,i приведен в разделе IV настоящей Методики.
14. Расчетная величина индивидуального пожарного риска QB,i для i-го сценария пожара в зданиях класса функциональной пожарной опасности Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4 рассчитывается по формуле:
QB,i = QП,i [1 — (Pэ,i + (1 — Pэ,i) PСП,i)], (6)
где QП,i — частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных, приведенных в приложении N 1 к настоящей Методике;
Pэ,i — вероятность эвакуации людей;
РСП,i — вероятность спасения людей.
15. Вероятность эвакуации Рэ,i из зданий класса функциональной пожарной опасности Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4 рассчитывают по формуле:
, (7)
где 
— общее количество людей, эвакуирующихся в рассматриваемом сценарии;
— количество не эвакуировавшихся людей. Определяется путем суммирования по всем участкам путей эвакуации людей, не успевших покинуть указанный участок до его блокирования опасными факторами пожара (для которых tp + tнэ > 0,8 · tбл), и людей, попавших в скопление продолжительностью более 6 мин (tск > 6 мин);
tp — расчетное время эвакуации людей, мин (определяется в соответствии с пунктом 10);
tнэ — время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей), мин (определяется в соответствии с пунктом 11);
tбл — время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин (определяется в соответствии с пунктом 12);
tск — время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5 м2/м2).
16. Вероятность спасения РСП,i определяется по формуле:
Pсп,i = 1 — (1 — Kп.з,i)(1 — КФПС,i)(1 — Кф,i)(1 — Кэв,i), (8)
где Kп.з,i — коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, определяется по формуле (5);
КФПС,i — коэффициент, учитывающий дислокацию подразделений пожарной охраны на территории поселений и городских округов, принимается равным КФПС,i = 0,95 в случае соответствия ее требованиям Технического регламента и нормативных документов по пожарной безопасности. При этом время tбл,i принимается в соответствии с расчетом по приложению 6 к настоящей Методике для данного сценария развития пожара. В остальных случаях КФПС,i принимается равной нулю.
Кф,i — коэффициент, учитывающий класс функциональной пожарной опасности здания. Значение параметра Кф,i принимается равным Кф,i = 0,75 в следующих случаях:
для зданий класса Ф1.1 в случае соблюдения требований нормативных документов по пожарной безопасности к оснащению первичными средствами пожаротушения;
для зданий класса Ф1.3 в случае соблюдения требований нормативных документов по пожарной безопасности к устройству аварийных выходов;
для зданий класса Ф1.4 — во всех случаях;
В остальных случаях для зданий классов Ф1.1. Ф1.3 Кф,i принимается равной нулю;
Кэв,i — коэффициент, учитывающий соответствие путей эвакуации требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
Значение параметра Кэв,i принимается равным Кэв,i = 0,8 в случае соблюдения требований нормативных документов по пожарной безопасности к путям эвакуации.
В остальных случаях Кэв,i принимается равной нулю.
Анализ пожарной опасности здания
14. Для проведения анализа пожарной опасности осуществляется сбор данных о здании, который включает:
объемно-планировочные решения;
теплофизические характеристики ограждающих конструкций и размещенного оборудования;
вид, количество и размещение горючих веществ и материалов;
количество и места вероятного размещения людей;
системы пожарной сигнализации и пожаротушения, противодымной защиты, оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей.
15. На основании полученных данных производится анализ пожарной опасности здания, при этом учитывается:
возможная динамика развития пожара;
состав и характеристики системы противопожарной защиты;
возможные последствия воздействия пожара на людей и конструкции здания.
Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций
16. Частота реализации пожароопасных ситуаций определяется частотой возникновения пожара в здании в течение года. Порядок определения частоты возникновения пожара в здании приведен в разделе II настоящей Методики.
Построение полей опасных факторов пожара для различных
сценариев его развития
17. Для построения полей опасных факторов пожара проводится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:
выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;
задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, состояния проемов);
задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.
В соответствии с приложением N 6 к настоящей Методике 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 
.
Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара
на людей для различных сценариев его развития
18. Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей заключается в определении вероятности эвакуации людей из здания при пожаре.
Вероятность эвакуации людей определяется по формуле (3) на основе сопоставления значений времени эвакуации людей и времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара.
Для определения расчетного времени эвакуации людей 
в соответствии с приложениями N N 2 — 5 к настоящей Методике определяется модель эвакуации людей из здания, проводится построение расчетной схемы эвакуации и осуществляется моделирование эвакуации людей.
19. В соответствии с разделом II настоящей Методики проводится определение расчетной величины индивидуального пожарного риска 
и сопоставление ее с нормативным значением индивидуального пожарного риска 
.
Учет наличия систем обеспечения пожарной
безопасности здания
20. Наличие систем обеспечения пожарной безопасности здания учитывается в соответствии с формулой (4) и положениями раздела IV настоящей Методики.
Блок-схема, иллюстрирующая порядок проведения расчета индивидуального пожарного риска, представлена на рис. 1.
/──────────────────────────────────/
/ Анализ пожарной опасности здания /
/──────────────────┬───────────────/
│
/
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций│
└──────────────────────────┬──────────────────────────┘
┌────────────────────────────>│
│ │
│ /
│ ┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ │ Построение полей опасных факторов пожара │
│ │ │
│ │ Выбор сценария пожара │
│ │Формулировка математической модели и моделирование│
│ │ динамики развития пожара │
│ │ Построение полей опасных факторов пожара │
│ │ Определение времени блокирования путей эвакуации │
│ └───────────────────────────┬──────────────────────┘
┌──────┴────────┐ │
│ Разработка │ /
│дополнительных │ ┌────────────────────────────────────────────────┐
│противопожарных│ │ Оценка последствий воздействия опасных факторов│
│ мероприятий │ │ пожара на людей │
└───────────────┘ │ │
/ │ Формулировка математической модели и │
│ │ моделирование эвакуации людей из здания │
│ │ при пожаре │
│ │Определение времени блокирования путей эвакуации│
│ │ Расчет вероятности эвакуации людей │
│ └─────────────────┬──────────────────────────────┘
│ │
│ ┌─ ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ┼─ ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ┐
│ │
│ │ / │
│ ┌───────────────────────────────┐
│ │ │Расчет величины индивидуального│ │
│ │ пожарного риска │
│ │ └────────────────┬──────────────┘ │
│ │
│ │ ┌─────────────────────┴───────────────────┐ │
│ │ │
│ │ / / │
│ ┌────────────────────────────┐ ┌──────────────────────────────┐
│ ││Расчетное значение пожарного│ │ Расчетное значение пожарного ││
│ │ риска превышает нормативное│ │риска не превышает нормативное│
│ │└────────────┬───────────────┘ └───────────────┬──────────────┘│
│ │ │
│ │ / / │
│ ┌───────────────────────┐ ┌──────────────────────────┐
│ │ │ Вывод: │ │ Вывод: │ │
│ │пожарный риск превышает│ │пожарный риск не превышает│
│ │ │ допустимое значение │ │ допустимое значение │ │
│ └─────────┬─────────────┘ └──────────────────────────┘
│ │ │ │
└─┼─────────────┘
│
└─ ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ── ┘
Рис. 1. Порядок проведения расчета индивидуального
пожарного риска
21. В случае, если расчетная величина индивидуального пожарного риска превышает нормативное значение, в здании следует предусмотреть дополнительные противопожарные мероприятия, направленные на снижение величины пожарного риска.
К числу противопожарных мероприятий, направленных на снижение величины пожарного риска, относятся:
применение дополнительных объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара;
устройство дополнительных эвакуационных путей и выходов;
устройство 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.
Эффективность дополнительных противопожарных мероприятий должна подтверждаться повторным расчетом величины индивидуального пожарного риска.
22. Эффективность каждого из перечисленных выше противопожарных мероприятий определяется степенью влияния на параметры 
, 
, 
, а для системы пожарной сигнализации, противодымной защиты и системы оповещения людей при пожаре и управления эвакуацией людей также параметрами 
, 
и 
.
Значение параметра 
принимается равным 
= 0,8, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой пожарной сигнализации, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудование здания системой пожарной сигнализации не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях 
принимается равной нулю.
23. Применение в качестве дополнительного противопожарного мероприятия объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара, достигается обеспечением нормируемых пределов огнестойкости и пониженной пожарной опасности облицовочных строительных материалов, используемых в ограждающих конструкциях помещения, в котором находится вероятный очаг пожара.
Степень влияния данного дополнительного противопожарного мероприятия на динамику распространения пожара и, соответственно, значение параметра 
определяется путем проведения повторного расчета 
после внесения соответствующих изменений в схему объемно-планировочных решений здания.
24. При применении в качестве дополнительного противопожарного мероприятия устройства дополнительных эвакуационных путей и выходов следует выполнить повторный расчет по оценке параметра 
с учетом откорректированных объемно-планировочных решений.
25. При применении в качестве дополнительного противопожарного мероприятия устройства системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей повышенного типа следует выполнить повторный расчет по оценке параметра 
с учетом перераспределения потоков эвакуирующихся и изменения схемы эвакуации в зависимости от сценариев возникновения и развития пожара и, соответственно, алгоритма функционирования системы оповещения людей о пожаре и управлением эвакуации людей.
Значение параметра 
принимается равным 
= 0,8, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудование здания системой оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях 
принимается равной нулю.
26. Влияние системы противодымной защиты на уровень обеспеченности безопасной эвакуации людей при пожаре оценивается посредством расчета значения 
с учетом технических характеристик применяемого вентиляционного оборудования противодымной защиты. Подбор параметров вентиляционного оборудования осуществляется в соответствии с нормативными документами по пожарной безопасности. При этом для выполнения расчетов следует применять зонную (зональную) или полевую модели.
Значение параметра 
принимается равным 
= 0,8, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
здание оборудовано системой противодымной защиты, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;
оборудование здания системой противодымной защиты не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности.
В остальных случаях 
принимается равной нулю.
27. Ограничение количества людей в здании до значений, обеспечивающих безопасность их эвакуации из здания при пожаре, учитывается посредством повторного расчета значения параметра 
при существующих объемно-планировочных решениях и ограниченном значении количества эвакуирующихся при пожаре.
28. Для получения исходных данных, необходимых для проведения расчетов, предусмотренных настоящей Методикой, следует использовать справочные источники информации и проектную документацию здания.
|
N п/п |
Наименование здания |
Частота возникновения пожара в течение года |
|
1. |
Общеобразовательные организации |
1,16 · 10-2 |
|
2. |
Организации начального профессионального образования (профессиональное техническое училище) |
1,98 · 10-2 |
|
3. |
Организации среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение) |
2,69 · 10-2 |
|
4. |
Дошкольные образовательные организации |
1,3 · 10-3 |
|
5. |
Детские оздоровительные лагеря, летние детские дачи |
1,26 · 10-3 |
|
6. |
Санатории, дома отдыха, пансионаты |
2,99 · 10-2 |
|
7. |
Амбулатории, поликлиники, диспансеры, медпункты |
8,88 · 10-3 |
|
8. |
Здания розничной торговли: универмаги, промтоварные магазины; универсамы, продовольственные магазины; магазины смешанных товаров; аптеки, аптечные ларьки; |
2,03 · 10-2 |
|
9. |
Здания рыночной торговли: крытые, оптовые рынки (из зданий стационарной постройки), торговые павильоны, киоски, ларьки, палатки, контейнеры |
1,13 · 10-2 |
|
10. |
Здания организаций общественного питания |
3,88 · 10-2 |
|
11. |
Гостиницы, мотели |
2,81 · 10-2 |
|
12. |
Спортивные сооружения |
1,83 · 10-3 |
|
13. |
Здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений |
6,90 · 10-3 |
|
14. |
Библиотеки |
1,16 · 10-3 |
|
15. |
Музеи |
1,38 · 10-2 |
|
16. |
Больницы |
1,3 · 10-2 |
|
17. |
Образовательные организации с наличием интерната |
7,7 · 10-3 |
|
18. |
Специализированные дома престарелых и инвалидов |
7,7 · 10-3 |
|
19. |
Дома жилые многоквартирные |
2,6 · 10-2 |
|
20. |
Дома жилые одноквартирные |
1,9 · 10-3 |
Расчетное время эвакуации людей t из помещений и зданий
р
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 дельта . Начальными участками являются проходы между рабочими
i
местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.
При определении расчетного времени эвакуации людей длину и ширину
каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимают по
проекту, а для построенных - по фактическому положению. 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 l .
i
Расчетное время эвакуации людей t следует определять как сумму времени
р
движения людского потока по отдельным участкам пути t по формуле:
i
t = t + t + t + ... + t , (П2.1)
р 1 2 3 i
где t - время движения людского потока на первом (начальном) участке,
1
мин.;
t , t , t , ... t - время движения людского потока на каждом из
1 2 3 i
следующих после первого участка пути, мин.
Время движения людского потока по первому участку пути t , мин.,
i
рассчитывают по формуле:
l
1
t = --, (П.2.2)
1 V
1
где l - длина первого участка пути, м;
1
V - скорость движения людского потока по горизонтальному пути на
1
первом участке, м/мин. (определяется по таблице П2.1 в зависимости от
плотности D).
Плотность однородного людского потока на первом участке пути D
1
рассчитывают по формуле:
N x f
1
D = ------------, (П2.3)
1 l x дельта
1 1
где N - число людей на первом участке, чел.;
1
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2/чел., принимаемая в соответствии с пунктами 4, 5 приложения N 5 к настоящей Методике;
дельта - ширина первого участка пути, м.
1
Скорость V движения людского потока на участках пути, следующих после
1
первого, принимают по таблице П2.1 в зависимости от интенсивности движения
людского потока по каждому из этих участков пути, которую вычисляют для
всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:
q x дельта
i-1 i-1
q = ----------------, (П2.4)
i дельта
i
где дельта , дельта - ширина рассматриваемого i-го и предшествующего
i i-1
ему участка пути, м;
— интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин. (интенсивность движения людского потока на первом участке пути 
определяется по таблице П2.1 по значению 
, установленному по формуле (П2.3)).
Если значение q , определяемое по формуле (П2.4), меньше или равно
i
q , то время движения по участку пути t , мин., равно:
max i
l
i
t = --, (П2.5)
i V
i
при этом значения q , м/мин., следует принимать равными:
max
16,5 — для горизонтальных путей;
19,6 — для дверных проемов;
16,0 — для лестницы вниз;
11,0 — для лестницы вверх.
Если значение q , определенное по формуле (П2.4), больше q , то
i max
ширину дельта данного участка пути следует увеличивать на такое значение,
i
при котором соблюдается условие:
q <= q . (П2.6)
i max
При невозможности выполнения условия (П2.6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяют по таблице П2.1 при значении D = 0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося их скопления.
Таблица П2.1
Интенсивность и скорость движения
людского потока на разных участках путей эвакуации
в зависимости от плотности
|
Плотность потока D, м2/м2 |
Горизонтальный путь |
Дверной проем, интенсивность q, м/мин |
Лестница вниз |
Лестница вверх |
|||
|
скорость V, м/мин. |
интенсивность q, м/мин |
скорость V, м/мин. |
интенсивность q, м/мин. |
скорость V, м/мин. |
интенсивность q, м/мин. |
||
|
0,01 |
100 |
1,0 |
1,0 |
100 |
1,0 |
60 |
0,6 |
|
0,05 |
100 |
5,0 |
5,0 |
100 |
5,0 |
60 |
3,0 |
|
0,10 |
80 |
8,0 |
8,7 |
95 |
9,5 |
53 |
5,3 |
|
0,20 |
60 |
12,0 |
13,4 |
68 |
13,6 |
40 |
8,0 |
|
0,30 |
47 |
14,1 |
16,5 |
52 |
15,6 |
32 |
9,6 |
|
0,40 |
40 |
16,0 |
18,4 |
40 |
16,0 |
26 |
10,4 |
|
0,50 |
33 |
16,5 |
19,6 |
31 |
15,6 |
22 |
11,0 |
|
0,60 |
28 |
16,3 |
19,05 |
24,5 |
14,1 |
18,5 |
10,75 |
|
0,70 |
23 |
16,1 |
18,5 |
18 |
12,6 |
15 |
10,5 |
|
0,80 |
19 |
15,2 |
17,3 |
13 |
10,4 |
13 |
10,4 |
|
0,90 и более |
15 |
13,5 |
8,5 |
8 |
7,2 |
11 |
9,9 |
|
Примечание — 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 q = 2,5 + 3,75 x дельта. |
Рис. П2.1. Слияние людских потоков
При слиянии в начале i-го участка двух и более людских потоков (рис.
П2.1) интенсивность движения q , м/мин., рассчитывают по формуле:
i
SUM q x дельта
i-1 i-1
q = --------------------, (П2.7)
i дельта
i
где q - интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале
i-1
i-го участка, м/мин.;
дельта - ширина участков пути слияния, м;
i-1
дельта - ширина рассматриваемого участка пути, м.
i
Абзац исключен. — Приказ МЧС России от 02.12.2015 N 632.
Время задержки tз движения людей на участке i из-за образовавшегося их скопления на границе с последующим участком (i + 1) определяется по формуле:
, (П2.8)
где N — количество людей, чел.;
f — площадь горизонтальной проекции человека, м2/чел.;
qпри D = 0.9 — интенсивность движения через участок i + 1 при плотности 0,9 и более, м/мин.;
bi+1 — ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;
qi+1 — интенсивность движения на участке i, м/мин.;
bi — ширина предшествующего участка i, м.
Время существования скопления tск на участке i определяется по формуле:
, (П2.9)
Расчетное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком (i + 1) образовалось скопление людей, равно времени существования скопления tск. Расчетное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:
, (П2.10)
Расчетное время эвакуации людей из здания устанавливается по времени выхода из него последнего человека.
Перед началом моделирования процесса эвакуации задается схема эвакуационных путей в здании. Все эвакуационные пути подразделяются на эвакуационные участки длиной a и шириной b. Длина и ширина каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий принимаются по проекту, а для построенных — по фактическому положению. Длина пути по лестничным маршам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Эвакуационные участки могут быть горизонтальные и наклонные (лестница вниз, лестница вверх и пандус).
За габариты человека в плане принимается эллипс с размерами осей 0,5 м
(ширина человека в плечах) и 0,25 м (толщина человека). Задаются координаты
каждого человека x - расстояние от центра эллипса до конца эвакуационного
i
участка, на котором он находится (рис. П3.1).
Координаты каждого человека x в начальный момент времени задаются в
i
соответствии со схемой расстановки людей в помещениях (рабочие места, места
для зрителей, спальные места и т.п.). В случае отсутствия таких данных,
например для магазинов, выставочных залов и другое, допускается размещать
людей равномерно по всей площади помещения с учетом расстановки
технологического оборудования.
Координата каждого человека в момент времени t определяется по формуле:
x (t) = x (t - Дельта t) - V (t) x Дельта t, м, (П3.1)
i i i
где x (t - Дельта t) - координата i-го человека в предыдущий момент
i
времени, м;
V (t) - скорость i-го человека в момент времени t, м/с;
i
Дельта t - промежуток времени, с.
Рис. П3.1. Координатная схема размещения людей
на путях эвакуации
Скорость i-го человека Vi(t) в момент времени t определяется по таблице П2.1 приложения 2 и таблицам П5.7, П5.8 приложения N 5 к Методике в зависимости от локальной плотности потока, в котором он движется, Di(t) и типа эвакуационного участка.
Локальная плотность D (t) вычисляется по группе, состоящей из n
i
человек, по формуле:
D (t) = (n(t) - 1) x f / (b x Дельта x), м2/м2, (П3.2)
i
где n — количество людей в группе, человек;
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2;
b — ширина эвакуационного участка, м;
Дельта x — разность координат последнего и первого человека в группе, м.
Если в момент времени t координата человека x (t), определенная по
i
формуле (П3.1), станет отрицательной - это означает, что человек достиг
границы текущего эвакуационного участка и должен перейти на следующий
эвакуационный участок.
В этом случае координата этого человека на следующем эвакуационном участке определяется:
x (t) = [x (t - dt) - V (t) x dt] + a - l , м, (П3.3)
i i i j j
где x (t - dt) - координата i-го человека в предыдущий момент времени
i
на (j-1) эвакуационном участке, м;
V (t) - скорость i-го человека на (j-1)-ом эвакуационном участке в
i
момент времени t, м/с;
a - длина j-го эвакуационного участка, м;
j
l - координата места слияния j-го и (j-1)-го эвакуационных участков
j
- расстояние от начала j-го эвакуационного участка до места слияния его с
(j-1)-ым эвакуационным участком, м.
Количество людей, переходящих с одного эвакуационного участка на другой
в единицу времени, определяется пропускной способностью выхода с участка
Q (t):
j
Q (t) = q (t) x c x dt / (f x 60), чел., (П3.4)
j j j
где q (t) - интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного
j
участка в момент времени t, м/мин.;
c - ширина выхода с j-го эвакуационного участка, м;
j
dt — промежуток времени, с;
f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2.
Интенсивность движения на выходе с j-го эвакуационного участка q (t) в
j
момент времени t определяется в зависимости от плотности людского потока на
этом участке Dv (t).
j
Плотность людского потока на j-ом эвакуационном участке Dv (t) в момент
j
времени t определяется по формуле:
Dv (t) = (N x f x dt) / (a x b ), м2/м2, (П3.5)
j j j j
где N - число людей на j-ом эвакуационном участке, чел.;
j
f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2;
a - длина j-го эвакуационного участка, м;
j
b - ширина j-го эвакуационного участка, м;
j
dt - промежуток времени, с.
В момент времени t определяется количество людей m с отрицательными
координатами x (t), определенными по формуле (П3.1). Если значение m <=
i
Q (t), то все m человек переходят на следующий эвакуационный участок и их
j
координаты определяются в соответствии с формулой (П3.3). Если значение m >
Q (t), то количество человек, равное значению Q (t), переходит на следующий
j j
эвакуационный участок и их координаты определяются в соответствии с
формулой (П3.3), а количество человек, равное значению (m - Q (t)), не
j
переходит на следующий эвакуационный участок (остаются на данном
эвакуационном участке) и их координатам присваиваются значения x (t) =
i
k x 0,25 + 0,25,
где k — номер ряда, в котором будут находиться люди (максимально возможное количество человек в одном ряду сбоку друг от друга для каждого эвакуационного участка определяется перед началом расчетов). Таким образом, возникает скопление людей перед выходом с эвакуационного участка.
На рис. П3.2 изображена блок-схема определения расчетного времени эвакуации людей из здания.
На основании заданных начальных условий (начальных координат людей, параметров эвакуационных участков) определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов с эвакуационных участков. Далее, в момент времени t = t + dt, определяется наличие ОФП на путях эвакуации. В зависимости от этого выбирается направление движения каждого человека и вычисляется новая координата каждого человека. После этого снова определяются плотности людских потоков на путях эвакуации и пропускные способности выходов. Затем вновь дается приращение по времени dt и определяются новые координаты людей с учетом наличия ОФП на путях эвакуации в этот момент времени. После этого процесс повторяется. Расчеты проводятся до тех пор, пока все люди не будут эвакуированы из здания.
