Введение к работе
Постановка проблемы и ее актуальность. Статистические данные о пожарах в стране свидетельствуют о том, что принимаемые меры и установленные в нормативных документах требования пожарной безопасности не приводят к снижению потерь от пожаров в зданиях. Следовательно нормативные требования, предъявляемые к системам обеспечения пожарной безопасности зданий недостаточно эффективны, нуждаются в глубоком переосмыслении и научном обосновании. Поэтому разработка научных основ концепции обоснования требований пожарной безопасности нормативных документов в настоящее время становится особенно актуальной.
Одним из путей снижения потерь от пожаров в зданиях является повышение эффективности систем их противопожарной 'защиты на основе переработки норм пожарной безопасности с целью научного обоснования на качественно более высоком уровне и согласования между собой требований пожарной безопасности, предъявляемых к поведению людей, к размещению ручных огнетушителей и внутренних пожарных кранов, к размерам путей эвакуации, к параметрам и времени срабатывания противодымной вентиляции, к размещению пожарных извещателей и спринклеров.
За последние 20 лет Кошмаровым Ю. А., Абдурагимовым И.М., Меркушкиной Т. Г., Тимошенко В.Н.. Зотовым Ю.'С, Шароваром Ф. И., Кузнецовым В.А., Медяником Ю. М., Есиным-В.М., Ильминским И. И., Поповым П. С, Грушевским Б. В., а также зарубежными исследователями накоплен определенный опыт решения каждой из перечисленных выше задач в отдельности.
Однако совместная работа ручных и автоматических средств противопожарной защиты в условиях пожара не исследовалась, обобщение теоретического и экспериментального материала по этим вопросам не проводилось и поэтому научно обоснованная концепция обеспечения пожарной безо-
пасности зданий ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты не сформулирована. Тепло- и мас-сообменные процессы в помещении при пожаре, необходимые для определения времени наступления опасности для жизни людей, расчета времени срабатывания пожарных извещателей и спринклеров, обоснования необходимых параметров проти-водымной вентиляции в зальных помещениях изучены недостаточно. Вопросы моделирования боевых действий людей по тушению пожара ручными огнетушителями или стволами от пожарных кранов до сих пор не ставились в необходимых масштабах. Комплексного метода оценки эффективности системы предотвращения пожара в здании на основе расчета вероятности возникновения пожара не создано. Поэтому в ходе диссертационного исследования возникла необходимость сформулировать научно обоснованную концепцию обеспечения пожарной безопасности зданий ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты на основе использования принципов системного подхода к решению проблемы. В основу этой концепции положены представление о том, что обеспечить пожарную безопасность здания можно только в результате совместного функционирования элементов системы его противопожарной защиты, а также закономерности одновременно протекающих процессов развития пожара в помещении и реакции (воздействия) автоматических средств противопожарной защиты на изменение параметров среды в помещении, боевых действий людей по тушению пожара ручными огнетушигелями или стволами от внутренних пожарных кранов и эвакуации людей из помещения при пожаре. Комплекс названных вопросов в такой взаимосвязи ранее не изучался и обобщенных исследований, необходимых для разработки научных основ обеспечения пожарной безопасности зданий ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты, не проводилось. Решению указанной проблемы посвящена настоящая работа.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной
работы является разработка научно обоснованной концепции обеспечения пожарной безопасности зданий ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты на основе системного подхода к изучению системы противопожарной защиты здания, исследования процессов развития пожара в помещении, анализа отечественного и зарубежного опыта.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить задачи, составляющие научную новизну и практическую значимость работы.
Объект исследования. Объектами исследования в настоящей работе являлись:
закономерности развития начальной стадии пожара в помещении;
опасные для людей факторы пожара;
закономерности задымления помещений при пожаре в условиях работы противодымной вентиляции;
параметры припотолочной веерной струи и ее взаимодействие с пожарными извещателями и спринклерами;
боевые действия людей по тушению пожара ручными средствами противопожарной защиты;
зависимость результата функционирования ручных и автоматических средств противопожарной защиты здания от их технических характеристик и затрат на их содержание;
структура системы обеспечения пожарной безопасности здания ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты;
причинно-следственные связи, обуславливающие возникновение пожара в пожаровзрывоопасном объекте;
Методы исследования. В работе использовались методы системного анализа, теории планирования эксперимента, обработки его результатов и оценки погрешностей, математического моделирования покара в помещении, теории подобия, теории вероятностей и математической статистики, физического моделирования развития пожара в помещении, технико-экономического анализа, теории аэрации.
