Возникновение неконтролируемых возгораний на объектах массового скопления людей, подобных таким, как торгово-развлекательные центры, кинотеатры, крытые спортивные сооружения, производственные помещения, несут в себе опасность появления человеческих жертв. К объектам такого рода предъявляются особые требования, продиктованные противопожарной безопасностью. Главное требование относится к возможности произвести эвакуацию людей за достаточно короткое время в случае необходимости.

Необходимые меры

Время, которое может потребоваться на эвакуацию, должно учитываться уже на этапе проектирования здания или сооружения. Обеспечивается оно наличием необходимого количества эвакуационных маршрутов и выходов, обладающих достаточной пропускной способностью.

Перечень требований к планировке и обустройству зданий содержится в ГОСТ 12.1.004 – 91, который регламентирует нормы пожарной безопасности.

Развитие пожара во времени всегда сопровождается распространением в пространстве опасных факторов, к которым относятся:

• высокая температура окружающей среды, вызванная большим количеством тепловой энергии, выделяющейся при горении и тлении;
• опасная степень задымления с содержанием токсичных газов;
• недостаток кислорода, который активно поглощается пламенем.

Основной и наиболее эффективной мерой защиты людей от воздействия перечисленных факторов при пожаре, является своевременная и безопасная эвакуация.

Учет факторов влияния

Решение этой задачи начинается с анализа проектных решений в соответствующей части. Производится оценка геометрического объема помещений объекта, а также объема, занимаемого мебелью и установленным оборудованием. На основании этих оценок определяется свободный объем помещений.

Для оценки пожарной безопасности здания в части возможности проведения своевременной эвакуации, производится расчет времени распространения и достижения ими опасных для жизни человека значений.

Для выполнения такого расчета принимаются во внимание особенности внутренней планировки здания, материалы, из которого оно построено, а также материалы, использованные для внутренней отделки. Приблизительное время помогает оценить специальный калькулятор.

Расчет осуществляется на основе моделирования появления возгорания и его развития во времени. Моделирование осуществляется на основании анализа различных схем возникновения возгорания.

Рассматриваются наиболее неблагоприятные сценарии развития событий. Для определения такого сценария может понадобиться анализ нескольких возможных схем. При моделировании процесса развития возгорания во времени, принимается упрощение, предполагающее раздельное воздействие каждого из факторов пожара на человека.

Это обусловлено тем, что расчет комплексного воздействия всех факторов, с учетом их взаимного влияния друг на друга, выполнить практически невозможно.

Все возможные погрешности расчётов компенсируются применением коэффициента безопасности при определении достаточности необходимого времени эвакуации. В результате данного расчета получают время так называемой критической продолжительности пожара.

Эта расчетная величина определяется как время, в течение которого, начиная с момента возгорания, хотя бы один из пожарных факторов достигает критического значения. Время критического развития пожара определяется для каждой из расчетных схем его возникновения. За основу принимается наименьшее из полученных значений.

Нормативы

Время эвакуации определяется как время, в течение которого осуществляется вывод (эвакуация) людей из объекта возникновения возгорания, не подвергая их влиянию факторов, оказывающих отрицательное воздействие на здоровье.

Расчет времени, необходимого для эвакуации людей, производится с учетом пожарного плана эвакуации, наличие которого обязательно на каждом объекте, контингента эвакуируемых (взрослые, дети, пожилые люди), времени года (наличие людей в зимней одежде).

Производится расчет средней скорости движения людей, определяется пропускная способность коридоров, лестниц, дверных проемов, тамбуров, которые преодолеваются во время движения эвакуационного людского потока.

На основании этих данных с использованием специальных формул, содержащихся в нормативных документах, определяются нормы времени, необходимого для безопасного вывода людей с места возгорания.

Оценка возможности своевременного вывода людей

Возможность осуществления своевременного вывода людей из зоны возгорания, определяется сравнением времени распространения пожара с расчетным значением времени эвакуации.

Принимается, что время распространения пожара, умноженное на коэффициент безопасности, не должно превышать время, необходимое для безопасного вывода людей.

Значение коэффициента безопасности, в зависимости от особенностей объекта, принимается в пределах 0,8 – 1. Объекты, для которых результаты описанных выше расчетов оказываются неудовлетворительными, не должны эксплуатироваться .

Для них должны быть разработаны меры по устранению выявленных нарушений, включающие перепланировку помещений, создание дополнительных аварийных выходов, замену материалов, поддерживающих горение. Все необходимые формулы и пример расчетов содержатся в ГОСТ 12.1.004 – 91 «Пожарная безопасность».

При нормировании времени эвакуации для производственных зданий промышленных предприятий учитывается степень огнестойкости здания, категория производства и этажность здания (табл. 4). Необходимое время эвакуации из рабочих помещений производственных зданий зависит также и от объёма помещения (табл. 3).

W п = 0,4 тыс. м 3 - объём помещения.

Степень огнестойкости – I.