┌────────────────────┐
│Ввод исходных данных│
└──────────┬─────────┘
│
/
┌─────────────────────────────────────┐
│Определение начальных координат людей│
└──────────────────┬──────────────────┘
│
/
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│Определение параметров эвакуационных участков (путей)│
└──────────────────────────┬──────────────────────────┘
│
/
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│Определение времени начала эвакуации каждого человека│
└──────────────────────────┬──────────────────────────┘
│
/
┌────────────────────────────────────────────────────────────────┐
┌─>│Определение плотностей людских потоков на эвакуационных участках│
│ └────────────────────────────────┬───────────────────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌──────────────────────────────────────────┐
│ │Определение пропускной способности проемов│
│ └─────────────────────┬────────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌────────────────────────────────────────────────┐
│ │Вывод на печать характеристик процесса эвакуации│
│ └────────────────────────┬───────────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌────────────────────────────────────┐
│ │Переход к следующему моменту времени│
│ └──────────────────┬─────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ │Определение направления движения каждого человека│
│ └────────────────────────┬────────────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │Определение плотности людского потока перед каждым человеком│
│ │ (расстояние до идущего впереди человека) │
│ └──────────────────────────────┬─────────────────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐
│ │Определение скорости движения каждого человека│
│ └───────────────────────┬──────────────────────┘
│ │
│ /
│ ┌───────────────────────────────────────┐
│ │Определение координаты каждого человека│
│ └───────────────────┬───────────────────┘
│ │
│ ┌──────────────────┴────────────────────┐
│ │ │
│ / /
│ ┌──────────────────────┐ ┌───────────────────┐
│ │Эвакуация не завершена│ │Эвакуация завершена│
│ └──────────┬───────────┘ └─────────┬─────────┘
│ │ │
└────────────────┘ /
┌─────────────────┐
│Окончание расчета│
└─────────────────┘
Рис. П3.2. Блок-схема определения расчетного времени
эвакуации людей из здания
Множество людей, одновременно идущих в одном направлении по общим
участкам пути, образуют людской поток. Участками формирования людских
потоков в помещениях следует принимать проходы между оборудованием. Для
последующих участков эвакуационных путей они представляют собой первичные
источники людских потоков. Распределение N человек на участках
i
формирования, имеющих ширину b и длину l , принимается равномерным.
i i
Поэтому в начальный момент t на каждом элементарном участке Дельта l ,
0 i
t0
занимаемом потоком, плотность потока D определяется по формуле:
i
t0 t0
D = N / b x Дельта l , чел./м2 (П4.1)
i i i i
При дальнейшем движении людских потоков из первичных источников по
общим участкам пути происходит их слияние. Образуется общий поток, части
которого имеют различную плотность. Происходит выравнивание плотностей
различных частей людского потока - его переформирование. Следует учитывать,
что его головная часть, имеющая перед собой свободный путь, растекается -
люди стремятся идти свободно при плотности D . За интервал времени Дельта t
0
часть людей переходит с этих элементарных участков на последующие и
происходит изменение состояния людского потока, его движение.
Скорость движения людского потока при плотности D на i-ом отрезке
i
участка пути k-го вида следует считать случайной величиной V , имеющей
D,K
числовые характеристики:
математическое ожидание (среднее значение)
V = V x (1 - a x ln D / D ) x m при D > D ,
D,k 0,k k i 0,k i 0,k
V = V при D <= D ; (П4.2)
D,k 0,k i 0,k
среднее квадратичное отклонение
сигма(V ) = сигма(V ) x (1 - a x ln D / D ), (П4.3)
D,k 0,k k i 0,k
где V и сигма(V ) - математическое ожидание скорости свободного
0,k 0,k
движения людей в потоке (при D <= D ) и ее среднее квадратичное
i 0,k
отклонение, м/мин.;
D - предельное значение плотности людского потока, до достижения
0,k
которого возможно свободное движение людей по k-му виду пути (плотность не
влияет на скорость движения людей);
a - коэффициент адаптации людей к изменениям плотности потока при
k
движении по k-му виду пути;
D - значение плотности людского потока на i-ом отрезке (Дельта l)
i
участка пути шириной b , чел./м2;
i
m - коэффициент влияния проема.
Значения перечисленных параметров следует принимать по таблице П4.1.
Таблица П4.1
┌──────────────┬──────────┬──────────────┬───────┬────────┬───────────────┐ │ Вид пути, k │ V , │ сигма(V ), │ D │ a │ m │ │ │ 0,k │ 0,k │ 0,k │ k │ │ │ │ м/мин. │ м/мин. │чел./м2│ │ │ ├──────────────┼──────────┼──────────────┼───────┼────────┼───────────────┤ │Горизонтальный│ 100 │ 5 │ 0,51 │ 0,295 │ 1 │ │в здании │ │ │ │ │ │ ├──────────────┼──────────┼──────────────┼───────┼────────┼───────────────┤ │Горизонтальный│ 100 │ 5 │ 0,70 │ 0,407 │ 1 │ │вне здания │ │ │ │ │ │ ├──────────────┼──────────┼──────────────┼───────┼────────┼───────────────┤ │Проем <*> │ 100 │ 5 │ 0,65 │ 0,295 │ 1,25 - 0,05D, │ │ │ │ │ │ │ при D >= 5 │ ├──────────────┼──────────┼──────────────┼───────┼────────┼───────────────┤ │Лестница вниз │ 80 │ 5 │ 0,89 │ 0,400 │ 1 │ ├──────────────┼──────────┼──────────────┼───────┼────────┼───────────────┤ │Лестница вверх│ 50 │ 5 │ 0,67 │ 0,305 │ 1 │ └──────────────┴──────────┴──────────────┴───────┴────────┴───────────────┘
———————————
<*> При D = 9 чел./м2 значения 
определяются по формуле 
, м/мин.
t0 t0
При любом возможном значении V люди в количестве N , находящиеся в
i
момент t на i-ом элементарном участке, двигаются по нему и начинают
0
переходить на последующий участок (i+1) (рис. П4.1). На участок i в свою
очередь переходит часть людей с предыдущего (i-1) элементарного участка и
из источника j.
По прошествии времени Дельта t к моменту t = t + Дельта t только
I 0
t0
часть людей N с участка i успеет перейти на участок (i+1). К этому
i,i+1
t0
моменту времени из N людей, бывших на участке i в момент t , останется
i 0
t0 t0
(N - N ) людей. Их число пополняется за счет людей, успевших за
i i,i+1
t0
этот интервал времени перейти на него с предыдущего участка - N и из
i-1,i
t0
источника N . Тогда плотность потока на участке i в момент t будет
j,i 1
равна:
t1 t0 t0 t0 t0
D = (N - N + N + N ) / b x Дельта l. (П4.4)
i i i,i+1 i-1,I j,I i
Скорость движения людей, оказавшихся на участке i в момент t ,
1
определяется по формуле:
t1 t
V = V (1 - a x ln D / D ). (П4.5)
i 0,k k i 0,k
Рис. П4.1. Изменения состояния потока в последовательные
моменты времени
Следует учитывать, что изменение плотности потока на каждом участке в различные моменты времени отражает процесс переформирования различных частей потока, и как частный случай, процесс растекания потока.
Изменение плотности потока на каждом из элементарных участков в последовательные моменты времени зависит от количества людей, переходящих через границы участков. В общем случае количество людей, переходящих за интервал времени Дельта t с участка i на последующий участок i+1, составляет:
. (П4.6)
Скорость перехода V через границы смежных элементарных участков
пер
следует принимать, руководствуясь следующими формулами:
┌
│ t0 t0
│V , если D <= D при max V x D = q
│ i i+1 Di,k max
V = <
пер │ t0 t0
│V , если D > D при max V x D = q . (П4.7)
│ i+1 i+1 Di,k max
└
Следует учитывать, что в тот момент времени t , когда плотность потока
n
на участке i достигла максимальной величины, на этот участок не может
прийти ни один человек, ни с предшествующего участка, ни из источника. В
tn
результате перед участком i задерживается соответственно Дельта N и
i-1
tn
Дельта N людей. В следующий момент времени t часть людей с участка
j,i n+1
i переходит на участок i+1, плотность людского потока на нем уменьшится и
часть скопившихся перед его границей людей сможет перейти на него. Доля их
участия в пополнении людьми участка i в момент t определяется формулой:
n+1
tn,tn+1 tn,tn+1 tn,tn+1 tn,tn+1 tn,tn+1 tn,tn+1
Дельта N / Дельта N = D x V x b / D x V x b . (П4.8)
i-1 j i-1 i-1 i-1 j j j
Формулы (П4.4) - (П4.8) полностью описывают состояние людского потока
на элементарных участках и их переходы в последовательные моменты времени.
Совокупность значений расчетного времени эвакуации, полученных при
различных значениях V , формирует эмпирическое распределение вероятностей
0,k
значений SUM t . По этому распределению следует рассчитывать значение
р
времени завершения эвакуации, соответствующее вероятности P(t ) = 0,999.
р.эв
1. Значение времени начала эвакуации tнэ(с) для помещения очага пожара следует определять по формуле:
,
где F — площадь помещения, м2.
В случае если время начала эвакуации, рассчитанное по указанной формуле, превышает время начала эвакуации, определенное в соответствии с таблицей П5.1, время начала эвакуации из помещения очага пожара следует принимать по таблице П5.1.
Для остальных помещений значение времени начала эвакуации tнэ следует определять по таблице П5.1.
Таблица П5.1
|
N п/п |
Класс функциональной пожарной опасности зданий и характеристика контингента людей |
Значение времени начала эвакуации людей tнэ, мин. |
||
|
Здания, оборудованные системой оповещения и управления эвакуацией людей |
Здания, не оборудованные системой оповещения и управления эвакуацией людей |
|||
|
I — II типа |
III — V типа |
|||
|
1 |
Здания дошкольных образовательных организаций, специализированных домов престарелых и инвалидов (неквартирные), больницы, спальные корпуса образовательных организаций с наличием интерната и детских организаций; многоквартирные жилые дома; одноквартирные жилые дома, в том числе блокированные (Ф1.1, Ф1.3, Ф1.4). Люди могут находиться в состоянии сна, но знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов. |
6,0 |
4,0 |
9,0 |
|
2 |
Гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов (Ф1.2). Жильцы могут находиться в состоянии сна и не знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов. |
3,0 |
2,0 |
6,0 |
|
3 |
Здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений; здания организаций по обслуживанию населения (Ф2, ФЗ). Посетители находятся в бодрствующем состоянии, но могут быть не знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов. |
3,0 |
1,0 |
6,0 |
|
4 |
Здания образовательных организаций, научных и проектных организаций, органов управления учреждений (Ф4). Посетители находятся в бодрствующем состоянии и хорошо знакомы со структурой эвакуационных путей и выходов. |
3,0 |
1,5 |
6,0 |
|
5 |
Пожарные отсеки производственного или складского назначения с категорией помещений по взрывопожарной и пожарной опасности В1 — В4, Г, Д, входящие в состав зданий с функциональной пожарной опасностью Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, в том числе Ф5.2 — стоянки для автомобилей без технического обслуживания и ремонта |
2,0 |
0,5 |
6,0 |
2. Принципы составления расчетной схемы эвакуации.
Расчетная схема эвакуации представляет собой отдельно выполненную, или возможно нанесенную на план здания схему, на которой отражены:
количество людей на начальных участках — источниках (проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.);
направление их движения (маршруты);
геометрические параметры участков пути (длина, ширина) и виды участков пути.
Расчетная схема эвакуации должна учитывать ситуацию, при которой хотя бы один человек находится в наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения или строения точке.
Пути движения людей и выходы высотой менее 1,9 м и шириной менее 0,7 м при составлении расчетной схемы эвакуации не учитываются, за исключением случаев, установленных в нормативных документах по пожарной безопасности.
Рассмотрев количество людей на начальных участках пути, следует определить направление их движения. Установлены следующие наблюдаемые правила выбора людьми направления (маршрута) движения при эвакуации:
а) движение по тому пути, которым люди попали в здание;
б) исключение путей движения, проходящих рядом с зоной горения, хотя люди могут эвакуироваться через задымленные коридоры;
в) влияние персонала. В общественных зданиях, как правило, посетители при пожаре следуют указаниям персонала, даже если эти указания не соответствуют оптимальным;
г) при эвакуации с первого этажа — движение к открытому выходу наружу из здания;
д) сложная логистическая зависимость, описывающая выбор выхода с этажа зрительного зала (рис. П5.5);
е) при прочих равных условиях — движение к ближайшему выходу.
Кроме того, имеющиеся данные показывают, что фактором выбора направления может быть место парковки личного автомобиля, место встречи членов семьи и т.п. Определение ширины пути вызывает затруднение только при выходе людей на участок «неограниченной» ширины, например в вестибюль. В таком случае ширина потока (b) зависит от количества людей (N) и длины (l) участка: b = 4 м при N < 100 чел. и l <= 6 м; b = 6 м — в остальных случаях.
Согласно данным натурных наблюдений установлено, что повороты пути не влияют на параметры движения людского потока.
Определение длины (вдоль оси пути) отличается для горизонтальных и наклонных путей. К наклонным путям относятся лестницы и пандусы. Свободная ширина b наклонного пути, например лестничного марша, принимается в свету: от перил до стены. Длина наклонного пути L (рис. П5.1) принимается по истинному его значению. Этажные и междуэтажные площадки в целях упрощения и облегчения вычислений, учитывая их небольшие размеры и меньшую сложность движения по ним в сравнении с лестничными маршами, допускается отнести к наклонным путям. Тогда средняя длина наклонного пути в пределах одного этажа, с учетом движения по площадкам, составит:
L'
для двухмаршевых лестниц L = ---------,
cos альфа
где L’ — горизонтальная проекция длины наклонного пути, м;
альфа — угол наклона к горизонту;
не допуская серьезной погрешности, длину пути по двухмаршевой лестнице можно принимать равной его утроенной высоте H, т.е. L = 3 — H;
2 x L' L"
для трехмаршевых лестниц L = --------- + --------- + L" + 4 x b.
cos альфа cos альфа
Рис. П5.1. Расчетная длина пути по лестнице:
а — двухмаршевая лестница; б — трехмаршевая лестница
Пандусы, если их наклон незначителен (меньше 1:8), можно относить к горизонтальным путям, при более значительных наклонах — к лестницам. Длина наклонного пути также определяется по его оси.
Пути движения в пределах здания обычно пересекаются дверными проемами, декоративными порталами, имеют сужения за счет различных архитектурных или технологических элементов, выступающих из плоскости ограждений. Такие местные сужения независимо от их характера в дальнейшем называются проемами шириной b. Длина пути L в проеме может не учитываться, если она не превышает 0,7 м, т.е. длины одного шага, в противном случае движение в проеме следует рассматривать как движение на самостоятельном расчетном участке горизонтального пути.
Лестничные клетки являются центрами тяготения людских потоков (для первого этажа — выходы наружу), на входе в которые заканчивается второй этап эвакуации. Поэтому расчетные схемы целесообразно составлять для каждой части этажа, по которой люди эвакуируются через предусмотренную для них лестничную клетку (выход наружу). На рис. П5.2 приведен пример составления расчетной схемы эвакуации людей по части этажа до входа в лестничную клетку.
Рис. П5.2. Пример составления расчетной схемы эвакуации
людей по части этажа до входа в лестничную клетку:
N - количество людей; b - ширина; l - длина;
b - ширина проема
0
В зрительных залах с постоянными местами для посетителей распределение людей по направлениям движения к эвакуационным выходам показано на рис. П5.3 и П5.4.
Рис. П5.3. Маршрутизация движения людских потоков
при эвакуации из зрительных залов с боковыми (продольными)
проходами
Рис. П5.4. Маршрутизация движения людских потоков
при эвакуации из зрительных залов с поперечным проходом
Если в дальнейшим люди выходят в фойе или вестибюль, т.е. через помещения, не ограничивающие, как коридор, ширины людского потока, то распределение людских потоков между возможными эвакуационными выходами, когда они не блокированы, происходит согласно закономерностям, приведенным на рис. П5.5, а, б.
Рис. П5.5, а. Число зрителей
и выбор выхода при эвакуации в две лестничные
клетки либо в две открытые лестницы или в два выхода
из здания: N - общее количество эвакуирующихся;
N - число эвакуирующихся через ближний выход;
1
N - число эвакуирующихся через дальний выход;
2
l - длина пути до ближнего выхода; l - длина
1 2
пути до дальнего выхода
Рис. П5.5, б. Число зрителей,
эвакуирующихся по открытой лестнице: N - общее
количество эвакуирующихся; N - число эвакуирующихся
1
по открытой лестнице; l - длина пути до открытой
1
лестницы; l - длина пути до выхода на лестничную
2
клетку
3. При однородном составе людского потока групп мобильности М2, М3 и М4 значения величин D, V и q следует принимать в соответствии с данными таблицы П5.2.
Таблица П5.2
Расчетные значения параметров для групп мобильности М2 — М4
|
Группа мобильности |
Вид пути |
||||||||||
|
D, м2/м2 |
горизонтальный |
лестница вниз |
лестница вверх |
пандус вниз |
пандус вверх |
||||||
|
V, м/мин. |
q, м2/м x мин. |
V, м/мин. |
q, м2/м x мин. |
V, м/мин. |
q м2/м x мин. |
V, м/мин. |
q, м2/м x мин. |
V, м/мин. |
q, м2/x мин. |
||
|
М2 |
0,01 |
30,00 |
0,30 |
30,00 |
0,30 |
20,00 |
0,20 |
45,00 |
0,45 |
25,00 |
0,25 |
|
0,05 |
30,00 |
1,50 |
30,00 |
1,50 |
20,00 |
1,00 |
45,00 |
2,25 |
25,00 |
1,25 |
|
|
0,1 |
30,00 |
3,00 |
30,00 |
3,00 |
20,00 |
2,00 |
45,00 |
4,50 |
25,00 |
2,50 |
|
|
0,2 |
26,05 |
5,21 |
26,22 |
5,24 |
16,78 |
3,36 |
41,91 |
8,38 |
21,98 |
4,40 |
|
|
0,3 |
21,97 |
6,59 |
22,01 |
6,60 |
13,96 |
4,19 |
33,92 |
10,18 |
18,09 |
5,43 |
|
|
0,4 |
19,08 |
7,63 |
19,03 |
7,61 |
11,96 |
4,78 |
28,25 |
11,30 |
15,32 |
6,13 |
|
|
0,5 |
16,84 |
8,42 |
16,71 |
8,36 |
10,41 |
5,20 |
23,85 |
11,93 |
13,18 |
6,59 |
|
|
0,6 |
15,01 |
9,01 |
14,82 |
8,89 |
9,14 |
5,48 |
20,26 |
12,16 |
11,43 |
6,86 |
|
|
0,7 |
13,46 |
9,42 |
13,22 |
9,25 |
8,07 |
5,65 |
17,22 |
12,05 |
9,95 |
6,97 |
|
|
0,8 |
12,12 |
9,69 |
11,83 |
9,47 |
7,14 |
5,71 |
14,59 |
11,67 |
8,67 |
6,94 |
|
|
0,9 |
10,93 |
9,84 |
10,61 |
9,55 |
6,32 |
5,68 |
12,27 |
11,04 |
7,54 |
6,79 |
|
|
М3 |
0,01 |
70,00 |
0,70 |
20,00 |
0,20 |
25,00 |
0,25 |
105,00 |
1,05 |
55,00 |
0,55 |
|
0,05 |
70,00 |
3,50 |
20,00 |
1,00 |
25,00 |
1,25 |
105,00 |
5,25 |
55,00 |
2,75 |
|
|
0,1 |
70,00 |
7,00 |
20,00 |
2,00 |
25,00 |
2,50 |
105,00 |
10,50 |
55,00 |
5,50 |
|
|
0,1 |
53,50 |
10,70 |
20,00 |
4,00 |
20,57 |
4,11 |
83,41 |
16,68 |
45,54 |
9,11 |
|
|
0,3 |
43,57 |
13,07 |
16,67 |
5,00 |
17,05 |
5,12 |
65,70 |
19,71 |
35,59 |
10,68 |
|
|
0,4 |
36,52 |
14,61 |
14,06 |
5,62 |
14,56 |
5,82 |
53,13 |
21,25 |
28,54 |
11,41 |
|
|
0,5 |
31,05 |
15,53 |
12,04 |
6,02 |
12,62 |
6,31 |
43,39 |
21,69 |
23,06 |
11,53 |
|
|
0,6 |
26,59 |
15,95 |
10,38 |
6,23 |
11,04 |
6,62 |
35,42 |
21,25 |
18,59 |
11,15 |
|
|
0,7 |
22,81 |
15,97 |
8,98 |
6,29 |
9,70 |
6,79 |
28,69 |
20,08 |
14,81 |
10,37 |
|
|
0,8 |
19,54 |
15,63 |
7,77 |
6,21 |
8,54 |
6,83 |
22,86 |
18,28 |
11,53 |
9,23 |
|
|
0,9 |
16,65 |
14,99 |
6,70 |
6,03 |
7,52 |
6,77 |
17,71 |
15,94 |
8,64 |
7,78 |
|
|
М4 |
0,01 |
60,00 |
0,60 |
— |
— |
— |
— |
115,00 |
1,15 |
40,00 |
0,40 |
|
0,05 |
60,00 |
3,00 |
— |
— |
— |
— |
115,00 |
5,75 |
40,00 |
2,00 |
|
|
0,1 |
60,00 |
6,00 |
— |
— |
— |
— |
115,00 |
11,50 |
40,00 |
4,00 |
|
|
0,2 |
50,57 |
10,11 |
— |
— |
— |
— |
99,65 |
19,93 |
35,17 |
7,03 |
|
|
0,3 |
40,84 |
12,25 |
— |
— |
— |
— |
79,88 |
23,97 |
28,36 |
8,51 |
|
|
0,4 |
33,93 |
13,57 |
— |
— |
— |
— |
65,86 |
26,34 |
23,52 |
9,41 |
|
|
0,5 |
28,58 |
14,29 |
— |
— |
— |
— |
54,98 |
27,49 |
19,77 |
9,89 |
|
|
0,6 |
24,20 |
14,52 |
— |
— |
— |
— |
46,09 |
27,65 |
16,71 |
10,03 |
|
|
0,7 |
20,50 |
14,35 |
— |
— |
— |
— |
38,57 |
27,00 |
14,12 |
9,88 |
|
|
0,8 |
17,30 |
13,84 |
— |
— |
— |
— |
32,06 |
25,65 |
11,88 |
9,50 |
|
|
0,9 |
14,47 |
13,02 |
— |
— |
— |
— |
26,32 |
23,68 |
9,90 |
8,91 |
Примечание:
М2 — немощные люди, мобильность которых снижена из-за старения организма (инвалиды по старости); инвалиды на протезах; инвалиды с недостатками зрения, пользующиеся белой тростью; люди с психическими отклонениями;
М3 — инвалиды, использующие при движении дополнительные опоры (костыли, палки);
М4 — инвалиды, передвигающиеся на креслах-колясках, приводимых в движение вручную.
4. Площадь горизонтальной проекции человека f, м2/чел. принимается в зависимости от состава людей в потоке в соответствии с приведенными ниже данными.
Рис. П5.6. Площадь горизонтальной проекции человека:
а) расчетная; б) действительная
Размеры людей изменяются в зависимости от физических данных, возраста и одежды. В таблицах П5.3, П5.4, П5.5 и на рисунке П5.7 приводятся усредненные размеры людей разного возраста, в различной одежде и с различным грузом. При этом приведены значения площади горизонтальной проекции инвалидов с нарушением опорно-двигательного аппарата.
Таблица П5.3
Площади горизонтальной проекции взрослых людей
|
Тип одежды |
Ширина (a), м |
Толщина (c), м |
Площадь горизонтальной проекции, м2/чел. |
|
летняя |
0,46 |
0,28 |
0,100 |
|
весенне-осенняя |
0,48 |
0,30 |
0,113 |
|
зимняя |
0,50 |
0,32 |
0,125 |
Таблица П5.4
Площади горизонтальной проекции детей и подростков
|
Тип одежды |
Возрастные группы |
||
|
Младшая |
Средняя |
Старшая |
|
|
до 9 лет |
10 — 13 лет |
14 — 16 лет |
|
|
домашняя одежда |
0,04 |
0,06 |
0,08 |
|
домашняя одежда со школьной сумкой |
0,07 |
0,10 |
0,14 |
|
уличная одежда |
0,09 |
0,13 |
0,16 |
Рис. П5.7. Площадь горизонтальной проекции людей
с различным грузом
Таблица П5.5
Площадь горизонтальной проекции людей с ограниченной мобильностью, м2/чел.
|
Здоровые люди, слабослышащие, с ограничением |
Слепые |
С поражением опорно-двигательного аппарата |
|||||
|
передвигающиеся без дополнительных опор |
передвигающиеся с одной дополнительной опорой |
передвигающиеся с двумя дополнительными опорами |
передвигающиеся на креслах-колясках |
транспортируемые на носилках |
транспортируемые на каталках |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a = 0,28 |
a1 = 0,72 |
a2 = 0,40 |
a3 = 0,50 |
a4 = 0,50 |
a5 = 0,80 |
b1 = 0,50 |
b2 = 0,75 |
|
c = 0,46 |
c1 = 0,82 |
c2 = 0,75 |
c3 = 0,65 |
c4 = 0,90 |
c5 = 1,20 |
i1 = 2,10 |
i2 = 2,10 |
|
f = 0,10 |
f = 0,40 |
f = 0,25 |
f = 0,20 |
f = 0,30 |
f = 0,96 |
f = 1,05 |
f = 1,58 |
4. Время задержки t движения на участке i из-за образовавшегося
3
скопления людей на границе с последующим участком (i+1) определяется по
формуле:
1 1
t = N x f x (----------------- - -------), (П5.1)
q x b q x b
при D=0,9 i+1 i i
где N - количество людей, чел.;
f - площадь горизонтальной проекции, м;
q - интенсивность движения через участок i+1 при плотности 0,9
при D=0,9
и более, м/мин.;
b - ширина участка, м, при вхождении на который образовалось
i+1
скопление людей;
q - интенсивность движения на участке i, м/мин.;
i+1
b - ширина предшествующего участка i, м.
i
Время существования скопления t на участке i определяется по формуле:
ск
N x f
t = -----------------. (П5.2)
ск q x b
при D=0,9 i+1
Расчетное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с
участком (i+1) образовалось скопление людей, равно времени существования
скопления t . Расчетное время эвакуации по участку i допускается
ск
определять по формуле:
l
i
t = -- + t . (П5.3)
i V з
i
2. Расчетные значения параметров движения людских потоков
в зданиях класса функциональной пожарной опасности Ф1.1.
5. Значения величин aj, D0j и V0j при использовании имитационно-стохастической модели представлены в таблице П 5.6.
Таблица П 5.6
|
Вид пути |
aj |
D0j, чел./м2 |
V0j, м/мин. |
|
|
Дети дошкольного возраста (здания дошкольных образовательных организаций) |
||||
|
Горизонтальный |
0,275 |
0,78 |
60 |
10 |
|
Проем |
0,350 |
1,20 |
60 |
|
|
Лестница вниз |
0,190 |
0,64 |
47 |
|
|
Лестница вверх |
0,275 |
0,76 |
47 |
|
|
Дети с ограниченными возможностями (специализированные дома инвалидов) |
||||
|
Горизонтальный |
0,29 |
0,60 |
51 |
20 |
|
Проем |
0,30 |
0,67 |
47 |
26 |
|
Лестница вниз |
0,21 |
0,63 |
23 |
12 |
|
Лестница вверх |
0,30 |
0,69 |
20 |
8 |
|
Люди трудоспособного возраста в стационарах больниц (стационары больниц) |
||||
|
Горизонтальный |
0,414 |
0,77 |
44 |
10 |
|
Проем |
0,345 |
0,57 |
38 |
8 |
|
Лестница вниз |
0,422 |
0,96 |
24 |
7 |
|
Лестница вверх |
0,313 |
0,74 |
14 |
5 |
|
Престарелые люди (специализированные дома престарелых) |
||||
|
Горизонтальный |
0,428 |
0,96 |
25 |
5 |
|
Проем |
0,456 |
1,02 |
20 |
|
|
Лестница вниз |
0,505 |
1,26 |
20 |
|
|
Лестница вверх |
0,338 |
0,56 |
20 |
|
|
Пандус вниз |
0,353 |
0,58 |
25 |
|
|
Пандус вверх |
0,368 |
0,72 |
15 |
|
|
Слепые и слабовидящие люди (специализированные дома инвалидов) |
||||
|
Горизонтальный |
0,371 |
0,73 |
26 |
7 |
|
Проем |
0,271 |
0,77 |
17 |
6 |
|
Лестница вниз |
0,519 |
0,97 |
21 |
6 |
|
Лестница вверх |
0,387 |
0,82 |
18 |
6 |
|
Глухие и слабослышащие люди (специализированные дома инвалидов) |
||||
|
Горизонтальный |
0,301 |
0,58 |
82 |
15 |
|
Проем |
0,328 |
0,73 |
82 |
15 |
|
Лестница вниз |
0,380 |
0,91 |
82 |
15 |
|
Лестница вверх |
0,344 |
0,72 |
54 |
15 |
(V0j), м/мин.6. Значения параметров движения людских потоков для расчета путей эвакуации по упрощенной аналитической и индивидуально-поточной моделям приведены в таблицах П 5.7 — П 5.9.
При определении плотности людского потока Di через площадь горизонтальной проекции человека f м2/чел., значение f м2/чел. принимается в соответствии с приведенными ниже данными:
0,03 м2/чел. — для детей дошкольного возраста;
0,15 м2/чел. — для детей с ограниченными возможностями;
0,2 м2/чел. — для людей трудоспособного возраста в стационарах больниц;
0,1 м2/чел. — для слепых и слабовидящих людей;
0,1 м2/чел. — для глухих и слабослышащих людей;
0,2 м2/чел. — для престарелых людей;
0,13 м2/чел. — для беременных женщин.
Таблица П 5.7
|
D, м2/м2 |
Горизонтальный путь |
Проем |
Лестница вниз |
Лестница вверх |
|||
|
V, м/мин. |
q, м/мин. |
q, м/мин. |
V, м/мин. |
q, м/мин. |
V, м/мин. |
q, м/мин. |
|
|
Дети дошкольного возраста (здания дошкольных образовательных организаций) |
|||||||
|
0,01 |
60,00 |
0,60 |
0,60 |
47,00 |
0,47 |
47,00 |
0,47 |
|
0,05 |
47,19 |
2,36 |
2,66 |
38,36 |
1,92 |
36,96 |
1,85 |
|
0,1 |
35,75 |
3,58 |
3,85 |
32,17 |
3,22 |
28,00 |
2,80 |
|
0,2 |
24,31 |
4,86 |
4,80 |
25,98 |
5,20 |
19,05 |
3,81 |
|
0,3 |
17,62 |
5,29 |
4,64 |
— |
— |
— |
— |
|
0,4 |
12,88 |
5,15 |
3,77 |
— |
— |
— |
— |
|
0,5 |
9,19 |
4,60 |
2,37 |
— |
— |
— |
— |
|
Дети с ограниченными возможностями (специализированные дома инвалидов) |
|||||||
|
0,01 |
50,59 |
0,51 |
0,47 |
23,33 |
0,23 |
19,94 |
0,20 |
|
0,05 |
50,59 |
2,53 |
2,34 |
23,33 |
1,17 |
19,94 |
1,00 |
|
0,1 |
48,97 |
4,90 |
4,68 |
23,06 |
2,31 |
20,19 |
2,02 |
|
0,2 |
38,88 |
7,78 |
7,42 |
19,64 |
3,93 |
16,02 |
3,20 |
|
0,3 |
32,97 |
9,89 |
9,41 |
17,64 |
5,29 |
13,57 |
4,07 |
|
0,4 |
28,78 |
11,51 |
10,93 |
16,22 |
6,49 |
11,84 |
4,74 |
|
0,5 |
25,54 |
12,77 |
12,08 |
15,12 |
7,56 |
10,50 |
5,25 |
|
0,6 |
22,88 |
13,73 |
12,96 |
14,22 |
8,53 |
9,40 |
5,64 |
|
0,7 |
20,64 |
14,45 |
13,60 |
13,46 |
9,42 |
8,47 |
5,93 |
|
0,8 |
18,69 |
14,95 |
14,04 |
12,80 |
10,24 |
7,67 |
6,14 |
|
0,9 |
16,98 |
15,28 |
14,30 |
12,22 |
11,00 |
6,96 |
6,26 |
|
Люди трудоспособного возраста (стационары больниц) |
|||||||
|
0,01 |
44,03 |
0,44 |
0,38 |
24,09 |
0,24 |
13,69 |
0,14 |
|
0,05 |
44,03 |
2,20 |
1,88 |
24,09 |
1,20 |
13,69 |
0,68 |
|
0,1 |
44,03 |
4,40 |
3,77 |
24,09 |
2,41 |
13,69 |
1,37 |
|
0,2 |
44,03 |
8,81 |
7,53 |
24,09 |
4,82 |
13,69 |
2,74 |
|
0,3 |
41,42 |
12,43 |
11,30 |
20,37 |
6,11 |
13,24 |
3,97 |
|
0,4 |
36,18 |
14,47 |
14,39 |
17,44 |
6,98 |
12,01 |
4,80 |
|
0,5 |
32,11 |
16,05 |
16,54 |
15,17 |
7,59 |
11,05 |
5,52 |
|
0,6 |
28,79 |
17,27 |
18,42 |
13,32 |
7,99 |
10,27 |
6,16 |
|
0,7 |
25,98 |
18,18 |
20,09 |
11,75 |
8,23 |
9,61 |
6,73 |
|
0,8 |
23,54 |
18,83 |
21,57 |
10,40 |
8,32 |
9,04 |
7,23 |
|
0,9 |
21,40 |
19,26 |
22,89 |
9,20 |
8,28 |
8,53 |
7,68 |
|
Престарелые люди (специализированные дома престарелых) |
|||||||
|
0,01 |
25,00 |
0,25 |
0,20 |
20,00 |
0,20 |
20,00 |
0,20 |
|
0,05 |
25,00 |
1,25 |
1,00 |
20,00 |
1,00 |
20,00 |
1,00 |
|
0,1 |
25,00 |
2,50 |
2,00 |
20,00 |
2,00 |
20,00 |
2,00 |
|
0,2 |
24,56 |
4,91 |
4,00 |
20,00 |
4,00 |
16,08 |
3,22 |
|
0,3 |
20,22 |
6,07 |
4,94 |
18,24 |
5,47 |
13,34 |
4,00 |
|
0,4 |
17,15 |
6,86 |
5,54 |
15,33 |
6,13 |
11,39 |
4,56 |
|
0,5 |
14,76 |
7,38 |
5,91 |
13,08 |
6,54 |
9,89 |
4,94 |
|
0,6 |
12,81 |
7,68 |
6,10 |
11,24 |
6,74 |
8,65 |
5,19 |
|
0,7 |
11,16 |
7,81 |
6,13 |
9,68 |
6,78 |
7,61 |
5,33 |
|
0,8 |
9,73 |
7,78 |
6,03 |
8,33 |
6,67 |
6,71 |
5,37 |
|
0,9 |
8,47 |
7,62 |
5,82 |
7,14 |
6,43 |
5,91 |
5,32 |
|
Слепые и слабовидящие люди (специализированные дома инвалидов) |
|||||||
|
0,01 |
26,34 |
0,26 |
0,17 |
21,37 |
0,21 |
18,00 |
0,18 |
|
0,05 |
26,34 |
1,32 |
0,85 |
21,37 |
1,07 |
18,00 |
0,90 |
|
0,1 |
23,26 |
2,33 |
1,58 |
21,03 |
2,10 |
16,62 |
1,66 |
|
0,2 |
16,49 |
3,30 |
2,52 |
13,34 |
2,67 |
11,79 |
2,36 |
|
0,3 |
12,53 |
3,76 |
3,22 |
8,85 |
2,65 |
8,96 |
2,69 |
|
0,4 |
9,72 |
3,89 |
3,77 |
5,66 |
2,26 |
6,96 |
2,78 |
|
0,5 |
7,54 |
3,77 |
4,19 |
3,18 |
1,59 |
5,41 |
2,70 |
|
Глухие и слабослышащие люди (специализированные дома инвалидов) |
|||||||
|
0,01 |
82,36 |
0,82 |
0,82 |
82,36 |
0,82 |
53,81 |
0,54 |
|
0,05 |
82,36 |
4,12 |
4,12 |
82,36 |
4,12 |
53,81 |
2,69 |
|
0,1 |
68,86 |
6,89 |
7,39 |
79,41 |
7,94 |
47,73 |
4,77 |
|
0,2 |
51,67 |
10,33 |
11,03 |
57,72 |
11,54 |
34,90 |
6,98 |
|
0,3 |
41,62 |
12,49 |
13,25 |
45,03 |
13,51 |
27,39 |
8,22 |
|
0,4 |
34,49 |
13,80 |
14,56 |
36,02 |
14,41 |
22,07 |
8,83 |
|
0,5 |
28,96 |
14,48 |
15,19 |
29,04 |
14,52 |
17,94 |
8,97 |
|
0,6 |
24,44 |
14,66 |
15,27 |
23,33 |
14,00 |
14,56 |
8,74 |
|
0,7 |
20,62 |
14,43 |
14,90 |
18,51 |
12,96 |
11,71 |
8,20 |
|
0,8 |
17,31 |
13,84 |
14,15 |
14,33 |
11,46 |
9,24 |
7,39 |
|
0,9 |
14,39 |
12,95 |
13,05 |
10,64 |
9,58 |
7,06 |
6,35 |
Примечание: в таблице П 5.7 представлены данные о параметрах движения престарелых людей, передвигающихся без дополнительных опор и с одной дополнительной опорой, а также детей с ограниченными возможностями, способных к самостоятельной эвакуации.
Таблица П 5.8. Расчетные значения параметров
движения по пандусам престарелых людей в специализированных
домах престарелых
|
D, м2/м2 |
Пандус вниз |
Пандус вверх |
||
|
V, м/мин. |
q, м/мин. |
V, м/мин. |
q, м/мин. |
|
|
0,01 |
25,00 |
0,25 |
15,00 |
0,15 |
|
0,05 |
25,00 |
1,25 |
15,00 |
0,75 |
|
0,1 |
25,00 |
2,50 |
15,00 |
1,50 |
|
0,2 |
20,19 |
4,04 |
13,19 |
2,64 |
|
0,3 |
16,61 |
4,98 |
10,95 |
3,28 |
|
0,4 |
14,08 |
5,63 |
9,36 |
3,74 |
|
0,5 |
12,11 |
6,05 |
8,13 |
4,06 |
|
0,6 |
10,50 |
6,30 |
7,12 |
4,27 |
|
0,7 |
9,14 |
6,40 |
6,27 |
4,39 |
|
0,8 |
7,96 |
6,37 |
5,53 |
4,43 |
|
0,9 |
6,92 |
6,23 |
4,88 |
4,40 |
Таблица П 5.9. Расчетные зависимости между плотностью
и интенсивностью движения людского потока, состоящего
из людей, передвигающихся на креслах-колясках
|
Плотность потока, D, м2/м2 |
Интенсивность движения, q, м/мин. |
|
0 |
0 |
|
0,1 |
15,2 |
|
0,2 |
22,7 |
|
0,3 |
24,2 |
|
0,4 |
21,5 |
|
0,5 |
18,4 |
|
0,6 |
16,1 |
|
0,7 |
13,9 |
|
0,8 |
12,4 |
|
0,9 |
11,0 |
|
0,96 |
9,7 |
Площадь горизонтальной проекции беременных женщин следует принимать по данным рис. П5.8 и табл. П 5.10.
Рис. П5.8. Площадь горизонтальной проекции беременной
женщины f = 0,13 м2/чел.
Таблица П5.10. Значения a, b, c, d для расчета площади
горизонтальной проекции беременной женщины
|
Обозначение |
Размер, м |
|
a |
0,355 |
|
b |
0,56 |
|
c |
0,30 |
|
d |
0,205 |
7. Для людей различного возраста, не способных к самостоятельной эвакуации (далее — немобильные люди), необходимо определять расчетное время спасения из лечебно-профилактических и социальных учреждений при помощи носилок.
При расчете эвакуации необходимо учитывать транспортировку немобильных людей из лечебно-профилактических и социальных учреждений силами персонала при помощи носилок.
Расчетное время транспортировки немобильных людей с определенного этажа здания определяется по формуле:
, (П 5.1)
где t1 — время укладывания человека на носилки, мин.;
t2 — время перекладывания человека с носилок на подготовленную поверхность, мин.;
Nнм — количество немобильных людей;
Nперс — количество персонала;
L1 — длина пути спасения по горизонтали, м;
L2 — длина пути спасения по лестнице, м;
V1 — скорость передвижения медперсонала по горизонтали с носилками без спасаемого человека, м/мин.;
— скорость передвижения медперсонала по горизонтали со спасаемым человеком, лежащим на носилках, м/мин.;
V2 — скорость передвижения медперсонала по лестнице вверх с носилками без спасаемого человека, м/мин.;
— скорость передвижения медперсонала по лестнице вниз со спасаемым человеком, лежащим на носилках, м/мин.
При отсутствии необходимых исходных данных для определения скорости переноски персоналом носилок с человеком следует воспользоваться данными, приведенными в таблице П 5.11.
Таблица П 5.11. Скорость движения персонала при переноске
носилок с человеком, м/мин.
|
Вид пути |
С человеком |
Без человека |
|
Горизонтальный путь |
70 |
100 |
|
Лестница вниз |
30 |
80 |
|
Лестница вверх |
20 |
60 |
При осуществлении переноски немобильных людей по лестнице с различных этажей здания количество рейсов, осуществляемых одной парой человек из числа персонала, следует определять по таблице П 5.12.
Таблица П 5.12. Количество рейсов по переноске немобильных
людей на носилках с различных этажей здания, осуществляемое
одной парой человек из числа персонала
|
Этаж |
Максимальное количество рейсов для переноски немобильных людей на носилках |
|
15 |
1 |
|
14 |
1 |
|
13 |
1 |
|
12 |
2 |
|
11 |
2 |
|
10 |
2 |
|
9 |
2 |
|
8 |
2 |
|
7 |
3 |
|
6 |
3 |
|
5 |
5 |
|
4 |
5 |
|
3 |
8 |
|
2 |
11 |
|
1 |
20 |
Время укладывания человека на носилки или перекладывания с носилок на подготовленную поверхность, осуществляемое одной парой человек из числа персонала, составляет 0,15 мин.
Производится экспертный выбор сценария или сценариев пожара, при которых ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей.
Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:
выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;
задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, задание состояния проемов);
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.
Наиболее часто при расчетах рассматриваются три основных вида развития пожара: круговое распространение пожара по твердой горючей нагрузке, линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке, неустановившееся горение горючей жидкости.
Скорость выгорания для этих случаев определяется формулами:
┌
│ 2 2
│пси x пи x v x t - для кругового распространения пожара
│ уд
│
│пси x 2 x v x t x b - для линейного распространения пожара (П6.1)
│ уд
пси = <
│ ──
│ /t
│пси x F x /--- - для неустановившегося горения ГЖ,
│ уд / t
│ / ст
└
где пси - удельная скорость выгорания (для жидкостей установившаяся),
уд
кг/(с x м2);
v - скорость распространения пламени, м/с;
b - ширина полосы горючей нагрузки, м;
t - время стабилизации горения горючей жидкости, с;
ст
F - площадь очага пожара, м2.
При наличии в помещении очага пожара установки автоматического пожаротушения, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, при проведении расчетов значение скорости выгорания принимается уменьшенным в 2 раза.
С учетом раздела II данного приложения выбирается метод моделирования, формулируется математическая модель, соответствующая данному сценарию, и производится моделирование динамики развития пожара. На основании полученных результатов рассчитывается время достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимого значения на путях эвакуации.
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.
Предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара составляют:
по повышенной температуре — 70 °C;
по тепловому потоку — 1400 Вт/м2;
по потере видимости — 20 м (для случая, когда оба горизонтальных линейных размера помещения меньше 20 м, предельно допустимое расстояние по потере видимости следует принимать равным наибольшему горизонтальному линейному размеру);
по пониженному содержанию кислорода — 0,226 кг/м3;
по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (CO2 — 0,11 кг/м3; 
кг/м3; 
кг/м3).
Необходимо отметить, что при использовании полевой модели определение критического времени имеет существенные особенности, связанные с тем, что критическое значение в различных точках помещения достигается не одновременно. Для помещений с соизмеримыми горизонтальными размерами критическое время определяется как максимальное из критических времен для эвакуационных выходов из данного помещения (время блокирования последнего выхода).
Определяется время блокирования t :
бл
┌ ┐
│ O │
│ п.в. Т т.г. 2 т.п.│
t = min . (П6.2)
бл │ кр кр кр кр кр │
└ ┘
Для описания термогазодинамических параметров пожара применяются три основных группы детерминистических моделей: интегральные, зонные (зональные) и полевые.
Выбор конкретной модели расчета времени блокирования путей эвакуации следует осуществлять исходя из следующих предпосылок:
интегральный метод:
для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации;
для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);
для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара;
зонный (зональный) метод:
для помещений и систем помещений простой геометрической конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз), когда размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;
для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах одного помещения (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и т.д.);
полевой метод:
для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой галерей и примыкающих коридоров, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);
для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше (меньше) остальных (тоннели, закрытые автостоянки большой площади и т.д.);
для иных случаев, когда применимость или информативность зонных и интегральных моделей вызывает сомнение (уникальные сооружения, распространение пожара по фасаду здания, необходимость учета работы систем противопожарной защиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).
При использовании интегральной и зонной моделей для помещения, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров, необходимо это помещение делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать участки как отдельные помещения, сообщающиеся проемами, площадь которых равна площади сечения на границе участков. Использование аналогичной процедуры в случае, когда два линейных размера превышают третий более чем в 5 раз, не допускается.
Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло- и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.
Уравнения движения, связывающие значения перепадов давлений на проемах с расходами газов через проемы, имеют вид:
, (П6.3)
где 
— расход газов через проем между двумя (j-м и i-м) смежными помещениями, кг/с;
— коэффициент расхода проема (
для закрытых проемов и 
для открытых);
F — площадь сечения проема, м2;
— плотность газов, проходящих через проем, кг/м3;
— средний перепад полных давлений между j-м и i-м помещением, Па.
Направление (знак) расхода определяется знаком разности давлений 
.
В зависимости от этого плотность 
принимает различные значения.
Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положительным, выходящий — отрицательным) и значение 
зависят от знака перепада давлений:
, (П6.4)
Для прогнозирования параметров продуктов горения (температуры, концентраций токсичных компонентов продуктов горения) в помещениях многоэтажного здания на этажах, расположенных выше этажа, на котором может возникнуть пожар, рассматриваются процессы распространения продуктов горения в вертикальных каналах (лестничные клетки, шахты лифтов, вентканалы и т.п.).
Вертикальную шахту по высоте разделяют на зоны, которые представляют узлы в гидравлической схеме здания. Зона по высоте может охватывать несколько этажей здания. В этом случае расход газа между зонами можно выразить формулой вида:
, (П6.5)
где 
— характеристика гидравлического сопротивления на границе зон;
F — площадь поперечного сечения шахты;
k — коэффициент (допускается принимать равным 0,05 с2/м);
g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения;
— перепад давлений между узлами.
Здание представляют в виде гидравлической схемы, узлы которой моделируют помещения, а связи — пути движения продуктов горения и воздуха. Каждое помещение здания описывается системой уравнений, состоящей из уравнения баланса массы, уравнения сохранения энергии и уравнения основного газового закона (Менделеева-Клайперона).
Уравнение баланса массы выражается формулой:
, (П6.6)
где 
— объем помещения, м3;
t — время, с;
— сумма расходов, входящих в помещение, кг/с;
— сумма расходов, выходящих из помещения, кг/с;
— скорость выгорания пожарной нагрузки, кг/с.
Уравнение сохранения энергии выражается формулой:
, (П6.7)
где 
, 
— удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг·К);
, 
— температуры газов в i-м и j-м помещениях, К;
— количество тепла, выделяемого в помещении при горении, кВт;
— тепловой поток, поглощаемый конструкциями и излучаемый через проемы, кВт.
Для помещения очага пожара величина 
определяется по формуле:
,
где 
— коэффициент полноты горения;
— низшая теплота сгорания, кДж/кг;
— энтальпия газифицированной горючей нагрузки, кДж/кг;
— удельная теплоемкость продуктов пиролиза, кДж/(кг·К);
T — температура продуктов пиролиза, К.
Для остальных помещений 
.
