Расчет времени эвакуации

Исходные данные для расчёта

В производственном помещении (l x b x h) обращается твёрдое горючее вещество в пылевидном состоянии. Масса отложившейся в помещении пыли не превышает значения m₁. Коэффициент пыления К_П. Масса пыли, выбрасываемой при аварии m_ап. Производительность аппарата q. В помещении проводится регулярная механизированная уборка, имеется вытяжная вентиляция. N число людей в помещении.

Вещество	l, м	b, м	h, м	m₁, кг	M₁, кг	m_ап, кг	q, кг/с	N, чел.
Адипиновая кислота	40	55	3	2	200	10	1,5	10
Антрацен	38	50	3,5	1,5	250	8	2,0	12
Диацетатцеллюлоза	33	60	4	2,25	300	7	1,7	8
Гексаметилендиамин	30	44	3	1,75	250	10	1,8	10
Глюкоза	38	70	3,5	2	350	9	2,0	15
Дифенил	33	53	4	2,25	400	7	1,5	8
ИФК-порошок	40	22	3	1,5	400	9	1,0	10
Калий	42	60	3,5	1,7	175	10	1,5	15
Канифоль	35	55	4	2,2	300	12	1,3	12

В одном из цехов находились ёмкости для хранения горючих жидкостей. При температуре воздуха t произошла авария (нарушилась герметичность перекачивающего насоса и прорвалась прокладка в трубопроводе), в результате горючая жидкость, переполнив ёмкости, разлилась по помещению. В цехе имелась естественная и аварийная вентиляция. Пол покрыт линолеумом.

n – количество ёмкостей, шт;

V – объём ёмкостей, л;

t – температура воздуха, ^оС;

D – диаметр трубопровода, м;

L – длина трубопровода, м;

l – длина цеха, м;

b – ширина цеха, м;

h – высота цеха, м;

q – скорость перекачки м³/сек;

N – количество людей постоянно находящихся в цехе, чел;

M – количество жертв, чел;

Вещество	n	l	b	h	L	D	V₁	V₂	V₃	V₄	t	q	N	M
Анилин	3	30	20	4	15	0,35	100	150	125	-	25	2	10	0
Ацетальдегид	4	50	30	4.5	25	0,4	50	100	75	100	30	3	15	2
Ацетон	2	20	20	4	10	0,35	200	100	-	-	30	1	7	0
Ацетонитрил	3	25	40	4	20	0,45	150	100	120	-	35	0,5	12	1
Бензол	3	35	30	4	30	0,3	100	150	150	-	30	2	16	3
Битил спирт	4	35	50	4.5	27	0,4	50	150	200	200	35	3	17	0
Гексан	2	20	25	4	40	0,35	200	250	-	-	25	1	8	0
Хлорбензол	3	45	35	4	50	0,45	100	200	100	-	30	0,5	13	2
Гидразин	4	40	50	4	45	0,35	50	200	100	100	35	2	19	4
Дихлорэтан	4	35	60	4	50	0,4	50	250	150	100	40	4	20	3

В результате взрыва (пожара) было разрушено n-пролётное каркасное производственное помещение (l x b x h). По периметру помещения был протянут трубопровод высокого давления диаметром D, из которого во время аварии со скоростью V в помещение выбрасывалось горючее вещество. В момент аварии в здании находилось N человек. Здание снабжено аварийной вентиляцией.

Вещество	l, м	b, м	h, м	D, м	V, м³/с	N, чел	P_раб, МПа
Аммиак	40	30	4,5	0,3	6	20	1
Ацетилен	35	50	4	0,4	7	17	1,5
Бутилен	50	30	4	0,25	8,5	25	3
Водород	35	50	4	0,4	6	15	3,5
Формальдегид	45	60	4,5	0,3	7	10	2,5
Дивинил	40	20	4,5	0,25	8	20	1,5
Кетен	50	30	4	0,4	8,5	7	4
Изобутан	35	45	4,5	0,3	6	9	3

Эвакуация людей из помещения

Определить время блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара; определить расчётное время эвакуации; сделать вывод о возможности безопасной эвакуации; предложить способы и средства тушения пожара.

Эвакуация людей из помещения

Значение вероятности безопасной эвакуации позволяет сделать вывод о том, пострадает ли человек при эвакуации или сможет выйти из здания при пожаре без угрозы его жизни или последствий для его здоровья.

Вероятность эвакуации из здания при пожаре определяют по формуле:

где Pэ.пij – вероятность эвакуации людей, находящихся в i-м помещении здания, по эвакуационным путям при реализации j-го сценария пожара; Pд.вij – вероятность выхода из здания людей, находящихся в i-м помещении, через аварийные или иные выходы.

Принимаем, что при отсутствии данных вероятность Pд.вij = 0,03 при наличии аварийных или иных выходов.

Вероятность эвакуации по эвакуационным путям P_Э.Пij определяется по формуле:

где t_блij - время от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования эвакуационных путей), мин;

t_Р_ij - расчетное время эвакуации людей из i-го помещения при j-ом сценарии пожара, мин;

t_Н.Эij - интервал времени от начала реализации j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из i-го помещения, мин.

1. Определение времени блокирования эвакуационных путей ОФП

Время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара определяется путем выбора минимального времени из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара:

Для определения времени блокирования путей эвакуации ОФП необходимо выбрать сценарий развития пожара, при котором ожидаются наихудшие последствия для находящихся в здании людей. Формулировка сценария развития пожара включает в себя следующие этапы:

-выбор места нахождения первоначального очага пожара и закономерностей его развития;

-задание расчетной области (выбор рассматриваемой при расчете системы помещений, определение учитываемых при расчете элементов внутренней структуры помещений, задание состояния проемов);

-задание параметров окружающей среды и начальных значений параметров внутри помещений.