По таблице определяем

t п.о.з = 0,5 мин

Расчетное время эвакуации из рабочего помещения:

t =1,2 + 7,14 = 8,34 мин

Необходимое время эвакуации из производственного здания

t о.з = до 4 мин

Нормируемое время эвакуации из рабочего помещения почти в 17 раз меньше расчетного. Нормируемое время эвакуации из производственного здания в 4 раза меньше расчетного. Проект требованиям пожарной безопасности не соответствует.

Таблица 3

Необходимое время эвакуации из помещений производственных зданий (t п.п.з.)

Таблица 4

Необходимое время эвакуации из производственных зданий (t п.з.)

Часть 2. Пожар в рабочем помещении

Условие задачи . В рабочем помещении, облицованном древесноволокнистыми плитами (или имеющем перегородки из них), произошло возгорание. Площадь пожара, при горении облицовочных плит, приведена в исходных данных (табл. 1). Рассчитать время (t д), необходимое для эвакуации людей из горящего помещения с учётом задымлённости.

1. Определение расчётного времени эвакуации из рабочего помещения по задымлённости (tд)

а) t д = (К осл * К г * W п)/(V д * S п.г.), (5)

где К осл – допустимый коэффициент ослабления света (принять К осл = 0,1);

К г – коэффициент условий газообмена;

W п  объём рабочего помещения, м 3 (табл. 1);

V д  скорость дымообразования с единицы площади горения, м 3 /(м 2 * мин);

S п.г.  площадь поверхности горения, м 2 .

б) К г = S о /S п, (6)

где S о  площадь отверстий (проёмов) в ограждающих стенах помещения, м 2 (табл. 1);

S п  площадь пола помещения, м 2 (вычислим по исходным данным).

К г = S о /(a*b) = 6/(15*10)= 0,04

в) V д = К д * V г, (7)

где К д  коэффициент состава продуктов горения (для древесноволокнистых плит равен 0,03 м 3 /кг);

V г  массовая скорость горения (для древесноволокнистых плит принимается равной 10 кг/(м 2 * мин)).

V д = 0,03 * 10 =0,3 м/мин

г) S п.г. = S п.п. * К п.г. , (8)

где S п.п.  предполагаемая площадь пожара, м 2 (табл. 1);

К п.г. – коэффициент поверхности горения (для разлившихся жидкостей и облицовочных плит К п.г. = 1).

S п.г. = 8 * 1 = 8 м 2

t д = (К осл * К г * W п)/(V д * S п.г.) = (0,1 * 0,04 * 400)/(0,3 * 8 .) = 0,67 мин

Особенности движения людей при эвакуации. Параметры движения людских потоков.

Передвижение людей происходит во всех помещениях зданий и сооружений, связанных с пребыванием в них человека. Для обеспечения передвижения людей в зданиях предусматривается коммуникационные помещения и другие специальные устройства: проходы между оборудованием, входы и выходы, коридоры, холлы, лестницы, вестибюли, фойе и т.д. Коммуникационные помещения в зданиях занимают значительную площадь, составляющую в ряде случаев 30 % и более от рабочей площади здания. Для большой группы зданий и помещений движение людей является основным функциональным процессом и от его правильной организации зависят рациональные объемно-планировочные решения здания.

Особое значение приобретает движение людей во время возникновения пожара в здании, аварии или какого-либо стихийного бедствия.

В этом случае от правильной организации движения и состояния коммуникационных помещений зависит жизнь людей. Поскольку возникновение пожара возможно в любом помещении, то учет аварийной эвакуации людей обязателен для любого помещения и здания или сооружения в целом.

Эвакуация представляет собой процесс организованного самостоятельного движения людей наружу из помещений, в которых имеется возможность воздействия на них ОФП.

Движение людей при эвакуации можно разделить на этапы:

1 - движение в пределах помещения до выхода непосредственно наружу, в коридор или в лестничную клетку;

2 - движение по коридору до выхода наружу непосредственно или в лестничную клетку;

3 - движение в лестничной клетке до выхода наружу или через вестибюль;

4 - движение от выходов наружу до рассеивания на прилегающей к зданию территории. В зависимости от этажности и классов функциональной пожарной опасности зданий количество этапов может видоизменяться.

При пожаре возникает реальная угроза жизни и здоровью людей. Поэтому процесс эвакуации начинается практически одновременно и имеет четкую направленность. Например, в зале зрелищного предприятия все зрители одновременно встают со своих мест и идут к выходу. В результате такого одновременного и направленного движения и вследствие ограниченной пропускной способности эвакуационных путей и выходов создаются большие плотности людских потоков, наблюдаются физические усилия со стороны отдельных эвакуирующихся, что значительно уменьшает скорость движения. Возникает противоречие: чем быстрее люди стремятся покинуть помещение здания, тем больше времени они вынуждены потратить на это. Особенностями движения при эвакуации являются также неблагоприятные воздействия ОФП и возможность возникновения паники. Панические реакции проявляются в основном либо в форме ступора (замирание, обездвиженности, неспособности к действию), либо фуги (бега, хаотических метаний, поверхностной ориентировки в обстановке).

Исследования показали, что основная масса эвакуирующихся (до 90 %) способна к здравой оценке ситуации и разумным действиям, но, испытывая страх и заражая им друг друга, может податься панике. Кроме того, в массе людей, оказывается от 10 до 20 % людей с выраженными расстройствами психики, которые являются потенциальными паникерами и могут отрицательно влиять на основную массу людей. Склонность к паническим действиям зависит от организованности группы людей, определяемой культурным уровнем общественным положением входящих в нее участников. Наиболее организованными являются группы, состоящие из служащих рабочих и учащихся, а неорганизованными оказываются группы лиц, не связанных между собой общими интересами. Нельзя учитывать, что по статистическим данным в общей массе людей около 3 % имеют физические недостатки (калеки), 9% людей находятся в преклонном возрасте, 4% - дети моложе 5 лет, кроме того, примерно 10% людей вследствие систематического применения лекарственных средств имеют замедленную реакцию, недостаточную двигательную способность и легко подверженную шоку. Указанные 26% людей не могут двигаться со скоростью основной массы эвакуирующихся, это приводит к задержкам в движении, падениям и даже может вызвать полную остановку движения, что способствует возникновению паники.

Паника может быть предотвращена соответствующими конструктивными и объемно-планировочными решениями путей эвакуации, мерами психологического воздействия, а также заранее продуманными действиями администрации. Для уменьшения паники необходимо исключать препятствия на путях эвакуации, обеспечить аварийное освещение, поддерживать контакт с эвакуируемыми. Организованному движению людей способствует система оповещения, указывающих порядок эвакуации и пути эвакуации.

Параметры движения людских потоков

Двигающиеся в одном направлении люди образуют людской поток, характеризующийся плотностью потока D , скоростью движения v , интенсивностью движения q и пропускной способность участка пути Q .

Плотность людского потока составляет количество человек N , размещающихся на единице площади эвакуационного пути F :

Чел/м 2 (2)

При расчетах используется безразмерная характеристика плотности людского потока, которую вычисляют по формуле:

, (3)

где  и l – соответственно ширина и длина участка эвакуационного пути, м;

N – число людей на участке эвакуационного пути, чел;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека принимается равной, м 2:

взрослого в домашней одежде 0,1

взрослого в зимней одежде 0,125

подростка 0,07

Скорость движения людей в потоке зависит от вида пути и плотности людского потока и принимается по табл. П2.1 Методики (приказ МЧС России от 30.07.2009г., №382) или по табл.2 ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования».

Интенсивность движения людского потока характеризует количество людей, проходящих через 1м ширины эвакуационного пути за 1 минуту. В связи с тем, что количество людей выражается в м 2 , размерность интенсивности [q ] =м 2 /м мин = м/мин.

Интенсивность движения также зависит от плотности людского потока и вида пути. По мере увеличения плотности людского потока интенсивность движения вначале увеличивается и после достижения максимума q max , уменьшается.

При достижении q max параметры движения v и q
принимаются при условиях предельной плотности людского потока, т.е. при
. Значенияq max равны:

для горизонтальных путей 16,5 м/мин;

для дверных проемов 19,6 м/мин;

для лестниц при движении вниз 16,0 м/мин;

для лестниц при движении вверх 11,0 м/мин.

Пропускная способность участка пути характеризует количество людей, которое он способен пропустить в единицу времени и определяется как произведение интенсивности движения на ширину участка:

, м 2 /мин (4)

Используя понятие пропускной способности участка пути, можно получить формулы для расчета интенсивности движения и времени задержки при слиянии людских потоков.

Если происходит слияние нескольких людских потоков, то при беспрепятственном движении должно соблюдаться условие:

, (5)

откуда
. (6)

Задержка движения людей в начале i -го участка наблюдается при:

.

Время задержки определяется как разность времени эвакуации с учетом пропускной способности участков пути:

.

Время эвакуации людей по i -му участку при количестве людей N i и предельной пропускной способности участка пути Q пр определяется по формуле:

,

где q пр – интенсивность движения людей при предельной плотности (
), м/мин.

Аналогично
,

Следовательно
. (7)

Методика определения расчетного (фактического) времени эвакуации людей из помещений и зданий, разработанная МИСИ им. В.В. Куйбышева, первоначально изложена в ГОСТ 12.004-91*, затем утверждена в настоящее время приказом МЧС России от 30.07.2009г., №382.

Расчетное время эвакуации людей из помещений не определяют в тех случаях, когда нормами проектирования предусматривается один эвакуационный выход или когда на один эвакуационный выход приходится не более 50 человек, а расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода не превышает 25 м.

Плотности людских потоков в проходах, коридоров, кулуарах, фойе и на других путях эвакуации залов зрелищных предприятий, а также залов производственного назначения определяют с учетом того, что эвакуируемые люди одновременно выходят в общие проходы и коридоры. При этом плотность одинарных потоков (между креслами в зрительных залах, оборудованием в цехах) принимается такой же, как и в общих проходах. Под понятием общий проход подразумевается такой проход, который заканчивается эвакуационным выходом. Числом людей, которые успевают покинуть общий проход за время его заполнения, пренебрегают.

Плотность людских потоков в лестничных клетках определяют делением общего числа людей, эвакуирующихся по данной лестнице (за исключением людей, эвакуирующихся с первого этажа) на общую площадь лестницы в пределах отметок пола второго и верхнего этажей. Числом людей, которые успевают покинуть лестничную клетку за время ее заполнения, пренебрегают.

Скорость движения людей на различных участках пути принимается в зависимости от плотности людских потоков. В тех случаях, когда плотность потоков превышает 0,5 м 2 /м 2 , скорость движения людей определяют по предельной плотности D =0,9 и более.

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) длинной l i и шириной  i . Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п. В пределах расчетного участка пути не должна изменяться ширина пути и не должно быть слияния людских потоков.

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 по лестнице определяется как суммарная длина ее маршей и площадок и может быть принята равной утроенной разности отметок между входом на лестницу и выходом из нее. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину l i .

Расчетное время эвакуации определяется как сумма времени движения людского потока по отдельным участкам пути ( i ) по формуле:

где -  1 ,  2 …  i  - время движения людей на первом (начальном) участке и каждом из следующих участков пути, мин.

Время движения людского потока по первому участку пути ( 1 ), мин., вычисляют по формуле:

, (9)

где l 1 – длина первого участка пути, м;

v 1 – значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется по табл. П2 (приказ МЧС России от 30.07.2009г., №382) в зависимости от плотности D , м/мин.

Плотность людского потока (D 1 )на первом участке пути, м 2 /м 2 , вычисляют по формуле:

, (10)

где N 1 – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м 2 ;

 1 – ширина первого участка пути, м.

На последующих участках скорость определяется по табл. П2 приказа в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:

, (11)

где  i ,  i -1 – ширина рассматриваемого i -го и предшествующего ему участка пути, м;

q i , q i -1 – значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i -му и предшествующему участкам пути, м/мин.

Если значение q i , определенное по формуле (11), меньше или равно значению q max , то время движения по участку пути ( i ) в минуту:

, (12)

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 (12), больше q max то ширину  i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:

. (13)

При невозможности выполнения условия (2.13) по экономическим или техническим соображениям интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по табл. П2 приказа при значении D=0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления перед границей i -го участка.

При слиянии в начале участка i двух и более людских потоков интенсивность движения q i вычисляют по формуле:

, (14)

где q i -1 – интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i , м/мин;

 i -1 – ширина участков пути слияния, м;

 i – ширина рассматриваемого участка пути, м.

Если значение q i , определенное по формуле (14), больше q max , то ширину  i данного участка пути необходимо увеличить до такой величины, чтобы соблюдалось условие (13). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (12).

Если увеличение ширины участка невозможно, расчетное время эвакуации определяется с учетом задержки движения, возникающей перед границей i -го участка:

, (15)

где v пр – скорость движения при предельной плотности (
), м/мин;

 i – время задержки движения на i -ом участке, мин.

Как было показано выше (7),

.

Где
, если
и
, если

Схема к определению расчетного времени эвакуации приведена на рис. 1.

Рис.1. Слияние людских потоков

Необходимое время эвакуации

Необходимое время эвакуации – время, по истечении которого при пожаре на уровне рабочей зоны появляются опасные для жизни и здоровья людей значения ОФП.

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 предельного допустимого значения. В качестве критерия опасности для людей, находящихся выше очага пожара, рассматриваются условия достижения одним из ОФП предельно допустимого значения в ЛК на уровне очага пожара.

Значения температуры среды, оптической плотности дыма, концентрации кислорода и каждого газообразного токсичного продукта горения в коридоре очага пожара и в лестничной клетке определяются в результате решения системы уравнений теплогазообмена для помещений очага пожара, поэтажного коридора и лестничной клетки.

Ориентировочные критические значения ОФП:

температура среды 70 ˚С

коэффициент ослабления видимости 0,46

концентрация кислорода 15 %

концентрация веществ в воздухе, кг/м 3:

хлористого водорода 23·10 -6

окиси углерода 1,16·10 -3

двуокиси углерода 0,11

кислорода 214 (или 15 %).

Расчет необходимого времени эвакуации  н  производится для наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении. Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара ( кр ) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне):

по повышенной температуре;

по потере видимости;

по пониженному содержанию кислорода;

по каждому из газообразных продуктов горения.

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 следует ориентироваться на наиболее высоко расположенные ряды кресел.

Исходные данные для проведения расчетов могут быть взяты из справочной литературы.

Из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное:

Необходимое время эвакуации людей, мин., из рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле:

. (17)

При расположении людей на различных по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой площадки.

Если расчетное время эвакуации  р меньше или равно необходимому времени эвакуации  н  проект удовлетворяет требованиям норм.

