/
Теги: строительство строительные материалы строительно-монтажные работы
ISBN: 5-93093-438-Х
Похожие
Текст
'.Г£2
А.Н. Баратов, В.А. Пчелинцев
ПОЖАРНАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
QU
А.Н. Баратов, В.А. Пчелинцев
ПОЖАРНАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
Рекомендовано Учебно-методическим объединением
вузов РФ по образованию в области строительства
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по направлению 653500 «Строительство»
2-е издание, дополненное и переработанное
Издательство Ассоциации строительных вузов
Москва 2006
ББК
УДК 69.05: 658.382
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор И.А. Болодъян
(ФГУ Всероссийский НИИ противопожарной обороны МЧС РФ);
кандидат технических наук Н.О. Стоякович (Академия государственной
противопожарной службы МЧС РФ).
Баратов А.Н., Пчелинцев В.А.
Пожарная безопасность. Учебное пособие: - М.: Издательство Ас¬
социации строительных вузов, 2006. - 144 с.
ISBN 5-93093-438-Х
В пособии изложены основы теории горения и взрыва, рассмотрены свойства ве¬
ществ, характеризующие их взрывопожарную опасность, приведены принципы оценки
взрывопожарной опасности производственных помещений и огнестойкости зданий, да¬
на оценка пожарной опасности инженерного оборудования, рассмотрены вопросы ту¬
шения пожаров и пожарной автоматики.
ISBN 5-93093-438-Х
МИН I
7859 3 0'І9 34380
5 Издательство АСВ, 2006
) Баратов А.Н.,
Пчелинцев В.А., 2006
Учебное пособие
Анатолий Николаевич Баратов, Владимир Алексеевич Пчелинцев
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Компьютерная верстка: А. С. Жучихина
Корректор: Р.В. Воробьева
Дизайн обложки: Н.С. Кузнецова
Лицензия JIP № 0716188 от 01.04.98. Сдано в набор 17.12.05
Подписано к печати 10,07.06. Формат 60x90/16.
Бумага газетная. Печать офсетная. Гарнитура Таймс. 11 завод
Усл.-печ. л. 9,0. Тираж 1000 экз. Заказ № 4140.
Издательство Ассоциации строительных вузов (ACB)
129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, отдел реализации - оф. 511
тел., факс: (495)183-56-83, e-mail: iasv@mgsu.ru. http://www.iasv.ru/
Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленных диапозитивов в ОАО «Дом печати — ВЯТКА»
610033, г. Киров, ул. Московская, 122
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие является существенно дополненным и значительно перерабо¬
танным изданием пособия «Пожарная безопасность». Необходимость издания вы¬
звана изменением многих противопожарных требований и норм, появлением ряда
новых разработок в области пожаро-взрывозащиты и целесообразностью разработки
единого подхода к проблемам обеспечения пожарной безопасности в различных от¬
раслях промышленности.
Пособие предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей техниче¬
ских вузов различного профиля, а также для специалистов проектных организаций и
практических работников пожарной охраны.
Разделы I, 6 и 7 написаны заслуженным деятелем науки РФ, доктором
техн. наук, проф. Баратовым А.Н., разделы 2, 3 и 4 — канд. техн. наук, проф.
Пчелинцевым В.А., раздел 5 — канд. техн. наук, доцентом Малаховой Т.В.
Авторы выражают признательность рецензентам за ценные советы по рукопи¬
си пособия.
ВВЕДЕНИЕ
Пожары и взрывы причиняют значительный материальный ущерб и в ряде
случаев вызывают тяжелые травмы и гибель людей. Ущерб от пожаров и взрывов
в промышленно развитых странах превышает 1% национального дохода и имеет
тенденцию постоянного роста. В России также происходит ежегодное увеличение
количества пожаров и убытков от них, а число людей, погибающих на пожарах,
превышает 20 тысяч в год. Из этого числа 85% приходится на пожары в жилых
зданиях.
Наибольшие убытки от пожаров и взрывов отмечаются в энергетике, нефтега¬
зодобыче и переработке. Большой ущерб наносят пожары сельскому хозяйству. Ко¬
лоссальные материальные убытки и экологический ущерб приносят лесные пожары.
В то же время отмечается снижение внимания проектных организаций к выполне¬
нию противопожарных требований и норм в процессе проектирования и контроля за
их выполнением в процессе строительства и реконструкции зданий, а также надзор¬
ных органов за выполнением противопожарных требований при эксплуатации
взрыво- и пожароопасных производств и зданий с массовым пребыванием людей.
Надзор за безопасным ведением технологических процессов возложен на органы
Росгортехнадзора, которые имеют широкие полномочия вплоть до прекращения функ¬
ционирования предприятия, где не соблюдаются требования взрывобезопасности.
Государственный пожарный надзор осуществляется Управлением государст¬
венного противопожарного надзора МЧС РФ, его управлениями, отделами и под¬
разделениями в республиканских, краевых и областных центрах, а также населен¬
ных пунктах.
В декабре 2002 г. Государственной думой России был принят закон «О техни¬
ческом регулировании», который вызвал необходимость реформирования основных
принципов нормирования противопожарных требований. Этим законом определено,
что техническими регламентами, С учетом степени риска причинения вреда, уста¬
навливаются обязательные для применения и исполнения необходимые требования,
обеспечивающие пожарную безопасность, взрывобезопасность, промышленную
безопасность, термическую и химическую безопасность к объектам технического
регулирования (в том числе сооружениям и процессам производства).
3
В правительственную программу разработки технических регламентов на
2004 — 2010 годы вошло семь технических регламентов по пожарной безопасности:
«Пожарная безопасность. Общие требования», «Требования пожарной безопасности
для городов и населенных пунктов», «Требования пожарной безопасности для зда¬
ний и сооружений», «Требования пожарной безопасности для процессов и методов
производства, эксплуатации и утилизации», «Требования пожарной безопасности
для продукции», «Требования пожарной безопасности для нефтегазового комплек¬
са», «Требования пожарной безопасности для промышленных и сельскохозяйствен¬
ных предприятий».
Технический регламент является документом, принятым международным догово¬
ром РФ, федеральным законом, указом Президента РФ, постановлением Правительства
РФ, и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования. До всту¬
пления в силу технических регламентов нормативные правовые акты РФ и норматив¬
ные документы федеральных органов подлежат обязательному исполнению только в
части, соответствующей целям защиты жизни или здоровья граждан, имущества физи¬
ческих или юридических лиц, государственного или муниципального имущества, ох¬
раны окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений.
Мероприятия, направленные на обеспечение пожарной безопасности, прово¬
дятся по двум направлениям — пожарная профилактика и активная противопожар¬
ная защита. Первое направление связано с недопущением возникновения пожаров
или взрывов или с максимально возможным ослаблением последствий этих явле¬
ний, если они все-таки произойдут. Второе направление охватывает мероприятия по
ликвидации возникших пожаров.
В отличие от предыдущего издания данное пособие содержит требования и
мероприятия по пожаро-взрывозащите не только в области строительства, но и
применительно к технологическим процессам и оборудованию, размещаемых в
зданиях и сооружениях. Целесообразность такой универсализации обусловлена
тем, что практически невозможно разделить проблемы обеспечения пожаро-
взрывобезопасности зданий и сооружений от процессов и оборудования в них.
Авторы надеются, что пособие поможет студентам получить сведения об осо¬
бенностях процессов горения, свойствах веществ, определяющих их взрывопожар¬
ную опасность, принципах оценки взрывопожарной опасности помещений и зданий,
основных средствах и способах тушения пожаров. Эти сведения необходимы каж¬
дому молодому специалисту для объективной оценки взрывопожарной опасности
предприятия, где ему предстоит начать свою деятельность и таким образом позво¬
ляет свести до минимума вероятность возникновения аварий, пожаров и взрывов,
которые в большинстве случаев являются следствием нарушения или незнания эле¬
ментарных требований технологических регламентов, инструкций, правил и норм.
Работники проектных организаций и пожарной охраны могут найти в пособии
сведения, необходимые им в практической деятельности.
4
I. ГОРЕНИЕ И ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ СВОЙСТВА
ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
1.1. ОБШИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРЕНИИ
Горением называется сложный физико-химический процесс взаимо¬
действия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоуско-
ряющимся превращением и сопровождающийся выделением большого ко¬
личества тепла и света. Обычно в качестве окислителя в этом процессе
участвует кислород, которого в воздухе содержится около 21%. Для воз¬
никновения и развития процесса горения необходимы горючее вещество,
окислитель и источник воспламенения, инициирующий реакцию между го¬
рючим и окислителем. Этот источник должен обладать определенным запа¬
сом энергии и иметь температуру, достаточную для начала реакции. Горю-
чее и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с
другом. Горение, как правило, происходит в газовой фазе, поэтому горючие
вещества, находящиеся в конденсированном состоянии (жидкости, твердые
материалы), для возникновения и поддержания горения должны подвер¬
гаться газификации (испарению, разложению), в результате которой обра¬
зуются горючие пары и газы в количестве, достаточном для горения. Горе¬
ние отличается многообразием видов и особенностей, обуславливаемых
процессами тепломассообмена, газодинамическими эффектами, кинетикой
химических превращений и др., а также обратной связью между внешними
условиями и характером развития горения. В зависимости от агрегатного
состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетероген¬
ным. При гомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в га¬
зообразном состоянии. Причем, если компоненты перемешаны, то происхо¬
дит горение предварительно перемешанной смеси, которое иногда
называют кинетическим (поскольку скорость горения в этом случае зависит
только от кинетики химических превращений). Строго говоря, термин «ки¬
нетическое горение» недостаточно точен, так как любой вид горения зави¬
сит от кинетики химических реакций. Если газообразные компоненты не
перемешаны, то происходит диффузионное горение (например, при поступ¬
лении горючих паров в воздух от поверхности горючей жидкости или при
горении стеариновой свечи). Горение, характеризуемое наличием раздела
фаз в горючей системе (например, горение твердых материалов), является
гетерогенным. Хотя, как отмечалось выше, реакция окисления, обуславли¬
вающая возникновение и развитие горения, протекает в газовой фазе, при
гетерогенном горении большое значение приобретают также процессы, ве¬
дущие к изменению фазового состояния. Для поддержания гетерогенного
горения важную роль играет также интенсивность потока образуемых из
конденсированных материалов горючих паров.
Г орение различается также по скорости распространения пламени, и в
зависимости от этого фактора оно может быть дефляграционным (скорость
5
пламени в пределах нескольких м/с), взрывным (скорость пламени до сотен
м/с) и детонационным (скорость порядка тысяч м/с). Кроме того, различают
ламинарное горение, характеризуемое послойным распространением фрон¬
та пламени по свежей горючей смеси, и турбулентное, характеризуемое пе¬
ремешиванием слоев потока и повышенной скоростью выгорания.
В зависимости от соотношения горючего и окислителя можно выде¬
лить бедные (содержащие в избытке по сравнению со стехиометрическим
соотношением компонентов окислитель) и богатые (содержащие в избытке
горючее) горючие смеси. Стехиометрическим называется исходное соот¬
ношение компонентов горючей смеси, при сгорании которой ни один из ис¬
ходных компонентов не остается в избытке в продуктах реакции. Напри¬
мер, для реакции сгорания метана в воздухе (в котором на один объем
кислорода приходится 3,78 объемов азота) стехиометрическое соотношение
компонентов составляет:
ICH4 + 202 + 2 • 3,78N2 = CO2 + 2Н20 + 7,56N2.
