Анализ определения времени эвакуации для различных типов помещений (пожаров)

Анализ проводится с учетом динамики ОФП (опасных факторов пожара), действующих на критической для человека стадии пожара в помещениях различного назначения.

Под критической продолжительностью пожара подразумевается время, по истечении которого возникает опасная ситуация вследствие достижения одним из ОФП предельно допустимого для человека значения. При этом предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других, так как комплексное воздействие изменяющихся во времени различных качественных и количественных сочетаний, характерных для начального периода развития пожара, оценить в настоящее время не представляется возможным. Коэффициент безопасности учитывает возможную погрешность при решении поставленной задачи. Он принимается равным 0,8.

Таким образом, для определения необходимого времени эвакуации людей из помещения нужно знать динамику в зоне пребывания людей (рабочей зоне) и предельно допустимые для человека значения каждого из них. К числу ОФП, которые представляют наибольшую опасность для людей в помещении в начальный период быстроразвивающегося пожара, могут быть отнесены:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

повышенная температура среды; дым, приводящий к потере видимости; токсичнее продукты горения; пониженная концентрация кислорода.

Методика расчета необходимого времени эвакуации основана на анализе динамики ОФП, действующих на критической для человека стадии пожара в помещениях различного назначения. В качестве предельно допустимых для людей уровней ОФП использовались значения, полученные в результате медико-биологических исследований воздействия на человека различных опасных факторов.

Расчет приняты следующих допущений:

1. через открытые проемы происходит только вытеснение газа из помещения;

2. абсолютное давление газа в помещении при пожаре не изменяется;

3. отношение теплопотерь в строительные конструкции к тепловой мощности очага пожара постоянно во времени;

4. свойства среды и удельные характеристики горящего при пожаре материала (низшая рабочая теплота сгорания, дымообразующая способность, удельный выход токсичных газов и т.д.) постоянны;

5. зависимость выгоревшей массы материала от времени представляет собой степенную функцию.

На основе анализа проектного решения объекта определяются геометрические размеры помещения и высота рабочих зон. Рассчитывается свободный объем помещения, который равен разности между геометрическим объемом помещения и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объем невозможно, то допускается принимать его равным 80 % геометрического объема.

Далее выбираются расчетные схемы развития пожара, которые характеризуются видом горючего вещества или материала и направлением возможного распространения пламени. При выборе расчетных схем развития пожара следует ориентироваться прежде всего на наличие легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов, быстрое и

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

интенсивное горение которых не может быть ликвидировано силами находящихся в помещении людей. К таким веществам и материалам относятся: легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, разрыхленные волокнистые материалы (хлопок, лен, угары и т.д.), развешенные ткани (например, занавесы в театрах или кинотеатрах), декорации в зрелищных предприятиях, бумага, древесная стружка, некоторые виды полимерных материалов (например, мягкий пенополиуретан, оргстекло) и т.д.

Для каждой из выбранных схем развития пожара рассчитывается критическая для человека продолжительность пожара по следующим факторам: повышенной температуре ; потере видимости в дыму ; токсичным газам ; пониженному содержанию кислорода . Полученные значения сравниваются между собой и из них выбирается минимальное, которое и является критической продолжительностью пожара no j-й расчетной схеме.

Затем определяется наиболее опасная схема развития пожара в данном помещении. С этой целью по каждой из схем рассчитывается количество выгоревшего к моменту , материала m_j и сравнивается c общим количеством данного материала М_j, которое может быть охвачено пожаром по рассматриваемой схеме. Расчетные схемы, при которых m_j>М_j, исключаются из дальнейшего анализа. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная схема развития пожара, при которой критическая продолжительность пожара минимальна.

Подученное значение t_кр принимается в качестве критической продолжительности пожара для рассматриваемого помещения.

По значению t_кр определяется необходимое время эвакуации людей из данного помещения.