Определение расчетного (фактического) времени эвакуации людей из зданий и помещений можно представить в виде общей схемы, состоящей из 4-х основных частей:

• 1) В начале производится анализ объемно-планировочных решений здания, прогнозируется развитие процессов горения, составляется предварительная схема эвакуации, включающая в себя участки и маршруты эвакуации (блоки 1, 2, 3).
• 2) Производится расчет первоначальных (тупиковых) этапов эвакуации для каждого маршрута (блоки 4, 5, 6).
• 3) Производится последовательный расчет промежуточных участков, начиная от смежных с диктующими, заканчивая эвакуационным выходом из здания (помещения) (блоки 7, 8).
• 4) Суммируется время эвакуации по каждому из маршрутов, определяется расчетное время эвакуации.

Разбиение на участки

Разбиение на участки производится с учетом выполнения следующих требований:

В пределах участка его внешние параметры должны оставаться неизмененными

где i - ширина участка;

i - длина участка.

Параметры участка i , l i , h i (высота участка), должны соответствовать требованиям;

Допускается помещение, принимать за один участок при условии, что из него по нормам допускается устраивать один эвакуационный выход, при этом все люди сосредотачиваются в наиболее удаленной от выхода из помещения точке;

Расчет подобного участка производится только в том случае, если значение интенсивности движения потока на данном участке необходимо для расчета последующих.

Проверка соответствия требованиям заложенных проектных решений на практике проводится путем сравнения расстояния от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода L i (рис. 2.1) с требуемым (нормативным) значением.

Рис. 2.1

Участки, имеющие одинаковые параметры, l, N (количество людей на участке) обозначаются одинаковыми индексами и рассчитываются один раз. Получаемые параметры интенсивности q, скорости и времени t используются в дальнейших расчетах для всех подобных участков.

Рис. 2.2

При расчете зальных помещений допускается упрощать расчет, предусматривая сливание нескольких потоков из рядов на одном участке.

Рис. 2.3

Дверной проем либо другое иное местное сужение принимается за отдельный участок.

Если в общественных зданиях (классов функциональной пожарной опасности Ф1, Ф2, Ф3, Ф4) на этаже расположены помещения, удовлетворяющие требованиям п. 2.1.3, имеющие выходы в один коридор, допускается непосредственно расчет из помещений не производить, а принять в качестве первоначального (тупикового) участка - коридор. В данном случае принимается, что поток формируется на участке от выхода из помещения, наиболее удаленного от выхода из коридора, до данного выхода. Число людей на данном участке определяется суммированием для всех помещений.

N уч = 10 + 15 + 40 = 65 чел.

Рис. 2.4

Проходы между кабинами контроллеров кассиров с наружной стороны торгового зала принимаются за отдельные участки.

Нахождение тупиковых первоначальных и диктующих участков, маршрутов следования

К первоначальным (тупиковым) следует отнести участки, с которых начинается процесс эвакуации, то есть участки, на которых не происходит слияние или изменение параметров потоков. К таким следует отнести участки А, Б, Г, Д (рис. 2.5).

К диктующим следует отнести тупиковые участки, для эвакуации, из которых потребуется однозначно большее количество времени, чем с других. К таким следует отнести участки Б, Д (рис. 2.5).

Под маршрутом эвакуации следует понимать пути эвакуации, состоящие из последовательно соединенных участков от диктующего до эвакуационного выхода.

Маршруты эвакуации составляются с учетом наиболее вероятных путей эвакуации людей к ближайшим эвакуационным выходам из зданий (пример участок Н).

При составлении маршрутов необходимо учитывать следующее:

• - люди всегда стремятся идти по кратчайшему пути, который хорошо просматривается и по которому легче идти;
• - в аварийных ситуациях, люди незнакомые с планировкой здания, стремятся к выходу, который увидели перед собой в момент начала эвакуации, хотя с другой стороны выход может быть и ближе;
• - посетители зданий общественного назначения стремятся покинуть здания по пути, по которому они в его вошли;
• - люди всегда двигаются в сторону, противоположную очагу пожара, несмотря на то, что они могли бы воспользоваться выходом, расположенным в направлении очага пожара.

Рис. 2.5

На рис. 2.5. можно составить следующие маршруты эвакуации

• 1) Б-В-Ж-К-М
• 2) Д-Е-К-М.

При определении расчетного времени эвакуации t р, оно будет находится как максимальное из сумм времен t м движения по каждому из участков маршрутов эвакуации:

t р = мах {t м1, t м2 }, (9)

где t i - время движения по i - му участку маршрута.

В рассматриваемом примере это будут:

t м1 = t б + t в + t ж + t к + t м

t м2 = t д + t б +t к + t м,

тогда расчетное время равно

t р = мах {t м1 , t м2 }.

Эвакуационные выходы и пути эвакуации, рассматриваемые в расчетах, должны соответствовать требованиям нормативных документов.

