Расчет критического времени эвакуации по повышенной температуре
Методы определения времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара и расчетного времени эвакуации
I. Метод определения времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара
Время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара определяется путем выбора из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара минимального времени:
. (П5.1)
Критическая продолжительность пожара по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола. Критические значения по каждому из опасных факторов составляют:
по повышенной температуре – +70°С;
по тепловому потоку – 1400
по потере видимости – 20 м;
по пониженному содержанию кислорода – 0,226 ;
по каждому из токсичных газообразных продуктов горения –
( – 0,11 , СО – , HCL – ).
Для описания термогазодинамических параметров пожара могут применяться три вида 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 (площадки обслуживания оборудования, внутренние этажерки и т.д.);
полевой метод:
для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (например, многосветные пространства с системой галерей и примыкающих коридоров);
для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше (меньше) остальных (тоннели, закрытые галереи 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 рассмотрении сценариев, связанных со сгоранием газо-, паро- или пылевоздушной смеси в помещении категории А или Б, условная вероятность поражения человека в этом помещении принимается равной 1 при сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в этом помещении до завершения эвакуации людей и 0 после завершения эвакуации людей.
Для помещения очага пожара, удовлетворяющего критериям применения интегрального метода, критическую продолжительность пожара (с) по условию достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) можно оценить по формулам:
по повышенной температуре:
; (П5.2)
по потере видимости:
; (П5.3)
по пониженному содержанию кислорода:
; (П5.4)
по каждому из газообразных токсичных продуктов горения:
; (П5.5)
,
где:
– начальная температура воздуха в помещении, °С;
В – размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
n – показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;
А – размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего вещества и площадь пожара, ;
Z – безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения опасного фактора пожара по высоте помещения;
Q – низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;
– удельная изобарная теплоемкость воздуха, МДж/кг;
– коэффициент теплопотерь;
– коэффициент полноты горения;
V – свободный объем помещения, ;
– коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
Е – начальное освещение, лк;
– предельная дальность видимости в дыму, м;
– дымообразующая способность горящего материала, ;
L – удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг горючего вещества, кг/кг;
X – предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, ;
– удельный расход кислорода, кг/кг.
Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. При отсутствии данных допускается свободный объем принимать равным 80% геометрического объема помещения.
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный опасный фактор пожара может не учитываться.
Параметр Z определяется по формуле:
, при м, (П5.7)
где:
h – высота рабочей зоны, м;
Н – высота помещения, м.
Высота рабочей зоны определяется по формуле:
, (П5.8)
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. При определении необходимого времени эвакуации следует ориентироваться на наиболее высоко расположенные в помещении участки возможного пребывания людей.
Параметры А и n определяются следующим образом:
для случая горения жидкости с установившейся скоростью:
, при n=1; (П5.9)
для случая горения жидкости с неустановившейся скоростью:
, при n=1,5; (П5.10)
для случая кругового распространения пламени по поверхности горючего вещества или материала:
, при n=3; (П5.11)
для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени:
, при n=2, (П5.12)
где:
– удельная массовая скорость выгорания вещества, ;
F – площадь пролива жидкости;
– время установления стационарного режима горения жидкости, с;
v – линейная скорость распространения пламени, м/с;
b – перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.
Случай факельного горения в помещении может рассматриваться как горение жидкости с установившейся скоростью с параметром А, равным массовому расходу истечения горючего вещества из оборудования, и показателем степени n, равным 1.
При отсутствии специальных требований значения и Е принимаются равными 0,3 и 50 лк, соответственно, а равным 20 м.
При расположении людей на различных по высоте площадках критическую продолжительность пожара следует определять для каждой площадки.
II. Метод определения расчетного времени эвакуации
Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливают по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей непосредственно наружу или в безопасную зону.
При расчете весь путь движения людского потока подразделяют на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной и шириной . Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п. При определении расчетного времени эвакуации учитывается пропускная способность всех имеющихся в помещениях, на этажах и в здании эвакуационных выходов.
При определении расчетного времени длину и ширину каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий и сооружений принимают по проекту, а для существующих – по факту. Длину пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряют по длине марша. Длину пути в дверном проеме принимают равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину .
Расчетное время эвакуации людей следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути по формуле:
, (П5.13)
где – время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;
, ,…, – время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.
Время движения людского потока по первому участку пути мин, определяется по формуле:
, (П5.14)
где – длина первого участка пути, м;
– скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяют по таблице П5.1 в зависимости от плотности D).
Плотность однородного людского потока на первом участке пути определяется по формуле:
, (П5.15)
где – число людей на первом участке, чел;
f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, , принимаемая равной 0,125;
– ширина первого участка пути, м.