Коэффициент полноты горения 
определяется по формуле:
, (П6.8)
где 
— коэффициент полноты горения в режиме пожара, регулируемом горючей нагрузкой, определяемый формулой:
. (П6.9)
Коэффициент K рассчитывается по формуле:
, (П6.10)
где 
;
— начальная концентрация кислорода в помещении очага пожара, кг/кг;
— текущая концентрация кислорода в помещении очага пожара, кг/кг;
— количество кислорода, поглощаемого при сгорании 1 кг горючей нагрузки, кг/кг.
Уравнение Менделеева-Клайперона выражается формулой:
, (П6.11)
где 
— давление газа в j-м помещении, Па;
— температура газа в j-м помещении, К;
R = 8,31 — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);
M — молярная масса газа, моль.
Параметры газа в помещении определяются из уравнения баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода и уравнения баланса оптической плотности дыма.
Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода:
, (П6.12)
где 
, 
— концентрация L-го компонента продуктов горения в i-м и j-м помещениях, кг/кг;
— количество L-го компонента продуктов горения (кислорода), выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной нагрузки, кг/кг.
Уравнение баланса оптической плотности дыма:
, (П6.13)
где 
, 
— оптическая плотность дыма в i-м и j-м помещениях, 
;
— дымообразующая способность пожарной нагрузки, Нп·м2/кг.
Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с расстоянием предельной видимости в дыму формулой:
. (П6.14)
Для помещений без источника тепла система уравнений (П6.6), (П6.7) и (П6.8) упрощается и представляется в виде:
, (П6.15)
где 
.
Первое уравнение связывает перепады давлений на соединяющих помещение проемах с расходом газа через эти проемы. Второе — выражает постоянство объема для данного помещения. Таким образом, для всего здания требуется решать систему, состоящую из 
нелинейных уравнений вида (П6.12) и 
линейных уравнений вида (П6.13). Здесь 
и 
— соответственно число горизонтальных и вертикальных связей на этаже; 
— число узлов; 
— число этажей.
Система уравнений, включающая в себя уравнения (П6.6), (П6.7) для помещения очага пожара и (П6.12), (П6.13) для остальных помещений и уравнение (П6.11), описывающая гидравлическую схему здания, решается численно методом итерации в совокупности с методом секущих.
Основные уравнения для определения температуры газа и концентрации продуктов горения в помещениях здания получены из уравнений сохранения энергии и массы.
Температура газа в помещении, где отсутствует очаг пожара, определяется из уравнения теплового баланса, которое можно получить из уравнения сохранения энергии (П6.7). Формула для определения температуры газа в j-м помещении здания в «n»-ый момент времени:
, (П6.16)
где 
— сумма источников (стоков) тепла в объеме j-го помещения и тепла, уходящего в ограждающие конструкции;
— приведенный коэффициент теплоотдачи;
— начальная температура в помещении;
— площадь поверхности ограждающих конструкций в j-м помещении.
Коэффициент теплоотдачи 
может быть рассчитан по эмпирической формуле:
. (П6.17)
Концентрация отдельных компонентов газовых смесей в помещениях здания вычисляется из уравнения баланса массы данного компонента (П6.12). Концентрация L-го компонента продуктов горения в j-м помещении в «n»-ый момент времени определяется уравнением:
. (П6.18)
Оптическая концентрация дыма в помещениях определяется из балансового уравнения (П6.19). Натуральный показатель ослабления среды в j-ом помещении в «n»-ый момент времени определяется уравнением:
. (П6.19)
Аналитические соотношения для определения критической
продолжительности пожара
Для одиночного помещения высотой не более 6 м, удовлетворяющего условиям применения интегральной модели, при отсутствии систем противопожарной защиты, влияющих на развитие пожара, допускается определять критические времена по каждому из опасных факторов пожара с помощью аналитических соотношений:
по повышенной температуре
, (П6.20)
по потере видимости
, (П6.21)
по пониженному содержанию кислорода
, (П6.22)
по каждому из газообразных токсичных продуктов горения
, (П6.23)
где 
— размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
— начальная температура воздуха в помещении, °C;
n — показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;
A — размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, 
;
Z — безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;
— низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;
— удельная изобарная теплоемкость дымовых газов, МДж/(кг·К) (допускается принимать равной теплоемкости воздуха при 45 °C);
— коэффициент теплопотерь (принимается по данным справочной литературы, при отсутствии данных может быть принят равным 0,55);
— коэффициент полноты горения (определяется по формуле П6.9);
V — свободный объем помещения, м3;
a — коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
E — начальная освещенность, лк;
— предельная дальность видимости в дыму, м;
— дымообразующая способность горящего материала, Нп·м2/кг;
L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг;
X — предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, 
(
кг/м3; 
кг/м3; 
кг/м3);
— удельный расход кислорода, кг/кг.
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.
Параметр z вычисляют по формуле:
, (П6.24)
где h — высота рабочей зоны, м;
H — высота помещения, м.
Определяется высота рабочей зоны:
, (П6.25)
где 
— высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;
— разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует находить, ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел. Параметры A и n вычисляют так:
для случая горения жидкости с установившейся скоростью:
n = 1,
где 
— удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг/(м2·с);
для случая горения жидкости с неустановившейся скоростью:
n = 1,5,
для кругового распространения пожара:
n = 3,
где V — линейная скорость распространения пламени, м/с;
для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте):
n = 2,
где b — перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.
При отсутствии специальных требований значения a и E принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение 
м.
При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:
T — температура среды в задымленной зоне, K;
мю — оптическая плотность дыма, Нп/м;
x - массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в
i
задымленной зоне, кг/кг;
x - массовая концентрация кислорода, кг/кг;
к
Z — высота нижней границы слоя дыма, м.
В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:
T
Q = интеграл m x c (T) x dT, (П6.26)
з 0 p
m m
i к
x = --, x = --, (П6.27)
i m к m
S
мю = --, (П6.28)
V
д
V
m д
ро = --, Z = H - --, (П6.29)
V A
д
где m, m - общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта
i
горения в задымленной зоне, кг;
m - масса кислорода в задымленной зоне, кг;
к
Q - энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;
з
S - оптическое количество дыма, Нп x м2;
ро - плотность дыма при температуре T, кг/м3;
V - объем задымленной зоны, м3;
д
H, A - высота и площадь помещения, м;
c - удельная теплоемкость дыма, кДж/(K x кг).
p
Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:
общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой и дыма, удаляемого через проемы в соседние помещения:
dm
-- = G - G , (П6.30)
dt К П
где t - текущее время, с;
G , G - массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку
К П
и открытые проемы в помещении, кг/с;
энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:
dQ
-- = Q - Q - Q , (П6.31)
dt К П кон
где Q , Q , Q - тепловая мощность, соответственно вносимая в
К П кон
задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые
проемы и теряемая в конструкции, кВт;
массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:
, (П6.32)
— полнота сгорания горючего материала, кг/кг;
— скорость выгорания горючего материала, кг/с;
— потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;
оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:
, (П6.33)
где 
— дымообразующая способность горючего материала, Нп/(м2·кг);
массы i-го токсичного продукта горения:
dm
i
--- = пси x L - x x G , (П6.34)
dt i i П
где L - массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.
i
Масса компонентов дыма G , вносимых в задымленную зону конвективной
К
колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в
конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В
инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную
конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в
зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела
погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:
┌
│ Z 0,566
│0,011 x Q x (----) для области факела
│ 2/5
│ Q
│
│ Z 0,909
G = <0,026 x Q x (----) для переходной области (П6.35)
К │ 2/5
│ Q
│
│ Z 1,895
│0,124 x Q x (----) для области колонки,
│ 2/5
│ Q
└
где Q — мощность очага пожара, кВт.
Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:
. (П6.36)
Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом
температуры горячей струи T , скорости и излучательной способности струи,
с
омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции T (y) по толщине y.
i
Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:
dT (y) d лямбда(T) x dT (y)
i 1 i
------ = --------- x --------------------, (П6.37)
d тау C(T) x ро 2
d x y
с граничными и начальными условиями:
dT (y)│
i │
(альфа + альфа ) x (T - T ) = -лямбда x ------│ , (П6.38)
к л c w w dy │
│y=0
dT (y)│
i │
(альфа + альфа ) x (T - T (дельта)) = -лямбда(T) x ------│ , (П6.39)
к л 0 i dy │
│y=дельта
T (0,y) = T , 0 <= y <= дельта, (П6.40)
i 0
где альфа , альфа - соответственно конвективный и лучистый коэффициент
к л
теплоотдачи, Вт/(м2 x K);
дельта — толщина ограждающей конструкции, м;
C(T) — теплоемкость материала конструкции при температуре T(y), Дж /(кг2 x °К);
лямбда(T) — теплопроводность материала конструкции при температуре T(y), Вт/(м x °К);
T , T - температура соответственно обогреваемой части конструкции и
w 0
среды у необогреваемой поверхности, K;
ро — плотность материала конструкции, кг/м.
Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:
Y
max ----------------------------
G = B x кси x интеграл /2 x ро x (P(h) - P (h)) x dh, (П6.41)
П Y 2
min
где В — ширина проема, м;
кси — аэродинамический коэффициент проема;
P(h) - P (h) - разница давлений в помещениях на высоте h;
2
ро — плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при температуре дыма T.
Рис. П6.1. Массопотоки через проем
Пределы интегрирования Y и Y выбираются в пределах створа проема,
max min
слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное давление
Дельта P = (P(h) - P(h) ) > 0, как это указано на рис. П6.1.
2
Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-м помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как:
, (П6.42)
где P - текущее давление в i-м помещении на нулевой отметке (или
i0
приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой
отметки);
ро - плотность воздуха при начальной температуре T ;
0 0
Z - текущая высота незадымленной зоны в i-м помещении.
i
Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.
Основой для полевых моделей пожаров являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме.
Уравнение сохранения массы:
dро d
--- + --- (ро x u ) = 0. (П6.43)
dt dx j
j
Уравнение сохранения импульса:
dтау
d d dро ij
-- (ро x u ) + --- (ро x u x u ) = - --- + ------ + ро x g . (П6.44)
dt i dx j i dx dx i
j i j
Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор вязких напряжений определяется формулой:
du du du
i j 2 k
тау = мю x (--- + ---) - - x мю x --- x дельта . (П6.45)
ij dx dx 3 dx ij
j i k
Уравнение энергии:
R
dq
d d dp d лямбда dh j
--(ро x h) + ---(ро x u x h) = -- + ---(------ x ---) - ---, (П6.46)
dt dx j dt dx c dx dx
j j p j j
T
где h = h + интеграл с dT + SUM (Y x H ) - статическая энтальпия
0 T p k k k
0
смеси;
H - теплота образования k-го компонента;
k
c = SUM Y x c - теплоемкость смеси при постоянном давлении;
p k k p,k
R
q - радиационный поток энергии в направлении x .
j j
Уравнение сохранения химического компонента k:
dY
d d d k
--(ро x Y ) + ---(ро x u x Y ) = ---(ро x D x ---) + S . (П6.47)
dt k dx j k dx dx k
j j j
Для замыкания системы уравнений (П6.43) — (П6.47) используется уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет вид:
Y
k
p = ро x R x T x SUM --, (П6.48)
0 k M
k
где R - универсальная газовая постоянная;
0
M - молярная масса k-го компонента.
k
МИНИСТЕРСТВО
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ
ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА «ЗНАК ПОЧЕТА»
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ»
РУКОВОДСТВО
ПО ОЦЕНКЕ ПОЖАРНОГО РИСКА
ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Москва 2006
Авторский
коллектив:
д-ра техннаук: И.А. Болодъян, Ю.Н. Шебеко, В.Л.
Карпов, В.И. Макеев; канд-ты
техн. наук: В.П. Некрасов, А.А.
Пономарев, В.В. Строгонов,
Д.М. Гордиенко; А.Ю. Лагозин, А.В. Григорьева,
Д.С. Кириллов (ВНИИПО МЧС
России); канд-ты техн. наук: Ю.И. Дешевых, А.Н.
Гилетич; А.А. Макеев (УГПН МЧС России).
Настоящее Руководство
устанавливает термины и определения, связанные с оценкой пожарного риска;
определяет методические принципы и общие требования к процедуре оценки
пожарного риска; представляет методики оценки опасных факторов аварий,
связанных с пожарами на промышленных предприятиях с наличием горючих газов
(ГГ), легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), а также сжиженных
углеводородных газов (СУГ), сжиженного природного газа (СПГ) и твердой пожарной
нагрузки.
Предназначено
для сотрудников Государственной противопожарной службы, преподавателей и
слушателей пожарно-технических и других учебных заведений, специалистов
ведомств, организаций и предприятий, занимающихся проектированием, экспертизой
и оценкой пожарной опасности объектов.
Согласовано Управлением государственного
пожарного надзора (УГПН) МЧС России (письмо от 03.02.2006 г. № 19/2/318).
Утверждено ФГУ
ВНИИПО МЧС России 17 марта 2006 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Концепция объектно-ориентированного
(«гибкого») нормирования промышленных предприятий по пожарной безопасности,
получившая в нашей стране в последние годы широкое развитие, предполагает
решение ряда технических, организационных, правовых, социальных и других задач
в области пожарной безопасности.
Одним из ключевых моментов в проблеме
обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий является выполнение
комплекса работ, основу которых составляет анализ, оценка и управление риском
аварий, сопровождающихся пожарами и взрывами на технологическом оборудовании с
пожаровзрывоопасными веществами и материалами.
В этой области накоплен определенный
международный и отечественный опыт. Еще в 1976 г. в рамках ГОСТ 12.1.004-76
«Пожарная безопасность. Общие требования» было введено нормирование вероятности
воздействия опасных факторов пожара на человека. В 1998 г. начал действовать ГОСТ
Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие
требования. Методы контроля», в рамках которого даны предельно допустимые
значения индивидуального и социального рисков для населения, проживающего
вблизи опасных предприятий, а также представлены методы расчета указанных
рисков и величин опасных факторов пожара на промышленных объектах. В 2001 г.
Госгортехнадзором России утверждены «Методические указания по проведению
анализа риска опасных производственных объектов» РД 03-418-01, в которых
устанавливаются методические принципы, термины и понятия анализа риска, общие
требования к процедуре и оформлению результатов, а также представляются
основные методы анализа опасностей и риска аварий на опасных производственных
объектах.
В международной практике широкое
распространение получило использование руководств TNO:
— CPR 18E. Guidelines for quantitative risk
assessment (Руководство по количественной оценке риска);
—
CPR 12E. Methods for determining and processing probabilities (Методы определения и обработки вероятностных величин);
—
CPR 14E. Methods for the calculation of physical effects (Методы расчета физических эффектов);
—
CPR 16E. Methods for the determination of possible damage (Методы определения возможного поражения).
Настоящее Руководство разработано на основе
и с учетом упомянутых выше нормативных документов и других отечественных и
международных публикаций в области оценки риска и поражающих факторов аварий с
пожарами и взрывами [1-50] в рамках выполнения работ по Единому тематическому
плану НИОКР МЧС России.
Первая редакция Руководства была направлена
на отзывы и замечания в заинтересованные организации и предприятия различных
министерств и ведомств, а также в региональные органы государственного
пожарного надзора МЧС России.
Были получены отзывы, которые содержали ряд
конструктивных и полезных замечаний и предложений, учтенных при разработке
окончательной редакции документа.
Существенное внимание при разработке
документа уделялось определению предельно допустимых значений пожарного риска.
Данная проблема обсуждалась на семинаре «Общие подходы определения степени
риска чрезвычайных ситуаций», который состоялся 11 марта 2004 г. под
руководством первого заместителя министра Российской Федерации по делам
гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных
бедствий Ю.Л. Воробьева. В работе семинара приняли участие руководство МЧС
России, ученые и специалисты ВНИИПО, Академии Государственной противопожарной
службы, Института машиноведения РАН, Центра стратегических исследований МЧС
России, ФГУ ВНИИ ГОЧС, РНЦ «Курчатовский институт», ФГУП НТЦ «Промышленная
безопасность», ОАО «Лукойл», ООО «Технологии: анализ и управление» и других
заинтересованных организаций. Решение этого семинара, опубликованное в журнале
«Пожарная безопасность», 2004, № 2, с. 110, использовано при подготовке раздела
по допустимым значениям пожарного риска. Указанные предельно допустимые
значения пожарного риска следует использовать до вступления в действие
технического регламента «Об общих требованиях пожарной безопасности».
Документ был рассмотрен и одобрен на
заседании секции научно-технического совета ФГУ ВНИИПО МЧС России.
1.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Настоящее Руководство предназначено
для оценки риска, связанного с проявлениями опасных факторов пожара на
промышленных предприятиях, и устанавливает методику оценки значений пожарного
риска для персонала предприятия и населения, проживающего на прилегающей к
промышленному предприятию территории.
1.2. Руководство разработано на основе следующих
документов:
— Федерального закона «О пожарной
безопасности»;
— Федерального закона «О техническом
регулировании»;
— ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность.
Общие требования;
— ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность
технологических процессов. Общие требования. Методы контроля;
— ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности
в Российской Федерации.
1.3. Руководство не распространяется:
— на ядерные реакторы и предприятия по
производству, переработке и хранению радиоактивных веществ и материалов;
— предприятия по производству и хранению
промышленных взрывчатых веществ и боеприпасов;
— космические объекты и стартовые
комплексы;
— объекты, связанные с проведением
подводных и подземных работ;
— объекты по уничтожению химического
оружия;
— объекты военного назначения.
1.4. В соответствии с Федеральным Законом «О
техническом регулировании» настоящий документ носит рекомендательный характер.
2. ТЕРМИНЫ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящем Руководстве применяются
следующие термины и определения:
Промышленное предприятие — имущественный
комплекс, используемый для осуществления предпринимательской деятельности. В
состав промышленного предприятия входят все виды имущества, предназначенного
для его деятельности, включая земельные участки, здания, сооружения,
оборудование, инвентарь, сырье, продукцию.
Пожароопасный технологический процесс —
технологический процесс, проводимый при наличии в технологическом оборудовании
материальных сред, способных вызвать пожар при отклонении от заданных
параметров процесса или состояния оборудования.
Авария — разрушение сооружения и/или технических
устройств, применяемых на опасном производственном объекте, с выбросом опасных
веществ.
Крупная авария — авария, при
которой гибнет не менее десяти человек.
Аварийная ситуация — ситуация
возникновения аварии и возможности ее дальнейшего развития.
Аварийная разгерметизация —
неконтролируемое нарушение целостности и/или герметичности элементов
оборудования технологической системы, приводящее к выбросу горючих сред с
возможностью возникновения пожара.
Частота реализации сценария аварии — частота
возникновения и развития данного возможного сценария аварии в определенный
период времени.
Инициирующее событие — первое по
времени возникновения (не предусмотренное технологическим регламентом
предприятия) событие, приводящее к возникновению аварии.
Сценарий аварии — модель
последовательности событий с определенной зоной воздействия опасных факторов
пожара на людей, здания, сооружения и технологическое оборудование.
Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее
материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей, интересам общества и
государства.
Пожар-вспышка — сгорание облака предварительно
перемешанной газопаровоздушной смеси без возникновения волн давления, опасных
для людей и окружающих объектов.
Огненный шар — крупномасштабное диффузионное пламя
сгорающей массы распыленного жидкого топлива или парового облака, поднимающееся
над поверхностью земли.
Пожарная опасность — возможность
возникновения пожаров, способных вызвать поражение персонала промышленного
предприятия и населения, проживающего на прилегающей к промышленному
предприятию территории.
Пожарная безопасность — состояние
защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров.
Опасный фактор пожара — фактор пожара,
воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также
к материальному ущербу.
Уровень пожарной опасности — количественная
оценка возможного ущерба от пожара и частоты его реализации.
Идентификация опасностей аварии — процесс
выявления возможных аварийных ситуаций на промышленном предприятии и
определения их характеристик.
Анализ опасностей — выявление
нежелательных событий, влекущих за собой реализацию опасности, анализ механизма
возникновения таких событий и масштаба их величины, способного оказать
поражающее действие.
Пожарный риск — мера опасности, обусловленная
возникновением и развитием пожаров.
Пожарный риск промышленных предприятий — риск,
связанный с пожарами на промышленных предприятиях.
Индивидуальный пожарный риск — частота поражения
отдельного человека в результате воздействия исследуемых опасных факторов
пожара.
Потенциальный пожарный риск — частота
реализации опасных факторов пожара в рассматриваемой точке территории.
Коллективный пожарный риск — ожидаемое
количество пораженных в результате возможных пожаров за определенный период
времени.
Социальный пожарный риск (или F/N
кривая) — зависимость частоты возникновения событий F, в которых пострадало на определенном уровне не менее N человек от числа пострадавших.
Характеризует тяжесть последствий (катастрофичность) пожаров.
Оценка пожарного риска — процесс,
используемый для определения частоты и степени тяжести последствий реализации
опасных факторов пожара для здоровья человека. Оценка пожарного риска включает
анализ частот аварий и анализ их последствий.
Приемлемый пожарный риск — риск, уровень
которого допустим и обоснован, исходя из социально-экономических соображений.
Риск эксплуатации промышленного предприятия является приемлемым, если ради
выгоды, получаемой от его эксплуатации, общество готово пойти на этот риск.
Количественные характеристики приемлемого пожарного риска нормируются
техническими регламентами или нормативными документами.
3. ОБЩИЕ
ПОЛОЖЕНИЯ
3.1. Целью оценки пожарного риска является
определение уровня пожарной опасности промышленных предприятий.
3.2. Количественной мерой уровня пожарной
опасности промышленных предприятий является риск гибели людей при пожарах, в
том числе:
— риск гибели персонала промышленного
предприятия;
— риск гибели населения, проживающего на
территории, прилегающей к промышленному предприятию.
3.3. Риск гибели населения и персонала
промышленного предприятия при пожарах характеризуется числовыми значениями
потенциального, индивидуального, коллективного и социального пожарных рисков.
Результаты оценки пожарного риска
используются:
— для сравнения уровня пожарных рисков
промышленного предприятия с предельно допустимым значением приемлемого
пожарного риска;
— для принятия решений по разработке
дополнительных мер по снижению пожарной опасности промышленного предприятия в
случае превышения одного или нескольких расчетных значений пожарных рисков,
перечисленных в п. 3.3, предельно допустимых значений;
— при разработке проектной документации и
проведении государственной экспертизы по пожарной безопасности промышленных
предприятий.
3.4. Предельно допустимые значения
приемлемого пожарного риска для населения, проживающего на территории,
прилегающей к промышленному предприятию, от промышленной деятельности этого
предприятия регламентируются ГОСТ Р 12.3047-98.
Пожарный риск для населения принимается
безусловно приемлемым, если:
— индивидуальный риск меньше 10-8
год-1;
— социальный риск меньше 10-7
год-1.
Пожарный риск для населения принимается
безусловно неприемлемым, если:
— индивидуальный риск больше 10-6
год-1;
— социальный риск больше 10-5
год-1.
Если индивидуальный риск находится в
диапазоне от 10-8 до 10-6 год-1 и/или
социальный риск находится в диапазоне от 10-7 до 10-5 год-1,
то принимается, что пожарный риск находится в зоне жесткого контроля риска. В
этой зоне риск считается допустимым только тогда, когда приняты меры,
позволяющие снизить его настолько, насколько это практически целесообразно. При
этом имеется отработанная система оповещения о пожароопасных ситуациях и
пожаре.
3.5. Пожарный риск для персонала
принимается безусловно приемлемым, если индивидуальный риск меньше 10-6
год-1, и безусловно неприемлемым, если индивидуальный риск больше 10-4
год-1. Если индивидуальный риск находится в диапазоне от 10-6
до 10-4 год-1, то принимается, что пожарный риск
находится в зоне жесткого контроля риска. В этой зоне риск считается допустимым
только тогда, когда приняты меры, позволяющие снизить его настолько, насколько
это практически целесообразно. При этом должны выполняться следующие
требования:
— нахождение в опасной зоне с высокими
значениями потенциального риска ограниченного числа людей в течение
ограниченного промежутка времени;
— персонал предприятия хорошо обучен и
готов к действиям по локализации и ликвидации пожароопасных ситуаций и пожаров;
— имеется отработанная система оповещения о
пожароопасных ситуациях и пожаре.