В упрощенных расчетах можно ограничиться группой помещений главного функционального назначения, в которых, как правило, сосредоточено наибольшее число людей. Например, при проектировании здания высшего учебного заведения, очевидно, что для расчетов следует взять аудитории, как основные помещения, исключив административные, где бывает относительно немного людей.

Определение расчетной длины и ширины участков

Расчетная длина участка соответствует пути эвакуации. Они подразделяются на горизонтальные, наклонные и проемы.

Горизонтальные пути эвакуации - это участки помещений, предназначенные для движения людей и имеющие горизонтальный уровень пола, а также пандусы с уклоном менее 1:8. Расчетная длина l в данном случае соответствует горизонтальной проекции пути эвакуации. Если в пределах участка ширина i количество людей N i не меняются, то длина участка определяется как

l = l 1 + l 2 … + l n . (11)

Рис. 2.6. 1 = 2 = 3 = 4 , l = l 1 + l 2 + l 3 + l 4 .

Максимальная протяженность путей эвакуации определяется по специализированным нормам.

К наклонным участкам относятся лестницы и пандусы с уклоном 1:8 и более. Расчетная длина наклонных участков пути соответствует их истинному значению

L = L / cos, (12)

где l" - горизонтальная проекция длины наклонного участка, м;

- угол наклона к горизонтали.

Средняя длина наклонного пути в пределах одного этажа с учетом движения по площадкам составит:

а) для двух маршевых лестниц:

Рис. 2.7

Для двух маршевых лестниц допускается принимать длину пути равную утроенной высоте этажа.

б) для трех маршевых лестниц:

Рис. 2.8

К проемам относятся дверные проемы и различные местные сужения пути, образуемые конструктивными или технологическими выступами в ограждениях путей эвакуации - общей длиной не более 700 мм. Длина данного участка принимается равной нулю (дв = 0). Данные участки учитываются только в случае, если необходимо рассчитывать время задержки на них, то есть

q дв > q мах . (15)

Расчетная ширина участка принимается равной фактической ширине проходов и коридоров. В случае открывания дверных полотен в сторону эвакуационного пути, ширина коридора должна быть уменьшена:

а) при одностороннем расположении дверей:

i = к - дв / 2. (16)

б) при двухстороннем расположении дверей:

i = к - дв . (17)

Рис. 2.9

Минимальная ширина эвакуационных путей и выходов определяется по соответствующим разделам норм.

При движении потока из одного помещения в другое за ширину участка принимается ширина прохода, а не помещения в целом.

Рис. 2.10. i = пр, i пом

Определение плотности потока

Плотность потока определяется только для первоначальных (тупиковых) участков .

Плотность потока Д i (м 2 /м 2) характеризует размещение людей на участке эвакуационного пути и степень свободы их перемещения в потоке:

где N - количество людей на участке;

f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая равной, м 2 :

• - взрослого в домашней одежде - 0,1;
• - взрослого в зимней одежде - 0,125;
• - подростка - 0,07;
• - взрослого с сумкой или портфелем - 0,16;
• - взрослого с чемоданом - 0,35;
• - взрослого с ребенком на руках и сумкой - 0,26.

i - длина участка, м;

i - ширина участка, м;

Если количество людей в помещении, невозможно однозначно определить, то оно определяется по нормам : исходя из площади помещения и норм отвода площади на одного человека в данном помещении (п );

• а) Число эвакуируемых из санитарно-бытовых и административных помещений зданий ФОК и спортивных сооружений без мест для зрителей (класса Ф3.6) должно соответствовать численности работающих в смену;
• б) В залах столовых, кафе, баров, ресторанов, собраний и совещаний при определении расчетной вместимости людей в дополнение к числу постоянных рабочих мест следует также учитывать количество посадочных мест, увеличенное на 25%;
• в) Для расчета путей эвакуации число покупателей или посетителей предприятий торговли и бытового обслуживания, одновременно находящихся в торговом зале или помещении для посетителей, следует принимать из расчета на одного человека:

для магазинов в городах и поселках городского типа, а также для предприятий бытового обслуживания - 1,35 м 2 площади торгового зала или помещения для посетителей, включая площадь, занятую оборудованием;

для магазинов в сельских населенных пунктах - 2 м 2 площади торгового зала;

для рынков - 1,6 м 2 торгового зала рыночной торговли.

• д) Число людей, одновременно находящихся в демонстрационном зале и зале проведения семейных мероприятий, следует принимать по числу мест в зале.
• е) Число эвакуирующихся людей со сцены (эстрады) следует определять из расчета 1 человек на 2 м 2 площади планшета сцены (эстрады).