Согласно этому уравнению стехиометрическое содержание метана со¬
ставляет:
Сст=-ҺШ =9,5% об.
1 + 2 + 7,56
Расчет стехиометрического содержания горючего вещества для наибо¬
лее распространенного класса горючих веществ — углеводородов и их про¬
изводных выполняется по формуле:
100 0/ Л
Ccm = % об., .
I + 4,48 • р
где В = П +—a-.—.
с 4 2
Здесь Пс, 77,„ П0 — соответственно число атомов С, Н, О в молекуле
горючего.
Реальные пожары характеризуются, как правило, диффузионным гете¬
рогенным турбулентным или дефляграционным горением.
Взрывное горение может иметь место в предварительно приготовлен¬
ных смесях горючих газов и паров с воздухом (например, при утечке горю¬
чего газа из трубопровода или испарении пролитой горючей жидкости), а
также в жидких и твердых горючих аэрозолях (взвешенные в воздухе капли
горючих жидкостей или горючие пыли).
Горение может осуществляться в двух режимах: самовоспламенения,
заключающемся в самопроизвольном возникновении пламенного горения
предварительно нагретой до некоторой критической температуры горючей
смеси (называемой температурой самовоспламенения) и проявляющегося в
одновременном (в виде вспышки) сгорании всей горючей смеси, и в режиме
распространения волны горения (распространения фронта пламени) по хо-
6
лодной смеси при ее локальном зажигании (воспламенении) внешним ис¬
точником.
Пламя — это видимая зона горения, в которой наблюдаются свечение
и излучение тепла. Возникшее в результате воспламенения пламя само ста¬
новится источником потока тепла и химически активных частиц в приле¬
гающие слои свежей горючей смеси, за счет чего обеспечивается переме¬
щение фронта пламени.
Для получения представлений о распространении волны горения помес¬
тим гомогенную горючую смесь в стеклянную трубку, открытую с одного
конца (рис. 1.1), и воспламеним ее внешним источником у открытого конца.
2
\
3 I
/ /
Продукты '
сгорания
/
—Свежая смесь
Рис. 1.1. Схема распространения пламени в гомогенной газовой смеси:
I — стеклянная трубка, 2 — фронт пламени, 3 — направление распространения пламени
Распространяющееся вначале сферически пламя при достижении Сте¬
нок трубки преобразуется в плоский узкий (толщиной менее IO"5 м) фронт,
распространяющийся в сторону свежей смеси. Продукты сгорания, объем
которых в результате повышения температуры в несколько раз превышает
объем исходной смеси, истекают из трубки через открытый конец. Ско¬
рость перемещения фронта пламени по нормали к его поверхности называ¬
ется нормальной скоростью распространения пламени и обозначается Uh-
Нормальная скорость пламени имеет минимально возможную величину, не
зависит от условий, а лишь от химического состава горючей смеси и соот¬
ношения горючего и окислителя (максимальное значение Uh соответствует
стехиометрическому соотношению компонентов горючей смеси). Этот по¬
казатель, строго говоря, является единственным из всех многочисленных
характеристик пламени, имеющих характер физико-химической константы.
Если же закрыть свободный конец трубки, то горячие продукты сгора¬
ния будут как поршень давить на пламя и увеличивать скорость его пере¬
мещения. Суммарная скорость такого перемещения фронта пламени назы¬
вается видимой скоростью пламени (обозначается Ub) и определяется
выражением:
Ub=Uh-S, (1.1)
где s — степень расширения продуктов сгорания, рассчитываемая по формуле:
где г) — отношение числа молей продуктов сгорания к числу молей исход¬
ной смеси, Тг, T0 — температуры горения и начальная. Величина rj для уг¬
леводородных горючих веществ близка к единице.
7
В случае диффузионного горения,
схема которого показана на рис. 1.2,
пламя как бы стоит на месте, а в него
втекают с одной (область «а») горючие
пары, а с другой стороны (область «в») —
воздух. Наиболее характерным приме-
„ . „ • , , ром диффузионного пламени является
Рис.1.2. Схема диффузионного
ламинарного пламени: горящая свеча,
а - зона горючих паров, Важнейшей особенностью процесса
б - зона горения, горения является самоускоряющийся ха-
B - окружающая среда (воздух) рактер химического превращения. В соот¬
ветствии с представлениями о кинетике
химических реакций скорость реакции описывается уравнением Аррениуса:
W = A[r]a [0]в exp(-E/RT), (1.2)
где [г] и [0] — соответственно концентрации горючего и окислителя;
А — предэкспонента; а, в — стехиометрические коэффициенты, с кото¬
рыми участвуют в реакции компоненты горючей смеси; E — энергия ак¬
тивации, требуемая для такого ослабления внутримолекулярных связей,
чтобы началась реакция; T — температура; R — газовая постоянная.
Известны два механизма самоускоряющихся превращений при го¬
рении, теории которых разработаны лауреатом Нобелевской премии
Н.Н. Семеновым и его учениками, — тепловой и цепной.
Тепловой механизм заключается в возрастании W с увеличением Т, а
увеличение T обусловлено экзотермичностью реакции окисления-восста¬
новления. Согласно теории «теплового взрыва» разогрев в горючей сме¬
си при ее последовательном нагреве извне обусловливается соотношени¬
ем скоростей процессов тепловыделения (dq^dt) и теплоотвода из зоны
реакции (dq2/dt) и возникает тогда, когда достигается условие:
dqi/dt > dq2/dt. (1.3)
Поскольку dqi / dt = Q • W (Q — тепловой эффект реакции, W — ско¬
рость реакции) изменяется согласно ур. (1.3) с температурой экспоненци¬
ально, а
dq2/dt = а • F0 (T-T0)
(где а — коэф. теплоотдачи в стенки реакционного сосуда; F0 — по¬
верхность сосуда; Т, T0 — температура текущая и начальная) изменяется с
температурой линейно, то с повышением температуры интенсивность теп¬
ловыделения начинает обгонять интенсивность теплоотвода. Поэтому при
непрерывном нагреве горючей смеси обязательно должно достигаться ус¬
ловие, определяемое неравенством (1.3). Наинизшая температура, при ко¬
торой достигается это условие, и есть температура самовоспламенения. По¬
скольку в (1.3) содержатся характеристики сосуда, т.е. конкретные условия
процесса, то представляется понятным, почему температура самовоспламе¬
нения не является постоянной, а зависит от конкретных условий проведе¬
ния процесса самовоспламенения.
Ускорить реакцию можно не только за счет повышения температуры
при саморазогреве в ходе экзотермической реакции, но и в результате особо¬
го типа химических превращений при горении — цепных разветвленных ре¬
акций. Эти реакции происходят за счет особых активных частиц — радика¬
лов и свободных атомов, обладающих свободными валентными связями. При
столкновении этих частиц с исходными молекулами или продуктами пре¬
вращения взаимодействие между ними протекает при значительно меньших
величинах энергии активации, чем при молекулярных процессах. Причем в
ходе протекания цепных реакций особого рода — разветвленных — скорость
реакции может бурно расти за счет того, что в результате взаимодействия ак¬
тивного центра с молекулой образуется несколько активных центров. От до¬
полнительно созданных активных частиц начинаются собственные цепи пре¬
вращений, что приводит к еще большему накоплению активных центров и
лавинообразному нарастанию скорости суммарного процесса. Однако наряду
с разветвлением цепного процесса происходят реакции, ведущие к гибели ак¬
тивных центров или к обрыву цепей. Окончательный результат зависит от
соотношения скоростей реакций разветвления и обрыва цепей, характеризуе¬
мого выражением:
W = ACeft-1),
где (р = S - fi — фактор ускорения цепной реакции (<5 — вероятность раз¬
ветвления цепей, fi — вероятность обрыва цепей); t — время; А — коэффи¬
циент, определяемый начальными условиями.
Условие цепного самовоспламенения
Ф > 0.
Типичным примером разветвленной цепной реакции является окисле¬
ние водорода при его горении, описываемое следующей схемой:
Н2 + O2 —> 20Н — зарождение цепи
ОН + H2 —> H2O + H — продолжение цепи
H + O2 —> ОН + О — разветвление цепи
О + H2 —* ОН + H —- разветвление цепи
H + H + стенка —* H2 — гетерогенный обрыв цепи на стенке сосуда
H + O2 + M —► HO2 + M —1 гомогенный обрыв цепи в объеме смеси с
участием молекулярной частицы М.
Из этой схемы видно, что за один цикл превращений каждый всту¬
пающий в реакцию атом водорода приводит к образованию трех новых ак¬
тивных частиц (обозначаемых точками над соответствующими химически¬
ми символами).
Теория цепных реакций позволила объяснить многие особенности
процессов горения: сильное влияние некоторых примесей, существование
пределов самовоспламенения по давлению, катализ и ингибирование горе¬
ния и др. Механизм возникновения и развитие реальных пожаров и взрывов
характеризуется комбинированным цепочечно-тепловым процессом. На¬
чавшись цепным путем, реакция окисления за счет ее экзотермичности про¬
должает ускоряться за счет тепла. В конечном счете критические (пре¬
9
дельные) условия возникновения и развития горения будут определяться
тепловыделением и условиями тепломассообмена реагирующей системы с
окружающей средой.
Как и при самовоспламенении горение в режиме распространения пла¬
мени обуславливается цепочечно-тепловым механизмом. Распространение
пламени происходит путем переноса из фронта пламени в свежую горючую
смесь потоков тепла молекулярной теплопроводностью и активных центров
диффузией. Соотношение между этими потоками зависит от химической
природы горючей смеси, развиваемой во фронте пламени температуры и
условий распространения пламени. Для обычных горючих веществ и мате¬
риалов (органических, т.е. на основе углеводородов и их производных),
нижняя температурная граница пламени которых составляет около 1300К, а
максимальная температура горения может достигать 2500К, доминирующее
значение приобретает перенос тепла.
Тепловая теория, разработанная Я.Б. Зельдовичем, исходит из подобия
полей концентраций и температур во фронте пламени и выражается сле¬
дующей зависимостью, связывающей скорость пламени с переносом энер¬
гии и со скоростью превращения:
где а = — коэффициент температуропроводности (2. — теплопровод-
с-р
ность, с — теплоемкость среды, р — плотность горючей смеси); W — ско¬
рость реакции.
Из этой теории следует, что
где P —давление, v — порядок реакции (сумма стехиометрических коэф¬
фициентов в ур. 1.2).
Многочисленные опытные данные свидетельствуют, что скорость пла¬
мени углеводородо-воздушных смесей с давлением уменьшается по закону:
Сопоставляя это выражение с ур. (1.4), можно видеть, что порядок ре¬
акции при горении таких смесей имеет дробную величину. Это свидетель¬
ствует о сложном немолекулярном механизме химических превращений в
пламени.
Пожарная и взрывная опасность веществ и материалов — близкие ха¬
рактеристики, для рассмотрения которых используются в основном одни и
те же показатели. Различие между характеристиками заключается в скоро¬
сти распространения пламени, которая для взрывных процессов существен¬
но выше, чем при пожаре. Способностью к взрывному горению обладают
смеси с воздухом горючих газов и паров горючих жидкостей, а также взве¬
си в воздухе (аэрозоли) горючих пылей и капель горючих жидкостей. Зна¬
ние скорости распространения пламени необходимо для оценки возможной
(1.4)
(1.5)
1.2. ПОЖАРО- И ВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ
10
взрывной нагрузки на здания и сооружения в том случае, когда внутри или
снаружи здания может образовываться взрывоопасная газо-паро-или-пыле-
воздушная среда, а также для расчета и проектирования предохранитель¬
ных конструкций, предназначенных для сброса избыточного давления, раз¬
виваемого при взрывном сгорании, и предохранения здания от разрушения.
Необходимо подчеркнуть, что фактическая (реальная) скорость распро¬
странения пламени не является постоянной и зависит от многих факторов.
Важно то, что сгорание взрывоопасной смеси может протекать с ускорени¬
ем. А чем выше скорость распространения пламени, тем более опасно
взрывное горение. Многочисленными исследованиями было показано, что
вероятность детонационного сгорания реально создаваемых взрывоопасных
сред весьма мала, а возможность взрывного горения, сопровождающегося
ударной волной, представляющей собой распространяющуюся волну скач¬
ка уплотнения газа, создается при эффективной видимой скорости пламени,
равной примерно 0,2М (М — число Маха, определяемое отношением фак¬
тической скорости перемещения газа к скорости звука в данной среде). Для
углеводородовоздушных смесей это соответствует видимой скорости пла¬
мени около 60 м/с.
Причинами ускорения пламени (интенсификации горения) могут быть
различные газодинамические и теплофизические явления, которые более
подробно рассматриваются в одном из последующих разделов пособия.
Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов определяется показа¬
телями, характеризующими предельные условия возникновения горения и
максимальную опасность, создаваемую при возникшем горении. При этом не¬
обходимо помнить, что собственно сгорание веществ и материалов, как пра¬
вило, происходит в газовой фазе. Поэтому характер показателей и их количе¬
ство зависят от агрегатного состояния горючих материалов. В простейшем
случае, когда горючим веществом является газ, основными показателями яв¬
ляются: концентрационные пределы распространения пламени (КПР), назы¬
ваемые также пределами воспламенения или взрываемости, нормальная ско¬
рость распространения пламени (U„, м/с), температура самовоспламенения
(Тс, °С), минимальная энергия зажигания (МЭЗ, Дж), максимальное давление
взрыва (Pmax, КПа). Производными от них являются: скорость нарастания дав¬
ления взрыва (dP/dt, мПа/с), минимальное взрывоопасное содержание кисло¬
рода (МВСК, % об.). Пояснение физического смысла Uh и Tc было дано выше.
Физический смысл КПР может быть пояснен следующим образом. Представ¬
ляется очевидным, что при последовательном повышении содержания компо¬
нентов горючей смеси от их нулевого значения до некоторой их вполне опре¬
деленной концентрации будет достигаться условие, характеризуемое ур. (7.5),
и возникнет пламя, распространяющееся с соответствующей Uh Предел, оп¬
ределяемый минимальным содержанием горючего компонента, в бедной сме¬
си, называется нижним концентрационным пределом распространения пламе¬
ни (НКПР), а предел, лимитируемый содержанием окислителя в богатой смеси
и характеризуемый максимально возможным содержанием горючего компо¬
нента, при котором еще возможно распространение пламени, называется
11
верхним концентрационным пределом распространения пламени (ВКПР). Для
наглядности на рис. 1.3 КПР показаны схематически. Горение возможно в об¬
ласти составов между НКПР и ВКПР, называемой областью воспламенения.
Вне этой области горение в режиме распространения пламени невозможно.
Область воспламенения
0% горючего
100% воздуха
НКПР
100% горючего
0% воздуха
ВКПР
Стехиометрическое
соотношение
Рис. 1.3. Схема концентрационных пределов распространения пламени
МЭЗ — наименьшая энергия искры электрического разряда, достаточ¬
ная для зажигания наиболее легковоспламеняемой (обычно стехиометриче-
ской) смеси данного горючего вещества с воздухом.
Pmax — максимальное давление, развиваемое при воспламенении (за¬
жигании) стехиометрической смеси данного горючего вещества с воздухом
(или другими окислителями).
dP/dt — скорость нарастания давления взрыва, зависящая от состава
горючей смеси; различают максимальную и среднюю скорости нарастания
давления.
MBCK — это предельное содержание кислорода в горючей Смеси,
разбавленной не участвующим в горении газом (инертным разбавителем
или избыточным компонентом горючей
смеси). MBCK определяют путем по¬
строения кривых флегматизации, огра¬
ничивающих область воспламенения. На
рис. 1.4 показан типичный график флег¬
матизации, на котором на оси ординат
показано содержание горючего компо¬
нента, на оси абсцисс — концентрация
разбавителя (флегматизатора). Горение
возможно внутри области, ограниченной
Рис. 1.4. График флегматизации кривой флегматизации.
Содержание воздуха в каждой точке кривой флегматизации определя¬
ется выражением
Cb= 100-(Сг+Сф),
где Св, Cr, Сф — концентрации воздуха, горючего и флегматизатора соот¬
ветственно, % об.
12
Минимальное содержание кислорода, при котором еще может гореть
разбавленная горючая смесь, соответствует мысу кривой флегматизации.
Обычно MBCK определяют при флегматизации горючих смесей азотом,
диоксидом углерода.
Поскольку, как отмечалось выше, собственно горение осуществляется
в газовой фазе, то оценка пожароопасности конденсированных веществ
должна дополняться показателями, характеризующими условия образова¬
ния газообразной горючей смеси. При этом важнейшим является показа¬
тель, определяющий достаточную для поддержания распространения пла¬
мени интенсивность поступления в зону горения потока горючих паров.
При оценке пожароопасности жидкостей перечисленные выше пока¬
затели дополняются следующими: температура вспышки (Твсп), °С; тем¬
пература воспламенения (Тв), °С; температурные пределы воспламенения
(ТП: нижний — НТП, верхний — ВТП), 0C.
ТВсп — минимальная пожароопасная температура жидкости, при которой
внесенный извне в паровое пространство над жидкостью источник зажигания
вызывает быстрое сгорание паров, но при удалении источника зажигания го¬
рение прекращается. По физическому смыслу Твсп — это минимальная темпе¬
ратура жидкости, при которой давление насыщенных паров жидкости создает
концентрацию паров над жидкостью, соответствующую НКПР. В зависимо¬
сти от летучести жидкости, характеризуемой температурой вспышки и позво¬
ляющей судить о возможности образования взрывоопасной среды, жидкости
подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). К ЛВЖ
относятся жидкости с Твсп < 61°С и к ГЖ — с Tbcit > 61°С.
Нагрева жидкостей до Tbcii недостаточно для устойчивого их горения.
Для обеспечения требуемой интенсивности испарения для устойчивого го¬
рения необходим нагрев жидкости до более высокой температуры, назы¬
ваемой температурой воспламенения (Tb) .
Если для устойчивого горения жидкости нагрев до Твс;п недостаточен,
то для достижения НКПР паров необходим нагрев именно до этой темпера¬
туры. Взрывоопасность жидкостей можно характеризовать как КПР, так и
ТП. Температурные пределы — это температуры жидкостей, при которых
давление насыщенных паров создает концентрацию паров, соответствую¬
щую концентрационному пределу распространения пламени. Зависимость
между ТП и КПР выражается следующим образом:
НКПР = ^Ш- ■ 100 (%); В КПР = ■ 100 (%), ,
PATM Patm
где Pнтп, Pвтп — давление насыщенных паров при нижнем температурном
пределе (НТП) и верхнем температурном пределе (ВТП) соответственно;
Patm—: атмосферное давление.
КПР могут выражаться в % об. или в г/м3 . Перевод значений КПР из
объемных в массовые и наоборот производится по формулам:
13
\
КПР (г /м5) =
КПР (% об.) =
3. 273 M КПР(%об.)
2,24 Г
2,24 Г КПР (г / м3)
273 M
ГУ. б;
O-V
где M-— молярная масса горючего; T — температура, К.
Пожарная опасность твердых веществ и материалов характеризуется
их склонностью к возгоранию и самовозгоранию. К возгоранию относятся
случаи возникновения горения при воздействии внешних источников зажи¬
гания с температурой выше температуры самовозгорания (Tcb) . К самовоз¬
горанию относятся случаи горения, возникающие при температуре окру¬
жающей среды или при умеренном нагреве ниже Тсв.
Различие между возгоранием и самовозгоранием поясняется следую¬
щим образом. Представим, что образец твердого материала помещается в
воздушный термостат, устанавливае¬
мый на различные заданные температу¬
ры. На рис.1.5 представлены полу¬
чаемые в этих испытаниях развиваемые
во времени в материале температуры.
При весьма умеренном нагреве (кривая I)
в материале не происходят изменения.
За время, определяемое разностью тем¬
ператур в термостате и окружающей
среды, а также теплоемкостью и массой
материала температура материала дос¬
тигнет температуры термостата, а после
отключения термостата материал вер¬
нется в начальное состояние. Такая
картина будет наблюдаться при разме¬
щении материала в термостате и с бо¬
лее высокой температурой до тех пор, пока не будет достигнута некоторая
начальная температура самонагревания Тсн, при которой начнутся экзо¬
термические превращения в материале (разложение, окисление и др.), ве¬
дущие к самонагреванию материала (кривая 2), в процессе которого воз¬
можны две ситуации:
1) интенсивность самонагревания невелика, и материал после «ис¬
черпания» способных окисляться компонентов охладится до температуры
термостата (кривая 2);
2) в результате самонагревания будет достигнута температура само¬
возгорания Тсв, начиная с которой произойдет спонтанный рост скорости
реакции и температуры и обязательно возникнет горение (кривая 5).
Реализация той или иной ситуации зависит от химического состава ма¬
териала и условий аккумуляции в нем тепла в процессе самонагревания
(масса материала, его теплопроводность и др.). Область температур между
Рис. 1.5. Схема теплового
самовозгорания
14
Tch и Tcb является потенциально опасной. Возможность самовозгорания ма¬
териалов, нагретых до температур этой области, рассчитывается с помощью
системы следующих уравнений:
lgT0Kp = a-blgt, (1.8)
Ig Токр = п + ш Ig S,
где Т01ф — температура окружающей среды, при которой произойдет само¬
возгорание, °С; t — время, ч; S — удельная поверхность материала, м2/г ;
a, b, n, m — опытные константы, определяемые свойствами материала и со¬
держащиеся в Справочнике [6].
В зависимости от первоначального импульса, вызывающего самона¬
гревание, и значения Tch самовозгорание подразделяется на микробиологи¬
ческое, химическое и тепловое. К микробиологическому относятся случаи
самовозгорания, происшедшие при значениях Tch не выше температуры ок¬
ружающей среды и в результате жизнедеятельности микроорганизмов. К
материалам, склонным к микробиологическому самовозгоранию, относятся
такие как сено, торф; слегка увлажненные древесные опилки и др., являю¬
щиеся питательной средой для микроорганизмов. К химическим относятся
случаи самовозгорания, обусловленные экзотермическим взаимодействием
веществ. Например, самовозгорание может произойти при проливе крепкой
азотной кислоты на кучку бумаги или на древесину. Наиболее типичным и
распространенным примером является самовозгорание промасленной ве¬
тоши, имеющей большую поверхность. К этому же классу самовозгора¬
ющихся веществ относятся пирофорные вещества, загорающиеся при кон¬
такте вещества с воздухом. К таковым относятся, например, сульфид желе¬
за, тетрагидрид кремния, некоторые металлоорганические соединения и др.
Порядок совместного хранения веществ и материалов регламентируется
ГОСТ 12.1.004-85.