4. ОЦЕНКА
ПОЖАРНОГО РИСКА
4.1. Оценка пожарного риска должна включать в себя следующие взаимосвязанные
этапы:
— идентификацию опасностей, характерных для
рассматриваемого промышленного предприятия;
— определение перечня событий, инициирующих
аварийную ситуацию;
— анализ возможных аварийных ситуаций
(включая установление частот их реализации);
— построение множества сценариев
возникновения и развития аварийных ситуаций и аварий (построение логических
деревьев событий);
— построение полей поражающих факторов,
возникающих при различных сценариях развития аварии;
— оценку последствий воздействия опасных
факторов на человека.
4.2. Основной задачей этапа идентификации
опасностей является выявление и описание всех источников опасностей и сценариев
их реализации.
Идентификация опасностей реализуется на
основе проведения анализа основных и вспомогательных пожароопасных
технологических процессов на промышленном предприятии, объемно-планировочных
решений зданий и сооружений, компоновочных решений и конструктивных
особенностей оборудования, определения количества людей, единовременно
находящихся на территории объекта и вблизи него.
Для оценки пожарной опасности оборудования,
установок, их элементов следует использовать следующие сведения:
— данные о наличии и виде горючих веществ и
материалов, их количестве, физико-химических свойствах и показателях пожарной
опасности;
— технологические параметры оборудования
(давление, температура, уровни заполнения, материальные потоки) и
подводящих/отводящих трубопроводов (диаметры, толщины стенок, расстояние до
отсекающей арматуры);
— параметры исполнительных механизмов
систем противоаварийной защиты (время закрытия и открытия запорной арматуры,
надежность срабатывания, производительность насосов или других устройств
аварийного опорожнения);
— геометрические характеристики взаимного
расположения оборудования и его элементов, привязка единицы оборудования на
местности.
4.3. Определение перечня событий, инициирующих
аварийную ситуацию, проводится с целью выявления возможных причин и мест
возникновения аварийной ситуации. Рассматриваются события, реализация которых
может привести к образованию горючей среды и появлению источника зажигания.
При идентификации опасностей и определении
перечня событий, инициирующих аварию, должен выполняться анализ достаточности
для количественной оценки риска информации о промышленном предприятии и его
проектных и технических решениях.
Решение вопроса о достаточности информации
осуществляется на основе сопоставления данных, содержащихся в проектной
документации промышленного предприятия, и исходных данных, необходимых для
проведения анализа процессов возникновения аварий и воздействия их поражающих
факторов на персонал и население.
Наиболее вероятными инициирующими аварийную
ситуацию событиями на промышленных предприятиях с пожароопасными
технологическими процессами следует принимать следующие:
— выход параметров технологических
процессов за критические значения, который вызван нарушением технологического
регламента (например, перелив топлива при сливо-наливных операциях, разрушение
оборудования вследствие превышения давления по технологическим причинам,
появление источников зажигания в местах образования горючих газопаровоздушных
смесей);
— разгерметизация технологического
оборудования, вызванная механическим (влиянием повышенного или пониженного
давления, динамических нагрузок и т.п.); температурным (влиянием повышенных или
пониженных температур) и агрессивным химическим (влиянием кислородной,
сероводородной, электрохимической и биохимической коррозии) воздействиями;
-механическое повреждение оборудования в
результате ошибок персонала, падения предметов, некачественного проведения
ремонтных и регламентных работ и т.п. (например, разгерметизация оборудования
или выход из строя элементов его защиты в результате повреждения при ремонте
или столкновения с железнодорожным или автомобильным транспортом).
4.4. Анализ возможных аварийных ситуаций
проводится с целью выявления указанных ситуаций и установления частот их
реализации.
Выявление аварийных ситуаций осуществляется
на основании изучения:
— структуры промышленного предприятия,
пространственного размещения его элементов;
— основных операций, осуществляемых на
промышленном предприятии, технологических схем, используемого оборудования;
— перечня веществ и материалов, применяемых
на промышленном предприятии;
— перечня основных опасностей, характерных
для рассматриваемого промышленного предприятия;
— перечня событий, инициирующих аварию;
— отказов оборудования, имевших место на
практике ранее;
— данных по надежности используемого
оборудования;
— возможных ошибочных действий персонала;
— местных метеорологических и
географических характеристик.
Для выявления аварийных ситуаций
рекомендуется осуществить деление технологического оборудования
(технологических систем объекта) на участки. Указанное деление осуществляется,
исходя из возможности раздельной герметизации этих участков при возникновении
аварии. Рассматриваются аварийные ситуации как на основном, так и
вспомогательном технологическом оборудовании. Кроме того, необходимо учесть
возможность возникновения пожара в административных зданиях, производственных,
складских, а также помещениях для вспомогательного технологического
оборудования.
В перечне аварийных ситуаций применительно
к каждому участку, технологической установке, зданию и сооружению промышленного
предприятия выделяются группы аварийных ситуаций, которым соответствуют
одинаковые модели возникновения и развития аварии.
При анализе аварийных ситуаций, связанных с
разгерметизацией технологического оборудования, следует рассмотреть утечки при
различных диаметрах истечения (в том числе максимальные — при полном разрушении
оборудования или подводящих/отводящих трубопроводов).
После выявления аварийных ситуаций следует
установить величины частот их реализации. Для установления частот реализации
аварийных ситуаций могут использоваться статистические данные по аварийности
или расчетные данные по надежности технологического оборудования, соответствующие
специфике объекта оценки риска.
Информация о частотах аварийных ситуаций (в
том числе возникших в результате ошибок персонала), необходимая для оценки
риска, может быть получена непосредственно из данных о функционировании
исследуемого объекта или из данных о функционировании других подобных объектов.
Некоторые сведения по частотам отказов типового оборудования промышленных
предприятий, частотам утечек из технологических и магистральных трубопроводов,
а также частотам возникновения пожаров в зданиях и сооружениях представлены в прил.
1.
4.5. Для построения множества сценариев
возникновения и развития аварийных ситуаций и аварий используется метод
логических деревьев событий (далее — логических деревьев).
Логическое дерево событий предназначено для
графического отображения общего характера развития возможных аварийных ситуаций
и аварий с отражением причинно-следственной взаимосвязи событий в зависимости
от специфики опасности объекта оценки риска с учетом влияния на них имеющихся
защитных мероприятий и является основой для оценки риска. Сценарий
возникновения и развития аварийной ситуации и аварии на логическом дереве
отражается в виде последовательности событий от исходного до конечного события
(ветвь дерева событий).
Рекомендуемая процедура построения
логического дерева событий приведена в прил. 2.
При построении логического дерева событий
следует использовать:
— условную вероятность реализации различных
ветвей логического дерева событий и перехода аварии в ту или иную стадию
развития;
— вероятность срабатывания соответствующих
средств предотвращения или локализации аварии (принимается по имеющейся
статистике или по паспортным данным оборудования);
— вероятность поражения расположенного в
зоне аварии технологического оборудования и сооружений промышленного
предприятия в результате воздействия на них опасных факторов пожара.
4.6. При построении полей поражающих
факторов, возникающих при различных сценариях развития аварии, следует
рассмотреть следующие опасные факторы пожара:
— тепловое излучение при факельном горении,
пожарах проливов и огненных шарах;
— избыточное давление и импульс волны
давления при сгорании газопаровоздушной смеси в открытом пространстве;
— избыточное давление и импульс волны
давления при разрыве сосуда в результате воздействия на него очага пожара;
— избыточное давление при сгорании
газопаровоздушной смеси в производственном помещении;
— концентрацию токсичных компонентов
продуктов горения в помещении;
— снижение концентрации кислорода в воздухе
помещения;
— задымление атмосферы помещения;
— среднеобъемную температуру в помещении;
— осколки, образующиеся при взрывном
разрушении элементов технологического оборудования;
— расширяющиеся продукты сгорания при
реализации пожара-вспышки.
Для оценки опасных факторов аварий с
пожарами следует учитывать физические явления, протекающие при таких авариях.
Анализ проводится на основе математического моделирования этих явлений. Следует
рассмотреть следующие процессы, возникающие при аварии или являющиеся ее
последствиями (в зависимости от типа оборудования и обращающихся на предприятии
веществ):
— истечение жидкости из отверстия;
— истечение газа из отверстия;
— двухфазное истечение из отверстия;
— растекание жидкости при разрушении
оборудования;
— выброс газа при разрушении оборудования;
— формирование зон загазованности;
— сгорание газопаровоздушной смеси в
открытом пространстве;
— разрушение сосуда с перегретой
легковоспламеняющейся жидкостью, горючей жидкостью или сжиженным горючим газом;
— тепловое излучение от пожара пролива или
огненного шара;
— «пожар-вспышку»;
— образование и разлет осколков при
разрушении элементов технологического оборудования;
— испарение жидкости из пролива;
— образование газопаровоздушного облака
(газы и пары тяжелее воздуха);
— сгорание газопаровоздушной смеси в
технологическом оборудовании или производственном помещении;
— пожар в помещении;
— факельное горение струи жидкости и/или
газа;
— тепловое излучение горящего оборудования;
— вскипание и выброс горящей жидкости при
пожаре в резервуаре.
Оценку поражающих факторов аварий с
пожарами рекомендуется проводить с помощью методов, приведенных в прил. 3.
4.7. Для оценки последствий аварий с
пожарами следует произвести сопоставление величин опасных факторов пожара с
критериями поражения, указанными опасными факторами людей, зданий, сооружений и
оборудования.
Для оценки пожарного риска следует
использовать, как правило, вероятностные критерии поражения людей и окружающих
зданий, сооружений и оборудования опасными факторами пожара. Детерминированные
критерии используются при невозможности применения вероятностных критериев.
Детерминированные критерии показывают
значения параметров опасного фактора, при которых наблюдается тот или иной
уровень поражения людей или разрушения окружающих зданий, сооружений и оборудования.
В случае использования детерминированных
критериев условная вероятность поражения принимается равной 1, если значение
критерия превышает предельно допустимый уровень, и равной 0, если значение
критерия не превышает предельно допустимый уровень поражения людей, или
разрушения окружающих зданий, сооружений и оборудования.
Вероятностные критерии показывают, какова
условная вероятность поражения людей или разрушения зданий, сооружений и
оборудования при заданном значении опасного фактора пожара.
Детерминированные и вероятностные критерии
оценки поражающего действия ударной волны и теплового излучения для людей и
зданий, сооружений и оборудования приведены в прил. 4.
4.8. Методика количественной оценки
пожарных рисков (потенциального, индивидуального, социального и коллективного)
для промышленных предприятий представлена в прил. 5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ЧАСТОТЫ
СОБЫТИИ, ИНИЦИИРУЮЩИХ АВАРИИ И ПОЖАРЫ
Таблица 1.1
Частоты разгерметизации для технологического оборудования промышленных
предприятий
|
Наименование оборудования |
Событие, инициирующее аварию |
Диаметр отверстия истечения, мм |
Частота разгерметизации, год-1 |
|
Резервуары, емкости, |
Разгерметизация с |
5 |
4,0 • 10-5 |
|
12,5 |
1,0 • 10-5 |
||
|
25 |
5,0 • 10-6 |
||
|
50 |
5,0 • 10-6 |
||
|
Полное разрушение |
2,0 • 10-6 |
||
|
Внешнее воздействие, |
— |
2,5 • 10-5 |
|
|
Насосы (центробежные) |
Разгерметизация с |
5 |
4,3 • 10-3 |
|
12,5 |
6,1 • 10-4 |
||
|
25 |
5,1 • 10-4 |
||
|
50 |
2,0 • 10-4 |
||
|
Полное разрушение |
1,0 • 10-4 |
||
|
Компрессоры |
Разгерметизация с |
5 |
1,1 • 10-2 |
|
12,5 |
1,3 • 10-3 |
||
|
25 |
3,9 • 10-4 |
||
|
50 |
1,3 • 10-4 |
||
|
Полное разрушение |
1,0 • 10-4 |
||
|
Резервуары для хранения |
Разгерметизация с |
Все типы |
1,0 • 10-4 |
|
Квазимгновенное |
— |
5,0 • 10-6 |
|
|
Резервуары с плавающей |
Пожар в кольцевом |
— |
4,6 • 10 3 |
|
Пожар по всей поверхности |
— |
9,3 • 10-4 |
|
|
Резервуары со |
Пожар на дыхательной |
— |
9,0 • 10-5 |
|
Пожар по всей |
— |
9,0 • 10-5 |
Примечания:
1. Здесь и далее под полным разрушением
подразумевается утечка с диаметром истечения, соответствующим максимальному
диаметру подводящего или отводящего трубопровода, или разрушения резервуара,
емкости, сосуда или аппарата.
2. При определении частоты разгерметизации
фильтров и кожухотрубных теплообменников указанное оборудование можно рассматривать
как аппараты под давлением.
3. Аппараты воздушного охлаждения можно
рассматривать как участки технологических трубопроводов, длина которых
соответствует суммарной длине труб в пучках теплообменника.
Таблица 1.2
Частоты утечек из технологических трубопроводов
|
Диаметр трубопровода, мм |
Частота утечек, (м-1 • год-1) |
|||
|
Малая (диаметр отверстия 12,5 мм) |
Средняя (диаметр отверстия 25 мм) |
Большая (диаметр отверстия 50 мм) |
Разрыв |
|
|
50 |
5,7 • 10-6 |
2,4 • 10-6 |
9,4 • 10-7 |
4,7 • 10-7 |
|
100 |
2,8 • 10-6 |
1,2 • 10-6 |
4,7 • 10-7 |
2,4 • 10-7 |
|
150 |
1,9 • 10-6 |
7,9 • 10-7 |
3,1 • 10-7 |
1,6 • 10-7 |
|
250 |
1,1 • 10-6 |
4,7 • 10-7 |
1,9 • 10-7 |
9,4 • 10-7 |
|
600 |
4,7 • 10-7 |
2,0 • 10-7 |
7,9 • 10-8 |
3,9 • 10-8 |
|
900 |
3,1 • 10-7 |
1,3 • 10-7 |
5,2 • 10-8 |
2,6 • 10-8 |
|
1200 |
2,4 • 10-7 |
9,8 • 10-8 |
3,9 • 10-8 |
2,0 • 10-8 |
Таблица 1.3
Частота утечек из магистрального трубопровода
|
Диаметр трубопровода, мм |
Частота аварий (м-1 • год-1) при размерах |
||
|
306 × 38 |
765 × 96 |
1530 × 190 |
|
|
1020 |
8,8 • 10-8 |
5,6 • 10-8 |
1,6 • 10-8 |
Таблица
1.4
Частоты
возникновения пожара для некоторых зданий и сооружений
|
Наименование объекта |
Частота возникновения пожара, (м-1 • год-1) |
|
Электростанции |
2,2 • 10-5 |
|
Склады химической |
1,2 • 10-5 |
|
Склады |
9,0 • 10-5 |
|
Инструментально-механические |
0,6 • 10-5 |
|
Цеха по обработке |
2,65 • 10-5 |
|
Литейные и плавильные |
1,89 • 10-5 |
|
Цеха по переработке |
1,53 • 10″5 |
|
Цеха горячей прокатки |
1,89 • 10-5 |
|
Текстильные |
1,53 • 10-5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРОЦЕДУРА
ПОСТРОЕНИЯ ЛОГИЧЕСКОГО ДЕРЕВА СОБЫТИЙ
Логическое дерево событий предназначено для
графического отображения общего характера развития возможных аварийных ситуаций
и аварий с отражением причинно-следственной взаимосвязи событий в зависимости
от специфики опасности объекта оценки риска с учетом влияния на них имеющихся
защитных мероприятий и является основой для оценки риска. Сценарий
возникновения и развития аварийной ситуации и аварии на логическом дереве
отражается в виде последовательности событий от исходного до конечного события
(ветвь дерева событий).
Данный метод позволяет проследить развитие
возможных аварийных ситуаций и аварий, возникающих вследствие реализации
событий, инициирующих аварийную ситуацию. Анализ дерева событий представляет
собой «осмысливаемый вперед» процесс, то есть процесс, при котором исследование
развития аварийной ситуации начинается с исходного события с рассмотрением
цепочки последующих событий, приводящих к возникновению аварии.
При построении логических деревьев событий
учитываются следующие положения:
— выбирается аварийная ситуация, которая
может повлечь за собой возникновение аварии с пожаром (взрывом) с дальнейшим
его развитием;
— развитие аварийной ситуации и аварии
должно рассматриваться постадийно с учетом места ее возникновения на объекте
оценки риска, уровня потенциальной опасности каждой стадии и возможности ее
локализации и ликвидации. На логическом дереве событий стадии развития
аварийной ситуации и аварии могут отображаться в виде прямоугольников или
других геометрических фигур с находящимися в них краткими названиями этих
стадий;
— переход с рассматриваемой стадии на новую
определяется возможностью либо локализации аварии на рассматриваемой стадии,
либо развития аварии, связанного с вовлечением расположенных рядом
технологического оборудования, помещений, сооружений и т.п. в результате
влияния на них опасных факторов пожара (взрыва), возникших на рассматриваемой
стадии. Вероятности переходов аварии со стадии на стадию одной ветви или с
ветви на ветвь определяется, исходя из величин зон поражения опасными факторами
пожара (взрыва), объемно-планировочных решений и конструктивных особенностей
оборудования и сооружений промышленного предприятия. При этом каждой стадии
иногда присваивается идентификационный номер, отражающий последовательность
переходов со стадии на стадию;
— переход со стадии на стадию отображается
в виде соединяющих линий со стрелками, указывающими направления развития
пожароопасной ситуации и последующего пожара. При этом соединения стадий должны
отражать вероятностный характер события с выполнением условий «И», «ИЛИ» и
«И/ИЛИ» (условие «И» — взаимосвязь событий, условие «ИЛИ» — независимость
событий, а условие «И/ИЛИ» — возможность частичной реализации либо условия «И»,
либо «ИЛИ» ввиду многообразия путей дальнейшего развития). Отображение
взаимосвязи событий по условию «И» выполняется сплошной линией без ответвлений,
по условию «ИЛИ» — сплошной линией с ответвлениями к взаимоисключающим друг друга
событиям (стадиям), по условию «И/ИЛИ» — пунктирной линией с ответвлениями к
потенциально возможным стадиям;
— для каждой стадии должен устанавливаться
уровень ее опасности, характеризующийся возможностью перехода аварийной
ситуации или аварии на соседние с пожароопасным участки объекта;
— при повторении одним из путей части
другого пути развития аварии для упрощения построения логического дерева
событий иногда вводят обозначение, представляющее собой соответствующую линию
со стрелкой и надпись «на стадию (код последующей стадии)». При этом в случае
перехода со стадии с более высоким уровнем опасности на стадию с меньшим
уровнем следует дополнять код стадии с меньшим уровнем опасности кодом,
соответствующим стадии с более высоким уровнем опасности, указываемым в
скобках.
При анализе логических деревьев событий
руководствуются следующими положениями:
— возможность предотвращения дальнейшего
развития аварийной ситуации и аварии зависит от количества стадий / времени их
протекания (т.е. от длины пути развития аварийной ситуации и аварии). Это
объясняется большей вероятностью успешной ликвидации аварийной ситуации и
аварии, связанной с увеличением времени на локализацию аварийной ситуации и
аварии и количеством стадий, на которых эта локализация возможна;
— наличие у стадии нескольких разветвлений
по принципу «И» или «И/ИЛИ» свидетельствует о приобретении аварийной ситуацией
и аварией «цепного» характера развития, т.е. одновременного развития аварии по
нескольким путям с дальнейшим увеличением их количества (так называемый «эффект
домино»), что в значительной мере затрудняет успешную локализацию и ликвидацию
пожара;
— наличие у стадии разветвлений по принципу
«ИЛИ», одно из которых приходит на стадию локализации аварийной ситуации или
аварии (например, тушение очага пожара, своевременное обнаружение утечки и
ликвидация пролива, перекрытие запорной арматуры и т.п.), свидетельствует о
возможности предотвращения дальнейшего развития аварийной ситуации и аварии по
этому пути. Отсутствие стадии локализации аварийной ситуации и аварии на
разветвлениях по принципу «ИЛИ» свидетельствует о невозможности приостановления
дальнейшего развития аварийной ситуации и аварии на разветвляемой стадии;
— чем больше возможных путей развития
аварийной ситуации и аварии приходит на одну стадию, тем больше вероятность
возникновения этой стадии.
Для оценки вероятности перехода аварии со
стадии на стадию, прежде всего, необходимо определение условной вероятности
реализации различных ветвей дерева событий. Далее необходимо определение вероятностей
срабатывания соответствующих средств предотвращения или локализации аварии.
Кроме того, необходима оценка вероятности поражения расположенного в зоне
возникновения аварии технологического оборудования и сооружений объекта в
результате воздействия на них опасных факторов пожара.
В табл. 2.1 приведены условные вероятности
мгновенного воспламенения и воспламенения с задержкой по времени в зависимости
от массовой скорости истечения газа, двухфазной среды или жидкости при
разгерметизации типового технологического оборудования на промышленных
предприятиях.
Таблица
2.1
Условная вероятность мгновенного воспламенения и воспламенения с
задержкой
|
Массовый расход истечения, кг • с-1 |
Вероятность |
Вероятность |
Вероятность |
|||||||
|
Диапазон |
Номинальное |
газ |
двухфазная |
жидкость |
газ |
двухфазная |
жидкость |
газ |
двухфазная |
жидкость |
|
Малый (<1) |
0,5 |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
0,080 |
0,080 |
0,050 |
|
Средний (1-50) |
10 |
0,035 |
0,035 |
0,015 |
0,036 |
0,036 |
0,015 |
0,240 |
0,240 |
0,050 |
|
Большой (>50) |
100 |
0,150 |
0,150 |
0,040 |
0,176 |
0,176 |
0,042 |
0,600 |
0,600 |
0,050 |
|
Полный разрыв |
Не определено |
0,200 |
0,200 |
0,050 |
0,240 |
0,240 |
0,061 |
0,540 |
0,540 |
0,100 |
Условные вероятности воспламенения при
различных диаметрах отверстия истечения при разгерметизации технологического
оборудования на промышленных предприятиях приведены в табл. 2.2 и 2.3. При этом
под задержкой воспламенения следует понимать время более одной минуты.
Таблица 2.2
Условная вероятность воспламенения при различных диаметрах отверстия
истечения
|
Диаметр истечения, мм |
Условная вероятность воспламенения |
|
|
Газ/двухфазная среда |
Жидкость |
|
|
5 |
0,1 |
0,04 |
|
25 |
0,2 |
0,08 |
|
50 |
0,3 |
0,12 |
|
Разрыв |
0,5 |
0,2 |
Таблица
2.3
Условная вероятность мгновенного воспламенения и воспламенения с
задержкой при различных диаметрах отверстия истечения
|
Диаметр истечения, мм |
Мгновенное воспламенение |
Воспламенение с задержкой |
|
5 |
0,1 |
0,9 |
|
25 |
0,2 |
0,8 |
|
50 |
0,3 |
0,7 |
|
Разрыв |
0,4 |
0,6 |
Для особо опасных легковоспламеняющихся
жидкостей (ЛВЖ) (температура вспышки tвсп
≤ 28 °С) следует использовать условные вероятности воспламенения как для
двухфазной среды.
В табл. 2.4 приведены условные вероятности
различных сценариев развития аварий с выбросом из технологического оборудования
сжиженных углеводородных газов при полном разрушении оборудования.
Таблица
2.4
Условная вероятность различных сценариев развития аварий
|
Сценарий аварии |
Вероятность |
Сценарий аварии |
Вероятность |
|
Факел |
0,06 |
Сгорание |
|
|
Огненный шар |
0,70 |
избыточного |
0,01 |
|
Горение пролива |
0,03 |
Без |
0,03 |
|
Сгорание облака |
0,17 |
Итого |
1 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
МЕТОДЫ
ОЦЕНКИ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ АВАРИЙ С ПОЖАРАМИ И ВЗРЫВАМИ
В настоящем приложении представлены
методики оценки опасных факторов, реализующихся при различных сценариях аварий
с пожарами на промышленных предприятиях с наличием горючих газов,
легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, основанные на современных
отечественных и зарубежных теоретических и экспериментальных данных,
нормативных документах и руководствах.