Например: Для торгового зала магазина (площадь F пом = 135 м 2 , площадь занятая оборудованием F оборуд =35 м 2 ). Норма отвода площади на одного человека, включающая площадь оборудования - n=1,35 м 2 /чел., таким образом, общее количество людей в помещении (N):

Тогда средняя плотность потока в торговом зале (Д ср ) составит:

Следовательно на участке площадью Fуч.=25 м2 будет находится:

Определение интенсивности и скорости движения

Скорость движения потока i (м/мин.) зависит от вида эвакуационного пути, плотности потока и условий эвакуации. Для первоначальных участков скорость движения на участке определяется как функция от плотности потока по таблице 2.1 .

i = f(Д i ), если q i-1 = 0, (20)

Таблица 2.1

В случае, если известные величины имеют промежуточные значения, то искомая величина определяется методом линейной интерполяции. Сущность метода интерполяции представлена формулой:

где H - искомая величина;

Н 1 , Н 2 - граничные значения искомой величины (Н 2 > Н 1 );

З - известная величина;

З 1 , З 2 - граничные значения известной величины (З 2 > З 1 ).

Рис. 2.11

Пример: дано D = 0,25 м 2 /м 2. Найти: q - ?

Определяются граничные значения:

D 1 =0,2 м 2 /м 2 ; D 2 =0,3 м 2 /м 2

q 1 =12 м/мин; q 2 =14,1 м/мин.

Метод экстраполяции применим для нахождения значений за пре делами зоны, определенной в таблице.

Интенсивность движения q i (м/мин; чел.м/мин.) характеризует кинетику движения потока и численно равна количеству людей, проходящих через поперечное сечение пути единичной ширины в единицу времени.

q i = D i i . (23)

Величину интенсивности движения для тупиковых участков определяют как функцию от плотности потока по таблице 2.1 .

q i = f(D i ), если q i -1 = 0. (24)

Для промежуточных (не тупиковых) участков значение скорости на участке определяется как функция от интенсивности движения по таблице 2.1 .

i = f (qi), если qi-1 0. (25)

Для каждого типа участков, а именно горизонтальный путь, дверной проем, лестницу вниз, лестницу вверх - скорость на участке (i) определяется по соответствующей колонке таблицы 2.1 .

Пропускная способность эвакуационного прохода Q i определяется количеством людей, проходящих через поперечное сечение пути в единицу времени.

Q i = q i i . (26)

Определение времени движения на участке

Время движения людского потока (t i , мин) на участке определяется по формуле:

, если q i q мах , (27)

где l i - длина участка, м;

i - скорость движения на участке, м/мин.

Общее расчетное время эвакуации (t р) определяется как максимальное из времени движения по маршрутам;

t р = мах {t м1, t м2 ,… t м3 },

где tмi - время эвакуации по маршруту i;

t j - время эвакуации по j - участку маршрута.

Уравнение неразрывности людского потока

Уравнение неразрывности людского потока связывает между собой параметры, определяющие движение потока на предыдущих и последующих участках.

где q i-1 - интенсивность движения людского потока, на предыдущем участке м/мин;

i-1 - ширина предыдущего участка, м;

i - ширина рассматриваемого участка пути, м.

При слиянии двух и более людских потоков интенсивность движения (q i) на участке определяется исходя из преобразованного уравнения неразрывности людского потока:

Рис. 2.13

Полученное значение интенсивности qi сравнивается с максимальным значением интенсивности для данного вида пути qмах. При этом qмах следует принимать равным, м/мин:

• - для горизонтальных путей - 16,5;
• - для дверных проемов - 19,6;
• - для лестницы вниз - 16;
• - для лестницы вверх - 11.

Если q i < q мах, то в соответствии с п. 2.5.3 определяется скорость движения на участке и время движения на участке в соответствии с п. 2.6.1. Далее производится расчет для последующего участка.

Определение времени задержки

q i > q мах, то на данном участке из-за образования скоплений будут задержки. Скопления становятся результатом нарушения пропускных способностей смежных участков, когда не выполняется условие

или Ройтмана М.Я.

где ti3 - время задержки на i участке;

N - количество эвакуирующихся;

f - средняя площадь горизонтальной проекции человека, м 2 /чел.;

i-1 , i - ширина предыдущего и последующего участков, м;

i - длина участка, где происходит задержка движения, м;

q i-1 - интенсивность движения на предыдущем участке, м/мин;

q пред, пред - предельные значения интенсивности и скорости движения потока.

Для практических расчетов более применима и рекомендуется формула профессора Предтеченского В.М. (31).

Предельные параметры (q пред, пред) находятся по таблице 2.1 при значении D = 0,9 и более.

Рис. 2.14

Время движения на участке в случае расчета на данном участке времени задержки определяется по формуле:

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

. (34)

В дальнейших расчетах для последующего участка принимаются значения параметров интенсивности по предельному значению.

В случае, если задержка недопустимо влияет на конечное значение расчетного времени эвакуации, необходимо увеличить ширину участка до величины, при которой создаются условия позволяющие избежать скоплений. Требуемая ширина участка рассчитывается по формуле, полученной путем преобразования уравнения неразрывности людского потока:

При увеличении ширины участка до требуемой величины, параметры движения определяются по табл. 2.1 при. Время задержки в данном случае не вычисляется.

Эвакуация людей из здания во время пожара – главная задач пожарной безопасности. Научно-исследовательские институты при МЧС России постоянно ищут методики, которые бы правильно рассчитали время эвакуации при пожаре. Расчет сделать непросто, потому что приходится учитывать большое количество факторов. Часть из них относится к категории «неопределенных». Отсюда и сложности.

