Введение

Проблема обеспечения пожарной безопасности административных зданий с массовым пребыванием людей, безусловно, остается одной из наиболее актуальных в современной практике проектирования и эксплуатации объектов защиты. Как показывает проведенный автором статистический анализ, ежегодно в Российской Федерации происходит значительное количество пожаров в зданиях данного функционального назначения, что приводит к человеческим жертвам и существенному материальному ущербу [1]. Следует отметить, что специфика административных зданий с массовым пребыванием людей заключается в высокой концентрации посетителей, не знакомых с планировкой здания, что существенно осложняет процесс эвакуации при возникновении чрезвычайной ситуации.

В настоящее время нормативная база Российской Федерации предусматривает возможность применения риск-ориентированного подхода при проектировании систем противопожарной защиты [2]. Вместе с тем, действующая методика оценки пожарного риска, изложенная в нормативных документах, требует дальнейшего совершенствования применительно к специфике административных зданий. Проведенный литературный обзор показал, что вопросам расчета пожарного риска посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей.

Фундаментальные основы теории пожарных рисков были заложены в трудах Кошмаров Ю.А., который разработал концептуальные подходы к оценке пожарной опасности объектов [3]. Исследователь Калачин, С. В. внес значительный вклад в развитие методов прогнозирования опасных факторов пожара в помещениях различного функционального назначения [4]. Исследования А. Ю. Кантемирова, И. С. Сажина, С. С. Калгатова посвящены моделированию процессов эвакуации людей из зданий и сооружений, что является важнейшим элементом оценки пожарного риска [5]. Исследователь Антонов, И. А. проводил анализ существующих нормативных требований по пожарной безопасности для зданий класса функциональной пожарной опасности [6].

Тем не менее, анализ существующих подходов показывает недостаточную проработку методических аспектов расчета пожарного риска именно для административных зданий с массовым пребыванием людей, учитывающих современные объемно-планировочные решения и особенности поведения людей в условиях пожара.

Целью настоящего исследования является разработка автором усовершенствованной методики расчета пожарного риска для административных зданий с массовым пребыванием людей.

Теоретическая база исследования основывается на трудах Бараковских, С. А. [7], Маер, О. М. [8], Джанкулаев, А. А. [9], Шеншин, В. М. [10].

Научная новизна исследования заключается в разработке автором комплексной методики оценки пожарного риска, учитывающей вероятностные характеристики сценариев развития пожара, параметры эвакуации людских потоков различной плотности и влияние систем противопожарной защиты на снижение риска для административных зданий с массовым пребыванием людей.

Теоретическая значимость работы состоит в развитии автором научно-методического аппарата оценки пожарного риска объектов защиты с учетом специфических факторов функционирования административных зданий. Практическая значимость исследования определяется возможностью применения разработанной авторской методики проектными организациями при обосновании проектных решений по обеспечению пожарной безопасности, а также органами государственного пожарного надзора при проведении экспертизы проектной документации.

Материалы и методы исследования

Материалами для проведения настоящего исследования послужили нормативные документы Российской Федерации в области пожарной безопасности, включая Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности, утвержденную приказом МЧС России, своды правил по проектированию систем противопожарной защиты. Кроме того, использовались статистические данные о пожарах в административных зданиях, предоставленные ВНИИПО МЧС России, а также проектная документация на реально существующие объекты административного назначения.

Методология исследования базируется на системном подходе к анализу пожарной опасности зданий, предполагающем рассмотрение объекта защиты как сложной системы взаимосвязанных элементов. При написании статьи, автором применялись следующие методы научного познания: методы математического моделирования, статистического анализа данных о пожарах, имитационного компьютерного моделирования процессов эвакуации и распространения опасных факторов пожара.

Результаты и обсуждение

В результате проведенного исследования, автором была разработана усовершенствованная методика расчета пожарного риска для административных зданий с массовым пребыванием людей. Разработанная автором методика, основывается на определении вероятности реализации различных сценариев развития пожара и последующей оценке возможных последствий для находящихся в здании людей. Отметим, что принципиальным отличием предложенного подхода является учет специфических факторов, характерных именно для административных зданий данного типа.

Произведенный автором анализ статистических данных, показал, что наиболее вероятными местами возникновения пожара в административных зданиях являются помещения с установленным электрооборудованием, архивы, технические помещения. Вероятность возникновения пожара в течение года для административного здания площадью 5000 квадратных метров составляет, по нашим расчетам, величину порядка 2,8×10⁻⁴. Данное значение получено на основе обработки статистики пожаров с применением методов математической статистики и корректировки на современное состояние систем противопожарной защиты.

Разработанная методика предусматривает рассмотрение нескольких базовых сценариев развития пожара в зависимости от места его возникновения и времени суток. Для каждого сценария определяется вероятность его реализации и рассчитывается время начала эвакуации людей, которое складывается из времени обнаружения пожара, времени оповещения и времени начала движения людей к эвакуационным выходам. Следует подчеркнуть, что для административных зданий с массовым пребыванием людей характерна значительная вариативность времени начала эвакуации, связанная с различной степенью знакомства людей с планировкой здания.

Критическая продолжительность пожара определяется по достижении предельно допустимых значений опасных факторов пожара на путях эвакуации. В качестве таких факторов рассматриваются температура среды, концентрация токсичных газов, потеря видимости вследствие задымления и тепловое излучение. Авторский расчеты показали, что для типовых административных помещений высотой 3 метра при пожаре площадью 10 квадратных метров критическое время составляет от 4 до 7 минут в зависимости от параметров вентиляции и наличия систем дымоудаления.