В случае, если при анализе сценариев аварий
возникает необходимость учесть сценарии, методы оценки опасных факторов для
которых в настоящем документе не изложены, или возникает необходимость в
отдельных случаях применять методы, отличающиеся от описанных ниже, возможно
использование иных методик при соответствующем обосновании необходимости их
применения.
3.1. Истечение жидкостей и газов
3.1.1. Истечение
жидкости
Рассматривается резервуар, находящийся в
обваловании (рис. 3.1).
Рис.
3.1. Схема для расчета истечения жидкости из отверстия в резервуаре
Вводятся следующие допущения:
— истечение через отверстие однофазное;
— резервуар имеет постоянную площадь
сечения по высоте;
— диаметр резервуара много больше размеров
отверстия,
— размеры отверстия много больше толщины
стенки;
— поверхность жидкости внутри резервуара
горизонтальна;
— температура жидкости остается постоянной
в течение времени истечения.
3.1.2.
Истечение сжатого газа
3.1.3. Истечение
сжиженного газа из отверстия в резервуаре
Массовая скорость истечения паровой фазы GV (кг • с-1) описывается формулой
(3.15)
где μ — коэффициент истечения;
Ahol — площадь отверстия, м2;
Рс — критическое
давление сжиженного газа, Па;
М — молярная
масса, кг • моль-1;
R — универсальная
газовая постоянная, равная 8,31 Дж • К-1 • моль-1;
Тс — критическая
температура сжиженного газа, К;
PR = РV/Рс
— безразмерное давление сжиженного газа в резервуаре;
РV — давление сжиженного газа в резервуаре,
Па.
Массовую скорость истечения паровой фазы
можно также рассчитывать по формулам (3.11)-(3.14).
Массовая скорость истечения жидкой фазы G (кг • с-1) описывается
формулой
(3.16)
где ρL — плотность жидкой фазы, кг • м-3;
ρV — плотность паровой фазы, кг • м-3;
TR = Т/Тс
— безразмерная температура сжиженного газа;
Т — температура
сжиженного газа в резервуаре, К.
3.1.4. Растекание
жидкости при квазимгновенном разрушении резервуара
Под квазимгновенным разрушением резервуара
следует понимать внезапный (в течение секунд или долей секунд) распад
резервуара на приблизительно равные по размеру части.
При таких аварийных ситуациях часть
хранимого в резервуаре продукта может перелиться через обвалование.
Ниже представлена математическая модель,
позволяющая оценить долю жидкости, перелившейся через обвалование при
квазимгновенном разрушении резервуара. Приняты следующие допущения:
— рассматривается плоская одномерная
задача;
— время разрушения резервуара много меньше
характерного времени движения гидродинамической волны до обвалования;
— жидкость является невязкой;
— трение жидкости о поверхность земли
отсутствует;
— поверхность земли является плоской,
горизонтальной. Система уравнений, описывающих движение жидкости, имеет вид
(3.17)
где h — высота столба жидкости над фиксированным
уровнем, м;
hG — высота подстилающей поверхности над
фиксированным уровнем, м;
u — средняя по высоте скорость движения столба
жидкости, м • с-1;
х — координата
вдоль направления движения жидкости, м;
t — время, с;
g — ускорение
свободного падения (9,81 м • с-2).
Граничные условия с учетом геометрии задачи
(рис. 3.2) имеют вид
где а
— высота обвалования.
Массовая доля жидкости Q (%), перелившейся через обвалование к
моменту времени Т, описывается
выражением
(3.22)
где uN — средняя по высоте скорость движения
столба жидкости при х = b, м • с-1;
hN — высота столба
жидкости при х = b, м;
h0 — начальная
высота столба жидкости в резервуаре, м;
R — ширина
резервуара, м.
Рис.
3.2. Типичная картина движения жидкости в обваловании при квазимгновенном
разрушении резервуара:
— — — — — — уровень
начального столба жидкости;
______ — уровень жидкости в промежуточный
момент
времени (результаты расчета)
Один из возможных способов решения системы
(3.17) с граничными условиями (3.18)-(3.21) — численное решение с
использованием схемы Мак-Кормака, представляющей собой частный случай явной
схемы типа «предиктор-корректор».
График указанной функции вместе с
литературными экспериментальными данными представлен на рис. 3.3. Для практических
целей представляется достаточным использование этого графика.
Рис.
3.3. Зависимость доли перелившейся через обвалование жидкости Q от
параметров a/h0:
1
— расчет; 2 — эксперимент
3.2. Количественная оценка
массы горючих веществ, поступающих
в окружающее пространство в результате возникновения аварийных ситуаций
3.2.1.
Общие положения
Количество поступивших в замкнутое или
свободное пространство веществ, которые могут образовать взрывоопасные
паровоздушные смеси или проливы горючих жидкостей, определяется, исходя из
следующих предпосылок:
а) происходит расчетная авария одного из
резервуаров или трубопроводов;
б) все содержимое резервуара
(трубопроводов) или часть продукта (при соответствующем обосновании) поступает
в замкнутое или свободное пространство. При этом в случае наличия на объекте
нескольких резервуаров (с различными объемами) расчет следует проводить для
вариантов с разгерметизацией каждого единичного резервуара;
в) при разгерметизации резервуара
происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих резервуар по
прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения
трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом
конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с
учетом паспортных данных на запорные устройства и их надежности, характера
технологического процесса и вида расчетной аварии. Под «временем отключения»
следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего
вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и
т.п.) до полного прекращения поступления жидкости в окружающее пространство;
г) при расчетах принимается нулевая
подвижность окружающего воздуха (безветрие);
д) в качестве расчетной температуры при
аварийной ситуации с наземным расположением оборудования принимается
максимально возможная температура воздуха в соответствующей климатической зоне,
а при аварийной ситуации с подземным расположением оборудования — температура
грунта, условно равная максимальной среднемесячной температуре окружающего
воздуха в наиболее теплое время года;
е) длительность испарения жидкости с
поверхности пролива принимается равной времени ее полного испарения, но не
более 3 600 с. Для относительно небольших проливов топлива (до 20 кг) время
испарения допускается принимать равным 900 с, поскольку столь небольшие проливы
могут быть достаточно эффективно удалены обслуживающим персоналом. Кроме того,
в запас надежности идет неучет подвижности воздуха и уменьшение скорости испарения
жидкости со временем вследствие ее охлаждения.
При проведении расчетов допускается
использование справочных данных, опубликованных головными
научно-исследовательскими организациями в области пожарной безопасности или
выданных Государственной службой стандартных справочных данных. Допускается
использование показателей пожаровзрывоопасности для смесей веществ и материалов
по наиболее опасному компоненту.
Ниже приводятся основные расчетные формулы
для определения масс горючих веществ, поступающих в открытое или замкнутое
пространство в результате аварийных ситуаций.
3.2.2.
Разгерметизаций надземного резервуара
Масса жидкости, поступившей в окружающее
пространство при разгерметизации резервуара определяется по формуле
(3.23)
где mа — масса
жидкости, кг;
ρL — плотность жидкости, кг • м-3;
VR — объем жидкости в резервуаре, м3.
Масса жидкости, поступившей самотеком при
полном разрушении трубопровода, выходящего из резервуара, определяется по
формуле
где GL — начальный расход жидкости, истекающей из
резервуара через разгерметизированный трубопровод, кг • с-1;
μ — коэффициент истечения;
τ — расчетное время отключения
трубопроводов, связанных с местом разгерметизации, с;
dP -диаметр трубопроводов, м (в случае
различных диаметров трубопроводов, связанных с местом разгерметизации, объем
выходящего топлива рассчитывается для каждого трубопровода в отдельности);
Li — длина i-го участка трубопровода от запорного устройства
до места разгерметизации, м;
n — число участков трубопроводов, связанных с
местом разгерметизации;
ΔPR — напор столба жидкости в резервуаре, Па;
hL — высота столба жидкости (от верхнего
уровня жидкости в резервуаре до уровня места разгерметизации), м;
g — ускорение
свободного падения (g = 9,81 м •
с-2).
3.2.3. Масса
паров ЛВЖ, выходящих через дыхательную арматуру
В случае наполнения резервуара массу паров
вычисляют по формуле
где mV — масса выходящих паров ЛВЖ, кг;
ρV — плотность паров ЛВЖ, кг • м-3;
PS — давление насыщенных паров топлива при
расчетной температуре, кПа, определяемое по справочным данным;
P0 — атмосферное
давление (допускается принимать равным 101 кПа);
VR — геометрический
объем резервуара, м3;
М — молярная масса
топлива, кг • кмоль-1;
V0 — мольный объем,
равный 22,413 м3 • кмоль-1;
t0 — расчетная
температура, °С.
3.2.4. Масса
паров ЛВЖ при испарении со свободной поверхности в резервуаре
Массу паров ЛВЖ при испарении со свободной
поверхности в резервуаре вычисляют по формуле
(3.29)
где GV — расход паров ЛВЖ, кг • с-1,
определяемый соотношением
GV = FRW; (3.30)
τE — время поступления паров из резервуара,
с;
FR — максимальная площадь поверхности
испарения ЛВЖ в резервуаре, м2;
W — интенсивность
испарения ЛВЖ, кг • м-2 • с-1).
3.3.
Максимальные размеры взрывоопасных зон
Радиус (Rнкпр, м) и высота (Zнкпp, м) зоны, ограничивающие область
концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения
пламени (НКПР), при неподвижной воздушной среде рассчитывают по формулам:
для горючих газов (ГГ)
где mг — масса ГГ, поступившего в открытое
пространство при аварийной ситуации, кг;
ρг — плотность ГГ при расчетной
температуре и атмосферном давлении, кг • м-3;
Снкпр — нижний
концентрационный предел распространения пламени ГГ, % (об.);
для паров ЛВЖ
где Мп
— масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного
испарения, но не более 3600 с, кг;
ρп — плотность паров при
расчетной температуре, кПа;
Рн — давление
насыщенных паров при расчетной температуре, кПа;
К = Т/3600;
Т —
продолжительность поступления паров в открытое пространство, с;
Снкпр — нижний
концентрационный предел распространения пламени паров, % (об.).
За начало отсчета горизонтального размера
зоны принимают внешние габаритные размеры пролива.
3.4. Определение параметров волны
давления при взрыве облака топливно-воздушной смеси
Методика количественной оценки параметров
воздушных ударных волн при взрыве топливно-воздушных смесей (ТВС)
распространяется на случаи выброса топлива в атмосферу из наружных установок.
Основными структурными элементами алгоритма
расчетов являются:
— определение ожидаемого режима взрывного
превращения облака ТВС;
— расчет максимального избыточного давления
и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн для различных режимов;
— определение дополнительных характеристик
взрывной нагрузки;
— оценка поражающего воздействия.
Исходными данными для расчета параметров
ударных волн при взрыве облака ТВС являются:
— вид топлива, содержащегося в облаке;
— агрегатное состояние смеси (газовая или
гетерогенная);
— концентрация горючего в смеси (Сг);
-стехиометрическая концентрация горючего с
воздухом (Сст);
— масса топлива, содержащегося в облаке (Мт);
— удельная теплота сгорания топлива (Еуд);
— скорость звука в воздухе С0 (обычно принимается равной
340 м • с-1);
-информация об окружающем пространстве;
— эффективный энергозапас горючей смеси (Е), вычисляемый по соотношению
(3.35)
При расчете параметров взрыва облака,
расположенного на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса
удваивается.
3.4.1.
Определение ожидаемого режима взрывного превращения
Ожидаемый режим взрывного превращения
зависит от типа топлива и геометрических характеристик окружающего
пространства.
Классификация
горючих смесей по степени чувствительности
Вещества, способные к образованию горючих
смесей с воздухом, по своей чувствительности к возбуждению взрывных процессов
разделены на четыре класса.
Класс 1. Особо
чувствительные вещества (размер детонационной ячейки менее 2 см). К этому
классу относятся такие вещества как Н2, C2H2,
C2H4O, С3Н6О, R-NO2.
Класс 2. Чувствительные
вещества (размер детонационной ячейки лежит в пределах от 2 до 10 см).
Типичными представителями этого класса являются С3Н8, С4Н10,
С2Н6, С3Н6, С4Н8.
Класс 3.
Среднечувствительные вещества (размер детонационной ячейки лежит в пределах от
10 до 40 см). Типичными представителями этого класса являются гексан (С6Н14),
октан, изооктан, пары и распылы бензина, LNG.
Класс 4.
Слабочувствительные вещества (размер детонационной ячейки больше 40 см).
Типичными представителями этого класса являются метан, декан, распылы
дизтоплива, керосина, бензола.
Классификация наиболее распространенных в
промышленном производстве горючих веществ приведена в табл. 3.1. В случае, если
вещество не внесено в классификацию, его следует классифицировать по аналогии с
имеющимися в списке веществами, а при отсутствии информации о свойствах данного
вещества, его следует отнести к классу 1, т.е. рассматривать наиболее опасный
случай.
Таблица 3.1
|
Класс 1 |
Класс 2 |
Класс 3 |
Класс 4 |
|
Ацетилен |
Акрилонитрил |
Ацетальдегид |
Бензол |
|
Винилацетилен |
Акролеин |
Ацетон |
Декан |
|
Водород |
Бутан |
Бензин |
Дизтопливо |
|
Гидразин |
Бутилен |
Винилацетат |
о-Дихлорбензол |
|
Изопропилнитрат |
Бутадиен |
Винилхлорид |
Додекан |
|
Метилацетилен |
1,3-Пентадиен |
Гексан |
Керосин |
|
Нитрометан |
Пропан |
Генераторный |
Метан |
|
Окись |
Пропилен |
Изооктан |
Метилбензол |
|
Окись |
Сероуглерод |
Метиламин |
Метилмеркаптан |
|
Этилнитрат |
Этан |
Метилацетат |
Метилхлорид |
|
Этилен |
Метилбутилкетон |
Нафталин |
|
|
Эфиры: |
Метилпропилкетон |
Окись |
|
|
диметиловый |
Метилэтилкетон |
Фенолхлорбензол |
|
|
дивиниловый |
Октан |
Эгиленбензол |
|
|
метилбутиловый |
Пиридин |
||
|
ШФЛУ |
Сероводород |
||
|
Спирты: |
|||
|
метиловый |
|||
|
этиловый |
|||
|
пропиловый |
|||
|
амиловый |
|||
|
изобутиловый |
|||
|
изопропиловый |
|||
|
Циклогексан |
|||
|
Этилформиат |
|||
|
Этилхлорид |
|||
|
LNG |
Классификация
горючих смесей по масштабам фугасного (ударно-волнового) поражения
При оценке масштабов фугасного
(ударно-волнового) поражения необходимо учитывать различие химических
соединений по теплоте горения, используемой для расчета полного запаса энерговыделения.
В расчетах энерговыделения не учитывается теплота конденсации водяных паров.
Для типичных углеводородов берется в расчет значение удельной теплоты сгорания Q0 = 44 МДж • кг-1.
Для иных горючих в расчетах используется удельное энерговыделение Q = βQ0.
Здесь β — корректировочный параметр. Для условно выделенных классов опасных
веществ величины параметра β представлены в табл. 3.2.
Таблица
3.2
|
Классы опасных веществ |
β |
Классы опасных веществ |
β |
|
Класс 1 |
Класс 3 |
||
|
Ацетилен |
1,1 |
Этиламин |
0,80 |
|
Метилацетилен |
1,05 |
Метиламин |
0,70 |
|
Винилацетилен |
1,03 |
Спирты: |
|
|
Окись этилена |
0,62 |
метиловый |
0,45 |
|
Гидразин |
0,44 |
этиловый |
0,61 |
|
Изопропилнитрат |
0,41 |
пропиловый |
0,69 |
|
Этилнитрат |
0,30 |
амиловый |
0,79 |
|
Водород |
2,73 |
Циклогексан |
1 |
|
Нитрометан |
0,25 |
Ацетальальдегид |
0,56 |
Класс 2 |
Винилацетат |
0,51 |
|
|
Этилен |
1,07 |
Бензин |
1 |
|
Диэтилэфир |
0,77 |
Гексан |
1 |
|
Дивинилэфир |
0,77 |
Изооктан |
1 |
|
Окись пропилена |
0,7 |
СПГ |
1 |
|
Акролеин |
0,62 |
Пиродин |
0,77 |
|
Сероуглерод |
0,32 |
Циклопропан |
1 |
|
Бутан |
1 |
Класс 4 |
|
|
Бутилен |
1 |
Метан |
1,14 |
|
Бутадиен |
1 |
Трихлорэтан |
0,15 |
|
1,3-Пентадиен |
1 |
Метилхлорид |
0,12 |
|
Этан |
1 |
Бензол |
1 |
|
Диметилэфир |
0,66 |
Декан |
1 |
|
Диизопропилэфир |
0,82 |
Дизтопливо |
1 |
|
ШФЛУ |
1 |
Додекан |
1 |
|
Пропилен |
1 |
Керосин |
1 |
|
Пропан |
1 |
Метилбензол |
1 |
Класс 3 |
Метилмеркаптан |
0,53 |
|
|
Печной газ |
0,09 |
Нафталин |
0,91 |
|
Винилхлорид |
0,42 |
Окись углерода |
0,23 |
|
Сероводород |
0,34 |
Дихлорэтан |
0,24 |
|
Ацетон |
0,65 |
Дихлорбензол |
0,42 |
|
Кумол |
0,84 |
Трихлорэтан |
0,14 |
Классификация
окружающей территории
В связи с тем, что характер окружающего
пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения
облака топливовоздушной смеси и, следовательно, параметры ударной волны,
геометрические характеристики окружающего пространства также разделены на
четыре класса в соответствии со степенью их опасности.
Класс I. Наличие длинных
труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой
возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания размером не
менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. Если размер
детонационной ячейки для данной смеси не известен, то минимальный характерный
размер струй принимается равным 5 см для веществ класса 1; 20 см — для веществ
класса 2; 50 см — для веществ класса 3 и 150 см — для веществ класса 4.
Класс II.
иСильнозагроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая
плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество
повторяющихся препятствий.
Класс III.
Среднезагроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки,
резервуарный парк.
Класс IV.
Слабозагроможденное и свободное пространство.
Классификация
взрывного режима
Для оценки действия взрыва возможные
взрывные режимы превращения топливовоздушной смеси разбиты на шесть классов по
диапазонам скоростей их распространения.
Класс 1. Детонация или
горение со скоростью фронта пламени 500 м • с-1.
Класс 2. Дефлаграция,
скорость фронта пламени 300-500 м • с-1.
Класс 3. Дефлаграция,
скорость фронта пламени 200-300 м • с-1.
Класс 4. Дефлаграция,
скорость фронта пламени 150-200 м • с-1.
Класс 5. Дефлаграция,
скорость фронта пламени определяется соотношением
(3.36)
где k1 — константа, лежащая в диапазоне от 35 до
43;
М — масса топлива,
содержащегося в облаке горючей смеси, кг.
Класс 6. Дефлаграция,
скорость фронта пламени определяется соотношением
(3.37)
где k2 — константа, лежащая в диапазоне от 17 до
26;
М — масса топлива,
содержащегося в облаке горючей смеси, кг.
Ожидаемый режим взрывного превращения
определяется с помощью экспертной табл. 3.3, в зависимости от класса топлива и
класса окружающего пространства.
Таблица 3.3
|
Класс смеси |
Класс окружающего пространства |
|||
|
I |
II |
III |
IV |
|
|
1 |
1 |
1 |
2 |
3 |
|
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
3 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
4 |
3 |
4 |
5 |
6 |
При определении максимальной скорости
фронта пламени для взрывных процессов 2-4 классов дополнительно рассчитывается
видимая скорость фронта пламени по соотношению (3.36). В том случае, если
полученная величина больше максимальной скорости, соответствующей данному
классу, она принимается за верхнюю границу диапазона ожидаемых скоростей
взрывного процесса в топливовоздушной смеси.
Для дальнейших расчетов необходимо оценить
агрегатное состояние топлива смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная,
если более 50 % топлива содержится в облаке в виде капель. Провести такие
оценки можно исходя из величины давления насыщенных паров топлива при данной
температуре и времени формирования облака. Для летучих веществ, таких как
пропан, при температуре +20 °С смесь можно считать газовой, а для веществ с
низким давлением насыщенного пара (распыл дизтоплива при +20 °С) расчеты проводятся
в предположении гетерогенной топливовоздушной смеси.
3.4.2. Расчет
максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных
волн
После того, как определен вероятный режим
взрывного превращения, рассчитываются параметры воздушных ударных волн
(избыточное давление ΔР и импульс
фазы сжатия I+) в зависимости
от расстояния от центра облака.
Детонация
газовых и гетерогенных ТВС
Для вычисления параметров воздушной ударной
волны на заданном расстоянии от центра облака, при детонации облака ТВС,
предварительно рассчитывается соответствующий безразмерный радиус по
соотношению
Rx = R/(E/P0)1/3 (3.38)
где R
— расстояние от центра облака;
Р0 — атмосферное
давление;
Е — эффективный
энергозапас смеси.
Если соотношения записаны в функции
аргумента λ = R0/E1/3,
величина Е задается в МДж, то λ =
2,15 Rx. После этого
рассчитываются величины безразмерного давления (Рх) и импульс фазы сжатия (Ix).
В случае детонации
газовой смеси расчет проводится по формулам:
1n(Рх) = -1,124 — 1,66(1n(Rx))
+ 0,260 (ln(Rx)2; (3.39)
1n(Iх) = -3,4217 — 0,898(1n(Rx))
— 0,0096 (ln(Rx))2. (3.40)
Зависимости (3.39, 3.40) справедливы для
значений Rx больших
величины Rk = 0,2, в
случае, если Rx < Rk, то Рх полагается равным 18, а в
выражение (3.40) вместо Rx
подставляется величина Rxx = 0,14.
В случае детонации
облака гетерогенной топливовоздушной смеси
(3.41)
Iх = 0,022/ Rx (3.42)
или
Рх = 0,271/λ +
0,62/λ2 + 0,236/λ3;
(3.41′)
Ix= 0,047/λ. (3.42′)
Зависимости (3.41, 3.42) справедливы для
значений Rx больших величины Rk = 0,2, в случае, если Rx < Rk, то Рх полагается равным 18, а в
выражение (3.42) вместо Rx
подставляется величина Rxx
= 0,134.
После определения безразмерных величин
давления и импульса фазы сжатия, вычисляются соответствующие им размерные
величины:
(3.43)
(3.44)
Дефлаграция
газовых и гетерогенных ТВС
В случае дефлаграционного взрыва облака
ТВС, к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса
положительной фазы, добавляются величины скорости видимого фронта пламени (u) к степени расширения продуктов сгорания (σ).
Степень расширения продуктов сгорания дли газовых смесей принимается σ = 7, для
гетерогенных — σ = 4. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграционном
взрыве гетерогенных облаков эффективная величина энергозапаса смеси домножается
на коэффициент χ = (σ — 1)/ σ.
Как и для случая детонации, предварительно
рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние Rx от центра облака (3.38).
Затем рассчитываются величины безразмерного
давления (Рх1)
и импульса фазы сжатия (Ix1).
где 
Выражения (3.45, 3.46) справедливы для
значений Rx больших
величины Rкp1 = 0,34, в
случае, если Rx < Rкp1, выражения (3.45, 3.46) вместо Rx подставляется величина Rкp1. Далее вычисляются величины (Рх2) и (Ix2), которые для случая детонации газовой
смеси рассчитываются по соотношениям (3.39, 3.40), а для детонации гетерогенной
смеси — по соотношениям (3.41, 3.42). Окончательные значения Рх и Ix выбираются из условия
Px = min(Px1, Px2);
Ix = min (Ix1, Ix2).