Самовозгорание материалов, имеющих Tch выше окружающей (ком¬
натной), относится к тепловому. Типичным примером теплового самовоз¬
горания являются неоднократные случаи пожаров от самовозгорания теп¬
ловой изоляции, выполненной из минераловатных плит, опилок и т.п.
Мелкоизмельченные твердые и жидкие горючие материалы, будучи
взвешаны в воздухе, могут образовывать взрывоопасные аэрозоли. В отли¬
чие от гомогенных газо-паровоздушных сред взрывоопасность аэрозолей
характеризуется только НКПР, температурой самовоспламенения Тсв, ско¬
ростью нарастания давления взрыва dP/dt и МВСК.
Отсутствие для аэрозолей таких показателей, как Uh, Твсп, ВКПР объ¬
ясняется специфическими особенностями горения аэрозолей. В отличие от
горючих газов, паров и твердых материалов в монолитном (не измельчен¬
ном) состоянии, горение которых осуществляется путем распространения
по горючей смеси или по материалу сплошным фронтом пламени, горение
аэрозолей, представляющих собой дискретную совокупность горючих час¬
тиц или капель, характеризуется диффузионным выгоранием отдельных
частиц в отсутствие сплошного фронта пламени. Отсутствие ВКПР объяс¬
15
няется тем, что образование аэрозолей со столь большими концентрациями
практически недостижимо. Отсутствие в случае жидких аэрозолей Твсп обу¬
словлено тем, что такие аэрозоли могут воспламеняться при температурах
значительно более низких, чем Твсп соответствующих жидкостей.
Отличительной особенностью горения пылевоздушных смесей в реаль¬
ных условиях является то, что первоначально возникший объем аэрозоля при
быстром сгорании может вызвать взмучивание (перевод во взвешенное со¬
стояние) отложившейся пыли и последующее ее выгорание. Именно этим
объясняется тот факт, что такие взрывы, как правило, развивают в конечном
счете большие давления и сопровождаются сильными разрушениями.
Одной из важнейших пожароопасных характеристик веществ и материа¬
лов является их горючесть, под которой понимается способность веществ и
материалов распространять по себе горение. Горючесть — это весьма слож¬
ное понятие, определяемое совокупностью ряда явлений и факторов. Она за¬
висит от термодинамических и теплофизических свойств как исходных мате¬
риалов, так и продуктов их превращения при горении, расположения,
материалов в пространстве и их размеров и т.д. и т.п. Показатели, характери¬
зующие горючесть веществ и материалов, зависят от агрегатного их состоя¬
ния. В частности, горючесть газов и паров характеризуется наличием у них
КНР, горючесть жидкостей температуры воспламенения Тв. Горючесть твер¬
дых материалов рассматривается в разделе 3.
Определение показателей пожаровзрывоопасности может произво¬
диться экспериментальными [6] и расчетными методами. Ниже излагаются
методы расчета некоторых показателей.
Расчет НКПР для газов и паров:
I.Метод, основанный на том, что предельная температура углеводо¬
родных газов и паров является одинаковой для любых веществ и рав¬
ной 1300°С.
Поскольку Tr = _ = const, то можно
LcPjgJ
написать Qcr =1300 XCpjGjt (1.9)
где Tr — температура горения, Qcr — низшая мольная теплота сгорания,
SCplGj — сумма произведений теплоемкостей продуктов сгорания на их со¬
держание (в мольных долях).
Из (1.9) выведено выражение для НКПР (% об.):
^-ZcPfii + cPo По
Cp0. +3,81(¾
НКПР (%) = 100/ (4,81 1300 ^ г'І.Іг.иІ0г +
2. Приближенный метод:
Сг' (UO)
2
где Ccm — стехиометрическая концентрация газов или паров жидкости (% об).
16
3. Правило JIe Шателье (НКПР для смесей горючих веществ)
НКПР(1.11)
gjc,
где gi — содержание i -го горючего компонента смеси (^g. =100),% об
Ci — НКПР i -го компонента смеси, % об.
Расчет НКПР для аэрозолей
НКПР = c^. (1.12)
Расчет T4ea (формула Элея)
Tвен = Tкип ~ 18V^r, (I J з)
где Tmn — температура кипения С, K = 4nc + nH + 4ns + nN2 - 2пог (¾, nH, ns,
nN, По — число атомов углерода, водорода, серы, азота и кислорода в моле¬
куле исследуемой жидкости).
Для определения значения теплоты сгорания веществ можно восполь¬
зоваться формулой Д.И. Менделеева:
Q = 340 • С +12600 • H -109 (0 ■- S) - 25 (9H + W),
где С, Н, О, S — содержание углерода, водорода, кислорода, серы в %, при¬
нимая за 100%-ную молекулярную массу вещества; W— влажность в %;
Q — теплота сгорания в Дж/кг.
Свойства наиболее распространенных веществ и материалов приведе¬
ны в Справочнике [6].
2. ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ, ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
2Л. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЮЧИХ СРЕД
B ОБОРУДОВАНИИ И В ПОМЕЩЕНИЯХ
Пожары или взрывы в зданиях и сооружениях могут возникать либо в
результате взрыва технологического оборудования, находящегося в этих
зданиях и сооружениях, либо в результате пожара или взрыва непосредст¬
венно в помещении, в котором используются горючие вещества и материа¬
лы. При взрыве технологических аппаратов осколками могут быть повреж¬
дены соседние аппараты и коммуникации, в результате чего горючие
вещества будут выбрасываться в помещение и образовывать горючие и,
возможно, взрывоопасные среды.
Причинами образования взрывоопасной среды в технологическом обо¬
рудовании могут быть: некоторые технологические процессы в нормальном
режиме (например, процессы, связанные с окислением органических жид¬
костей барботированием воздуха, в окрасочных и сушильных камерах, при
пневмотранспорте измельченных материалов), подсос воздуха в аппараты,
находящиеся под разрежением (вакуумные ректификационные колонны),
мойка и очистка деталей в растворителях и многие другие процессы.
Причинами образования взрывоопасной среды непосредственно в по¬
мещении могут быть выброс или утечка горючего газа, ЛВЖ или горючей
пыли из технологического оборудования в результате неисправности арма¬
туры, потери прочности, неправильных действий персонала, внезапного от¬
ключения вентиляционной системы и многих других причин. Наиболее ве¬
роятные случаи — это выброс горючего газа, из оборудования, пролив
ЛВЖ, взмучивание отложившейся пыли.
При анализе пожаровзрывоопасности технологического оборудования
необходимо оценивать возможность образования взрывоопасной среды при
параметрах состояния, отличающихся от нормальных. Ниже излагаются из¬
вестные сведения о зависимости основных показателей пожаровзрывоопас¬
ности от давления, температуры, концентраций компонентов.
Для КПР
Зависимость КПР от температуры является линейной. Согласно опыт¬
ным данным НКПР с повышением температуры горючей смеси на каждые
IOOcC снижаются на 10% от первоначальной величины, а ВКПР — возрас¬
тают на 15%.
Зависимость КПР углеводородов и их производных от давления харак¬
теризуется рис. 2.1, из которого видно, что НКПР с повышением давления
практически не изменяются, а ВКПР возрастают.
Причем сгорание богатых околопредельных смесей с повышением
давления сопровождается обильным сажеобразованием. Это явление
можно объяснить известным в химии принципом Ле Шателье (не путать
с указанным выше правилом Ле Шателье для КПР смесей газов), соглас¬
но которому реакционная система стремится самопроизвольно противо¬
действовать внешнему воздействию. В данном случае увеличение са-
18
2,0 МПа
Рис.2.1. Зависимость
концентрационных пределов
распространения пламени смесей ацетона
с воздухом от давления:
I — НКПР, 2 —ВКПР
жеобразования с повышением
давления способствует умень¬
шению объема реагирующей
смеси. Уменьшение же объема
обусловлено восстановлением
газообразных окислов углеро¬
да и потреблением высвобож¬
дающегося кислорода избы¬
точным водородом. Поскольку
тепловой эффект реакции окис¬
ления водорода выше, чем уг¬
лерода, то за счет дополни¬
тельной энергии, выделяемой
при перераспределении кисло¬
рода, происходит увеличение
ВКПР. То, что расширение об¬
ласти воспламенения богатых
смесей с увеличением давления
связано с перераспределением
кислорода от окислов углерода к
водороду, подтверждается тем,
что в неуглеводородных смесях
(например, в водородовоздуш¬
ных) возрастание ВКПР с рос¬
том давления не происходит.
Естественно, что с увеличением
ВКПР при возрастании давле¬
ния уменьшается МВСК, т.е.
опасность образования взрыво¬
опасной среды увеличивается.
Наглядным примером этому яв¬
лялись случаи взрыва на одном
из заводов технологического
аппарата для получения пере¬
киси водорода путем окисления
изопропанола воздухом при
давлении I МПа. В первона¬
чальном технологическом рег¬
ламенте в соответствии со справочными данными при н.у. минимальное
допустимое содержание кислорода было принято равным 16% об. И лишь
после снижения MBCK до 10% об. с помощью подачи азота в газовую фазу
реактора эти взрывы прекратились.
%, гор.
Рис.2.2. Зависимость температуры
самовоспламенения (Tc)
от содержания ацетона в воздухе
19
Для Tcu
Зависимость Tc от состава горючей смеси показана на рис.2.2. Из этого
графика видно, что зависимость Tc от состава имеет характер параболы,
минимум которой близок к стехиомет-
рической концентрации горючего.
Зависимость Tc от давления харак¬
теризуется графиком на рис. 2.3, со¬
гласно которому Tc с давлением снижа¬
ется, т.е. опасность пожара или взрыва
увеличивается.
Это очень важное обстоятельство,
которое необходимо учитывать при
разработке технологии производств,
связанных с возможностью образова¬
ния взрывоопасных смесей при повы¬
шенном давлении.
Для Ц„
Зависимость Uh от состава смеси
имеет характер, близкий к зависимости Tc от состава.
Снижение Uh с давлением было пояснено выше при рассмотрении со¬
временных теоретических представлений о распространении пламени. Зна¬
чение барического показателя для углеводородных горючих характеризует¬
ся выражением:
Uh ~ P'0I3+0'5 (2.1)
2.2. КАТЕГОРИРОВАНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ,
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ
Оценка пожаровзрывоопасңости различных объектов заключается в
определении возможных разрушительных воздействий пожаров и взрывов
на эти объекты, а также опасных факторов пожаров и взрывов на людей.
Определение этих опасных воздействий на стадии проектирования объек¬
тов осуществляется на основе нормативных требований, разработанных со¬
ответствующими государственными органами с учетом наиболее жестких
(т.е. наиболее опасных) условий протекания и проявления пожаров и взры¬
вов, т.е. с учетом аварийных ситуаций.
Существуют два подхода к нормированию в области обеспечения по-
жаровзрывобезопасности — детерминированный и вероятностный. Детер¬
минированный подход основан на распределении объектов по степени
опасности, определяемой по параметру, характеризующему разрушающие
последствия пожара и взрыва на категории, классы и т.п. При этом назна¬
чаются конкретные количественные границы этих категорий, классов и т.п.
Примерами действующих в нашей стране нормативных документов, но¬
сящих детерминированный характер, являются Нормы НПБ 105-03 [3],
Правила устройства электроустановок [2], Строительные нормы [4] и др.
T2,0C
600“-
Рис.2.3. Зависимость температуры
самовоспламенения смесей
с воздухом уксусной кислоты
(C2H4O2) и изопропанола (C3H8O)
от давления
20
Вероятностный подход основан на концепции допустимого риска и
предусматривает недопущение воздействия на людей опасных факторов
пожара и взрыва (ОФП) с вероятностью, превышающей нормативную.
Нормативным документом, основанным на вероятностном подходе, являет¬
ся Государственный стандарт [7].
К достоинствам детерминированного подхода относятся сравнительная
простота использования, достаточный для различных реальных ситуаций
набор необходимых сведений. Недостатком этого подхода является то об¬
стоятельство, что нередко его применение обусловливает затруднения по
применению прогрессивных проектных решений и излишние затраты.
Вероятностный подход является более прогрессивным, поскольку дает
возможность нахождения оптимального варианта проектного решения. Од¬
нако этот подход требует многочисленных дополнительных сведений (на¬
пример, статистических данных о пожарах и взрывах для однотипных объ¬
ектов), которые, как правило, отсутствуют.
В настоящее время основополагающим документом, устанавливающим
степень пожаровзрывоопасности проектируемого объекта, являются Нормы [3].
Этим документом предусматривается категорирование промышленных и
складских помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожар¬
ной опасности в соответствии с табл. 2.1.
Таблица 2.1
Категория
помещения
Характеристика веществ и материалов,
находящихся в помещении
А
взрыво¬
пожаро¬
опасная
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой
вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовы¬
вать парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых раз¬
вивается избыточное давление взрыва в помещении, превышаю¬
щее 5 КПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть
при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с дру¬
гом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взры¬
ва в помещении превышает 5 КПа.
Б
взрыво¬
пожаро¬
опасная
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с
температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком ко¬
личестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздуш¬
ные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых раз¬
вивается избыточное давление взрыва в помещении, превышаю¬
щее 5 КПа.
BI —В4
пожаро¬
опасные
Г орючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудно-
горючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), ве¬
щества и материалы, способные при взаимодействии с водой, ки¬
слородом воздуха или друг с другом только гореть при условии,
что помещения, в которых они имеются в наличии или обращают¬
ся, не относятся к категориям А или Б.
Г
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или
расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровож¬
дается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие га¬
зы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утили¬
зируются в качестве топлива.
д
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
21
При расчете категории принимается возможность аварийной разгерме¬
тизации одной наиболее крупной единицы технологического оборудования
с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возмож¬
ность натекания продуктов из подводящих коммуникаций за время до от¬
ключения соответствующих трубопроводов. Время отключения трубопро¬
водов принимается:
ti — равным времени срабатывания системы автоматики отключения
трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность
отказа системы автоматики не превышает IO"6 в год или обеспечено резер¬
вирование ее элементов;
t2 — 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает IO"6
в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
t3 — 300 с при ручном отключении.
Количественным критерием назначения категории является избыточ¬
ное давление (АР), которое может развиться при взрывном сгорании мак¬
симально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении.
При AP > 5 КПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопас¬
ным категориям А или Б в зависимости от свойств веществ. При AP <
5 КПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д в зависи¬
мости от величины пожарной нагрузки. Под пожарной нагрузкой пони¬
мается энергия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находя¬
щихся на Im2 пола помещения.
Расчет AP производится по формуле:
AP- т НТРо2 1 (2.2)
Vn рвСв,Т0Кн К
где т — масса горючего газа, пара ЛВЖ или взвешенной в воздухе горючей
пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудова¬
ния, кг; Ht — теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг; Po — атмо¬
сферное давление, 101 кПа; z — коэф. участия горючего вещества во
взрыве (z = 0,5 для газов и пылей, z = 0,3 для паров жидкостей, z = I для
водорода; z = 0 для жидкостей, нагретых ниже температуры вспышки;
Vn — свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геомет¬
рического объема, м3 ; рв — плотность воздуха (можно принять равной
1,2 кг/м3). Нормы (НПБ 105-03) предусматривают возможность определе¬
ния коэффициента z расчетным путем. Ce — теплоемкость воздуха (можно
принять равной 1,01 кДж/кг К)-, T0 — температура в помещении (можно
принять равной 293 К); K11 — коэффициент, учитывающий негерметич-
ность помещения(принимается равным 3); К = At + I - (А — кратность
воздухообмена, с"1; t— время поступления взрывоопасных веществ в поме¬
щение, с) — коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот ко¬
эффициент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервны¬
22
ми вентиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной
концентрации и электропитанием по первой категории надежности по ПУЭ).
С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение
(2.2), получаем:
0,096т H7 z ±
Vn К ' '
Для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов водоро¬
да, кислорода и азота, избыточное давление взрыва AP нормы рекомендуют
определять по формуле:
АР = (Р -Р) т 2 100 (2.4)
V max o' jr ¢-1 jy- ’ I /
у св Ргн ^CT 1^H А
где Pmax — максимальное давление стехиометрической смеси, принимается
равным 900 кПа; P0 — начальное давление, допускается принимать равным
101 кПа; рг„— плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/мЗ ,
определяется по формуле:
M
Ргн ~ F0(I+ 0,00367-tp)'
где M— молярная масса, кг/кмоль, V0— 22.413 мольный объем воздуха,
м3/кмоль; tp- температура воздуха в помещении °С.
Величина m рассчитывается в зависимости от агрегатного состояния
горючего вещества.
1) При разгерметизации аппарата с горючим газом (ГГ):
m = (VI+VT)-p,
P T
где V1 = Van (Van- объем аппарата, м3; Pan — давление в аппарате,
P0 T0
кПа; Т, T0 — температура в аппарате и в помещении, К) — объем газа, посту¬
пившего из аппарата, м3; Vt= Vir + V2T— объем газа, вышедшего из трубо¬
проводов, м3; р — плотность газа при н.у., кг/м3; F17- = qt — (q — расход газа
из трубопроводов, м3/ с; t — время отключения трубопроводов, с) объем газа,
выходящего из подводящего трубопровода, м3 ; V2T = п/1 - (г — радиус сече¬
ния трубопровода, м; I —длина трубопровода от аппарата до задвижки, м)
объем газа, вышедшего из трубопроводов после их отключения, м3.
2) При разгерметизации оборудования с ЛВЖ:
m = mP+mn'+m0, (2.5)
где тр — масса жидкости, испарившейся при разливе, кг; тп — масса жид¬
кости, испарившейся с поверхности аппарата, кг; то — масса жидкости,
испарившейся со свежеокрашенной поверхности, кг.
23
При этом
mP ~ Wh Ғи Th ,
где Wpt - ГО"6 ?)^]MPh (л — коэф. учета движения воздуха по табл. 2.2;
M — молекулярная масса ЛВЖ; Ph — давление насыщенных паров при рас¬
четной температуре, кПа) — скорость испарения, кг/м2 ■ с; F11 — поверхность
разлива, принимаемая 1л на 1м2, если ЛВЖ содержит более 70% растворите¬
ля и 1л на 0,5м2 в остальных случаях; %— время испарения (принимается по
времени полного испарения, но не более 3600 с).
Таблица 2.2
Скорость
воздуха, м/с
Значение у при температуре воздуха, С
10
15
20
30
35
0
1,0
1,0
1,0
' 1,0
1,0
0,1
3,0
3,6
2,4
1,8
1,6
0,2
4,6
3,8
3,5
2,4
2,3
I
10,0
8,7
7,7
5,6
4,6
3) При наличии взрывоопасной пыли
m = mB3+mAB, (2.6)
К
где твз = Квз ■ тп (Квз = 0,9 — доля взвешенной пыли) тп =—-(/и, + т2),
Ky
Kr— доля горючей пыли, Ky— коэф. эффективности уборки, принимаемый
при ручной сухой 0,6 и при влажной 0,7, при механизированной на ровном
полу 0,9 и на полу с выбоинами 0,7; mj = M (I- a) fij — масса пыли, оседаю¬
щей за межуборочный период, кг; Ml — масса пыли, выделившейся за этот
период из оборудования, кг; а — доля пыли, удаляемой вентиляцией; Pj — до¬
ля пыли на труднодоступных местах, /?2 — то же на доступных местах (обыч¬
но#= 1,^2 = 0).
Масса взвихрившейся пыли: тАВ = (mAll + qt) ■ K11 (тАП — масса пыли,
выброшенной при аварии из аппарата, кг; Kn — коэф. пыления, равный 0,5
при размере частиц более 350 мкм и 1,0 при размере частиц менее 350 мкм).
Определение пожарной опасности категории помещения осуществля¬
ется путем сравнения максимального значения удельной временной по¬
жарной нагрузки (далее по тексту — пожарная нагрузка) на любом из уча¬
стков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в табл.2.3.
Таблица 2.3
Категория
помещения
Удельная пожарная
нагрузка g на участке
МДж/м2
Способ размещения
BI
более 2200
He нормируется
В2
1401-2200
Cm. п. 25 НПБ 105-03
ВЗ
181-1400
То же
В4
1-180
На любом участке пола площадью 10 м2.
Способ размещения участков пожарной
нагрузки определяется согласно п.25
При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания
(смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудного¬
рючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная
нагрузка <3,МДж определяется по формуле:
Q=YuGiQpH,, (2.7)
где Gi — количество г'-го материала пожарной нагрузки, кг; Qpni — низшая
теплота сгорания г- го материала пожарной нагрузки, МДж/кг"1.
Удельная пожарная нагрузка g, МДж/м‘2 определяется из соотношения:
где S - площадь размещения пожарной нагрузки,м2 (но не менее 10 м2).
В помещениях категории В1-В4 допускается наличие нескольких уча¬
стков с пожарной нагрузкой, не превышающей значений, приведенных в
табл. 2.3. В помещениях категории В4 расстояния между этими участками
должны быть не более предельных.
В табл. 2.4 приведены рекомендуемые значения предельных расстоя¬
ний Inp в зависимости от величины критической плотности падающих лу¬
чистых потоков qKP, кВт-м'2 для пожарной нагрузки, состоящей из твердых
горючих и трудногорючих материалов. Значения 1цр, приведенные в
табл. 2.4, рекомендуются при условии, если H > 11 м; если H < 11 м, то пре¬
дельное расстояние определяется как I= 1ПР +(I I - Н), где 1Пр — определя¬
ется из табл.2.4, H— минимальное расстояние от поверхности пожарной
нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия), м.
Таблица 2.4
qKP, кВт-м'2
5
10
15
20
25
30
40
50
/яр, м
12
8
6
5
4
3,8
3,2
2,8
25
Значения qKP для некоторых материалов пожарной нагрузки приведены
в табл. 2.5
Таблица 2.5
Материал
qKP, кВт м"2
Древесина (сосна W= 12%)
13,9
Древесностружечные плиты (плотность 417кг-м3)
8,3
Торф брикетный
13,2
Торф кусковой
9,8
Хлопок-волокно
7,5
Слоистый пластик
15,4
Пергамин
17,4
Резина
14,8
Уголь
35,0
Рулонная кровля
17,4
Сено, солома (при минимальной влажности до 8%)
7,0
Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение
qKP определяется по материалу с минимальным значением q^p.
Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями qKP
значения предельных расстояний принимаются Inp > 12 м.
Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ или ГЖ, рекомендуемое
расстояние Inp между соседними участками размещения (разлива) пожар¬
ной нагрузки рассчитывается по формулам:
Inp > 15 м, при H > 11,
1Пр > 26 - Н, при H < 11.
Если при определении категории В2 или ВЗ количество пожарной на¬
грузки Q, определенное по формуле 2.8, отвечает неравенству
Q> QMgiH2,
то помещение будет относиться к категориям BI или В2 соответственно.