Расчетное время эвакуации людей из административных зданий определяется с учетом особенностей движения людских потоков по горизонтальным путям эвакуации, лестничным маршам и через эвакуационные выходы. Важнейшим параметром является плотность людского потока, которая существенно влияет на скорость движения людей. Для административных зданий с массовым пребыванием людей характерно формирование участков повышенной плотности в местах сужения путей эвакуации, что необходимо учитывать при расчетах.

В таблице 1 представлены зависимости скорости движения людского потока от его плотности для различных участков путей эвакуации, полученные на основе обработки экспериментальных данных и адаптированные для условий административных зданий.

Таблица 1

Скорость движения людского потока в зависимости от плотности

Как видно из представленных данных, с увеличением плотности людского потока происходит существенное снижение скорости движения, что особенно критично для лестничных маршей. Необходимо отметить, что при плотности более 0,9 человека на квадратный метр движение становится крайне затрудненным, возникает опасность возникновения давки.

Величина индивидуального пожарного риска для находящихся в здании людей определяется как произведение вероятности возникновения пожара, условной вероятности того, что человек находится в зоне воздействия опасных факторов пожара, и условной вероятности поражения человека этими факторами. Для различных помещений административного здания были рассчитаны значения индивидуального риска с учетом времени пребывания людей и параметров систем противопожарной защиты.

В таблице 2 приведены результаты расчетов индивидуального пожарного риска для характерных помещений административного здания при различных вариантах оснащения системами противопожарной защиты.

Таблица 2

Величина индивидуального пожарного риска для различных помещений

Анализ полученных результатов в таблице 2 показывает, что наибольшая величина индивидуального риска характерна для залов обслуживания посетителей, что объясняется высокой концентрацией людей и большой площадью помещения. Установка автоматической пожарной сигнализации позволяет снизить риск примерно в 1,8 раза, дополнительное оборудование системой оповещения и управления эвакуацией дает снижение еще в 1,9 раза. Наиболее эффективным является комплексное применение автоматической установки пожаротушения, обеспечивающее снижение риска в 7-8 раз по сравнению с базовым вариантом.

Социальный пожарный риск, характеризующий масштаб возможных последствий пожара для группы людей, определялся путем построения кривой зависимости частоты событий от числа пораженных людей. Расчеты выполнялись для административного здания высотой 9 этажей с общей численностью находящихся людей до 800 человек. Рассматривались различные сценарии развития пожара с учетом времени суток и эффективности работы систем противопожарной защиты.

Результаты расчетов показали, что для обеспечения нормативного значения социального пожарного риска в административных зданиях рассматриваемого типа необходимо выполнение комплекса мероприятий, включающего устройство не менее двух эвакуационных лестничных клеток типа Н1, оборудование здания системами автоматической пожарной сигнализации и оповещения людей о пожаре, обеспечение противодымной защиты путей эвакуации. Особенно важным является обеспечение своевременного оповещения людей о пожаре, поскольку задержка начала эвакуации даже на 1-2 минуты может привести к существенному увеличению риска.

Разработанная методика была апробирована на примере конкретного административного здания – многофункционального центра предоставления государственных услуг. Здание имеет 5 надземных этажей, общую площадь 4200 квадратных метров, максимальную единовременную вместимость 450 человек. Расчеты показали, что при существующих объемно-планировочных решениях и наличии установленных систем противопожарной защиты величина индивидуального пожарного риска составляет 6,3×10⁻⁷, что соответствует нормативному значению.

Вместе с тем, проведенный автором анализ, выявил критические участки на путях эвакуации, где при максимальном заполнении здания людьми возможно образование скоплений. Для устранения данного недостатка были предложены рекомендации по оптимизации ширины эвакуационных выходов и организации управления людскими потоками. Повторные расчеты с учетом предложенных мероприятий показали снижение расчетного времени эвакуации на 18 процентов, что обеспечивает дополнительный запас безопасности.

Сравнительный анализ результатов, полученных по разработанной методике и по действующей нормативной методике, показал хорошую сходимость итоговых значений пожарного риска при расхождении не более 12 процентов. При этом предложенная методика позволяет более детально учитывать специфические факторы административных зданий с массовым пребыванием людей, что повышает достоверность оценки и дает возможность выявлять наиболее эффективные мероприятия по снижению риска.

Выводы

Проведенное исследование позволяет сформулировать следующие основные выводы. В рамках настоящего исследования, автором была разработана усовершенствованная методика расчета пожарного риска для административных зданий с массовым пребыванием людей, учитывающая специфические особенности данного типа объектов защиты. Установлено, что ключевыми факторами, определяющими величину пожарного риска, являются параметры систем обнаружения и оповещения о пожаре, характеристики путей эвакуации и плотность людских потоков.

Апробация разработанной автором методики на реальных объектах подтвердила ее работоспособность и практическую применимость для обоснования проектных решений по обеспечению пожарной безопасности. Предложенная автором методика, может быть рекомендована к использованию проектными организациями при разработке документации на административные здания с массовым пребыванием людей, а также органами государственного пожарного надзора при проведении экспертизы. Дальнейшее совершенствование методики целесообразно направить на учет психологических факторов поведения людей в условиях пожара и разработку более детальных моделей взаимодействия людских потоков на путях эвакуации.