(3.47)
3.5. Параметры волны
давления при взрыве резервуара с перегретой
жидкостью или сжиженным газом при воздействии на него очага пожара
Избыточное давление ΔР и импульс i в ударной волне, образующиеся при взрыве резервуара с
перегретой ЛВЖ, ГЖ или СУГ в очаге пожара, определяются по формулам:
(3.48)
(3.49)
где 
приведенная масса, кг; (3.50)
r — расстояние от центра резервуара, м;
H0 = 4,52·106
Дж·кг-1;
Eeff — эффективная
энергия взрыва, рассчитываемая по формуле
Eeff = kCpm(T—Tb),
(3.51)
где k — доля энергии ударной волны (допускается
принимать равной 0,5);
Ср — удельная
теплоемкость жидкости (допускается принимать равной 2 000 Дж • кг-1
• К-1;
m — масса ЛВЖ, ГЖ или СУГ, содержащаяся в
резервуаре, кг;
Т — температура
жидкой фазы, К;
Тb — нормальная температура кипения, К.
При наличии в резервуаре предохранительного
устройства (клапана или мембраны) величина Т
определяется по формуле
(3.52)
где Pval — давление
срабатывания предохранительного устройства; А,
В, СA — константы
уравнения зависимости давления насыщенных паров топлива от температуры
(константы Антуана), определяемые по справочной литературе. Единицы измерения Pval (кПа, мм рт. ст., атм) должны
соответствовать используемым константам Антуана.
3.6.
Интенсивность теплового излучения
В настоящем разделе приводятся методы
расчета интенсивности теплового излучения от пожара пролива и огненного шара, а
также радиуса воздействия продуктов сгорания паровоздушного облака в случае
пожара-вспышки.
3.6.1.
Пожар пролива
Интенсивность теплового излучения q, кВт • м-2, для пожара
пролива ЛВЖ, ГЖ или СУГ вычисляется по формуле
q = EfFqτ, (3.53)
где Ef
— среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт • м-2;
Fq — угловой
коэффициент облученности;
τ — коэффициент пропускания атмосферы.
Значение Ef
принимается на основе имеющихся экспериментальных данных или по табл. 3.4. При
отсутствии данных для нефтепродуктов допускается принимать величину Ef равной 40 кВт • м-2.
Таблица 3.4
Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости
от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких
углеводородных топлив
|
Топливо |
Еf, кВт • м-2, при d, м |
m, кг-м-2 • с-1 |
||||
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
||
|
СПГ (метан) |
220 |
180 |
150 |
130 |
120 |
0,08 |
|
СУГ (пропан-бутан) |
80 |
63 |
50 |
43 |
40 |
0,1 |
|
Бензин |
60 |
47 |
35 |
28 |
25 |
0,06 |
|
Дизельное топливо |
40 |
32 |
25 |
21 |
18 |
0,04 |
|
Нефть |
25 |
19 |
15 |
12 |
10 |
0,04 |
Примечание.
Для диаметров очага менее 10 или более 50 м следует принимать Ef такой же, как и для очагов
диаметром 10 и 50 м соответственно.
Угловой коэффициент облученности Fq определяется по формуле
(3.54)
где FV, FH — факторы облученности для вертикальной и
горизонтальной площадок соответственно, определяемые с помощью выражений:
h = 2H/d,
(3.60)
где r — расстояние от геометрического центра пролива до
облучаемого объекта, м;
d — эффективный
диаметр пролива, м;
Н — высота
пламени, м.
Эффективный диаметр пролива d, м, рассчитывается по формуле
(3.61)
где F
— площадь пролива, м2.
Высота пламени Н, м, вычисляется по формуле
(3.62)
где m — удельная массовая скорость выгорания топлива,
кг • м-2 • с-1);
ρа
— плотность окружающего воздуха, кг • м-3;
g — ускорение
свободного падения, принимаемое равным 9,81 м • с-2.
Коэффициент пропускания атмосферы τ для
пожара пролива определяется по формуле
τ = ехр[-7·10-4(r — 0,5d)]. (3.63)
3.6.2. Огненный шар
Интенсивность теплового излучения q(кВт • м-2) для огненного шара
вычисляется по формуле (3.53).
Величина Еf определяется на основе имеющихся
экспериментальных данных. Допускается принимать Еf равной 450 кВт •
м-2.
Значение Fq
определяется по формуле
(3.64)
где Н
— высота центра огненного шара, м;
DS — эффективный диаметр огненного шара, м;
r — расстояние от облучаемого объекта до точки на
поверхности земли непосредственно под центром огненного шара, м.
Эффективный диаметр огненного шара DS определяется по формуле
DS = 5,33m0,327,
(3.65)
где m — масса продукта, поступившего в окружающее
пространство, кг.
Величину H допускается принимать равной DS/2.
Время существования огненного шара tS, с, определяется по формуле
tS = 0,92m0,303.
(3.66)
Коэффициент пропускания атмосферы τ для
огненного шара рассчитывается по формуле
(3.67)
3.6.3. Определение радиуса
воздействия продуктов сгорания паровоздушного
облака в случае пожара-вспышки
В случае образования паровоздушной смеси в
незагроможденном технологическим оборудованием пространстве и его зажигании
относительно слабым источником (например, искрой) сгорание этой смеси
происходит, как правило, с небольшими видимыми скоростями пламени. При этом
амплитуды волны давления малы и могут не приниматься во внимание при оценке
поражающего воздействия. В этом случае реализуется так называемый
пожар-вспышка, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами
сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером
облака продуктов сгорания (т.е. поражаются в основном объекты, попадающие в это
облако). Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания
паровоздушного облака при пожаре-вспышке RF определяется приближенным соотношением
(3.68)
где Еi — объемный коэффициент расширения
продуктов сгорания. Для нефтепродуктов величина Еi может быть
принята равной 7, при этом 
= 1,82;
XLFL — горизонтальный размер взрывоопасной
зоны, определяемый по п. 3.3.
3.7. Испарение жидкости и СУГ из
пролива
3.7.1. Жидкость
Интенсивность испарения W (кг • м-2 • с-1)
для ненагретых жидкостей с удовлетворительной точностью может быть описана
полуэмпирическим выражением
(3.69)
где η — коэффициент, принимаемый по табл.
3.5 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью
испарения;
М — молярная масса
жидкости, кг • кмоль-1;
РS — давление насыщенного пара при расчетной
температуре жидкости, кПа.
Таблица 3.5
Значения коэффициента η
|
Скорость воздушного потока, м • с-1 |
Значение коэффициента η при температуре t (°С) воздуха |
||||
|
10 |
15 |
20 |
30 |
35 |
|
|
0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
0,1 |
3,0 |
2,6 |
2,4 |
1,8 |
1,6 |
|
0,2 |
4,6 |
3,8 |
3,5 |
2,4 |
2,3 |
|
0,5 |
6,6 |
5,7 |
5,4 |
3,6 |
3,2 |
|
1,0 |
10,0 |
8,7 |
7,7 |
5,6 |
4,6 |
3.7.2. Сжиженный
углеводородный газ
При выбросе СУГ из поврежденного
оборудования, в котором жидкость находится под давлением, часть продукта за
счет внутренней энергии мгновенно испаряется, образуя с капельками жидкости
облако аэрозоля. Массовую долю мгновенно испарившейся жидкости 8 определяют из
соотношения
(3.70)
где Ср
— удельная теплоемкость СУГ, Дж • кг-1 • К-1;
Та — температура
окружающего воздуха, К;
Tg — температура
кипения СУГ при атмосферном давлении, К;
Lg — удельная
теплота парообразования СУГ, Дж • кг-1.
Принимается, что при δ ≥ 0,35 вся масса
жидкости, находящаяся в оборудовании, за счет взрывного характера испарения
переходит в парокапельное облако.
При δ < 0,35 оставшаяся часть жидкости
испаряется с поверхности пролива за счет потока тепла от подстилающей
поверхности и воздуха.
Интенсивность испарения жидкости со
свободной поверхности W (кг • м-2
• с-1) описывается выражением
(3.71)
где λS — коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого
разливается жидкость, Вт • м-1 • К-1;
CS — удельная теплоемкость материала, Дж • кг-1
• К-1);
ρS — плотность материала, кг • м-3;
T0 — начальная
температура материала, К;
t — текущее время
с момента начала испарения, с (но не менее 10 с);
λа
— коэффициент теплопроводности воздуха при температуре T0;
u — скорость воздушного потока над поверхностью
испарения, м • с-1;
d — характерный
диаметр пролива, м;
va — кинематическая
вязкость воздуха при T0, м2—
с-1.
3.8. Размеры факела при струйном
горении
3.8.1. Истечение
паровой фазы СУГ
Расчет геометрических параметров факелов
при истечении паровой фазы СУГ проводится на основе схемы, показанной на рис.
3.4.
Рис.
3.4. Схема для расчета геометрических параметров факелов при истечении паровой
фазы СУГ
Приведенный метод применим, когда скорость
ветра больше 5 м • с-1.
При меньших значениях скорости ветра этот
угол следует считать равным нулю.
Геометрические параметры газовых факелов в
случае истечения паровой фазы СУГ вычисляются по формулам (для скорости ветра
не менее 5 м • с-1):
где Ua
— скорость ветра, м • с-1;
Uj — скорость
истечения паровой фазы СУГ, принимаемая равной скорости звука, м • с-1;
d0 — диаметр
отверстия истечения, м;
ρj — плотность истекающей паровой фазы за
срезом сопла (при атмосферном давлении), кг • м-3;
ρа
— плотность воздуха, кг • м-3;
γ — показатель адиабаты истекающей паровой
фазы (допускается принимать равным 1,2);
Р0 — атмосферное
давление, Па;
Θ — угол наклона оси факела к вертикали,
град;
Мj — молярная масса истекающей паровой фазы,
кг • кмоль-1;
Ma — молярная масса
воздуха, кг • кмоль-1;
LBV — высота центра
верхнего основания факела над горизонтом, м;
W1, W2 — диаметры нижнего и
верхнего оснований факела, м.
3.8.2. Истечение
жидкой фазы СУГ
Длина и диаметр факела, образующегося при
истечении жидкой фазы СУГ, описываются формулами:
где D1
— эффективный диаметр отверстия истечения, м;
ρL — плотность жидкой фазы, кг • м-3;
G1 — расход жидкой
фазы через отверствие истечения, кг • с-1;
F — площадь
отверстия истечения жидкой фазы, м2;
LF — высота факела, м;
g — ускорение
свободного падения, м • с-2;
В — диаметр
факела, м.
3.8.3. Истечение
сжатого газа
Длина LF и диаметр dF — факела углеводородных газов вычисляют по
формулам:
LF = kG0,4;
(3.84)
(3.85)
где LF, dF — длина и максимальный диаметр факела, м;
G — расход газа,
кг • с-1;
k = 12,3 — коэффициент пропорциональности.
Размеры факела принимаются независимыми от
направления истечения газа.
При истечении газа вдоль ограничивающей
поверхности (земля, оборудование и т.д.) расчетную длину факела следует
увеличить на 25 %.
3.9. Тепловое излучение от горящего
резервуара
Оценку интенсивности теплового излучения
пламени горящего резервуара (горение жидкости по всей площади поперечного
сечения резервуара) можно получить по методу, изложенному в п. 3.6, принимая в
качестве диаметра пролива диаметр резервуара.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
КРИТЕРИИ
ПОРАЖЕНИЯ ЛЮДЕЙ, ЗДАНИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ОПАСНЫМИ ФАКТОРАМИ АВАРИЙ С ПОЖАРАМИ И
ВЗРЫВАМИ
Для аварий с пожарами и взрывами на
промышленных объектах наиболее характерными поражающими факторами являются
ударная волна, тепловое излучение и осколочное воздействие при взрывах
технологических аппаратов.
Ниже рассмотрены различные подходы к
определению критериев поражения людей, зданий и оборудования перечисленными
поражающими факторами.
4.1. Критерии поражения ударной
волной
Известные критерии поражения объектов
ударной волной (УВ) можно условно разделить на детерминированные и
вероятностные. Детерминированные критерии приближенно показывают значения
параметров УВ, при которых наблюдается тот или иной уровень поражения
(разрушения). Вероятностные критерии показывают, какова условная вероятность
того или иного уровня поражения (разрушения) при заданном значении поражающего
фактора (например, избыточного давления и импульса положительной фазы УВ).
Дальше рассматриваются как те, так и другие критерии.
4.1.1.
Детерминированные критерии оценки поражающего действия УВ
Для описания поражения различных объектов
УВ принято использовать так называемые Р/i диаграммы. Для
кратковременных импульсных воздействий зачастую приемлемым является
использование только критических значений импульса i УВ, для относительно длительных воздействий,
типичных для дефлаграционных взрывов паровоздушных облаков — критических
значений избыточного давления ΔР
положительной фазы УВ.
Воздействие УВ на конструкции во многом
определяется величиной τ/T, где τ — время
воздействия положительной фазы УВ, T — период
собственных колебаний конструкции. При τ/T > 2,5 воздействие определяется величиной ΔР, при τ/T < 0,1 — импульсом УВ. Собственные частоты некоторых сооружений
приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
|
Наименование зданий и сооружений |
Т, с |
|
Двухэтажное кирпичное |
0,14 |
|
Башенный копер шахты |
0,20 |
|
Крупнопанельное здание |
0,22÷0,32 |
|
Пятиэтажный каркасный |
0,25 |
|
Трехэтажное кирпичное |
0,34 |
|
Силосный корпус |
0,36 |
|
Металлическая |
0,40 |
|
Каркасное трехэтажное |
0,85 |
|
Кирпичная дымовая труба |
2,86 |
Значения критического давления ΔР для разрушения УВ тех или иных элементов
зданий приведены в табл. 4.2, для повреждений некоторых промышленных
конструкций — в табл. 4.3.
Таблица
4.2
|
Характер повреждений элементов зданий |
ΔР, кПа |
|
Разрушение остекления |
2÷7 |
|
Разрушение перегородок |
|
|
деревянных каркасных |
12 |
|
кирпичных зданий |
15 |
|
железобетонных |
17 |
|
Разрушение перекрытий: |
|
|
деревянных каркасных |
17 |
|
промышленных кирпичных |
28 |
|
промышленных зданий со |
30 |
|
зданий с массивными |
42 |
|
Разрушение стен: |
|
|
шлакоблочных зданий |
22 |
|
деревянных каркасных |
28 |
|
кирпичных зданий со |
40 |
|
зданий с массивными |
100 |
|
Разрушение фундаментов |
215÷400 |
Таблица
4.3
|
Характер повреждений промышленных конструкций |
ΔР, кПа |
|
Незначительное |
8÷10 |
|
Разрушение стальных |
20 |
|
Разрушение промышленных |
20 ÷ 30 |
|
Разрушение опорных |
100 |
|
Перемещение |
50÷100 |
|
Повреждение |
35 ÷ 80 |
|
Незначительные |
20 ÷ 30 |
|
Перемещение |
35 ÷ 40 |
|
Разрушение |
40 ÷ 55 |
Значения критического давления ΔР, при
которых реализуется поражение органов слуха человека, приведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4
|
Эффект |
Избыточное давление ΔР, кПа |
|
Граница временной |
2,0 |
|
Нижний порог разрыва |
34,5 |
|
50 %-я вероятность |
103 |
|
100 %-я вероятность |
400 |
Значения критического давления ΔР для людей, находящихся в зданиях, приведены в табл. 4.5.
Таблица 4.5
|
Вид воздействия |
Давление воздействия, кПа |
|
Люди, |
190 |
|
Наиболее |
69÷76 |
|
Люди, |
55 |
|
Обслуживающий |
24 |
|
Возможна |
16 |
|
С |
5,9÷8,3 |
4.1.2.
Вероятностные критерии оценки поражающего действия УВ
В качестве вероятностного критерия
поражения людей и/или зданий и сооружений используется понятие пробит-функции (probit-function). В общем случае
пробит-функция Рr описывается выражением
Pr
= a + blnS,
(4.1)
где а, b — константы, зависящие от степени поражения и
вида объекта;
S — интенсивность
воздействующего фактора.
Соотношения между величиной Рr и условной вероятностью поражения человека
приведено в табл. 4.6.
Таблица 4.6
Значения пробит-функции
|
Условная вероятность поражения, % |
Величина Рr |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
0 |
— |
2,67 |
2,95 |
3,12 |
3,25 |
3,36 |
3,45 |
3,52 |
3,59 |
3,66 |
|
10 |
3,72 |
3,77 |
3,82 |
3,87 |
3,92 |
3,96 |
4,01 |
4,05 |
4,08 |
4,12 |
|
20 |
4,16 |
4,19 |
4,23 |
4,26 |
4,29 |
4,33 |
4,36 |
4,39 |
4,42 |
4,45 |
|
30 |
4,48 |
4,50 |
4,53 |
4,56 |
4,59 |
4,61 |
4,64 |
4,67 |
4,69 |
4,72 |
|
40 |
4,75 |
4,77 |
4,80 |
4,82 |
4,85 |
4,87 |
4,90 |
4,92 |
4,95 |
4,97 |
|
50 |
5,00 |
5,03 |
5,05 |
5,08 |
5,10 |
5,13 |
5,15 |
5,18 |
5,20 |
5,23 |
|
60 |
5,25 |
5,28 |
5,31 |
5,33 |
5,36 |
5,39 |
5,41 |
5,44 |
5,47 |
5,50 |
|
70 |
5,52 |
5,55 |
5,58 |
5,61 |
5,64 |
5,67 |
5,71 |
5,74 |
5,77 |
5,81 |
|
80 |
5,84 |
5,88 |
5,92 |
5,95 |
5,99 |
6,04 |
6,08 |
6,13 |
6,18 |
6,23 |
|
90 |
6,28 |
6,34 |
6,41 |
6,48 |
6,55 |
6,64 |
6,75 |
6,88 |
7,05 |
7,33 |
|
99 |
7,33 |
7,37 |
7,41 |
7,46 |
7,51 |
7,58 |
7,65 |
7,75 |
7,88 |
8,09 |
Для воздействия УВ на человека выражения
для пробит-функции имеют вид
где m — масса тела человека, кг;
PS — избыточное давление в УВ, Па;
i — импульс УВ, Па • с;
Р0 — атмосферное
давление, Па.
Пробит-функции для разрушения зданий имеют
вид:
для тяжелых разрушений
для полного разрушения
Для практических целей целесообразно
использовать пробит-функцию для тяжелых разрушений зданий (выражение 4.6),
поскольку наиболее вероятный сценарий гибели людей от взрыва — это поражение их
частями разрушающегося здания, расположенного вблизи взрывоопасного объекта.
4.2. Критерии поражения тепловым
излучением
Для теплового излучения могут быть
использованы как детерминированные, так и вероятностные критерии поражения.
4.2.1.
Детерминированные критерии оценки поражения тепловым излучением
При анализе воздействия теплового излучения
следует различать случаи импульсного и длительного воздействия. В первом случае
следует говорить о дозе излучения D
(случай огненного шара), во втором — о критической интенсивности теплового
излучения qCR
(например, пожар пролива).
Величины qCR
для воспламенения некоторых горючих материалов приведены ниже в табл. 4.7, для
различных степеней поражения человека — в табл. 4.8.
Таблица 4.7
|
Материалы |
qCR, кВт • м-2 |
|
Древесина |
13,9 |
|
Древесно-стружечные |
8,3 |
|
Торф |
13,2 |
|
Торф |
9,8 |
|
Хлопок-волокно |
7,5 |
|
Слоистый |
15,4 |
|
Стеклопластик |
15,3 |
|
Пергамин |
17,4 |
|
Резина |
14,8 |
|
Уголь |
35,0 |
|
Рулонная |
17,4 |
|
Картон |
10,8 |
|
Декоративный |
19,0-24,0 |
|
Металлопласт |
24,0-27,0 |
|
Плита |
13,0 |
|
Плита |
12,0 |
|
Плита |
12,0 |
|
Плита |
12,0-16,0 |
|
Винилискожа |
30,0-32,0 |
|
Кожа |
17,9-20,0 |
|
Стеклопластик |
14,0 |
|
Лакокрасочные |
25,0 |
|
Обои |
12,0 |
|
Линолеум |
10,0-12,0 |
|
Линолеум |
10,0 |
|
Линолеум |
6,0-12,0 |
|
Покрытие |
4,0-6,0 |
|
Сено, |
7,0 |
|
Легковоспламеняющиеся, |
|
|
300 |
12,1 |
|
350 |
15,5 |
|
400 |
19,9 |
|
500 |
28,0 и выше |
Таблица
4.8
|
Степень поражения |
Интенсивность излучения, кВт • м-2 |
|
Без негативных |
1,4 |
|
Безопасно для человека |
4,2 |
|
Непереносимая боль |
7,0 |
|
Ожог 1 степени через |
10,5 |
|
Ожог 2 степени через |
|
|
Непереносимая боль |
|
|
Ожог 1 степени через |
20,0 |
|
Ожог 2 степени через |
|
|
Мгновенные болевые |
|
|
Летальный исход с |
44,5 |
Детерминированные критерии поражения
технологического оборудования и строительных конструкций определяются, как
правило, из условия потери ими несущей способности.
Основным критерием потери несущей
способности является достижение на необогреваемой поверхности (например,
внутренней поверхности резервуара, вблизи которого находится очаг пожара)
критической температуры. Некоторые данные о значениях критических температур
строительных материалов приведены ниже в табл. 4.9.
Таблица
4.9
|
Материал |
Критическая температура, °С |
|
Сталь марок Ст3, Ст5 в |
500 |
|
Арматурная сталь |
|
|
А-III |
600 |
|
Am-VI, Am-VII, B-I, Bp-I |
450 |
|
Высокопрочная |
400 |
|
Сталь марок Ст3, Ст5 |
300 |
|
Конструкции из |
250 |
|
Гранит |
700 |
|
Известняк |
800 |
|
Тяжелый бетон с |
600 |
|
Тяжелый бетон с |
675 |
|
Кирпич глиняный |
900 |
|
Силикатный кирпич |
700 |
Оценка поражающего действия теплового
излучения может быть проведена путем решения уравнения теплопроводности для
облучаемого объекта (например, резервуара) с определением момента достижения
температурой конструкционных материалов критических значений, приведенных в
табл. 4.9.
Для приближенной оценки поражающего
действия теплового излучения можно использовать метод, основанный на оценке
критических величин плотностей тепловых потоков, вызывающих нагрев
конструкционных материалов до критических температур. При этом величины
критических тепловых потоков могут определяться как экспериментальным, так и
расчетным путем.
Имеются экспериментальные данные по
минимальной плотности теплового потока qmin, при которой возможен прогрев труб до температур самовоспламенения
типичных нефтепродуктов (табл. 4.10).
Таблица 4.10
|
Температура °C |
qmin (кВт • м-2) |
|||
|
1 |
3 |
5 |
более 15 |
|
|
250 |
21,3 |
13,2 |
11,9 |
8,9 |
|
300 |
27,1 |
19,2 |
16,9 |
12,0 |
|
350 |
34,9 |
25,8 |
22,7 |
15,5 |
|
400 |
— |
34,9 |
30,2 |
19,9 |
|
500 и более |
— |
— |
34,9 |
27,9 |
В литературе описан метод
расчетно-аналитического определения противопожарных разрывов между резервуарами
с СУГ и ЛВЖ. Предполагается, что горение резервуара с ЛВЖ происходит во всем
обваловании резервуара. В качестве критической температуры несмоченной стенки
резервуара с СУГ принимается величина 427 °С. Расчеты показали, что плотность
падающего на стенки резервуара теплового потока не должна превышать 13,5 кВт •
м-2 в отсутствии ветра и 22 кВт • м-2 при скорости ветра
10 м • с-1.
Исходя из вышеизложенного, могут быть
сделаны следующие практические рекомендации для учета поражающего действия
теплового излучения по отношению к технологическому оборудованию и резервуарам.
В случае полного охвата пламенем стенок резервуара представляется достаточным
решение тепловой задачи в обыкновенных дифференциальных уравнениях с
использованием критических температур из табл. 4.10. При несимметричном нагреве
возможно использование понятия критической плотности теплового потока qmin. Если решается задача о возможности переноса пламени от горящего
резервуара к негорящему, может быть использована табл. 4.10 и формула (4.9).
Если решается задача о разрушении несмоченной стенки резервуара, то величина qmin может быть принята приближенно равной 20 кВт • м-2.
4.2.2.