Выбор места нахождения очага пожара производится экспертным путем. При этом учитывается количество горючей нагрузки, ее свойства и расположение, вероятность возникновения пожара, возможная динамика его развития, расположение эвакуационных путей и выходов.

Выбирается метод моделирования, формулируется математическая модель, соответствующая данному сценарию, и производится моделирование динамики развития пожара. На основании полученных результатов рассчитывается время достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимого значения на путях эвакуации.

Если путь эвакуации имеет несколько участков (разные помещения, коридоры, лестницы), тогда следует рассматривать распространение опасных факторов пожара из помещения, где пожар начался вдоль всего эвакуационного пути. Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляется и решается система дифференциальных уравнений аэрации, тепло- и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.

В настоящее время такое моделирование динамики развития пожара производят с помощью специализированных программных продуктов, которые позволяют заложить геометрию рассматриваемого здания, характеристики аварийной ситуации (вид пожароопасного вещества, его количество) и с учетом пожарной нагрузки и количества персонала, определяется время блокирования эвакуационных путей ОФП, а также расчетное время эвакуации людей при пожаре.

Для приблизительных упрощенных расчетов, при отсутствии программных средств, можно сделать следующие консервативные допущения:

- помещение, в котором начался пожар, отвечает условиям применения интегральной модели (из Методики);

- в здании предусмотрены меры по ограничению распространения ОФП и в связи с чем, ОФП локализуются только в одном помещении и в расчете не учитывается их распространение на второй и последующие участки пути эвакуации;

- при расчете эвакуации не рассматривается сценарий, когда в помещении происходит взрыв газо(паро)- или пылевоздушной смеси, так как при таком сценарии условная вероятность поражения человека опасными фактора взрыва принимается равной 1, а вероятность эвакуации, соответственно, равной нулю. В расчете рассматриваются только сценарии пожара.

В таком случае для одиночного помещения, удовлетворяющего условиям применения интегральной модели, допускается определять критические времена по каждому из опасных факторов пожара с помощью аналитических соотношений по формулам (24)-(33).

Наиболее часто при расчетах рассматриваются три основных вида развития пожара:

1. круговое распространение пожара по твердой горючей нагрузке,

2. линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке,

3. неустановившееся горение горючей жидкости.

Если не рассматривать сценарий взрыва горючей газо(паро)- или пылевоздушной смеси, тогда необходимо проанализировать наличие в помещении другой пожарной нагрузки. Как правило, такой нагрузкой является электротехническая продукция, кабели, а также отделочные материалы или мебель (при наличии).

Рассмотрим следующий сценарий: В помещении происходит воспламенение изоляции кабеля вследствие износа. Т.е. рассматривается линейное распространение пожара по твердой горючей нагрузке. Формируется задымленная зона, которая распространяется по всему объему помещения. Объем помещения составляет 1200 м³. Опасные факторы пожара не распространяются в соседние помещения в пределах пожарного отсека. В результате распространения опасных факторов пожара блокируются эвакуационные выходы из помещений.

Для проведения расчетов времен блокирования опасными факторами пожара эвакуационных путей и выходов по интегральной модели применяются следующие параметры пожарной нагрузки:

– низшая теплота сгорания 25,0 МДж/кг

– линейная скорость распространения пламени 0,0071 м/с

– удельная скорость выгорания 0,0244 кг/м²∙с

– дымообразующая способность 635 Нп∙м²/кг

– потребление кислорода O₂ 2,19 кг/кг

– коэффициент полноты сгорания 0,95

Выделение газа:

– углекислого газа CO₂ 0,398 кг/кг

– угарного газа CO 0,109 кг/кг

– хлористого водорода HCl 0,0245 кг/кг.

Ниже приведены результаты расчета времени блокирования эвакуационных выходов в рассматриваемом помещении в соответствии с критериями, изложенными в Приложении 5 к Методике (по формулам 24-33).

Результаты расчета времени блокирования эвакуационного выхода из помещения.

Параметр	Единица измерения	Значение
Высота расчета ОФП	м.	1,7
По повышенной температуре	с.	40090 (не достигается в течение 1800 с)
По потере видимости	с.	279
По пониженному содержанию кислорода	с.	2686 (не достигается в течение 1800 с)
По X_CO2	с.	10110 (не достигается в течение 1800 с)
По X_CO	с.	1957 (не достигается в течение 1800 с)
По X_HCl	с.	581

Выбирая минимальное значение из таблицы, считаем что время блокирования эвакуационных путей (или выхода из помещения) принимается по потере видимости равным 279 сек.

2. Определение расчётного времени эвакуации

Расчётное время эвакуации определяют исходя из протяжённости путей эвакуации, скорости движения людских потоков на всех участках пути от наиболее удалённых мест до эвакуационных выходов.

Время движения людского потока по i-ому участку: , мин., где:

– длина участка, м

– скорость людского потока на i-ом участке, м/мин

Плотность людского потока на i-ом участке пути: , где

– число людей, движущихся по i-ому участку пути

– ширина прохода, м

– средняя площадь горизонтальной проекции человека (принимается для взрослого в летней одежде – 0,1 м², для взрослого в зимней одежде – 1,25 м², для подростков и детей – 0,07 м²)

Расчёт ведётся исходя из самых неблагоприятных условий. Следовательно .

Интенсивность движения людского потока на i-ом участке пути:

Скорость движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по табл.3 в зависимости от значения движения людского потока по каждому из этих участков пути, в том числе и для дверных проёмов, по формуле: