В статье рассматриваются вопросы совершенствования системы обеспечения безопасности высотных зданий. Проанализированы существующие угрозы, возникающие при пожарах в высотных зданиях. Рассмотрены основные способы и средства противопожарной защиты, которые используются в настоящее время. Охарактеризованы инновационные средства борьбы с пожарами в высотных зданиях.
Ключевые слова: высотные здания, пожарная безопасность, беспилотные летательные аппараты, тушение пожаров
The article discusses the issues of improving the security system of high-rise buildings. The existing threats arising from fires in high-rise buildings are analyzed. The main methods and means of fire protection that are currently used are considered. Innovative means of fighting fires in high-rise buildings are characterized.
Keywords: high-rise buildings, fire safety, unmanned aerial vehicles, fire extinguishing
К высотным зданиям относятся общественные и жилые здания, имеющие высоту более 75 м. Высотные здания, в отличие от обычных, имеют большую пожароопасность, что определяется высотой, длиной и расположением этажей, насыщенностью вертикальных коммуникаций и силового оборудования, наличием большого количества горючих материалов в виде конструкции, отделочных материалов, мебели и т. д.
«Высотные здания относятся к объектам с массовым пребыванием людей. Кроме того, в них сосредоточены огромные материальные ценности. Поэтому возникающие в них чрезвычайные ситуации, связанные с пожарами и взрывами, могут приводить к большим жертвам и материальным потерям. Этим обусловлено особое внимание к проблеме обеспечения безопасности людей и самих высотных зданий при возникновении пожара». [6]
В этом отношении особой пожарной опасностью характеризуются гостиницы, административные здания и другие общественные здания, в которых широко используются полимерные строительные и отделочные материалы. Большинство пластмасс являются легковоспламеняющимися материалами, которые при термическом разложении выделяют токсичные, вредные продукты горения, представляющие огромную угрозу для жизни человека.
На рисунке 1 отражены ключевые угрозы, возникающие при пожарах в высотных зданиях.
Рис. 1. Угрозы, возникающие при пожарах в высотных зданиях
Анализ пожаров показывает, что при возникновении пожара на одном из нижних этажей в течение 5–6 минут дым распространяется по всей высоте лестничной клетки, причем уровень задымленности таков, что находиться на лестничной площадке без средств защиты органов дыхания невозможно. При этом в помещениях верхних этажей, особенно расположенных с подветренной стороны, возникает задымление. Нагретые продукты сгорания, попадая на лестничную клетку, повышают температуру воздуха. Нагретые продукты горения, поступая в лестничную клетку, повышают температуру воздуха. Установлено, что уже на 5-й мин от начала пожара температура в лестничной клетке, примыкающей к месту пожара, достигает 120–140°, что значительно превышает допустимую для человека.
«Через 15–20 минут с момента возникновения пожара огонь может распространяться вверх по балконам, лоджиям, оконным пролётам и через оконные и дверные проёмы, перейти в помещения вышерасположенных этажей». [2]
Пожарная опасность небоскребов характеризуется несколькими существенными факторами. Помимо быстрого развития пожара, к ним относятся трудности с подачей огнетушащих веществ и длительные сроки эвакуации людей. Кроме того, существует множество природных факторов, не зависящих от действий человека, например, высокие ветровые нагрузки.
В целях предотвращения тяжелых последствий пожара все высотные здания оборудуются системой противопожарной защиты, характеризующейся комплексом конструктивных решений здания, а также применением противопожарных средств:
— повышение пределов огнестойкости строительных конструкций (до 3 часов для зданий высотой от 75 метров до 100 метров и до 4 часов для зданий высотой более 100 метров);
— разделение здания огнестойкими стенами и потолками (или техническими этажами) на пожарные зоны с целью ограничения площади распространения огня и дыма как по вертикали, так и по горизонтали;
— устройство незадымляемых лестничных клеток и лифтов для перевозки пожарных расчетов;
— устройство огнестойких зон внутри зданий или на их поверхностях (специальных помещений, объем которых во время пожара обеспечивается давлением воздуха и огражден противопожарными перегородками, предназначенными для защиты людей от опасных факторов пожара), а также
— устройство локальных пунктов с комплектом необходимого оборудования для тушения пожаров и спасения людей;
— использование современных адресно-аналоговых автоматических систем пожарной сигнализации;
— применение автоматического водяного пожаротушения и внутреннего противопожарного водоснабжения;
— применение систем противодымной защиты, обеспечивающих создание условий для безопасной эвакуации людей и ограничивающих распространение опасных факторов пожара, например, дыма;
— оповещение о пожаре и организация эвакуации;
— использование фасадных систем из негорючих материалов; и т. д.