Вероятностные критерии оценки поражения тепловым излучением
В качестве вероятностного критерия оценки
поражения тепловым излучением целесообразно использовать описанное выше понятие
пробит-функции.
Для смертельного поражения человека
величина пробит-функции описывается следующим выражением
Рr = -14,9 + 2,56ln(D); (4.11)
D = tq4/3. (4.12)
Величина эффективного времени экспозиции t может быть вычислена по формулам:
для огненного шара
t = 0,92m0,303; (4.13)
для пожара пролива
(4.14)
где m — масса горючего вещества, участвующего в
образовании огненного шара, кг;
t0 — характерное
время, за которое человек обнаруживает пожар и принимает решение о своих
дальнейших действиях (может быть принято равным 5 с);
х — расстояние от
места расположения человека до безопасной зоны (зона, где интенсивность
теплового излучения меньше 4 кВт • м-2);
u — средняя скорость движения человека к безопасной
зоне (может быть принята 5 м • с-1).
Величина дозы излучения D в случае пожара-вспышки для смертельного
поражения человека может быть вычислена следующим образом. Вначале определяется
эффективный радиус продуктов сгорания R
по формуле
R = Rex(Ei-1)1/3, (4.15)
где Rex
— радиус взрывоопасной зоны, м, вычисляемый в соответствии с изложенной в п.
3.3 методикой;
Ei — коэффициент расширения продуктов
сгорания (может быть принят равным 7).
Величина D
((кВт • м-2)4/3 • с) определяется по следующим формулам в
зависимости от расстояния r от
геометрического центра паровоздушного облака:
|
Расстояние |
D, (кВт • м-2)4/3 • с |
|
r < 1,1R |
D = 3 000 |
|
1,1R |
2 |
|
1,2R |
1 |
|
1,3R |
200 |
|
r ≥ 1,4R |
D = 0 |
Величины D для
промежуточных значений r следует
определять с помощью линейной интерполяции.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
МЕТОДИКА
ОЦЕНКИ ПОЖАРНОГО РИСКА
Оценку индивидуального и социального риска
для зданий промышленных предприятий следует проводить в соответствии с ГОСТ Р
12.3.047-98 (Приложение III).
Оценку потенциального, индивидуального, социального
и коллективного рисков для территории предприятия следует проводить по
изложенным ниже методикам.
5.1. Потенциальный риск
Величина потенциального риска Р(а)
(год-1) в определенной точке местности а, где расположено предприятие, определяется с помощью
соотношения
(5.1)
где I — число сценариев развития аварии (ветвей
логического дерева событий возникновения и развития аварии);
Qdi(a) — условная вероятность поражения человека в
определенной точке местности а в результате реализации i-го сценария развития аварии, отвечающего
определенному событию, инициирующему аварию;
Q(Ai) — частота реализации в течение года i-го сценария развития аварии, год-1.
Условные вероятности поражения человека Qdi(a) определяются по значениям пробит-функций.
Величина Р(а) определяется посредством наложения зон
поражения опасными факторами с учетом частоты реализации каждого сценария
развития аварии на карту местности с привязкой их к соответствующему событию,
инициирующему аварию (элементу оборудования, технологической установке) и
ориентированию зоны поражения в соответствии с метеорологическими условиями
(для струйного горения, пожара-вспышки, образования и взрывного превращения
газопаровоздушного облака). При расчете риска рассматриваются различные метеорологические
условия с типичными направлениями ветров и ожидаемой частотой их возникновения.
Процедура расчета риска предусматривает
рассмотрение различных аварийных ситуаций и определение зон поражения опасными
факторами пожара и взрыва, и частот их реализации. Для удобства расчетов
территорию местности делят на зоны, внутри которых величины Р(а)
полагаются одинаковыми.
В необходимых случаях оценка условной
вероятности поражения человека проводится с учетом совместного воздействия
более чем одного опасного фактора (для ветвей со стадиями с условием перехода
«И»). Так, например, для расчета условной вероятности поражения человека при
реализации сценария развития аварии, связанного со взрывом резервуара с ЛВЖ под
давлением, находящегося в очаге пожара, необходимо учитывать, кроме теплового
излучения огненного шара, воздействие ударной волны и осколков.
Условная вероятность поражения человека Qdi(a) от совместного независимого воздействия
несколькими опасными факторами в результате реализации i-го сценария развития аварии определяется
следующим образом:
(5.2)
где h
— число рассматриваемых опасных факторов аварии;
Qk — вероятность
реализации k-го опасного
фактора;
—
условная вероятность поражения k-м опасным фактором.
Результаты расчетов потенциального риска
отображаются на карте (ситуационном плане) предприятия и прилегающих районов в
виде замкнутых линий равных значений (изолинии функции Р(а)).
Изолинии функции Р(а)
называются контурами риска. Их физический смысл состоит в том, что они
разделяют территорию предприятия (так же, как и местность вокруг предприятия)
на области, в которых ожидаемая частота возникновения опасных факторов аварии,
приводящих к гибели людей, заключена в определенных, указанных на рисунке,
пределах.
Контуры риска не зависят от количества
работающих на предприятии или их должностных обязанностей, а определяются
исключительно используемой технологией и надежностью применяемого оборудования.
Потенциальный риск используется как мера (критерий допустимости /
недопустимости) уровня пожарной безопасности объекта.
5.2. Индивидуальный риск
Для любого работника предприятия существует
возможность гибели при возникновении аварии. Потеря жизни в течение
определенного периода времени (года) является случайным событием, зависящим от
рода его профессиональной деятельности, в том числе от продолжительности
нахождения работника в областях, отвечающих различным контурам риска при его
перемещениях по промышленной площадке предприятия в течение рабочей смены.
Для целей управления безопасностью
персонала используется количественная мера возникновения этого случайного
события — частота поражения опасными факторами пожара (взрыва) определенного
человека, называемую индивидуальным риском.
Таким образом, индивидуальный риск
определяется как ожидаемая частота поражения определенного работника
предприятия опасными факторами аварий в течение года.
Области, на которые разбита территория
предприятия, обозначается
J, j = 1, … J.
Для удобства описания расчетов работники
предприятия нумеруются
m = 1, …, М
Текущий номер работника m однозначно определяет наименование должности
работника, его категорию и другие особенности его профессиональной
деятельности, необходимой для оценки безопасности.
Величина индивидуального риска Rm (год-1) для
работника предприятия m определяется с
помощью соотношения
(5.3)
где 
— величина потенциального риска в j-й области территории предприятия, год-1;
qjm — доля времени,
в течение которого работник предприятия т находится в j-й области территории предприятия.
Доля времени, в течение которого работник
находится в определенной области территории предприятия, рассчитывается на
основе решений по организации эксплуатации и технического обслуживания оборудования.
5.3. Социальный риск
Для анализа воздействия промышленных аварий
на людей, а также для установления приемлемости того или иного уровня пожарной
или промышленной безопасности используется понятие социального риска.
Социальный риск задается с помощью функции,
значениями которой являются величины, определяющие, что в аварии с пожаром
погибло не менее определенного количества человек.
Социальный риск S (год-1) определяется по формуле
(5.4)
где L
— число сценариев развития аварии, для которых выполняется условие Ni ≥ N0;
Ni — ожидаемое число погибших в результате
реализации i-го сценария
развития аварии;
N0 — число
погибших, для которого оценивают величину социального риска. В настоящем
документе принимается N0
= 10.
Ожидаемое число погибших в результате
реализации i-го сценария
развития аварии можно оценить по следующей формуле
(5.5)
где J
— количество областей, на которые разбита территория предприятия и территория,
прилегающая к предприятию (j — номер области);
—
условная вероятность поражения человека, находящегося в j-й области, опасными факторами пожара (взрыва) при
реализации i-го сценария
развития аварии;
nj — среднее число людей, находящихся в j-й области.
Социальный риск S является интегральной величиной. В то же время социальный
риск можно рассматривать и как векторную величину, компоненты которой имеют
размерность год-1. При этом результаты расчетов социального риска
могут быть представлены в виде так называемых F/N
диаграмм, где по горизонтальной оси откладывают N — количество погибших в результате реализации i-гo сценария развития аварии, а по вертикальной
оси — F — частоту реализации
сценария, при котором погибло не менее N человек. Подобные зависимости могут быть
аппроксимированы кривой — графиком непрерывной функции F(N).
При этом указанная выше величина S
описывается следующим выражением
(5.6)
5.4. Коллективный риск
Для персонала предприятия в целом имеется
ненулевая вероятность гибели части работников при возникновении аварии.
Количество погибших в течение определенного
периода времени (года) является случайной величиной, зависящей от опасности
производства, количества работающих и ряда других факторов.
Для целей управления безопасностью
персонала используется математическое ожидание этой случайной величины.
Указанную характеристику называют коллективным риском персонала от аварий.
Величина коллективного риска персонала С (чел • год-1) определяется с
помощью соотношения
(5.7)
Связь индивидуального риска работника от
аварий Rm и коллективного риска
персонала от аварий устанавливает соотношение
(5.8)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Corder I.
The application of risk techniques to the design and operation of pipelines / Institution
of Mechanical Engineers. Conference C502. Paper C502/016, 1995. — P. 56-69.
2.
OREDA (Offshore Reliability Data handbook). — DnV, 1992. — P. 156-267.
3.
Hydrocarbon Leak and Ignition Database: Report No. 11/4/180//E&P Forum,
1992. — P. 134-157.
4.
Gas Pipeline Incident 1970-1997 EGIG: Third report. Document No. 98.R.0120 /
EGIG (European Gas Pipeline Incident Data Group), 1998. — December. — 167 p.
5.
Offtakes and Pressure-Regulating Installations for Inlet Pressures between 7
and 100 bar: Recommendations on Transmission and Distribution Practice:
IGE/TD/9. Communication 1229 / Institution of Gas Engineers, 1986. — 234 p.
6.
McConnel R.A. The Use of Slam
Shut Valves on LCA Plants / Process Safety Progress. — 1997. — Summer. — Vol.
16, № 2. — P. 79-97.
7. Оценка риска аварий на линейной части
магистральных нефтепроводов / М.В. Лисанов,
А.С. Печеркин, В.И. Сидоров и др. — М: НТЦ «Промышленная
безопасность», 2001. — 187 с.
8. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная
безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.
9.
CPR 14E. Methods for the Calculation of Physical Effects (Yellow Book).
Committee for the prevention of Disaster. — TheHague,1997.-836p.
10.
Sallet D.W. Critical two-phase
mass flow rates of liquefied gases // Journal of Loss Prevention in the Process
Industries. — 1990. — Vol. 3, № 1. — P. 38-42.
11. Обеспечение пожарной безопасности объектов
хранения и переработки СУГ: Рекомендации. — М: ВНИИПО, 1999. — 156 с.
12.
Greenspan N.P., Young R.E. Flow
over a containment dyke // Journal of Fluid Mechanics. — 1987. — Vol. 87, № 1.
— P. 179-192.
13. Шебеко
Ю.Н., Шевчук А.П., Смолин И.M. Расчет влияния обвалования на растекание горючей
жидкости при разрушении резервуара // Химическая промышленность. — 1994. — № 4.
— С. 230-233.
14. Андерсон
Д., Таинненхил Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и
теплообмен. — М.: Мир, 1990. — Т. 1.-179 с.
15. НПБ 105-03. Определение категорий
помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
16. Пожаровзрывоопасность объектов хранения
сжиженного природного газа. Процессы испарения и формирования
пожаровзрывоопасных облаков при проливе жидкого метана. Методики оценки
параметров / И.А. Болодъян, В.П. Молчанов,
Ю.И. Дешевых и др. // Пожарная безопасность. — 2000. — № 4. — С.
108-121.
17. Пожарная опасность шаровых резервуаров
для хранения под давлением сжиженных углеводородных газов / А.П. Шевчук, Ю.Н Шебеко, И.М. Смолин и др.
// Химическая промышленность. — 1992. — № 6. — С. 328-332.
18. Борисов
А.А., Гельфанд Б.Е., Цыганов С.А. О моделировании ударных волн
давления, образующихся при детонации и горении газовых смесей // Физика горения
и взрыва. — 1985. -Т. 21, № 2. — С. 90-97.
19. Методика оценки последствий аварийных
взрывов топливно-воздушных смесей. — М.: НТЦ «Промышленная безопасность». — 45
с.
20.
Шебеко Ю.Н., Шевчук А.П., Смолин И.М. Расчет параметров ударных
волн, образующихся при взрыве резервуара со сжиженным углеводородным газом в
очаге пожара // Химическая промышленность. — 1993. — № 9. — С. 451-453.
21.
Mudan K.S. Thermal radiation
hazards from hydrocarbon pool fires // Progress in Energy and Combustion
Science. — 1984. — Vol. 10, № 1. — P. 59-80.
22.
Leslie I.R.M., Birk A.M. State of
the art review of pressure liquified gas container failure modes and associated
projectile hazards // Journal of Hazardous Materials. — 1991. — Vol. 28, № 3. —
P. 329-365.
23. Орлов
В.Я., Никитин А.Г. Определение скорости испарения
легковоспламеняющихся жидкостей при категорировании производств: Вопросы охраны
труда при проектировании и строительстве зданий. — Казань: КХТИ, 1978. — С.
55-57.
24. Пчелинцев
В.А., Никитин А.Г., Хузиахметов Р.А. Оценка взрывопожароопасности
производств, связанных с применением легковоспламеняющихся жидкостей в нагретом
состоянии // Журн. ВХО им. Д.И. Менделеева. — 1985. — Т. 30, № 1. — С. 68-74.
25. Маршалл
В. Основные опасности химических производств. — М.: Мир, 1989. — 671
с.
26.
Bais A.F., Zerefos C.S., Ziomas I.С. Design of a system
for real-time modeling of the dispersion of hazardous gas releases in
industrial plants. 1. Emissions from Industrial stacks // Journal of Loss
Prevention in the Process Industries. — 1989. — July. — Vol. 2. — P. 155-160.
27.
Ziomas I.С, Zerefos C.S., Bais A.F. Design of a system for real-time modeling of the dispersion of
hazardous gas releases in industrial plants. 2. Accidental releases from
storage installations // Journal of Loss Prevention in the Process Industries.
— 1989. — October. — Vol. 2. — P. 194-199.
28. Моделирование распространения
паровоздушного облака тяжелого газа при его мгновенном выбросе и непрерывном
истечении / А.П. Шевчук, Ю.Н. Шебеко Л.В.
Гуринович, И.М. Смолин // Химическая промышленность.
— 1992. — № 10. — С. 622-625.
29.
Some aspects of fire and explosion hazards of large LPG storage vessels / Yu.N. Shebeko, I.M. Smolin, A.Ya. Korolchenko et al. //
Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 1995. — Vol. 8, № 3. —
P. 163-168.
30.
Van Ulden A.P. On the spreading
of a heavy gas released near the ground // In: First International Symposium on
Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries. — 1974. — P.
221-226.
31. Попов П.С, Реутт
В.Ч., Гришин В.В. Взрывоопасные зоны и горение компактных струй
сжиженного газа при аварийном истечении // Экспресс-информация ВНИИПО. Серия:
Пожарная профилактика в технологических процессах и строительстве. — М: ВНИИПО,
1974. — Вып. 36. — С. 35-47.
32. Мольков
В.В., Некрасов В.П. Динамика сгорания газа в постоянном объеме при
наличии истечения // Физика горения и взрыва. — 1981. — Т. 17, № 4. — С. 17-24.
33. Термогазодинамика пожаров в помещениях
/ В.М. Астапенко, Ю.А. Кошмаров, И.С.
Молчадский, А.Н. Шевляков. — М:
Стройиздат, 1988. — 448 с.
34. Методы расчета температурного режима
пожара в помещениях зданий различного назначения: Рекомендации. — М.: ВНИИПО,
1988. — 53 с.
35.
Fire and explosion risk assessment for LPG storages / Yu.N. Shebeko, A.Ya. Korolchenko, A.P. Shevchuk
et al. // Fire Science and Technology. — 1995. — Vol. 15, № 1-2. — P. 37-45.
36
Chamberlain G.A. Developments in
design methods for predicting thermal radiation from flares // Chem. Eng. Des.
— 1987. — July. — Vol. 65. — P. 123-136.
37.
Broechnann В., Schecker Н.G. Heat transfer
mechanisms and boilover in burning oil-water systems // Journal of Loss
Prevention in the Process Industries. — 1995. — Vol. 8, № 3. — P. 137-147.
38.
Ramskill P.K. A description of
the «ENGULF» computer codes-codes to model the thermal response of an LPG tank
either fully or partially engulfed by fire // Journal of Hazardous Materials. —
1988. — Vol. 20, № 1-3. — P. 177-196.
39.
Thermal response analysis of LPG tanks exposed to fire / N.U. Aydemir, V.K. Magapu, A.C.M. Sousa, J.E.S. Venart // Journal of
Hazardous Materials. — 1988. — Vol. 20, № 1-3. — P.239-262.
40. Исаченко
В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. — М.: Энергия, 1975.
— 486 с.
41. Взрывные явления: оценка и последствия
/ У. Бейкер, П. Кокс, П. Уэстайн
и др. — Т. 1. — М.: Мир, 1986. — 319 с.
42. Взрывные явления: оценка и последствия
/ У. Бейкер, П. Кокс, П. Уэстайн
и др. — Т. 2. — М.: Мир, 1986. — 384 с.
43.
Clancey V.J. The effects of
explosions // Institute of Chemical Engineering Symposium Series. — 1982. — №
71. — P. 87-108.
44.Кочегаров
В.П. Нагрузки от ударных волн при детонации газовоздушных смесей:
Охрана труда в строительстве. — М.: МИСИ, 1978. — С. 90-95.
45.
CPR 16E. Methods for the determination of possible damage. Committee for the
prevention of Disaster. — Voorburg,1989. — 326p.
46.
Pietersen C.M. Consequences of
accidental releases of hazardous material // Journal of Loss Prevention in the
Process Industries. — 1990. — Vol. 3,№ l. — P. 136-141.
47.
An analysis of the risks arising from the transport of liquefied gases in Great
Britain / G. Puredy, H.S. Campbell, G.C Grint, L.M. Smith
// Journal of Hazardous Materials. — 1988. — Vol. 20, № 1-3. — P. 335-355.
48. Волков
О.М. Пожарная безопасность резервуаров с нефтепродуктами. — М.:
Недра, 1984. — 234 с.
49.
Martinsen W.E., Johnson D.W., Millsap S.B.
Determining Spasing by Radiant Heat Limits // Plant Operations Progress. —
1989. — Vol. 8, № 1. — P. 25-28.
50. Risk assessment for Installations where
liquefied petroleum gas (LPG) is stored in bulk vessels above ground / G.A. Clay, R.D. Fitzpatric, N.W. Hurst et al. // Journal of Hazardous
Materials. — 1988. — Vol. 20, № 1-3. — P. 357-374.
Утверждены
постановлением Правительства
Российской Федерации
от 22 июля 2020 г. N 1084
ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ ПО ОЦЕНКЕ ПОЖАРНОГО РИСКА
1. Настоящие Правила устанавливают порядок проведения расчетов по оценке пожарного риска в случаях, установленных Федеральным законом «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Оценка пожарного риска проводится путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с соответствующими нормативными значениями пожарных рисков, установленными Федеральным законом «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
3. Определение расчетных величин пожарного риска проводится по методикам, утверждаемым Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (далее — методики расчета по оценке пожарного риска).
4. Методики расчета по оценке пожарного риска должны основываться на:
а) анализе пожарной опасности объекта защиты;
б) определении частоты возникновения пожара (частоты реализации пожароопасных ситуаций);
в) построении полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
г) оценке последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;
д) учете состава системы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений;
е) учете степени опасности для группы людей в результате воздействия опасных факторов пожара, ведущих к гибели 10 человек и более, при проведении расчета по оценке социального пожарного риска.
5. Результаты расчета по оценке пожарного риска оформляются в виде отчета, содержащего:
а) наименование и адрес объекта защиты;
б) анализ пожарной опасности объекта защиты;
в) исходные данные для проведения расчета по оценке пожарного риска;
г) наименование использованной методики расчета по оценке пожарного риска;
д) значения расчетных величин пожарного риска для объекта защиты;
е) вывод о соответствии или несоответствии расчетных величин пожарного риска соответствующим нормативным значениям пожарных рисков, установленным Федеральным законом «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
6. В отчете, содержащем результаты расчета по оценке пожарного риска для зданий и сооружений, приводятся следующие исходные данные:
а) характеристика объекта защиты, включающая:
количество пожарных отсеков, входящих в состав объекта защиты, класс их функциональной пожарной опасности;
время функционирования объекта защиты (нахождение на объекте защиты охраны и других сотрудников во время, когда основной вид деятельности не осуществляется, во время функционирования не включается);
количество эвакуационных выходов с этажа и (или) из здания, их размеры;
количество лестниц и (или) лестничных клеток, по которым проходят пути эвакуации, их тип и параметры (ширина маршей, ширина площадок, ширина выходов с этажей, ширина выходов из лестничных клеток);
количество, площадь и места размещения зон безопасности (пожаробезопасных зон) для людей, относящихся к маломобильным группам населения;
поэтажные планы объекта защиты;
данные о высоте этажей (помещений);
б) сведения о наличии, работоспособности систем противопожарной защиты, для системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре указывается тип системы;
в) сведения о количестве и размещении людей на объекте защиты, в том числе относящихся к маломобильным группам населения, а также не имеющих возможности передвигаться самостоятельно, передвигающихся несамостоятельно на кресле-коляске, действия по транспортировке которых являются недопустимыми вследствие прямой угрозы жизни, вызванной такой транспортировкой;
г) описание рассматриваемых сценариев (сценария) пожара с указанием:
места возникновения пожара;
расчетной области (помещения или системы помещений, учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, состояние проемов);
принятой пожарной нагрузки;
максимальной площади очага пожара;
д) описание параметров системы противодымной защиты (места размещения дымоприемных устройств и их расходы, расходы воздуха в месте его подачи системой приточной противодымной вентиляции) — в случае учета параметров данной системы в расчете по оценке пожарного риска;
е) наличие или отсутствие автоматических установок пожаротушения в помещении очага пожара;
ж) используемый в расчете метод математического моделирования пожара.
7. В отчете, содержащем результаты расчета по оценке пожарного риска для производственных объектов защиты с наличием наружных установок (оборудования), приводятся следующие исходные данные:
а) наименование и место расположения объекта защиты на генеральном плане (схеме размещения) объекта, ситуационный план объекта;
б) данные о природно-климатических условиях, характерных для территории, где расположен объект защиты (максимальная температура воздуха, направление и скорость ветра);
в) данные о распределении на объекте защиты веществ и материалов, их пожарной опасности, количестве и параметрах потоков веществ, обращающихся (хранящихся) в наружной установке, в транспортных трубопроводах (каналах);
г) параметры используемых опасных веществ (температура, давление, агрегатное состояние);
д) параметры пожарной опасности рассматриваемых опасных веществ (справочные данные, в случае отсутствия справочных данных — показатели пожарной опасности, определенные на основании требований нормативных документов);
е) данные о применяемых системах безопасности (наличие и места размещения запорной арматуры, чувствительности и времени срабатывания систем контроля утечек, газоанализаторов, наличие систем контроля и управления системами безопасности, алгоритм работы системы при развитии аварии).
8. В отчете, содержащем результаты расчета по оценке пожарного риска для производственных объектов защиты с наличием магистральных трубопроводов, дополнительно к исходным данным, указанным в пункте 7 настоящих Правил, приводятся следующие исходные данные:
а) диаметр (условный диаметр) трубопровода, толщина стенки, материал стенки трубопровода;
б) глубина заложения;
в) метод прокладки;
г) наличие переходов через искусственные препятствия (автомобильные дороги, железные дороги и инженерные коммуникации);
д) прохождение трассы трубопровода через водные преграды и заболоченные участки;
е) наличие и материал футляров (кожухов);
ж) использование систем защиты от коррозии, использование улучшенных материалов и дополнительных средств контроля при строительстве и последующей эксплуатации.
9. Требования к порядку оформления отчета по результатам расчета по оценке пожарного риска устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.