Научную новизну работы составляют:
-
Концепция и дерево целей (понятий) обеспечения пожарной безопасности зданий ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты.
-
Интегральная модель начальной стадии развития пожара в помещении для решения задач по обеспечению безопасности людей.
-
Зонная модель процесса задымления помещения при пожаре для решения задач по обеспечению безопасности людей, обоснованию параметров и необходимого времени включения противодымной вентиляции.
-
Закономерности изменения параметров веерной при-потолочной струи над локальным очагом пожара при нестационарном выгорании горючих жидкостей.
-
Формула для расчета безопасного расстояния от очага пожара до ствольщика.
-
Математические модели боевых действий людей по тушению пожара в здании ручными огнетушителями или стволами от внутренних пожарных кранов, позволяющие обосновать необходимое время обнаружения пожара и определить необходимое количество огнетушителей или пожарных кранов в здании для успешной ликвидации пожара.
-
Экспериментальные данные по исследованию начальной, стадии развития пожара в помещениях различного объема, "параметров веерной припотолочной струи при локальных пожарах в помещениях и тепловой инерционности отечественных извещателей и спринклеров.
Практическая значимость работы заключается в том, что на основе полученных результатов разработаны:
-
Методика определения необходимого времени эвакуации людей из помещения при пожаре.
-
Методика определения необходимого количества шахт дымоудаления, крышных вентиляторов или открывающихся зенитных фонарей для обеспечения незадымления рабочей зоны людей при пожаре в течение заданного времени.
-
Методические рекомендации по определению необходимого количества внутренних пожарных кранов для защиты здания от пожаров. - М.: ВНИИПО, 1993;
-
Методические рекомендации по размещению пожарных извещателей в помещениях для различных целей функционирования систем автоматической пожарной сигнализации. -М.: ВНИИПО. 1993;
-
Рекомендации по применению огнетушителей в производственных, складских и общественных зданиях и сооружениях. - М.: ВНИИПО, 1986;
-
Приложение 3 ГОСТ 12.1.004-91 "Метод определения вероятности возникновения пожара (взрыва) в пожаровзры-воопасном объекте".
-
Методика оценки экономической эффективности автоматических средств противопожарной защиты зданий.
Практическая значимость работы заключается кроме того в том, что разработанные методы и математические модели позволяют существенно повысить эффективность проектируемых систем обеспечения пожарной безопасности зданий ручньши и автоматическими средствами противопожарной защиты, а также переработать ряд нормативных документов в области обеспечения пожарной безопасности зданий, что повысит уровень их противопожарной защиты при снижении затрат на обеспечение пожарной безопасности зданий.
Внедрение результатов работы в практическую деятельность нормативно-технических работников пожарной охраны позволит проводить оценку качества проектной документации на вновь строящиеся здания или разрабатывать альтернативные варианты их защиты.
Использование положений диссертации в практике проведения пожарно-технических экспертиз о пожарах обеспечит возможность научной проверки версий о причине катастрофических последствий имевших место пожаров.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационных исследований использованы:
при подготовке Федерального закона "О пожарной безопасности" (1993-1994 гг.);
при разработке Правил пожарной безопасности в Российской Федерации. ППБ-01-ЭЗ. - М.: МВД России, 1993;
при разработке СНиП 11-2-80 "Противопожарные. нормы проектирования зданий и сооррсений" и переработке СНиП 11-77-80 "Магазины";
МЧС России, а также Госстроем России и его проектными организациями при разработке более эффективных и экономически выгодных вариантов противопожарной защиты зданий различного назначения, а также для совершенствования нормативно-технических документов в области строительства;
в системе автоматизированного проектирования "Пожарная безопасность зданий и сооружений", удостоенной серебряной медали ВДНХ СССР;
при разработке системы противопожарной защиты корпуса N 101 ПО "ЕлаЗ", рекомендаций по противопожарной защите корпуса блока цехов сварных машиностроительных конструкций (БЦСМК) завода "Трансмаш", рекомендаций по обеспечению пожарной безопасности спортивно-зрелищного комплекса' "Измайлово", системы дымоудаления ткацкого корпуса N 1 Лежневской прядильно-ткацкой фабрики, выполненной на базе крышных вентиляторов;
в ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования;
в работах по решению научно-технической проблемы Госстроя СССР на 1978-1984 гг. "Пожарная безопасность зданий и сооружений", утвержденной постановлением Госстроя СССР N 2 от 12.01.1978 г.
в учебном процессе ВИПТШ МВД России;
в научных исследованиях ВНИИПО МВД России.
В результате выполненных исследований решена важная народнохозяйственная проблема по обеспечению пожарной безопасности зданий различного назначения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на VI Всесоюзной научно-практической конференции "Горение и проблемы тушения пожаров" (Москва, 1979г.), Всесоюзной научно-практической конференции "О состоянии и мерах по предупреждению пожаров в учреждениях с массовым пребыванием людей" (Москва, 1980 г.), II Всесоюзной научно-технической конференции "Взрывобезопасность технологических процессов, пожаро- и взрывозащита оборудования и зданий" (Северодо-нецк, 1985 г.), XI совещании специалистов стран-членов СЭВ по технике безопасности, охране труда и противопожарной защите - ИНТАБ-85 (Казань, 1985 г.), IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства (Москва, 1988 г.), X Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы пожарной безопасности зданий и сооружений" (Москва,1990 г.), XI Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы предотвращения и тушения пожаров на объектах народного хозяйства" (Москва, 1992 г.), XII Всероссийской научно-практической конференции "Научно-практическое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ" (Москва, 1993г.), научно-практической конференции "Обеспечение комплексных мероприятий пожарной безопасности предприятий и организаций различных форм собственности" (Санкт-Петербург, 1994 г.), первом международном семинаре "Пожаровзрывоопасность веществ и взрывозащита объектов" (Москва, 1995 г.), конференции стран СНГ "Проблемы пожарной безопасности" (Киев, 1995 г. ).
На зашиту выносятся:
-
Концепция и дерево целей (понятий) обеспечения пожарной безопасности зданий ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты.
-
Методические основы определения необходимого количества ручных огнетушителей для защиты здания от пожаров.
-
Методика определения необходимого количества внутренних пожарных кранов для защиты здания от пожаров.
-
Комплекс методик по определению необходимого времени обнаружения пожара для обеспечения безопасной эвакуации людей и успешного тушения пожара ручными и автоматическими средствами противопожарной защиты.
-
Интегральная модель начальной стадии развития пожара в помещении для решения задач по обеспечению безопасной эвакуации людей.
-
Методика определения необходимого времени эвакуации людей из помещения при пожаре.
-
Зонная модель процесса задымления помещения при пожаре для решения задач по обеспечению безопасности людей и обоснованию параметров противодымной вентиляции.
-
Методика расчета необходимого количества шахт дымоудаления, крышных вентиляторов или открывающихся зенитных фонарей для обеспечения незадымления рабочей зоны людей при пожаре в помещении в течение заданного времени.
-
Закономерности изменения параметров веерной при-потолочной струи в помещениях при нестационарном выгорании горючих жидкостей на постоянной площади.
-
Методика обоснования пожарно-технических требований к размещению пожарных извещателей и спринклеров в помещении для своевременного обнаружения пожара.
-
Методика оценки экономической эффективности автоматических средств противопожарной защиты зданий.
-
Метод определения вероятности возникновения пожара (взрыва) в пожаровзрьюоопасном объекте.
Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 45 работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Основные положения диссертации изложены на 480 страницах машинописного текста, содержат 137 таблиц, 103 рисунка и дополнены 4 приложениями.
