МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЛЮДЕЙ
Римпянам, 7,1
ГОСТ 12,1.004-91 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Общие требования I, .
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 методаПоказателем оценки уровня обеспечения пожарной безопасности людей на объектах является вероятность предотвращения воздействия {Р&) опасных факторов пожара (ОФП), перечень которых определяется настоящим стандартом.
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 (Рв) натцрдей в объекте вычисляют по формуле
П=1-Єв> О)
где QB — расчетная вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год.
Уровень обеспечения безопасности людей при пожарах отвечает требуемому, если
где QBH — допустимая вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год.
Допустимую вероятность Qbh принимают в соответствии с настоящим стандартом.
Вероятность (Qb) вычисляют для людей в каждом здании (помещении) по формуле
0в=?па-Л)<ї-Ліз,>, (3)
где Qn — вероятность пожара в здании в год;
Р3 — вероятность эвакуации людей;
Рп.і— вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты. *
Вероятность эвакуации (P-j) вычисляют по формуле
/>, = !-(!-/',,, XI-/»,„) , • (4)
где Руп— вероятность эвакуации по эвакуационным путям; 1
Рлв — вероятность эвакуации по наружным эвакуационным Лестницам, переходам в смежные секции здания.
У
(5)
¦А„- 6,1 tp
> если *р<Тбл<(*р+Тн.э 0,999, если 0, если Вероятность (Рэ.п) вычисляют по зависимости 1
где Ъл — время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения, мин;
/р — расчетное время эвакуации людей, мин;
— 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 I/ и шириной &(.
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 /у.
Расчетное время эвакуации людей (tp) следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути по формуле
Л'. 'р '2. (6)
где t\ — время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин;
tb гі — время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.
(7)
Время движения людского потока по первому участку пути (/,), мин, вычисляют по формуле
,., ..... t
где Л — длина первого участка пути, м;
V] — значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке; определяется по табл. 2 в зависимости от плотности Д м/мин.
Плотность людского потока (Di) на первом участке пути, м 7м2, вычисляют по формуле
(8)
NJ
D,=
где /V, — число людей на первом участке, чел.;
/ средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая равной, м ;
взрослого в домашней одежде 0,1,
взрослого в зимней одежде 0,125,
подростка 0,07;
Д, — ширина первого участка пут и, м.
Скорость V| 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
4, = "^ о
д,
где S,.1 ширина рассматриваемого і-го и предшествующего ему участка пути, м;
q„ , | значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому /-му и предшествующему участкам пути, м/мин, значение интенсивности движения людского потока на первом участке пути (q = ,-.і), определяется по табл.
2 по значению D,, установленному по формуле (8).Таблица 2 1ІЛ0ТНОСТь Горизонтальный путь Дверной Лестница вниз Лестница вверх потокаD. проем м'м' Скорость Иніенсии- интенсив Скорость Интенсив Скорость Интенсив V, м/мин ность q. м'мин ность , v. м/мин ность , v, м/мин ность I/, м'мин М/мин М/МИН 0,01 100 1 1 100 1 60 0,6 0,05 100 5 5 100 5 60 3 0,1 80 8 8,7 95 9,5 53 5,3 0.2 60 12 13,4 68 13,6 40 8 0.3 47 14,1 16,5 52 16,6 32 9,6 0,4 40 16 18.4 40 16 26 10.4 0.5 33 16.5 19,6 31 15,6 22 11 0.7 23 16.1 18.5 18 12.6 15 10,5 0,8 19 15,2 17,3 13 10.4 13 10,4 0,9 п более 15 13,5 8,5 8 7,2 11 9,9
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 ^интенсивность движения следует определять по формуле
q = 2,5 +3,75
Если значение q„ определяемое по формуле (9), меньше или равно значению qm„, то время движения по участку пути (*,) в минуту
/ ! > ao)
,.:. . "і :
при этом значения qmti следует принимать равными, м/ми№ ¦¦ для горизонтальных путей 16,5 j "ij
для дверных проемов 19,6 : : г.
¦ >'. - , для лестницы вниз 16 '
для лестницы вверх II
Если значение qh определенное по формуле (9), больше то ширину 4 данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие
Чі^Ч m«" (Л)
При невозможности выполнения условия (11) интенсивность и ско-рость движения людского потока по участку пути / определяют по габл. 2 при значении />=0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.
При слиянии в начале участка і двух и более людских потоков (черт. 1) интенсивность движения (qi,), м/мин, вычисляют по формуле
і
где qi.і — интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка і, м/мин;
* — ширина участков пути слияния, м;
'' 4 — ширина рассматриваемого участка пути, м.-
' • : ' ^ : V
, Л .