Чем лучше здание защищено различными современными системами, тем выше его устойчивость к возгоранию и чем проще система, тем быстрее происходит эвакуация людей из здания, что, естественно, повышает эффективность пожарной охраны.
Это далеко не все факторы и средства, используемые для обеспечения противопожарной защиты высотных зданий. Но даже этот список не будет полным, если не сосредоточить внимание всех участников строительства высотных зданий на принципиально новом условии — условии интеграции мер пожарной безопасности на каждом этапе проектирования, строительства и эксплуатации. высотного здания. И в данном случае речь идет и о клиентах, инвесторах, проектировщиках, а также о строителях, арендаторах и жильцах.
Все требования по обеспечению пожарной безопасности будут малоэффективны без последующей организации качественной эксплуатации и контроля за содержанием строительных конструкций, путей эвакуации, систем противопожарной защиты и других инженерных систем, участвующих в обеспечении пожарной безопасности.
Во всех высотных зданиях должна быть создана специальная служба по контролю за работой и обслуживанием систем противопожарной защиты.
Следует также учитывать, что уровень пожарной опасности при эксплуатации может меняться с течением времени, поскольку он во многом зависит от установленных в здании правил пожарной безопасности, степени соблюдения людьми требований пожарной безопасности, технического уровня пожарной безопасности, защитного оборудования, а также функционального назначения здания.
Несмотря на то, что такие здания оснащены системами противопожарной защиты, тушение пожаров в высотных зданиях и спасение людей по-прежнему остается обязанностью пожарных подразделений.
В условиях уже возникшего пожара, с целью его эффективной ликвидации и недопущения жертв среди людей, «в зданиях повышенной этажности разведку пожара необходимо осуществлять звеньями ГДЗС, которые должны состоять из 4–5 человек. Это обуславливается тем, что при проведении разведки одновременно осуществляются поисково-спасательные работы и тушение пожара. В зависимости от планировки зданий, наличия лестничных клеток и обстановки на пожаре разведку организуют в нескольких направлениях. Основной задачей разведывательно-спасательных групп в первую очередь является определение угрозы людям на горящих и вышерасположенных этажах зданий». [2]
Сложность тушения пожара в зданиях повышенной этажности напрямую зависит от этажа, на котором произошел пожар. Основная проблема связана с организацией подачи огнетушащих веществ на высоту, и времени, требуемого на развёртывание сил и средств (рисунок 2).
Рис. 2. Тушение пожара в комплексе Москва-Сити
«Выполненные в 2021 г. экспериментальные исследования в башне «Neva Towers» позволили доказать возможность подачи огнетушащих веществ с применением мобильных средств пожаротушения на высоту до 345 м». [3] Такой результат удалось достичь при использовании пожарных автомобилей с установкой получения и подачи компрессионной пены CAFS (Compressed Air Foam Systems) и установкой пожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра» (рисунки 3, 4). Однако на вооружении многих подразделений подобные автомобили отсутствуют, и тушение происходит «традиционным» способом с помощью пожарных автоцистерн и пожарных автолестниц, при этом развертывание последних зачастую затруднено.
|
|
|
|
Рис. 3. Установка пожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра» |
Рис. 4. Установка получения и подачи компрессионной пены CAFS |
«В целом, подача огнетушащих веществ формируется системой «насосная установка — пожарные рукава — пожарный ствол». От технических характеристик каждого элемента системы будет зависеть успех тушения пожара». [9]
Стоит отметить, что «одной из самых больших проблем при тушении пожара на высоких этажах является то, что для подачи воды от городского водопровода на большие высоты, а именно начиная с двадцатого этажа, необходимо применять специальные насосы высокого давления с большим расходом, использовать сухотрубы и устройства для подпитки пожарными насосами внутреннего противопожарного водопровода». [4]
До 15 этажа включительно, при расположении источников воды на расстоянии 60–80 м от здания, подача воды к очагу пожара осуществляется с помощью насоса. Подача воды до 20 этажа включительно осуществляется перекачкой от насоса к насосу, при этом один насос устанавливается непосредственно возле здания, а другой у источника воды. Для подачи воды для тушения пожаров в зданиях выше 20 этажа применяют гибкие промежуточные резервуары емкостью 2–3 м 3 , а в качестве насосов применяют передвижные пожарные насосы. Кроме того, если необходимость срочная и масштабы пожара велики, для тушения пожара можно использовать и пожарные вертолеты.
