В статье авторы показывают возможности работы программного обеспечения FireCat при расчете моделирования наступления опасных факторов пожара, расчета эвакуации, а также расчета пожарного риска на производственном объекте.
Ключевые слова: критическая продолжительность пожара, опасные факторы пожара, очаг пожара, пожарный риск, производственный объект, путь эвакуации, расчетное время эвакуации, эвакуация.
Каждое здание с точки зрения исследования развития пожара является довольно сложным объектом, поэтому для решения подобных задач разрабатываются методы, которые позволяют моделировать различные процессы при помощи ЭВМ. В целях проведения расчета потенциального пожарного риска в одном из цехов производственного здания требуется использование современного программного обеспечения в области пожарной безопасности.
Для определения данных, необходимых для расчёта потенциального риска в здании, использовались следующие программные обеспечения компании FireCat:
PyroSim — позволяет выполнить моделирование распространения опасных факторов пожара по полевой модели, построить поля опасных факторов и определить время блокирования путей эвакуации. Модель соответствует «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» [2], а также «Методике определения расчетных величин пожарного риска на промышленных объектах [3]. С помощью программы также можно узнать время блокирования расчетных точек опасными факторами пожара, построить и проанализировать графики и поля ОФП.
Pathfinder — позволяет выполнить расчет времени эвакуации и времени существования скоплений по индивидуально-поточной модели движения. Модель соответствует «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» [2], а также «Методике определения расчетных величин пожарного риска на промышленных объектах» [3]. Расчет ОФП, пожар в зальном помещении цеха (рис.1–10).
Рис.1. Модель объекта с указанием расположения очага пожара в зальном помещении цеха
Время от возникновения пожара до наступления ОФП называется критической продолжительностью пожара (КПП).
Критическая продолжительность пожара по каждому из опасных факторов определялась как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.
Для сценария очаг пожара был размещен таким образом, чтобы была возможность реализации наихудшего сценария развития ОФП.
Критическая продолжительность пожара для сценария:
Динамику данного варианта развития пожара можно проиллюстрировать следующими основными моментами, представленными далее.
Время t=4.6 c, дым поднимается до потолка цеха (рис.2):
Рис. 2. Распространение ОФП. Фаза 1
Время t=9.8c, дым поднимается до потолка цеха, охлаждаясь, опускается и равномерно заполняет объем цеха (рис 3):
Рис. 3. Распространение ОФП. Фаза 2
Время t=16.5c, дым продолжает распространяться по всему объёму цеха, все рабочие на данный момент времени покинули помещение (рис 4).
Рис. 4. Распространение ОФП. Фаза 4
Поле распределения видимости. Время t=16.5. Пути эвакуации находятся в пределах видимости (рис 5):
Рис. 5. Распространение ОФП. Фаза 5
Поле распределения видимости. Время t=30 сек.
Главный выход заблокирован (рис. 6):
Рис. 6. Распространение ОФП. Фаза 6
Поле распределения видимости. Время t=80 сек.
Объём помещения заполнен дымом (рис 7):
Рис. 7. Распространение ОФП. Фаза 7
Поле распределения температуры. Время t=16.5 сек.
Критическая температура наблюдается возле очага пожара (рис. 8):
Рис. 8. Распространение ОФП. Фаза 8
Поле распределения температуры. Время t=70 сек.
Происходит блокировка путей эвакуации (рис. 9):
Рис. 9. Распространение ОФП. Фаза 9
Поле распределения температуры. Время t=100 сек.
Происходит блокировка путей эвакуации. Критические значения температуры преобладают на всей площади объекта (рис. 10):
Рис.10. Распространение ОФП. Заключительная фаза
Вывод: Расчётное время эвакуации рабочих, составляет 16,5 секунд, в свою очередь критические значения опасных факторов пожара наступают на 30-й секунде.
Расчет ОФП:
— пожар в комнате хранения ППУ.
В расчете рассматривается один сценарий развития пожара:
— очаг пожара был размещен таким образом, чтобы была возможность реализации наихудшего сценария развития ОФП (рис.11–15).
