Предельно допустимое значение офп по повышенной температуре

Опасные факторы пожара (ОФП) — факторы пожара, приносящие вред здоровью человека или его гибель, а также материальный ущерб.

К опасным факторам пожара относятся:

— пониженное содержание кислорода;

— повышенная температура окружающей среды;

— дым;

— пламя и искры;

— токсичные продукты горения.

Опасные факторы пожара оцениваются по определенному критерию. Таким критерием является его предельно допустимое значение, т.е. такое значение при котором воздействие на человека в течение критической продолжительности пожара (время блокирования путей эвакуации ОФП, умноженное на 0,8) не приводит к травме, заболеванию или отклонению в состоянии здоровья в течение нормативно установленного времени.

Пониженное содержание кислорода.

В процессе развития пожара кислород, входящий в состав воздуха расходуется на горение веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку. Продукты горения, содержащие газообразные и твердые частицы (в виде аэрозоля) выделяются в окружающую атмосферу и смешиваются со свежим воздухом. За счет этого концентрация кислорода при пожаре понижается. Пониженное содержание кислорода характерно для любой зоны пожара, в которой есть дым: зоны горения, зоны теплового воздействия и зоны задымления. При этом, пониженное содержание кислорода, как опасный фактор пожара, как правило, существует при пожаре в густом дымовом слое. Например, в припотолочном слое в коридоре этажа пожара или в самом горящем помещении низкая концентрация кислорода представляет угрозу. Также пониженное содержание кислорода наблюдается при развитых пожарах в помещениях, регулируемых вентиляцией, т.е. при недостатке кислорода воздуха. Разбавленный дым, находящийся в нижнем слое в помещениях (коридорах, лестничных клетках) вдали от очага пожара, как правило, не представляет угрозы по пониженному содержанию кислорода.

В нашей стране в качестве предельно допустимого значения такого опасного фактора пожара, как пониженное содержание кислорода, установлено 0,226 кг/м3.

Повышенная температура окружающей среды.

При любом пожаре выделяется тепловая энергия. Количество выделившегося тепла зависит от условий воздухообмена в очаге пожара, теплофизических свойств окружающих материалов (в том числе и строительных), пожароопасных свойств горючих веществ и материалов, входящих в состав пожарной нагрузки.

Само по себе понятие «повышенная температура окружающей среды», на мой взгляд, не совсем точное. На мой взгляд, под этим понятием все же нужно подразумевать «повышенная температура продуктов горения», поскольку окружающая среда при оценке пожарной опасности почти всегда рассматривается как окружающий (незадымленный) воздух с начальной температурой.

При рассмотрении повышенной температуры окружающей среды, как опасного фактора пожара, следует отметить, что опасное воздействие нагретых продуктов горения на организм человека определяется, прежде всего, влажностью воздуха. Чем больше влажность воздуха, тем вероятность получения ожогов выше. Предельно допустимое значение по повышенной температуре окружающей среды в нашей стране составляет 70°С.

Повышенная температура продуктов горения представляет опасность не только для человека, но может стать причиной распространения пожара.

Дым. Потеря видимости в дыму.

Дым представляет собой смесь продуктов горения, в которых взвешены небольшие частицы жидких и твердых веществ.

Дым может содержать в себе сразу несколько опасных факторов пожара, за исключением, наверное, лишь пламени и искр. Хотя пламя может возникнуть при воспламенении дыма (продуктов горения), например, при таком явлении, как «обратная тяга».

За счет наличия в составе дыма твердых и жидких частиц, при прохождении через него света, интенсивность последнего снижается, что в итоге приводит к снижению и потере видимости в дыму.

Напрямую, снижение видимости в дыму не представляет угрозы жизни и здоровью людей как опасный фактор пожара. Однако, хочу отметить следующее. Если человек, выбежит в задымленный коридор, то при некоторой критической видимости, из-за страха к пожару он может вернуться обратно. Причем процент вернувшихся обратно людей возрастает с понижением видимости. Это подтверждено исследованиями, проведенными в Англии и США.

Как показывает практика проведения расчетов опасных факторов пожара, блокирование путей эвакуации чаще всего наступает по потере видимости в дыму.

Предельное значение по потере видимости в дыму в нашей стране принято значение 20 м.

Пламя и искры. Тепловой поток.

Как говорится в известной поговорке: «Нет дыма без огня». Значительная часть пожаров протекает в режиме пламенного горения. Несмотря на то, что пожары могут начинаться с тления, в основном все они затем переходят в пламенное горение.

Пламя, или открытый огонь представляет значительную угрозу жизни и здоровья людей, а также способствует распространению пожара по объекту. Распространение пожара может осуществляться на десятки метров за счет теплового излучения пламени. Критерием оценки пламени, как опасного фактора пожара, является тепловой поток или плотность теплового излучения.

Как правило, в зданиях (жилых и общественных) пламя не представляет значительной опасности, т.к. до того момента, когда пожар значительно разовьется, люди успевают эвакуироваться. Но, к сожалению, так бывает не всегда.

Особую опасность пламя, тепловой поток, им создаваемый, представляет на производственных объектах, особенно где обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. Аварии на таких объектах могут носить спонтанный характер, а тепловой поток, создаваемый при пожарах, представляет угрозу жизни и здоровья людей на значительных расстояниях от очага пожара.

Предельное значение теплового потока, принятое в нашей стране, составляет 1,4 кВт/м2, в зарубежной практике данное значение составляет 2,5 кВт/м2.

Токсичные продукты горения.

Токсичные продукты горения являются, на мой взгляд, наиболее опасным из опасных факторов пожара (извините за тавтологию), особенно в жилых и общественных зданиях. В нашей стране к токсичным продуктам горения относятся диоксид углерода (углекислый газ), монооксид углерода (угарный газ) и хлороводород.

В нашей стране предельно допустимые значения опасных факторов пожара для каждого из токсичных газообразных продуктов горения приняты следующие:

— диоксид углерода CO2 – 0,11 кг/м3;

— монооксид углерода CO – 1,16·10-3 кг/м3;

— хлороводород HCl– 2,3·10-5 кг/м3.

В зарубежной практике к токсичным продуктам горения относят угарный газ и циановодород (HCN), углекислый газ отнесен к разряду удушающих газов, хлороводород отнесен к раздражающим газам. Также, за рубежом, в частности в США, принята так называемая концепция «fractional effective dose» (FED), по которой учитывается усиление токсического воздействия при действии одновременно нескольких токсичных компонентов. Данное явление называется «синергизм».

В данной статье мы рассмотрели основные опасные факторы пожара и их предельно допустимые значения. Более подробно каждый из опасных факторов пожара будет рассмотрен в следующих статьях.

Необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других.

Критическая продолжительность пожара для людей, находящихся на этаже очага пожара, определяется из условия достижения одним из ОФП в поэтажном коридоре своего предельно допустимого значения. В качестве критерия опасности для людей, находящихся выше очага пожара, рассматривается условие достижения одним из ОФП предельно допустимого значения в лестничной клетке на уровне этажа пожара.

Значения температуры, концентраций токсичных компонентов продуктов горения и оптической плотности дыма в коридоре этажа пожара и в лестничной клетке определяются в результате решения системы уравнений теплогазообмена для помещений очага пожара, поэтажного коридора и лестничной клетки.

Уравнения движения, связывающие значения перепадов давлений на проемах с расходами через проемы, имеют вид

(13)

где G — расход через проем, кг·с -1;

m — коэффициент расхода проема ( m =0,8 для закрытых проемов и m =0,64 для открытых);

В — ширина проемов, м;

у 2, у 1 — нижняя и верхняя границы потока, м;

— плотность газов, проходящих через проем, кг·м -3,

P — средний в пределах у 2, у 1 перепад полных давлений, Па.

Нижняя и верхняя границы потока зависят от положения плоскости равных давлений

, (14)

где Р i , Р j , — статическое давление на уровне пола i -го и j -го помещений, Па;

r j r i — среднеобъемные плотности газа в j -м и i -м помещениях, кг·м -3;

g — ускорение свободного падения, м·с -2

Если плотность равных давлений располагается вне границ рассматриваемого проема ( y 0 ? h 1 или у 0 ? h 2 ), т o поток в проеме течет в одну сторону и границы потока совпадают с физическими границами проема h 1 и h 2 . Перепад давлений ( ), Па, в этом случае вычисляют по формуле

. (15)