1. Определение геометрических характеристик помещения

К используемым в расчете геометрическим характеристикам помещения относятся его геометрический объем, приведенная высота Н и высота каждой из рабочих зон h.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Геометрический объем определяется на основе размеров и конфигурации помещения. Приведенная высота находится, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения. Высота рабочей зоны рассчитывается следующим образом:

где h_отм - высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения, м; - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.

Следует иметь в виду, что максимальной опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на уровне более высокой отметки. Так, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h для партера нужно вычислять, ориентируясь на удаленные от сцены (расположенные на наиболее высокой отметке) ряды кресел.

2. Выбор расчетных схем развития пожара

Время возникновения опасных для человека ситуаций при пожаре в помещении зависит от вида горючих веществ и материалов, и площади горения, которая, в свою очередь, обусловливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и разрешения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуется значениями двух параметров А и n, которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом.

1. Для горения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, разлитых на площади F:

при горении жидкости с установившейся скоростью (характерно для легкоиспаряющихся жидкостей)

где - удельная установившаяся массовая скорость выгорания жидкости, кг·м^-2 с^-1;

при горении жидкости с неустановившейся скоростью

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

, (1)

где _ст - время установления стационарного режима выгорания жидкости, с.

2. Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала

, (2)

где V - линейная скорость распространения пламени по поверхности горючего материала, м·с^-1.

3. Для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, горизонтальное напряжение огня по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте)

, (3)

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

4. Для вертикальной поверхности горения, имеющей форму прямоугольника (горение занавеса, одиночных декораций, горючих отделочных или облицовочных материалов стен при воспламенении снизу до момента достижения пламенем верхнего края материала)

, (4)

где V_Г и V_В - средние значения горизонтальной и вертикальной скорости распространения пламени по поверхности материала, м·с^-1.

5. Для поверхности горения, имеющей форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с некоторым зазором) .

Каждой рассматриваемой расчетной схеме присваивается порядковый номер (индекс j).

3. Определение критической продолжительности пожара для выбранной схемы его развития

Расчет t_{кр j} производится в следующей последовательности. Сначала находится значение комплекса В

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

где Q - низшая теплота сгорания материала, охваченного племенем (при рассматриваемой схеме), MДж·кг^-1; V - свободный объем помещения, м³.

Затем рассчитывается параметр по формуле

.

Далее определяется критическая продолжительность пожара для данной j-й схемы развития по каждому из опасных факторов:

а) повышенной температуре

,

где t₀ - начальная температура в помещении, °С;

б) потере видимости

,

где - коэффициент отражения (альбедо) предметов на путях эвакуации; Е - начальная освещенность путей эвакуации, лк; D - дымообразующая способность горящего материала, Нп·м²·кг^-1;

в) пониженному содержанию кислорода

,

где L_О2 - расход кислорода на сгорание 1 кг горящего материала, кг·кг^-1

г) каждому из газообразных токсичных продуктов горения

,

где х - предельно допустимое содержание данного газа в атмосфере помещения, кг·м^-3 (х_СО2 = 0,11 кг·м^-3; х_СО = 1,16·10^-3 кг·м^-3; х_HCl = 23·10^-6 кг·м^-3 /3/.

Определяется критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

,

где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.

При отсутствии специальных требований значения и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк.

4. Определение наиболее опасной схемы развития пожара в помещении

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

После расчета критической продолжительности пожара для каждой из выбранных схем его развития находится количество выгоревшего к моменту t_{кр j} материала .

Каждое значение в рассматриваемой j-й схеме сравнивается с показателем M_j. Расчетные схемы, при которых m_j>М_j, как уже отмечалось, исключаются из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность минимальна t_кр = min{t_крj}.

Полученное значение t_кр является критической продолжительностью пожара для данной рабочей зоны в рассматриваемом помещении.

5. Определяем необходимое время эвакуации людей из помещения подготовительного цеха льнокомбината.

t_нб = 0,8·175 = 140 с = 2,3 мин.