Скорость движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимают по таблице 5.1 в зависимости от интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которая определяется для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:
, (П5.16)
где: , – ширина рассматриваемого i-го и предшествующего 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 определяют по таблице П5.1 по значению , установленному по формуле (П5.15).
Таблица П5.1
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 .
Если значение определяемое по формуле (П5.16), меньше или равно , то время движения по участку пути , мин, равно:
, (П5.17)
при этом значения , м/мин, следует принимать равными:
16,5 – для горизонтальных путей;
19,6 – для дверных проемов;
16,0 – для лестницы вниз;
11,0 – для лестницы вверх.
Если значение , определенное по формуле (П5.16), больше то ширину данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:
. (П5.18)
При невозможности выполнения условия (П5.18) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяют по таблице П5.1 при значении D = 0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.
Время задержки движения на участке i из-за образовавшегося скопления людей на границе с последующим участком определяется по формуле:
, (П5.19)
где N – количество людей, чел;
f – площадь горизонтальной проекции, ;
– интенсивность движения через участок при плотности 0,9 и более, м/мин;
– ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей;
– интенсивность движения на участке i, м/мин;
– ширина предшествующего участка i, м.
Время существования скопления на участке i определяется по формуле:
. (П5.20)
Расчетное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком образовалось скопление людей равно времени существования скопления . Расчетное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:
. (П5.21)
При слиянии в начале участка i двух и более людских потоков (рис. П5.1.) интенсивность движения , м/мин, определяется по формуле:
, (П5.22)
где – интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i, м/мин;
– ширина участков пути слияния, м;
– ширина рассматриваемого участка пути, м.
Если значение , определенное по формуле (П5.22), больше , то ширину , данного участка пути следует увеличивать на такое значение, чтобы соблюдалось условие (П5.18). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (П5.17).
Источник
Автор Ростислав На чтение 9 мин. Просмотров 84 Опубликовано 17.08.2020
Главным способом защиты людей от вредных факторов пожара является вывод персонала и населения из зоны возгорания или помещения, в котором велика вероятность появления огня. Такой комплекс мероприятий называется эвакуацией.
Пути движения человека в чрезвычайной ситуации обозначаются на этапе проектирования строений. Конструктивные решения при планировании зданий регламентируются строительными нормами и правилами.
Вынужденное перемещение населения в безопасную зону во время пожара – это основная задача при возгорании, для выполнения которой необходимо создать наиболее благоприятные условия в процессе разработки планировок сооружения.
Особенности вынужденной эвакуации
Во время подготовки вывода людей с территории, охваченной огнем, надо учитывать специфику процесса. Так как, по данным статистики, максимальное число пострадавших от пожара наблюдается в случаях, когда в зоне возгорания оказалась большая масса населения (театры, торговые центры, рестораны).
Первая отличительная черта вынужденной эвакуации состоит в том, что даже в начале возгорания людям грозит воздействие опасных факторов горения: пламя, тепловые потоки, задымление. Поэтому уже на этапе проектирования сооружений предусматриваются пути выхода, которые позволяют уложиться в нормативное время эвакуации при пожаре.
Вторая особенность проявляется при начале движения, когда масса людей одновременно направляется к выходам. В результате заполняются проходы, увеличивается плотность расположения людей в них. Как итог, снижается скорость, возрастает период покидания строения по сравнению с расчетным временем эвакуации людей при пожаре.
Безопасность процесса характеризуется его продолжительностью. Показателем эффективности перемещения людей служит время, в течение которого в период катастрофы можно покинуть объект.
Эвакуационные пути и выходы
Во время вынужденного движения обнаруживается, что не все двери ведут на улицу, поэтому в СНИП П-А.5-62 оговариваются термины «эвакуационный путь» и «эвакуационный выход».
Выходом для удаления людей с территории, охваченной огнем, называется проем, ведущий наружу. Также дверь может вести в другое помещение, которое надо пересечь для выхода из сооружения. Остальные проемы не учитываются.
Эвакуационные пути – это маршруты к выходам наружу, огнестойкость их должна быть III степени и выше, а категории опасности на уровне А, Б, В.
Производя нормативный расчет эвакуации людей при пожаре, не надо учитывать пути движения через лифты, эскалаторы, траволаторы и другие механизмы, для работы которых необходим действующий источник энергии, так как во время пожара они могут быть обесточены.
Существуют еще запасные выходы, не использующиеся в обычной ситуации. Но во время эвакуации больших масс люди направляются к тем дверям, через которые они входили в помещение, из-за этого расчет путей эвакуации при пожаре на объектах с большим количеством клиентов производится без учета запасных выходов.
Эвакуационные пути и выходы
Основные параметры процесса эвакуации
При принудительном удалении людей из помещений используются характеристики, имеющие первостепенное значение для организации эффективного спасения населения.