Здесь gT = 2200 МДж/м2 при 1401 МДж/м2 < g < 2200 МДж/м2 и
gT= 1400 МДж/м2 при 181 МДж/м2 < g < 1400 МДж/м2.
Для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаи¬
модействии с водой, воздухом или друг с другом, при расчете AP величина
коэф. Z принимается равной I, а за Нт. — энергия взаимодействия.
После категорирования помещений производится категорирование
зданий в целом. Согласно [3] здание относится к категории А, если сум¬
марная площадь помещений категории А превышает 5% от площади
26
всех помещений или 200 м2. Если помещения оборудуются установками
автоматического пожаротушения, то норма 5% увеличивается до 25%
или до 1000 м2.
Здание относится к категории Б, если оно не относится к категории А и
суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% или 200 м2,
а если помещения оборудованы автоматическими установками пожароту¬
шения, то здание можно не относить к категории Б, если суммарная пло¬
щадь помещений категорий А и Б не превышает 25% или 1000 м2.
К категории В относятся здания, если, во-первых, они не отнесены к
категориям А или Б, во-вторых, если суммарная площадь помещений кате¬
горий А, Б и В превышает 5% (10% при отсутствии в здании помещений
категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.
Допускается не относить к категории В здания, если площадь помеще¬
ний категорий А, Б и В при наличии в них установок автоматического по¬
жаротушения не превышает 25% площади здания (но не более 3500 м2).
Здание относится к категорий Г, если, во-первых, не относится к кате¬
гориям А, Б и В и, во-вторых, если суммарная площадь помещений катего¬
рий А, Б, В и Г не превышает 5% площади здания (25% при оборудовании
автоматическим пожаротушением, но не более 5000 м2).
В НПБ 105-03 содержится также методика расчета пожарной опасно¬
сти наружных установок. Нормами НПБ 105-03 предусматриваются сле¬
дующие категории наружных установок по пожарной опасности.
A11 — в установке присутствуют горючие газы, ЛВЖ с ТВСп до 2 8 0C,
вещества, способные гореть при контактах с водой или с воздухом или при
взаимодействии с другими веществами при условии, что величина индиви¬
дуального риска (оценивается по ГОСТу P 12.3.077-98) превышает 10'° в
год на расстоянии 30 м от установки;
Бн — присутствуют горючие пыли, ЛВЖ и ГЖ с ТВсп > 28°С при усло¬
вии, что величина индивидуального риска превышает IO"6 в год на расстоя¬
нии 30 м от установки;
Bh — присутствуют горючие и трудногорючие жидкости, твердые ма¬
териалы без реализации условий категорий A11 или Бн и при условии, что
величина индивидуального риска превышает IO 6 в год на расстоянии 30 м
от установки;
Гн — присутствуют негорючие вещества и материалы в горячем (рас¬
плавленном) состоянии при сжигании в качестве топлива;
Дн — присутствуют негорючие материалы в холодном состоянии и не
относятся к категориям Ан, Бн, Вн, Гн.
Примечание.
-Для категорий Ан, Бн горизонтальный размер зоны с концентрацией
горючего выше НКПР превышает 30 м (для горючих газов и паров)
или AP (для газо-, паро- или пылевоздушной смеси) на расстоянии
30 м превышает 5 кПа;
27
-Для категории Вн, интенсивность теплового излучения от очага по¬
жара на расстоянии 30 м превышает 4 кВт/м2.
Методика включения оценки варианта параметра Gi = Qw • AP (Qw — го¬
довая частота аварии, AP — возможность избыточного давления) с последую¬
щим использованием варианта аварии с максимальным значением G1.
Дальнейшие расчеты категорий наружных установок производятся как и
для помещения, а также с учетом расчета гоизонтальных размеров зон с содер¬
жанием горючих выше НКПР и расчета избыточного давления и импульса
волны давления при сгорании газов и паров в открытом пространстве.
Расчет зон с содержанием горючих газов и паров (ЛВЖ) выше НКПР
производится по формулам:
-для ГГ:
R = 14,5632 (———)0,333,
Pr' Gh
где R — горизонтальный размер, м;'тг — масса горючих, кг; рг — плот¬
ность горючих, кг/м2; Gh — НКПР.
-для паров ЛВЖ:
P=3,150lV^(^)°’S13 (—Zn—)0,333j
Gh Pn'P' н
где /<"=773600 — коэффициент; Ph — давление паров ЛВЖ.
Избыточное давление в волне паровоздушных смесей определяют по
формуле:
AP = P0 (0,8m 3f/г + 3т °„?/r2 + 5т кПа,
где P0 — атмосферное давление, кПа; г — расстояние от центра взрывоопасного
блока, м; тпр — приведенная масса горючего (тпр = (~—)т Z;
, Qo
Q = удельная теплота сгорания, Дж/кг; Q0 — 4,52 • IO6 Дж/кг; т — аварий¬
ная масса горючего, кг; Z= 0,1).
Величина импульса волны горения определяется по формуле:
/ = 123/и “;661 г,Па-с.
Индивидуальный риск оценивается по формуле:
Rri = Z Sb; ' Qbii I
1=1
где QBi — годовая частота г-аварии, 1/год; Qm — условная вероятность по¬
ражения человека, %; п — число типов возможных аварий.
Условная вероятность поражения человека в зависимости от величины
Pr = -14,9 + 2,56 In (tq]33) (t — время экспозиции, с; q — интенсивность теп¬
лового излучения (см. раздел НПБ 105-03, кВт/м2) выбирается по табл. 2.6.).
28
Таблица 2.6
Qen,
%
Величина Pr
0
I
2
3
4
5
6
7
8
9
0
-
2,67
2,95
3,12
3,25
3,36
3,45
3,52
3,59
3,66
10
г,12
3,77
3,82
3,90
3,92
3,96
4,01
4,05
4,08
4,12 -
20
4,16
4,19
4,23
4,26
4.29.
4,33
4,36
4,39
4,42
4,45
30
4,48
4,50
4,53
4,56
4,49
4,61
4,64
4,67
4,69
4,72
40
4,75
4,77.
4,80
4,82
4,85
4,87
4,90
4,92
4,95
4,97
50
5,00
5,03
5,05
5,08
5,10
5,13
5,15
5,18
5,20
5,23
60
5,25
5,28
5,31
5,33
5,36
5,39
5,41
5,44
5,47
5,50
70
5,52
5,55
5,58
5,61
5,64
5,67
5,71
5,74
5,77
5,81
80
5,84
5,88
5,92
5,95
5,99
6,04
6,08
6,13
6,18
6,23
90
6,28
6,34
6,41
6,48
6,55
6,64
6,75
6,88
7,05
7,33
99
7,33
7,37
7,41
7,46
7,51
7,58
7,65
7,75
7,88
8,09
С помощью рассмотренных выше нормативных документов произво¬
дится оценка возможности и масштабов образования пожаровзрывоопас¬
ных сред. Как известно, для возникновения пожара или взрыва еще необхо¬
дим источник воспламенения. Наиболее распространенными являются
источники электрического происхождения. Предупреждению появления
таких источников посвящены Правила устройства электроустановок. При¬
чем этими Правилами требования к выбору электрооборудования регламен¬
тируются с учетом степени взрывопожароопасности объекта, для которого
производится выбор электрооборудования. Степень взрывопожароопасно¬
сти при этом характеризуется взрывоопасными и пожароопасными зонами.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ-86) предусматривают
предупреждение появления источников зажигания и регламентируют уст¬
ройство электрооборудования в производственных и в наружных техноло¬
гических установках. Выбор и установку электрооборудования производят
на основе классификации взрывоопасных зон и смесей. Взрывоопасность
зон характеризуется возможностью выделения горючих газов, ЛВЖ или го¬
рючих пылей с НКП < 65 г/м3. При возможности образования в помещении
взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения, это
помещение полностью относится к взрывоопасным, а если взрывоопасный
объем равен или меньше 5% объема помещения, то к взрывоопасной отно¬
сится зона в пределах 5 м по вертикали и горизонтали от аппарата, из кото¬
рого выделяется горючее вещество. Для наружных установок эти размеры
могут составлять от 0,5 до 20 м в зависимости от условий образования
взрывоопасной среды.
К зоне класса B-I относятся помещения, в которых могут образоваться
взрывоопасные смеси в объеме более 5% объема помещения при нормаль¬
ных условиях работы.
В зону класса В-1 а входят помещения, в которых взрывоопасные смеси
в объеме более 5% объема помещения образуются лишь при авариях и не¬
исправностях.
К зоне класса B-I б относятся помещения, в которых: имеются горючие
газы и пары с НКП > 15% по объему, а также обладающие резким запахом;
29
возможно образование лишь локальных смесей в объеме менее 5% объема
помещения.
В зону класса B-Ir входят наружные установки, содержащие горючие
газы и ЛВЖ.
К зоне класса B-Il относятся помещения, в которых могут образовы¬
ваться взрывоопасные пылевоздушные смеси при нормальном режиме ра¬
боты, а к зоне B-Ila — только при авариях и неисправностях.
К пожароопасным зонам относятся помещения и наружные установ¬
ки, содержащие ГЖ (зона П-1 — помещения с ГЖ, зона П-111 - наружная
установка с ГЖ или твердыми горючими материалами), горючие пыли с
НКП > 65г/м3 (зона П-11), твердые горючие материалы, не образующие взры¬
воопасные смеси (такие помещения относят к зоне П-11а).
В ближайшее время предполагается утверждение новой редакции
ПУЭ-86, т.к. некоторые положения этих норм противоречат другим норма¬
тивным документам.
Стандартом (ГОСТ P 51330.9.-99) установлены взрывоопасные зоны
классов 0,1 и 2. Взрывоопасная зона класса 0 характеризуется присутствием
взрывоопасной смеси в помещении постоянно или длительно. Аналогичной
зоны в ПУЭ-86 нет. Взрывоопасная зона класса I характеризуется вероят¬
ностью присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях
эксплуатации. В ПУЭ-86 имеется аналогичная зона В-1.
Взрывоопасная зона класса 2 характеризуется тем, что присутствие
взрывоопасной смеси в помещении при нормальных условиях эксплуата¬
ции маловероятно, а если возникает, редко и не очень продолжительно. Эта
зона сопоставима с зонами класса B-Ia ПУЭ-86. Аналога зоне класса В-1 б
ПУЭ-86 в стандарте нет. Стандартом (ГОСТ P 51330.22.-99) установлены
взрывоопасные зоны классов 20, 21, 22. Зона класса 20 характеризуется на¬
личием горючей пыли в виде облака постоянно или часто при нормальном
режиме работы оборудования. Аналогичной зоны в ПУЭ-86 нет.
Зона класса 21 характеризуется присутствием горючей пыли в виде об¬
лака при нормальном режиме работы оборудования. Эта зона сопоставима с
зоной класса B-II ПУЭ-86.Зона класса 22 характерна тем, что облако горю¬
чей пыли может возникать редко при нормальном режиме работы оборудо¬
вания. Эта зона сопоставима с зоной класса B-Ila ПУЭ-86.
По мнению авторов существенным недостатком указанных стандартов
является то, что они допускают возможность эксплуатации оборудования,
создающего взрывоопасные смеси в помещении и не дают количественной
оценки условий, определяющих возможность образования взрывоопасных
зон в помещении и размеры этих зон.