]Если значение qh определенное по формуле (12), больше qmax, то ши-рину Si данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось условие (11). В этом случае время движения по участку / опреде-ляется по формуле (10).
2.5. Время блокирования вычисляют путем расчета значений до-пустимой концентрации дыма и других ОФП на эвакуационных путях в различные моменты времени. Допускается время Хь, принимать равным необхо-димому времени эвакуации im.
Необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение кри-тической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопас-ности. 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
G = sign{AP)pB(y2 - >>, )рр\АРІ (13)
где С — расход через проем, кг-с-1;
ft — коэффициент расхода проема (р=0,8 для закрытых проемов и ц=0,64 для открытых);
В — ширина проемов, м;
у2, у1/ — нижняя и верхняя границы потока, м; ' ¦ ¦
Р — плотность газов, проходящих через проем, кг-мЛ
Д Р — средний в пределах ул у j перепад полных давлений, Па.
Нижняя и верхняя границы потока зависят от положения плоскости равных давлений:
У,/ 7 ,, • (14)
SiPj-Pi)
где Pj Pj, — статическое давление на уровне Иола /*-го и j-го помещений, Па;
pj, pi — среднеобъемные плотности газа ву'-м и 1-м помещениях, кг-м'3;
g — ускорение свободного падения, м-с 2.
Если плотность равных давлений располагается вне границ рассмат-риваемого проема (ув jfAi или yt то поток в проеме течет в одну сторону и границы потока совпадают с физическими границами проема А] и Перепад давлений
(ЛР ), Па, в этом случае вычисляют по формуле
:.((.1;, ; АР- Pi~Pj+ я(Л, + А, )(р, -Pt)!2. <15>
Если плоскость равных давлений располагается в границах потока (/?1<уо|2), то в проеме текут два потока: из /-го помещения в у-е, из 7-го в /-е.
Нижний поток имеет границы hi и уо, перепад давления ^J3 ддя этого потока определяется по формуле
АР=Р.-Р.+Щуа+И,){Р;-Р;)12. ; (16)
Поток в верхней части проема имеет границы _Ул и hly перепад давления (^ьР ) для него рассчитывается по формуле ,ч >.t; ¦„i.jo, ;
: aP'^-Pj+gdh+yjipj-p,)!!. "'"l1' (i7)
Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положи-тельным, выходящий — отрицательным) и значение р зависят от знака пере-пада давлений
~ Г— 1, р = р, при Д/><0,
p,sign(AP) = \ " И> 1 ' (18)
[+1, р = Pi при АР ? 0.
Уравнение баланса массы выражается зависимостью
= (19)
і it
где Vj — объем помещения, м3; /— время, с;
"Р— скорость выгорания пожарной нагрузки, кг-с'1;
^jjG;, — сумма расходов, входящих в помещение, кг-с"1; /
— сумма расходов, выходящих из помещения, кг-с"1.
к
Уравнение энергии для коридора и лестничной клетки
diCyPjVjTjVdimCrZTfr-CJjZG,,, (20)
/ к
где Сj., Ср — удельная изохорная и изобарная теплоемкости.
кДж-кгК"1;І), 'I) — температуры газов в /-м и j-м помещениях, К. Уравнение баланса масс отдельных компонентов продуктов горения и кислорода
= (21 )
> л
где /Y/.j, Xi.j концентрация L-ro компонента продуктов горения в j-м и /-м помещениях, г-кг ';
L/ количество /.-го компонента продуктов горения (кислорода), выделяющегося (поглощающегося) при сгорании одного килограмма пожарной нагрузки, кг-кг"'.
Уравнение баланса оптической плотности дыма
Vfa ldt = ?i)m , (22)
і к
іде fib/Jj — оптическая плотность дыма в j- м и /-м помещениях, Нпм'; Dm — дымообразующая способность пожарной нагрузки, Нпм2-кг''.
Оптическая плотность дыма при обычных условиях связана с расстоянием предельной видимости в дыму соотношением
(23)
/ = 2,38//І.
Значение времени начала эвакуации т„., 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 -г,,., принимают равным времени срабатывания системы с учетом ее инерционно-сти. і Іри отсутствии необходимых исходных данных для определения времени начала эвакуации в зданиях (сооружениях) без систем оповещения величину следует принимать равной 0,5 мин — для этажа пожара и 2 мин — для вы-шележащих этажей.
Если местом возникновения пожара является зальное помещение, где пожар может быть обнаружен одновременно всеми находящимися в нем людьми, то ц., допускается принимать равным нулю. В этом случае вероятность (Л.п) вычисляют по зависимости
Р =¦
j.ii
(24)
[0,999 если tp <. tll6 I 0 если tp>tn-
где 1„6 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 /„л производится для наиболее опасного варианта развития по-жара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФ) I в рассматри-ваемом помещении.
Сначала рассчитывают значения критической продолжи-тельности пожара (/К|1) по условию достижения каждым из ОФІІ предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне): по повышенной температуреI п
70-Л,
(25)
353Г V
л =
(273 + /0)z
(1 -
по потере видимости
'кр И" >П
(26)
1-
У\п(\МаЕ)
'„Р BDmz
по пониженному содержанию кислорода
-і
1/и
В
In
1-
0,044
кр
BL0
>i .¦•'і.ч ; (28)
по каждому из газообразных токсичных продуктов горения
¦ •¦¦і, ;" :; ' ¦'¦¦'¦¦
где В — размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
t„ — начальная температура воздуха в помещении, °С; п — показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающе-го материала во времени;
А — размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала н площадь пожара, кгс"";
Z — безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распре-деления ОФП но высоте помещения;
Q— низшая теплота сгорания материала, МДж кг"1; Cv—удельная изобарная теплоемкость газа МДж-кг"'; ф—коэффициент теплопотерь;
Ц — коэффициент полноты горения; " ''
V— свободный объем помещения, м'; ¦ w •• ¦' • <¦
а—коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
Е — начальная освещенность, лк;
/„р — предельная дальность видимости в дыму, м;
Dm — дымообразующая способность горящего материала, Нп м2 кг '.
L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала,
кг кг1,
X— предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг-м'^А'со, =0,11 кг-м"3; Хсо~ 1,16 ¦ 10"3 кгм~3; ХцС = 23 • Ю^кгм3);
L0 — удельный расход кислорода, кг-кг1. .--.<>
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности. Параметр Z вычисляют по формуле
Z = Я і 6м, | (29)
где я — высота рабочей зоны, м; { і : ! ;; '
Н—высота помещения, м. і '
Определяется высота рабочей зоны ¦ ,.- J ¦¦.
А = Апл+1,7-0,5?, (30)
где ЛПл — высота площадки, на которой находятся люди, под полом помещения, м;
6 — разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его распо-ложении, м.
Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвер-гаются 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 наибо-лее высоко расположенные ряды кресел.
Параметры А и я вычисляют так; ,
...... для случая горения жидкости с установившейся скоростью
A=vf F, /1 = 1,
где yrF— удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг '!м'2 с"';
¦-v-'ivv для кругового распространения пожара
",.1.,'v^' V! I
А «1,05^ -V2, и = 3 , v <
'¦¦ " -і
где v — линеиная 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 горизон-тальном направлении по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте)
А=фг п= 2,
> і¦ где b — перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.
При отсутствии специальных требований значения сси Е принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение /,,р=20 м.
Исходные данные для проведения расчетов могут быть взяты из справочной литературы.
Из полученных в результате расчетов значений критической продол-жительности пожара выбирается минимальное:
. . 1 * ' (3D
Необходимое время эвакуации людей (tHfi), мин, ^з рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле , , І , і'.і
мt^ш-LJS.. (32)
кб 60
При расположении людей на различных по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой площадки.
Свободный объем помещения соответствует разности между геомет-рическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объем невозможно, допускается принимать его равным 80% геометрического объема.
При наличии в здании незадымляемых лестничных клеток, вероятность (?„ для людей, находящихся в помещениях, расположенных выше этажа пожара, вычисляют по формуле
Єв=Єп(і-Л.,)> (ЗЗ)
- " 2.6. Вероятность эвакуации людей Р1Ъ 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 отсут-ствии.
Вероятность эффективного срабатывания противопожарной защи-ты Р„л вычисляют по формуле
Г;:; '•.,='-'',"-«.'• «м>
где и — число технических решений противопожарной защиты в здании;
Л; — вероятность эффективного срабатывания /-го технического ре-шения.
Для эксплуатируемых зданий (сооружений) вероятность воздействия ОФП на людей допускается проверять окончательно с использованием статистических данных по формуле
Я Л/ ж
Q> = - -TT> - ,...'< (35)
Т N0 , г ;!' л СД! ! .
где п — коэффициент, учитывающий пострадавших людей;, . і(
Т— рассматриваемый период эксплуатации однотипных їданий (со-оружений), год;
Л/ж ¦— число жертв пожара в рассматриваемой группе зданий (соору-жений) за период;
/V0 — 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 ха-рактеристиками, количеством горючей нагрузки, вместимостью (числом людей в здании), производственными мощностями.