Плотность людского потока
Этот элемент определяется как усредненная длина участка пути, выделенная под одного человека. Она измеряется в метрах на человека (м/чел.). Это линейная плотность. Для жилых домов она составляет 1м/чел. и более.
D=Lшага+ Lстопы, где
D – линейная скорость;
Lшага – ширина шага в метрах;
Lстопы – длина стопы в метрах.
Также вычисляется абсолютная плотность (выражается в чел./м2). Рассчитывается эта величина путем деления суммы людей на площадь, которую они занимают. Как правило, этот параметр используется для расчета проходимости путей и выходов.
Величина характеристики колеблется от 12 чел./м2 в зданиях общежитий, офисов; до 25 чел./м2 – для ДОУ, детских садов, школ.
Иногда плотность потока определяется делением площади, заполненной людьми, на общую площадь прохода. Результат вычисления дает понимание степени загруженности путей эвакуируемыми людьми.
Для теоретических выкладок используют термин «расчетная плотность потока», это максимально возможное значение параметра. Оно не должно достигать предельных величин, которые подразумевают, что при его достижении возможны травмы тела или удушение.
Скорость движения
Обычно перемещение человека по прямой плоскости производится со скоростью 15–17 м/мин. Этот параметр с учетом высокой насыщенности эвакуационных путей принимается на уровне 16 м/мин. При маленькой загруженности проходов движение убыстряется.
Формула определения скорости потока в таком случае:
V=n– (D–0,1), где
n – количество шагов в минуту, приравнивается к 100.
При максимальной загруженности движение по лестнице вверх производится со скоростью 8 м/мин., а в обратном направлении –10 м/мин.
Пропускная способность выходов
Величина этого параметра определяется подсчетом количества человек, преодолевших выход шириной один метр за минуту.
Расчетная удельная пропускная способность определяется опытным путем, учитывается минимальное значение этой характеристики.
Для вычислений берется:
- 50 чел./м–мин. для проема шириной полтора метра;
- 60 чел./м–мин. для дверей с увеличенным размером.
Размеры эвакуационных выходов
На основании СНиП П-Л.2-62 определяется диапазон значений ширины прохода для сооружений разного назначения:
- по нормам в детсадах, общеобразовательных школах, домах инвалидов и престарелых – не менее 1,35 м;
- на предприятиях, офисных зданиях нижняя граница – 1,2 м;
- лестничные марши должны быть шире 0,9 м.
Присваивая значение этим параметрам, учитывали, что:
- расстояние от рабочего места до выхода должно укладываться в нормы, указанные в СНиП, или быть меньше;
- суммарная ширина проходов и выходов соответствует предписаниям или превышает их;
- количество выходов определяется в сумме два и больше;
- размеры лестниц и проходов должны соответствовать нормативным требованиям.
Расчет допустимой продолжительности эвакуации
Значение этой характеристики обуславливается величиной критической продолжительности пожара. В свою очередь, последний параметр зависит от разных переменных. Производится вычисление времени достижения опасных значений для основных угрожающих факторов по формуле, учитывающей параметры повышения температуры, с учетом:
- скорости движения пожара, задымленности;
- снижения количества кислорода в атмосфере.
Время продолжения пожара по глубине видимости, токсичности гораздо выше указанных и не учитываются в выкладках.
Затем из полученных расчетных величин выбирают наименьшее и рассчитывают предельное значение периода эвакуации по формуле:
tэвак=m*tmin, где tmin – минимальное критическое время пожара, а m – число, определяемое по таблице, учитывающее уровень защиты строения, производственные процессы, наличие горючих или токсичных материалов.
Таблица некоторых значений коэффициента
| Учреждение | m |
| Промышленные здания с установками пожаротушения и оповещения, работающие в автоматическом режиме | 2 |
| Предприятия без автоматических установок | 1 |
| Производственные компании с третьей степенью огнестойкости | 0,65 |
| Развлекательные заведения, в которых установлен противопожарный занавес и колосниковая сцена | 1,25 |
| Эстрады без колосниковой сцены | 1 |
| Развлекательные заведения со смонтированной колосниковой сценой, но отсутствуют автоматические противопожарные установки и противодымный занавес | 0,5 |
Расчет времени эвакуации
При вычислении периода, за который будет произведен вывод народа из здания, весь путь делится на короткие прямые отрезки с одинаковыми характеристиками. Плотность потока считается равномерной на всех участках и достигающей наибольших значений.
Расчет общего времени проводится в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91.
Период вывода людей наружу из строения вычисляют по длине путей и проходимости проемов и лестниц. При расчете плотности потоков считаются равномерными и равными максимально возможным значениям.
Время начала эвакуации зависит от нескольких параметров:
- состояния эвакуируемого (физическое, психологическое, эмоциональное);
- срабатывания сигнальных установок;
- действий руководителя и должностных лиц;
- навыков сотрудников, наличия тренингов;
- планировки здания.