Если плоскость равных давлений располагается в границах потока ( h 1 < y 0 < h 2 ), то в проеме текут два потока: из i -го помещения в j -е из j -г o в i -е. Нижний поток имеет границы h 1 и у 0, перепад давления для этого потока определяется по формуле

(16)

Поток в верхней части проема имеет границы y 0 и h 2 , перепад давления ( ) для него рассчитывается по формуле

(17)

Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положительным, выходящий — отрицательным) и значение зависят от знака перепада давлений

(18)

Уравнение баланса массы выражается зависимостью

(19)

где V j — объем помещения, м 3;

t — время, с;

Y — скорость выгорания пожарной нагрузки, кг с -1;

, — сумма расходов, входящих в помещение, кг с -1;

— сумма расходов, выходящих из помещения, кг с -1.

Уравнение энергии для коридора и лестничной клетки

(20)

где С v , C p — удельная изохорная и изобарная теплоемкости, кДж кг -1 К -1;

Т i , T j — температуры газов в i -м и j -м помещениях, К.

Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода

(21 )

где X L , i , X L , j — концентрация L -го компонента продуктов горения в j -м и i -м помещениях, г кг -1;

L l — количество L -го компонента продуктов горения (кислорода), выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной нагрузки, кг·кг -1.

Уравнение баланса оптической плотности дыма

(22)

где m i , m j — оптическая плотность дыма в j -м и i -м помещениях Нп· м -1;

D m — дымообразующая способность пожарной нагрузки, Нп м 2 кг -1.

Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с расстоянием предельной видимости в дыму соотношением

. (23)

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

При наличии в здании системы оповещения о пожаре значение t н.э принимают равной времени срабатывания системы с учетом ее инерционности. При отсутствии необходимых исходных данных для определения времени начала эвакуации в зданиях (сооружениях) без систем оповещения величину t н.э , следует принимать равной 0,5 мин — для этажа пожара и 2 мин — для вышележащих этажей.

Если местам возникновения пожара является зальное помещение, где пожар может быть обнаружен одновременно всеми находящимися в нем людьми, то t н.э допускается принимать равным нулю. В этом случае вероятность (Р э.п) вычисляют по зависимости

(24)

где t нб — необходимое время эвакуации из зальных помещений.

Примечание. Зданиями (сооружениями) без систем оповещения считают те здания (сооружения), возникновение пожара внутри которых может быть замечено одновременно всеми находящимися там людьми.

Расчет t нб производится для наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении. Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара ( t кр ) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне):

по повышенной температуре

(25)

по потере видимости

(26)

по пониженному содержанию кислорода

(27)

по каждому из газообразных токсичных продуктов горения

(28)

где В — размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;

t o — начальная температура воздуха в помещении, °С;

n – показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;

А — размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг   с – n ;

z — безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;

Q — низшая теплота сгорания материала, МДж кг -1;

С р—удельная изобарная теплоемкость газа МДж кг -1;

j — коэффициент теплопотерь;

h — коэффициент полноты горения;

V — свободный объем помещения, м 3,

a — коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;

Е — начальная освещенность, лк;

l пр — предельная дальность видимости в дыму, м;

D m — дымообразующая способность горящего материала, Нп м 2   кг -1.

L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг ·кг -1,

Х — предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг м -3 (Х СО2 =0, ll кг м -3; Х СО = 1,16-10 -3 кг м -3; Х HCL =23х10 -6 кг м -3);

L О2 — удельный расход кислорода, кг· кг -1.

Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности. Параметр Z вычисляют по формуле

(29)

где h — высота рабочей зоны, м;

Н — высота помещения, м.

Определяется высота рабочей зоны

(30)

где h пл — высота площадки, на которой находятся люди, под полом помещения, м;

d — 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 А и n вычисляют так:

для случая горения жидкости с установившейся скоростью

,

где y F – удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг   · м -2   · с -1;

для кругового распространения пожара

,

где v — линейная скорость распространения пламени, м· с -1;

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)

где b — перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.

При отсутствии специальных требований значения a и Е принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение t пр =20 м.

Исходные данные для проведения расчетов могут быть взяты из справочной литературы.

Из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное

(31)

Необходимое время эвакуации людей ( t нб ), мин, из рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле

(32)

При расположении людей на различных по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой площадки.

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