К настоящему времени разработано множество различных методов и технических средств тушения пожаров, быстро разрабатываются новые технологии и тактика борьбы с огненной стихией и совершенствуются старые. Некоторые средства не проходят проверку на практике, другие хорошо работают, показывают высокую эффективность и используются в пожарных частях, например, портативная роботизированная система пожаротушения (рисунок 5).
Рис. 5. Пожарный робот LUF60
Пожарный робот применяется при тушении пожаров в условиях повышенной опасности для личного состава и позволяет эффективно бороться с огнем в непосредственной близи от очага горения, может работать в условиях плотного задымления, высокой температуры и выделения опасных химических веществ. Предусмотрена возможность управления установкой оператором, находящимся вне пределов прямой видимости. «Система может устанавливаться как на открытой местности, так и в люльке коленчатых автоподъемников, применение роботизированной установки дает пожарным существенное оперативное преимущество при ведении боевых действий по тушению пожара». [1]
Высота многих зданий и сооружений в настоящее время превышает рабочую высоту большинства видов высотной пожарной техники, что исключает возможность ее применения выше 37-го этажа.
Кроме того, внутридворовые территории домов имеют узкие проезжие части с большим количеством припаркованных автомобилей, что значительно сокращает пространство для маневрирования и развертывания крупногабаритной пожарной техники. «Зачастую в нижней части здания устраиваются стилобаты с коммерческими площадями, в связи с чем пожарная техника увеличивает угол наклона лестницы и расстояние до цели, из-за чего может стать невозможным проведение спасательных или огнетушащих работ с данных автомобилей. В случае возникновения пожара на строящемся объекте развертывание мобильной крупногабаритной техники на неподготовленных площадках также не будет возможным». [8]
В связи с этим представляется целесообразным рассмотреть возможность использования авиации в качестве высокомобильного средства доставки огнетушащих веществ в зону пожара. В последнее время очень популярным стало использование авиационной техники для тушения пожаров в высотных зданиях.
В МЧС России, как и в спасательных службах многих стран, все чаще используются беспилотные авиационные системы (БПЛА).
Беспилотные летательные аппараты в основном используются для решения таких задач, как разведка и контроль обстановки, контроль за техническим состоянием объектов, их сохранностью и эксплуатацией, фотографирование и фиксация объектов и аварийных ситуаций, транспортировка небольших грузов, воздушное сообщение и т. д. В последнее время все чаще возникают новые проекты использования беспилотных летательных аппаратов для непосредственного тушения пожаров в высотных зданиях и сооружениях в качестве мобильных средств доставки огнетушащих веществ к очагу пожара.
При этом в «МЧС России наибольший интерес вызывают технологии подачи жидких растворов ОВ от наземных источников с использованием поддерживаемых беспилотными воздушными судами (БВС) рукавных линий, внедрение которых может обеспечить осуществление непрерывного, неограниченного по времени и ресурсам процесса пожаротушения». [7]
«Анализ тенденций развития пожарных БАС показывает, что в первую очередь следует рассчитывать на появление пожарных БАС — мультикоптеров, в разработке которых принимают участие организации МЧС России, грузоподъемностью 55–150 кг. Поэтому на первых шагах освоения тушения пожаров в высотных зданиях и сооружениях с использованием БАС возникнут задачи поиска способов повышения возможностей насосно-рукавной системы подачи ОВ». [5]
В качестве существующих примеров внедрения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) можно упомянуть разработку латвийской компании «Aerones» (рисунок 6), которая с насадкой и шлангом может достигать высоты 300 метров; Подача огнетушащего вещества осуществляется пожарным насосом.
Рис. 6. БПЛА пожаротушения компании «Aerones»
Кроме того, существуют и примеры группового применения беспилотных летательных аппаратов для тушения пожара в Китайской народной республике (рисунок 7). Данные аппараты на сегодняшний день проходят испытание, говорить о практическом применении в тушении реальных пожаров и постановке аппаратов в боевой расчёт пока рано.
Рис. 7. Испытание беспилотных летательных аппаратов при тушении пожара в Китае
Следует отметить, что несмотря на внешнее сходство, эти два устройства имеют принципиальные различия, поэтому если БПЛА латвийской компании для тушения пожаров использует воду, подаваемую по шлангу насосами, расположенными на земле, то китайские БПЛА используют в качестве огнетушащего вещества порошок, подаваемый из небольшой ёмкости, смонтированной на самом беспилотнике.
Современный социально-экономический вектор развития строительной сферы направлен на увеличение количества высотных жилых домов. Чтобы избежать массовых человеческих жертв и успешно тушить пожары на таких объектах, необходимо как можно раньше приступить к разработке новых методов тушения пожаров в плотной городской застройке с учетом высотности объектов.
Дальнейшее совершенствование технологий пожаротушения в гражданских высотных зданиях напрямую связано с изучением механизма развития пожара в связи с изменением показателей пожарной нагрузки и линейной скорости его горения. Важным аспектом остается разработка технических средств подачи огнетушащих веществ и тактики их применения. Разработка и внедрение «щадящих» способов их подачи в закрытом объеме позволят минимизировать ущерб, причиняемый чрезмерно пролитой водой при тушении, а улучшение эргономических параметров противопожарного оборудования повысит скорость прокладки магистральных и рабочих линий, а также снизить уровень травматизма пожарных, вызванного, в том числе, утомлением.
Как показывает анализ пожаров, возникающих в высотных зданиях крупных городов, пожарные и спасательные подразделения на настоящей момент не готовы на 100 % обеспечить своевременную эвакуацию людей и эффективное тушение пожаров на верхних этажах и крышах высотных зданий. Зачастую это связано с отсутствием специального оборудования, необходимого для проведения спасательных работ, и неэффективными, устаревшими методами тушения пожаров.
По этой причине перспективным направлением решения проблем является развитие авиаспасательных технологий, беспилотных летательных аппаратов, обеспечение их непосредственного внедрения в современную противопожарную практику, создание перспективных авиационных технических средств и методов тушения пожаров и спасения людей, кроме того, следует уделить внимание к расширению использования роботизированных комплексов при тушении пожаров, в том числе автономных, а также более совершенных средств пожаротушения.
Литература:
1. Бакриев М. Ю., Евдокимов А. А. Инновации в области тушения пожаров в высотных зданиях и зданиях повышенной этажности // Вестник науки. 2022. № 5 (50). С. 166–173.
2. Белорожев О. Н., Абрамов А. В. Особенности организации действий по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2016. № 1 (7). С. 302–304.
3. Двоенко О. В., Щербаков Н. А, Мукранов В. С., Зубачев С. М. Оценка возможности подачи тонкораспыленной воды и компрессионной пены на крышу здания «Neva Towers» // Современная наука: актуальные вопросы, достижения и инновации: Сборник статей XXVII Международной научно-практической конференции. В 2 ч. Ч. 1. Пенза: Наука и Просвещение, 2022. С. 57–59.
4. Изерушев, Д. Е. Проблемы тушения пожара в высотных зданиях и зданиях повышенной этажности // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2019. № 1(20). С. 75–80.
5. Исследование и оценка возможностей беспилотных авиационных систем по тушению пожаров в высотных зданиях и сооружениях: окончательный отчет о НИР. Лопухов А. А., Ершов В. И., Осипов Ю Н. и др. М.: ВНИИПО, 2022. 228 с.
6. Корольченко А. Я., Хынг Динь Конг, Ляпин А. В. Пожарная защита высотных зданий // Пожаровзрывобезопасность. 2012. № 3. С. 57–61.
7. Лопухов А. А., Лукацкий И. М., Валяев Е. В., Ершов В. И., Шишкина Е. А. Оценка возможностей пожарных беспилотных авиационных систем по тушению пожаров в высотных зданиях с использованием автолестниц (автоподъемников) // Актуальные вопросы пожарной безопасности. 2023. № 2 (16). С. 26–32.
8. Цариченко С. Г., Островой А. В., Карасев С. В., Пугачев М. Л. Исследования возможности применения беспилотных авиационных систем для пожаротушения высотных зданий и сооружений // Пожаровзрывобезопасность. 2021. № 3. С. 54–64.
9. Щербаков Н. А., Двоенко О. В., Аристархов В. А., Федяев В. Д., Халиков Р. В. Тактические особенности ликвидации пожаров в зданиях повышенной этажности // Пожары и ЧС. 2023. № 2. С. 33–43.