В итоге время перемещения людей по эвакуационным путям определяется как сумма периодов движения по каждому отрезку плюс время задержки от начала возгорания до выхода на улицу первых спасаемых.
В сети можно скачать все формулы, изучить методики и делать вычисления самостоятельно и бесплатно. Для того чтобы избежать неточностей и снизить затраты, можно прибегнуть к помощи программы расчета времени эвакуации людей при пожаре. Цена однократного использования онлайн-калькулятора около 500 рублей. Плата за годовое обслуживание сервиса достигает 100 тысяч.
Порядок проведения расчета
На первом этапе узнаем уровень огнестойкости строения, категорию его пожарной безопасности. Затем рассчитываем критическое время продолжительности горения.
Далее вычисляем критический период возгорания по убыванию количества кислорода в атмосфере.
Выбираем наименьшее значение времени продолжительности пожара, рассчитываем допустимую продолжительность вывода людей.
В конце сравниваем допустимое и расчетное время. В результате получаем ответ на вопрос «возможна ли безопасная эвакуация из аварийного здания».
Пример расчета эвакуации
Возьмем маленький зал для мероприятий, расположенный на 1 этаже строения. Площадь помещения 91 м2, имеется 9 рядов по 13 кресел. Дополнительно есть еще 4 ряда с 6, 7, 9 и 11 стульями.
Выход производится через два проема, ширина первого – 1,2 метра, второго – 2,4 м. Проходы имеют ширину 1,2 метра. Длина основного ряда – 6,5 м, ширина – 0,9 м.
Расстояние от последнего ряда до выхода – 11,7 м. Площадь f=0,125 м2.
Общее количество зрителей N=150, но учитывая симметричность расположения мест в зале, берем половину людского потока и принимаем N=75.
Тогда плотность получается D=0,42 чел./м2, скорость движения V=23,76 м/мин., интенсивность передвижения q=9,98 м/мин. Пропускная способность Q=6 м2/мин.
Рассчитаем время, за которое люди выйдут из ряда:
t0=Lр/V0=3,25/23,76=0,14 мин., где Lр – длина ряда.
Теперь вычислим интенсивность сбора всех людей в один поток:
q=Q*m/b=6*12/1,25=57,6 м/мин., где m – количество рядов, а b – ширина прохода.
Учитывая, что после выхода зрителей из рядов и сбора в проходе скорость всех зрителей выравнивается, а плотность потока становится максимальной, рассчитаем ее по формуле:
Di=Q*t0/(b*Lр)=6*0,14/(1,25*0,9)=0,75 м2/м2.
По таблице определяем интенсивность движения qmax=16,3 м/мин.
Теперь рассчитаем q для первого участка:
q1=Q/b=6/1,25=4,8 м/мин.
При этом плотность D1=0,05 м2/м2, а скорость движения потока V1=100 м/мин.
Повторим для второго отрезка пути:
q2=q1+Дq=4,8+4,8=9,6 м/мин., где Д – коэффициент, равный 12.
Значение D2=0,10 м2/м2, а скорость V2=80 м/мин.
Третий отрезок:
q3=q2+Дq=9,6+4,8=14,4 м/мин.
D3=0,3 м2/м2, V3=47 м/мин.
Четвертый:
q4=q3+Дq=14,4+4,8=19,2 м/мин.
Сравниваем с qmax=16,3 м/мин. Оно превышает это значение. Значит, движение людей должно происходить с интенсивностью q3=14,4 м/мин. При этом плотность будет составлять D1=D3=0,3 м2/м2, а скорость V1=V3=47 м/мин.
Максимальное время движения вычислим по формуле:
tрасч=L0/V0+L1/V1+L2/V2+L3/V3+L4/V4+L5/V5+Lост/V6 =L1/V1,
где Lост=11,7–1,8=9,9 м, потому что длина ряда минус длина посчитанных участков составляет оставшееся расстояние.
Подставляем значения и получаем расчетное время:
tрасч=0,14+0,9/100+0,9/80+9,9/47=0,37 мин.
В соответствии с рекомендациями СНиП РК3.02-02-2001 нормативный период вывода людей из здания не должен превышать двух минут.
Это пример расчета времени эвакуации людей при пожаре, показывающий, что в данном зале обеспечены условия для безопасного вывода зрителей в соответствии с нормативными документами.
Вычисления помогают разработать функциональные планировки. Но практика показывает, что при обеспечении безопасности сотрудников нельзя полагаться на расчеты. Важную роль играет оборудование зданий установками пожаротушения и оповещения. Важны и оперативные приказы руководства предприятия, действия административных работников, проведение профилактических обучающих мероприятий.
Документ: Типовой расчет времени эвакуации людей при пожаре
Источник