ПРИЛОЖЕНИЕ 2 К ГОСТ 12.1.004-91

Обязательное

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЛЮДЕЙ

Настоящий метод устанавливает порядок расчета уровня обеспечения пожарной безопасности людей и вероятности воздействия опасных факторов пожара на людей, а также обоснования требований к эффективности систем обеспечения пожарной безопасности людей.

1. Сущность метода

1.1. Показателем оценки уровня обеспечения пожарной безопасности людей на объектах является вероятность предотвращения воздействия (P_в) опасных факторов пожара (ОФП), перечень которых определяется настоящим стандартом.

1.2. Вероятность предотвращения воздействия ОФП определяют для пожароопасной ситуации, при которой место возникновения пожара находится на первом этаже вблизи одного из эвакуационных выходов из здания (сооружения).

2. Основные расчетные зависимости

2.1. Вероятность предотвращения воздействия ОФП (P_в) на людей в объекте вычисляют по формуле

, (1)

где Q_B — расчетная вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год.

Уровень обеспечения безопасности людей при пожарах отвечает требуемому, если

, (2)

где Q_B^H — допустимая вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год.

Допустимую вероятность Q_B^H принимают в соответствии с настоящим стандартом.

2.2. Вероятность (Q_B) вычисляют для людей в каждом здании (помещении) по формуле

, (3)

где Q _П — вероятность пожара в здании в год;

P_Э — вероятность эвакуации людей;

P_П.Э, — вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты.

2.3. Вероятность эвакуации (P_Э) вычисляют по формуле

,                     (4)

где Р_Э.П — вероятность эвакуации по эвакуационным путям;

P_Д.В — вероятность эвакуации по наружным эвакуационным лестницам, переходам в смежные секции здания.

2.4. Вероятность (P) вычисляют по зависимости

                         (5)

где t _бл — время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения, мин;

t_р — расчетное время эвакуации людей, мин;

t _н.э — интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей, мин.

Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий 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 d _i. Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т. п.

При определении расчетного времени длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину l_i.

Расчетное время эвакуации людей (t_р) следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути t_i( по формуле

(6)

где t₁ — время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;

t₂, t₃,..., t_i — время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути мин.

Время движения людского потока по первому участку пути (t₁), мин, вычисляют по формуле

(7)

где l₁ — длина первого участка пути, м;

v₁, — значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется по табл. 2 в зависимости от плотности D, м/мин.

Плотность людского потока (D₁) на первом участке пути, м²/м², вычисляют по формуле

(8)

где N₁ — число людей на первом участке, чел.;

f — средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая равной, м²,

взрослого в домашней одежде 0,1

взрослого в зимней одежде 0,125

подростка 0,07

d ₁, — ширина первого участка пути, м.

Скорость v₁ движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по табл. 2 в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле

(9)

где d _i, d _i-1 — ширина рассматриваемого i-гo и предшествующего ему участка пути, м;

q_i,q_i-1 — значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемомуi-му и предшествующему участкам пути, м/мин, значение интенсивности движения людского потока на первом участке пути (q=q_i-1), определяемое по табл. 2 по значению D₁ установленному по формуле (8).

Таблица 2

Примечание. Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м/мин, установлено для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины d интенсивность движения следует определять по формуле.

Если значение q_i, определяемое по формуле (9), меньше или равно значению q_max, то время движения по участку пути (t_i) в минуту

; (10)

при этом значения q_max следует принимать равными, м/мин:

для горизонтальных путей 16,5

для дверных проемов 19,6

для лестницы вниз 16

для лестницы вверх 11

Если значение q_i, определенное по формуле (9), больше q_max, то ширину d _i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие

. (11)

При невозможности выполнения условия (11) интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по табл. 2 при значении D=0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.

При слиянии вначале участка i двух и более людских потоков (черт. 1) интенсивность движения (q_i,), м/мин, вычисляют по формуле

, (12)

где q_i-1— интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i, м/мин.

d _i-1 — ширина участков пути слияния, м;

d _i — ширина рассматриваемого участка пути, м.

Черт. 1. Слияние людских потоков

Если значение q_i, определенное по формуле (12), больше q_max, то ширину d _i данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось условие (11). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (10).

2.5. Время t _бл вычисляют путем расчета значений допустимой концентрации дыма и других ОФП на эвакуационных путях в различные моменты времени. Допускается время t _бл принимать равным необходимому времени эвакуации t_нб.

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;

у₂, у₁ — нижняя и верхняя границы потока, м;

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

P — средний в пределах у₂, у₁ 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 _jr _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 (y₀ Јh₁ или у₀ іh₂), тo поток в проеме течет в одну сторону и границы потока совпадают с физическими границами проема h₁ и h₂. Перепад давлений (), Па, в этом случае вычисляют по формуле

. (15)

Если плоскость равных давлений располагается в границах потока (h₁<y₀<h₂), то в проеме текут два потока: из i-го помещения в j-е из j-гo в i-е. Нижний поток имеет границы h₁ и у₀, перепад давления для этого потока определяется по формуле

(16)

Поток в верхней части проема имеет границы y₀ и h₂, 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, м³;

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 м² 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, МДжкг^-1;

С_р—удельная изобарная теплоемкость газа МДжкг^-1;

j — коэффициент теплопотерь;

h — коэффициент полноты горения;

V — свободный объем помещения, м³,

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 м²  кг^-1.

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

Х — предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кгм^-3 (Х_СО2 =0,ll кгм^-3; Х_СО = 1,16-10^-3 кгм^-3; Х_HCL=23х10^-6 кгм^-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.

При наличии в здании незадымляемых лестничных клеток, вероятность Q_в для людей, находящихся в помещениях, расположенных выше этажа пожара, вычисляют по формуле

(33)

2.6. Вероятность эвакуации людей Р_д.в по наружным эвакуационным лестницам и другими путями эвакуации принимают равной 0,05 — в жилых зданиях; 0,03 — в остальных при наличии таких путей; 0,001 — при их отсутствии.

2.7. Вероятность эффективного срабатывания противопожарной защиты P_п.з вычисляют по формуле

(34)

где n — число технических решений противопожарной защиты в здании;

R_i — вероятность эффективного срабатывания i-го технического решения.

2.8. Для эксплуатируемых зданий (сооружений) вероятность воздействия ОФП на людей допускается проверять окончательно с использованием статистических данных по формуле

(35)

где n — коэффициент, учитывающий пострадавших людей;

Т — рассматриваемый период эксплуатации однотипных зданий (сооружений), год;

М_ж — число жертв пожара в рассматриваемой группе зданий (сооружений) за период;

N₀ — общее число людей, находящихся в зданиях (сооружениях).

Однотипными считают здания (сооружения) с одинаковой категорией пожарной опасности, одинакового функционального назначения и с близкими основными параметрами: геометрическими размерами, конструктивными характеристиками, количеством горючей нагрузки, вместимостью (числом людей в здании), производственными мощностями.

3. Оценка уровня обеспечения безопасности людей

3.1. Для проектируемых зданий (сооружений) вероятность первоначально оценивают по (3) при Р_э, равной нулю. Если при этом выполняется условие, то безопасность людей в зданиях (сооружениях) обеспечена на требуемом уровне системой предотвращения пожара. Если это условие не выполняется, то расчет вероятности взаимодействия ОФП на людей Q_в следует производить по расчетным зависимостям, приведенным в разд. 2.

3.2. Допускается уровень обеспечения безопасности людей в зданиях (сооружениях) оценивать по вероятности Q_в, в одном или нескольких помещениях, наиболее удаленный от выходов в безопасную зону (например верхние этажи многоэтажных зданий).