В основе вероятностного подхода к оценке пожаровзрывоопасности
различных объектов, предусмотренного Стандартом [7], лежит выражение:
0,офт = Qn (1-Л,)(1-П) < а'офп, (2.9)
где Q0Jm — вероятность достижения в течение года предельных значе¬
ний ОФП, год ; Qn — вероятность возникновения пожара или взрыва,
год ; Pn, Pa — вероятностная эффективность противопожарных и проти-
30
вовзрывных мероприятий профилактического и активного (например, уст¬
ройство систем пожаротушения и взрывозащиты) характера соответствен¬
но; (У',,,/,,, = IO'6 — нормативная вероятность воздействия на людей ОФП.
Значения предельных величин опасных факторов пожара (ОФП), пре¬
вышение которых с вероятностью выше нормативной не допускается, при¬
ведены в табл.2.7.
Под обрушением конструкций имеются в виду разрушительные по¬
следствия при взрывах в зданиях, а также при превышении предела огне¬
стойкости конструкций при пожарах.
Таблица 2.7
ОФП
Предельная величина
Обрушение конструкций
Недопустимо
Температура, С
70
Тепловое излучение, Вт/м2
500
Содержание CO в воздухе, % об
0,1
Содержание СОг в воздухе, % об.
6,0
Содержание кислорода; % об.
He менее 17,0
Потеря видимости на пожаре, раз
2,4
Вероятность возникновения пожара или взрыва в течение года рассчи¬
тывается по формуле:
Qn = Qrc -Qus, (2.10)
где Qrc = Qr ■ Q0 (Qr — вероятность появления горючего вещества, Q0 — ве¬
роятность появления окислителя, обычно Q0 = I) — вероятность образова¬
ния горючей смеси; Qm = Qt ■ Qj ■ Qt (Qt — вероятность появления теплово¬
го источника, Q3 — вероятность достаточности энергии источника, Q1 —
вероятность достаточности времени существования источника) — вероят¬
ность появления источника зажигания.
Вероятность появления достаточного для образования взрывоопасной
смеси количества горючего вещества можно рассчитать по формуле:
Qr= Irefto, (2.11)
где X — интенсивность отказов оборудования в течение года, ч; г — общее
время работы оборудования в течение года, ч"! .
Значение А вычисляется на основе данных о надежности технологиче¬
ского оборудования, которое содержатся в документации на оборудование.
Определение Qu3 производится путем анализа условий появления в со¬
ответствующем объекте источника, температура, энергия и время контакта
которого с горючей средой достаточны для зажигания.
Оценка величин Pti и Pa производится по надежности функционирова¬
ния соответствующих устройств и систем.
31
2.3. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ГОСТ «Пожарная безопасность технологических процессов» допускает
возможность ввода в эксплуатацию промышленного объекта только при ус¬
ловии требований, предусмотренных проектом и отвечающих действующим
нормам и правилам пожарной безопасности. При этом особое значение при¬
дается обеспечению безопасности людей в случае возможного пожара.
Проектированию технологического процесса должен предшествовать
анализ его пожарной опасности, включающий:
-определение пожарной опасности использующихся в технологи¬
ческом процессе веществ и материалов;
- определение участков и оборудования, где возможно образование
взрывоопасных пыле-и парогазовоздушных смесей;
- определение возможности возникновения источников зажигания.
Пожарная опасность технологического процесса определяется на осно¬
ве изучения:
-технологического регламента и технологической схемы произ¬
водства;
- конструктивных особенностей аппаратов, машин и агрегатов;
- схемы размещения технологического оборудования.
Технологическим регламентом определяется:
-рецептура и основные характеристики выпускаемой продукции,
сырья и полупродуктов;
- отходы производства и выбросы в атмосферу;
- параметры технологического процесса (давление, температура);
- порядок проведения технологических операций;
- средства и способы контроля за технологическим процессом;
-основные правила и условия, обеспечивающие безопасность ве¬
дения технологического процесса.
Конструкция технологических аппаратов и оборудования должна
обеспечить безопасность ведения технологического процесса.
При разработке системы мероприятий, обеспечивающих пожарную
безопасность технологического процесса, следует также учитывать:
- возможность образования взрывоопасных парогазовоздушных сме¬
сей в зоне загрузочных люков или с открытых поверхностей испа¬
рения;
-работоспособность и эффективность систем улавливания пылей,
газов и паров жидкостей в местах их выделения;
- надежность технологической автоматики и систем защиты, а также
автоматических средств предупреждения возможности образования
взрывоопасных смесей в помещении;
-возможность возникновения источников зажигания и мероприятия,
, исключающие или уменьшающие вероятность их возникновения.
32
3. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Потенциальная пожарная опасность зданий и сооружений определя¬
ется количеством и свойствами материалов, находящихся в здании, а так¬
же пожарной опасностью строительных конструкций, которая зависит от
горючести материалов, из которых они выполнены, и способности конст¬
рукций сопротивляться воздействию пожара в течение определенного
времени, т.е. от ее огнестойкости. Пожарная опасность здания определя¬
ется вероятностью возникновения пожара, а также его продолжительно¬
стью и температурой.
3.1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОЖАРОВ
Пожары возникают от различных причин и, как правило, приносят зна¬
чительные потери материальных ценностей, а в ряде случаев приводят и к
гибели людей.
В одних случаях возникновение пожаров связано с нарушением проти¬
вопожарного режима или неосторожным обращением с огнем, а в других —
следствием нарушения мер пожарной безопасности при проектировании и
строительстве здания.
Во взрывопожароопасных цехах пожары являются следствием взрывов
в помещениях или производственных аппаратах, емкостях или трубопрово¬
дах. Взрывы и связанные с ними пожары возникают при освоении новых
технологических процессов, нового производственного оборудования. Не¬
редко причиной пожаров и взрывов бывает неправильная оценка категории
пожаровзрывоопасности помещений из-за недостаточной изученности
свойств сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, определяющих их
взрыво- и пожароопасные характеристики.
Пожары, как правило, возникают в каком-либо одном месте и в даль¬
нейшем распространяются по горючим материалам и конструкциям здания.
Исключения составляют случаи взрывов производственного оборудования,
в результате которых пожары могут одновременно возникать в нескольких
местах, а также случаи умышленного поджога.
Очень распространенной причиной пожара в процессе строительства
зданий является нарушение правил пожарной безопасности при проведении
газо- или электросварочных работ. Известно много случаев возникновения
пожаров от неосторожного применения электросварки на предпусковых
стройках, когда основное оборудование уже было установлено. Такие по¬
жары, как правило, приносили большие убытки.
2 Пожарная безопасность
33
Продолжительность любого пожара г, (ч) можно определить, если из¬
вестно количество горючего вещества и скорость его выгорания в данных
условиях, используя следующую зависимость:
T = NZn,
где N — количество горючего вещества, кг/м2; п — скорость выгорания
данного вещества, кг/м2-ч.
Несмотря на кажущуюся простоту определения продолжительности
пожара, вопрос этот представляет значительную сложность, так как ско¬
рость выгорания данного вещества не является величиной постоянной и за¬
висит от условий притока воздуха в зону горения, а также от степени из¬
мельченное™ вещества и условий его размещения.
Ho главным недостатком этого метода определения продолжительно¬
сти пожара является то, что им не учитывается такой важный фактор, как
температура пожара. На рис.3.1 приведе¬
ны температурные кривые, полученные
при горении различных материалов в ко¬
личестве 50 кг/м2.
Различные значения температур были
зафиксированы и на реальных пожарах.
Если при пожарах в подвальных по¬
мещениях, продолжавшихся по 5-6 часов,
температура не превышала 800°С, то в
квартирах жилых зданий продолжитель¬
ность пожаров редко превышала 1-1,5 ча¬
са, однако при этом температура достигала
1000-1ЮО°С.
Во время пожаров в театральных
зданиях и крупных универсальных мага¬
зинах наблюдалась температура около
1200°С, а продолжительность пожаров в
ряде случаев превышала 2-3 часа. Еще
более высокая температура отмечалась во
время пожаров в производственных и
складских зданиях, в которых перераба¬
тывалось или хранилось большое количе¬
ство твердых сгораемых материалов и
горючих жидкостей. Так, при пожаре склада горючих жидкостей и смазоч¬
ных материалов, продолжавшемся свыше 2 часов, температура достигала
1300°С.
Рис. 3.1. Изменение температуры
во времени при горении:
1 - бумаги в рулонах,
2 - хлопка в кипах,
3 - штабелей древесины из брусков
сечением 50 х 50 мм,
4 - автомобильных шин,
5 - полистирола
34
Практика показывает, что продолжительность пожара может колебать¬
ся в значительных пределах, однако в большинстве случаев она не превы-'
шает 2-3 часа.
Данные о температуре на реальных пожарах были положены в основу
температурных режимов, принятых стандартами ряда государств для испы¬
таний строительных конструкций зда¬
ний на огнестойкость. В 1966 г. Между¬
народной организацией по стандартиза¬
ции была рекомендована стандартная
температурная кривая (рис. 3.2), которая
принята в качестве температурного ре¬
жима для испытаний строительных кон¬
струкций на огнестойкость и регламен¬
тирована СНиП.
Из сравнения рис.3.1 й 3.2 можно
заметить, что стандартная температур¬
ная кривая, в основу которой положены
данные о пожарах в жилых зданиях, су¬
щественно отличается от температур¬
ных кривых, полученных при горении
различных веществ в помещении. Фактические температуры на реальных
пожарах могут быть выше или ниже указанных стандартной температурной
кривой, которую следует рассматривать лишь в качестве усредненного тем¬
пературного режима, необходимого для сопоставления данных об огнестой¬
кости строительных конструкций.
Таким образом, для расчетов требуемых пределов огнестойкости ока¬
зывается целесообразным определять не фактическую продолжительность
пожара, а так называемую расчетную, выраженную в часах стандартного
температурного режима, принятого для испытаний строительных конструк¬
ций на огнестойкость.
Приближенное значение расчетной продолжительности пожара т мо¬
жет быть определено при помощи эмпирической формулы, полученной на
основании результатов экспериментальных работ по выявлению закономер¬
ностей горения различных видов твердых и жидких веществ в помещениях:
т= Fnou/6F0K (q\ Inx + q2 In2+ ... +qm/nj,
где FnoM, Fok — площади помещения и оконных проемов, м2; q\, q2, ..., qm —
количество каждого вида горючего вещества, кг/м2; щ, п2,..., пт — коэффи¬
циенты, учитывающие скорость выгорания веществ, кг/м2-ч.
Рис. 3.2. Стандартная
температурная кривая
2*
35
Эта зависимость справедлива, если отношение F„OM / Fok находится в
пределах 4-ИО, а отношение ширины проема к его высоте равно 1:2. Допус¬
тимость простого суммирования продолжительности горения каждого из
материалов, находящихся в помещении, можно объяснить тем, что интен¬
сивность горения каждого вещества лимитируется постоянством отношения
F пом I Fok, так как горение возможно только при соответствующем поступ¬
лении воздуха к очагу горения.
Коэффициенты п в этой формуле численно равны количеству горючего
вещества, при сгорании которого в помещении, имеющем указанные выше
соотношения, продолжительность пожара будет составлять I час стандарт¬
ного температурного режима.