Сам расчет производят на основании планировки и размеров здания, пропускной способности эвакуационных маршрутов и выходов, плюс, рассматриваются различные сценарии распространения огня. Особое внимание уделяется опасным схемам.

Нормативное время эвакуации при пожаре – это максимальный временной период, за который производиться полная эвакуация объекта. Но с учетом, что вредные факторы (это дым, токсичные вещества и другие) не достигли критического значения.

Все законодательные акты, которые касаются противопожарной безопасности, регламентируют, что рассчитывать время эвакуации при пожаре надо в независимости от назначения объекта. При этом расчет необходимо проводить на стадии проектирования здания.

Эти требования зафиксированы и в Федеральном Закона №123, и в приказах министра МЧС России под номерами 382 и 404, и в некоторых ГОСТах. Если такой расчет не был приложен к технической документации строящегося объекта, то строительство производить сегодня не разрешат.

Методы расчета

Сегодня для определения расчетного времени эвакуации людей при пожаре пользуются двумя математическими моделями:

• индивидуально-поточная;
• упрощенно-аналитическая.

Оба варианта сложны, поэтому их доверяют выполнять только специалистам. Сегодня в интернете можно найти программы, которые проводят расчеты времени эвакуации людей при пожаре, но сказать, что они точные, нельзя. Потому что учесть все факторы развития пожара такая программа не может. Но за основу их взять можно. Все дело в том, что задача проводимого расчета – рассмотреть самый опасный вариант с максимальным воздействием.

Факторы влияния

Решения поставленной задачи начинается с определения свободного пространства в помещениях. Чем оно больше, тем быстрее можно перемещаться большому количеству людей. Поэтому из общего объема помещения вычитается объем, занимаемый мебелью, оборудованием и техникой.

Далее производится сбор данных, которые будут определять скорость распространения огня. Это зависит от того же количества мебели, материалов, из которых сделана отделка помещений и построено само здание. При этом моделируются ситуации, связанные со схемами распространения пожара. Иногда принимаются упрощения, к примеру, как будут влиять факторы пожара на человека по отдельности. Дело в том, что провести расчет с использованием комплексного воздействия всех факторов на человека практически невозможно.

Поэтому погрешности расчета времени эвакуации при пожаре неизбежны. Их компенсируют таким показателем, как коэффициент безопасности, который варьируется в диапазоне 0,8-1,0. Использование этого коэффициента дает возможность определить время критической продолжительности пожара. Эта величина определяет время, за которое один из любых факторов доходит до критического состояния. К примеру, высокая задымленность, которая приводит к удушению человека.

В каждой расчетной схеме критическое время учитывается обязательно. Но за основу расчета выбирают наименьший его показатель при сравнении всех схем между собой.

Нормативные показатели

Расчет времени эвакуации людей при пожаре (пример, можно скачать здесь) производится с учетом плана эвакуации, который разрабатывается для объекта. Сюда же добавляется контингент эвакуируемых: дети, пожилые, взрослые, а также время года. Последний фактор определяет людей в зимней одежде, в которой перемещаться сложнее.

Рассчитывается средняя скорость перемещения людей по маршрутам (путям) пожарной эвакуации, пропускная способность этих маршрутов, их длина. Особое внимание дверям и тамбурам, которые являются своеобразным препятствием.

В видео специалист рассказывает о том, как надо рассчитать время эвакуации при пожаре в небольшом торговом центре:

Оценка возможность своевременной эвакуации при пожаре

Ситуация такая – время эвакуации из здания при пожаре всегда должно быть меньше, чем время распространения пожара, умноженное на коэффициент безопасности. Если это соотношение после проведенных расчетов обратно противоположное, то такое здание к эксплуатации не допускается. Поэтому расчетные выкладки производят на стадии проектирования, чтобы была возможность что-то исправить в проекте и довести показатели до нормативных (требуемых).

Обычно исправления – это расширение эвакуационных маршрутов, установка дополнительных выходов, использование негорючих материалов, монтаж более эффективных систем пожаротушения и дымоудаления.

Виды схем распространения пожаров

Временной период, за который опасные факторы становятся критическими, зависит от нескольких условий, где площадь возгорания одна из самых опасных. Но важно правильно определить не только размеры площади возгорания, но и по какой форме огонь начнет распространяться. Таких форм три:

• в виде прямоугольника с распространением во все стороны или в одну (две или три);
• круговое;
• криволинейное.

Необходимо отметить, что последний вариант – самый непредсказуемый. Отсюда и сложность провести прогноз и расчет эвакуации людей при пожаре (пример обозначен был выше).

При этом учитывают категорию пожарной безопасности каждого помещения (по таблицам), плюс причины произошедшего пожара. Самыми опасными из них являются горючие жидкости и взрывоопасные материалы. Особенно это касается последних, потому что они приводят к сокращению нормативов по эвакуации людей при пожаре.