Динамику данного варианта развития пожара можно проиллюстрировать следующими основными моментами:
Рис. 11. Модель объекта с указанием расположения очага пожара
Рис. 12. Время t=2.1 c, дым поднимается до потолка комнаты
Время t=5. Критическая температура наблюдается возле очага пожара. На пути эвакуации — критического значения температуры -не наступает (Рис. 13).
Время t=5.1 c, дым продолжает распространяться по всему объёму комнаты, все рабочие на данный момент времени покинули помещение (Рис. 14).
Рис. 14. Распространение ОФП
Пути эвакуации заблокированы
Вывод: Расчётное время эвакуации рабочих, составляет 5,1 секунды, в свою очередь критические значения опасных факторов пожара наступают на 4,8 секунде, это свидетельствует о необходимости разработке мер противопожарной защиты в данном помещении.
Расчёт риска производится согласно [3]:
Величина потенциального риска Pi(год-1) в i-ом помещении здания или пожарного отсека здания (далее — здания) объекта определяется по формуле:
|
|
Где: J — число сценариев возникновения пожара в здании;
Q j — частота реализации в течение года j-го сценария пожара, год -1 ;
Q dij — условная вероятность поражения человека при его нахождении в i-ом помещении при реализации j-го сценария пожара.
Условная вероятность поражения человека Q dij определяется по формуле:
|
|
Где: P э ij — вероятность эвакуации людей, находящихся в i-м помещении здания, при реализации j-го сценария пожара;
D ij — вероятность эффективной работы технических средств по обеспечению безопасности людей в i-ом помещении при реализации j-го сценария пожара.
Вероятность эвакуации P э ij определяется по формуле:
|
|
Где: P Э.П ij — вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, по эвакуационным путям при реализации j-го сценария пожара;
P Д.И ij — вероятность выхода из здания людей, находящихся в i-ом помещении, через аварийные или иные выходы.
55 (время блокирования эвакуационных путей), мин;
t H .Э ij — интервал времени от начала реализации j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из i-го помещения, мин.
Время от начала пожара до начала эвакуации людей t Н. Э. для зданий без систем оповещения определяется по результатам исследования поведения людей при пожарах в зданиях конкретного назначения.
Если местом 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 эвакуации по эвакуационным путям P Э.П ij определяется по формуле:
|
|
Время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара и расчетное время эвакуации определяются по методам, изложенным в [3]. Для определения указанных выше величин t бл ij и t Pij допускается дополнительно использовать методы, содержащиеся в методиках определения расчетных величин пожарного риска, утвержденных в установленном порядке.
При определении величин потенциального риска для работников, которые находятся в здании на территории объекта, допускается рассматривать для здания в качестве расчетного один наиболее неблагоприятный сценарий возникновения пожара, характеризующийся максимальной условной вероятностью поражения человека. В этом случае расчетная частота возникновения пожара принимается равной суммарной частоте реализации всех возможных в здании сценариев возникновения пожара.
Линии запенивания корпусов:
Таким образом
Следовательно, вероятность эвакуации равна:
Отсюда следует, что условная вероятность поражения человека составляет:
|
|
Исходя из этого величина потенциального риска P i (год -1 ) в помещении здания равна:
|
|
Линия запенивания дверей:
Таким образом,
Следовательно, вероятность эвакуации равна:
Отсюда следует, что условная вероятность поражения человека составляет:
Исходя из этого величина потенциального риска P i (год -1 ) в помещении здания равна:
|
|
Наиболее предпочтительной для моделирования динамики ОФП на данном объекте является полевая модель, наиболее полно реализованная в виде программного пакета FireCat, который использовался в данной статье для исследования объекта защиты.
Литература:
- Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»;
- Приказ МЧС России от 12.12.2011г. № 749 «Изменения, вносимые в методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности, утвержденную приказом МЧС России от 30.06.2009 № 382»;
- Приказ МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах»;
- Руководство пользователя программного обеспечения FireCat [https://pyrosim.ru/];
- Кошмаров, Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: учебное пособие [Текст] / Ю. А. Кошмаров. — М.: Академия ГПС МВД России, 2005. — 118 с.