Для ряда веществ значения этих коэффициентов получены эксперимен¬
тальным путем и составляют (в кг/м2-ч):
Бензин, керосин, ксилол и большинство других горючих жидкостей 15
Трансформаторное масло, мазут 20
Каучук, полистирол 25
Резина, резинотехнические изделия, органическое стекло, капрон 35
Ацетатный шелк, этрол ацетилцеллюлозный, целлофан, автомобильные шины... 40
Древесина, деревянная мебель 56
Текстолит, триацетат 60
Линолеум, штапель и хлопок разрыхленные, карболитовые изделия. 120
Бумага в кипах 300
Хлопок в кипах 600
В последние годы профессорами, докторами технических наук Кошма-
ровым Ю.А., Молчадским И.С. и другими учеными проведены теоретиче¬
ские и экспериментальные исследования процессов горения в условиях по¬
жаров. Значительные успехи достигнуты в области исследования начальной
стадии пожара, а также физического и математического моделирования
процессов массотеплопереноса в условиях пожаров. Эти исследования по¬
зволили с достаточной для практических целей точностью прогнозировать
процесс развития пожара в зависимости от особенностей воздухообмена в
помещении, количества и вида пожарной нагрузки, под которой подразуме¬
ваются находящиеся в помещении горючие материалы, а также теплотехни¬
ческих характеристик ограждающих конструкций помещения.
3.2. ГОРЮЧЕСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Межгосударственным стандартом «Материалы строительные. Методы
испытаний на горючесть» (ГОСТ 30244-94), в соответствии с рекоменда¬
циями Международной организации по стандартизации (ISO / TK — 92),
36
строительные материалы, в зависимости от значения параметров горюче¬
сти, подразделены на негорючие (НГ) и горючие (Г).
Строительные материалы относят к негорючим при следующих значе¬
ниях параметров горючести:
-прирост температуры в печи не более 50°С;
-потеря массы образца не более 50%;
-продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10 с.
Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из ука¬
занных значений параметров, относятся к горючим.
Горючие строительные материалы в зависимости от значений парамет¬
ров горючести подразделяют на четыре группы горючести: Г1, Г2, ГЗ, Г4 в
соответствии с табл. 3.1. Материалы следует относить к определенной
группе горючести при условии соответствия всех значений параметров, ус¬
тановленных табл.3.1 для этой группы.
Таблица 3.1
Группа
горючести
материалов
ПАРАМЕТРЫ
ГОРЮЧЕСТИ
Температура
Степень
Степень
Продолжительность
дымовых
повреждения
повреждения
самостоятельного
газов
по длине
по массе
горения
H
О
о
Sl,%
Sm, %
tcr» С
Г1
< 135
<65
<20
0
Г2
<235
<85
<50
<30
ГЗ
<450
>85
<50
<300
Г4
>450
>85
>50
>300
Примечание. Для материалов групп горючести Г1, Г2, ГЗ не допускается образование
кипящих капель расплава при испытании.
Определение горючести строительных материалов осуществляют экс¬
периментальным путем. Для каждого испытания изготавливают пять образ¬
цов цилиндрической формы следующих размеров: диаметр (45+0,-2) мм,
высота (50±3) мм. Если толщина материала составляет менее 50 мм, образ¬
цы изготавливают из соответствующего количества слоев, обеспечивающих
необходимую толщину. Слои материала с целью предотвращения образова¬
ния между ними воздушных зазоров плотно соединяют при помощи тонкой
стальной проволоки максимальным диаметром 0,5 мм. В верхней части об¬
разца следует предусматривать отверстие диаметром 2 мм для установки
термопары в геометрическом центре образца. Образцы кондиционируют в
вентилируемом термошкафу при температуре (60±5)°С в течение 20-24 ч,
после чего охлаждают в эксикаторе. Перед испытанием каждый образец
взвешивают, определяя его массу с точностью до 0,1 г.
37
10
Рис. 3.3. Установка
для испытания
строительных материалов
на горючесть:
1 - станина,
2 - изоляция,
3 - огнеупорная труба,
. 4 - порошок окиси магния,
5 - обмотка,
6 - заслонка,
7 - стальной стержень,
8 - ограничитель,
9 - термопары,
10 - стальная трубка,
11 - держатель образца,
12 - печная термопара,
13, 14 - изоляция,
15 - труба из асбестоцемента,
16 - уплотнение,
17 - стабилизатор потока воздуха
Установка для испыта¬
ний (рис. 3.3) состоит из печи,
помещенной в теплоизоли¬
рующую среду; конусообраз¬
ного стабилизатора воздуш¬
ного потока; защитного
экрана, обеспечивающего тя¬
гу; держателя образца и уст¬
ройства для введения держа¬
теля образца в печь; станины,
на которой монтируется печь.
Печь представляет собой трубу из огнеупорного материала; высота
трубы (150+1) мм, внутренний диаметр (75±1)мм, толщина стенки
(10±1) мм. Общая толщина стенки с учетом огнеупорного цементного слоя,
фиксирующего электронагревательный элемент, должна составлять не бо¬
лее 15 мм.
Нагревательный элемент изготавливают из никель-хромовой ленты
шириной 3 мм и толщиной 0,2 мм.
Трубчатую печь устанавливают в центре заполненного изолирующим
материалом кожуха (наружный диаметр 200 мм, высота 150 мм, толщина
стенки 10 мм). Верхняя и нижняя части кожуха ограничены пластинами,
имеющими изнутри углубления для фиксации торцов трубчатой печи. Про¬
странство между трубчатой печью и стенками кожуха заполняют порошко¬
образным оксидом магния плотностью (140+20) кг/м3.
Нижнюю часть трубчатой печи соединяют с конусообразным стабили¬
затором воздушного потока длиной 500 мм. Внутренний диаметр стабили-
38
затора должен быть (75+1) мм в верхней части, (10+0,5) мм — в нижней
части. Стабилизатор изготавливают из листовой стали толщиной I мм.
Внутренняя поверхность стабилизатора должна быть отполирована. Шов
между стабилизатором и печью следует плотно пригнать до обеспечения
герметичности и тщательно обработать для устранения шероховатостей.
Верхнюю половину стабилизатора изолируют с наружной стороны слоем
минерального волокна толщиной 25 мм.
Верхнюю часть печи оборудуют защитным экраном, изготавливаемым
из того же материала, что и конус стабилизатора. Высота экрана должна
быть 50 мм, внутренний диаметр (75+1) мм. Внутренняя поверхность экра¬
на и соединительный шов с печью тщательно обрабатывают до получения
гладкой поверхности. Наружную часть изолируют слоем минерального во¬
локна толщиной 25 мм.
Блок, состоящий из печи, конусообразного стабилизатора и защитного
экрана, монтируют на станине, оборудованной основанием и экраном для
защиты нижней части конусообразного стабилизатора от направленных
воздушных потоков.
Цродолжительность испытания составляет 30 Минут. Температура в
печи до помещения образца должна составлять 750°С, а средняя температу¬
ра стенок 835°С.
Температурный режим контролируется термопарами.
После окончания испытания образец охлаждают в эксикаторе и взве¬
шивают.
По результатам испытаний дают заключение о горючести материала. К
негорючим относят материалы в том случае, если во время испытания при¬
рост температуры в печи за счет горения образца не превысил 50°С, потеря
массы образца была не более 50%, а продолжительность устойчивого пла¬
менного горения не более 10 с.
3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУПП ГОРЮЧЕСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Метод применяют для всех однородных и слоистых горючих строи¬
тельных материалов, в том числе применяемых в качестве отделочных и об¬
лицовочных, а также лакокрасочных покрытий.
Для каждого испытания изготовляют 12 образцов длиной 1000 мм, ши¬
риной 190 мм. Толщина образцов должна соответствовать толщине мате¬
риала, применяемого в реальных условиях, но не более 70 мм.
Образцы для стандартного испытания материалов, применяемых толь¬
ко в качестве отделочных и облицовочных, а также для испытания лакокра¬
сочных покрытий, изготовляют в сочетании с негорючей основой. Способ
крепления должен обеспечивать плотный контакт поверхностей материала и
основы. Толщина лакокрасочных покрытий должна соответствовать приня¬
той в технической документации, но иметь не менее четырех слоев.
Для несимметричных слоистых материалов с различными поверхно¬
стями изготовляют два комплекта образцов с целью экспонирования обеих
поверхностей. При этом группу горючести материала устанавливают по
худшему результату.
39
Основной частью установ-ки, изображенной на рис.3.4, является верти¬
кальная шахтная печь, выполненная из огнеупорного материала. Установка
состоит из камеры сжигания, системы подачи воздуха в камеру сжигания,
газоотводной трубы, вентиляционной системы для удаления продуктов сго¬
рания. В камере сжигания устанавливают держатель образцов, источник за¬
жигания, диафрагму. Держатель образца состоит из четырех прямоугольных
рам, расположенных по пери¬
метру источника зажигания.
Источником зажигания явля¬
ется газовая горелка, состоя¬
щая из четырех отдельных сег¬
ментов. Система подачи
воздуха состоит из вентилято¬
ра, ротаметра и диафрагмы и
должна обеспечивать поступ¬
ление в нижнюю часть камеры
сжигания равномерно распре¬
деленного по ее сечению по¬
тока воздуха в количестве
(10±1,0) м3/мин и при темпе¬
ратуре не менее 20°С. Газоот¬
водную трубу с поперечным
сечением 0,25 м2 и длиной не
менее 750 мм располагают в
верхней части камеры сжига¬
ния. В газоотводной трубе ус¬
танавливают четыре термопа¬
ры для измерения
температуры отходящих газов.
Вентиляционная система для
удаления продуктов сгорания
состоит из зонта, устанавли¬
ваемого над газоотводной
трубой, воздуховода и венти¬
лятора. Для измерения темпе¬
ратуры при испытании ис¬
пользуют термопары
диаметром не более 1,5 мм и
соответствующие регистри¬
рующие приборы.
Подготовка к испытанию состоит в проведении калибровки с целью оп¬
ределения расхода газа, обеспечивающего в камере сжигания устанавливае¬
мый стандартом температурный режим испытания. Калибровка установки
проводится на четырех образцах из стали размерами 1000 х 190 х 1,5 мм. Кон¬
Рис. 3.4. Вертикальная
шахтная печь:
1 - камера сжигания,
2 - держатель образца,
3 - образец,
4 - газовая горелка,
5 - вентилятор подачи воздуха
40
троль температурного режима при калибровке осуществляют по показаниям 10-
ти термопар. Калибровку шахтной печи проводят через каждые 30 испытаний.
Для каждого материала следует проводить три испытания. Каждое из трех ис¬
пытаний заключается в одновременном испытании четырех образцов материа¬
ла. Продолжительность воздействия на образец пламени от источника зажига¬
ния должна составлять 10 мин. По истечении 10 мин источник зажигания
выключают. При наличии пламени или признаков тления фиксируют продолжи¬
тельность самостоятельного горения (тления). Испытание считают законченным
после остывания образцов до температуры окружающей среды.
Для каждого испытания определяют следующие показатели:
-температуру дымовых газов;
- продолжительность самостоятельного горения и (или) тления;
-длину повреждения образца;
-массу образца до и после испытания.
В процессе проведения испытания регистрируют температуру дымовых
газов не менее двух раз в минуту по показателям всех четырех термопар, ус¬
тановленных в газоотводной трубе, и фиксируют продолжительность само¬
стоятельного горения образцов (при наличии пламени или признаков тления).
При испытании фиксируют также:
- время достижения максимальной температуры дымовых газов;
- переброс пламени на торцы и необогреваемую поверхность образцов;
- сквозное прогорание образцов;
-образование горящего расплава;
-внешний вид образцов после испытания: осаждение сажи, изменение
цвета, оплавление, спекание, усадка, вспучивание, коробление, обра¬
зование трещин и т.п.;
- время до распространения пламени по всей длине образца;
-продолжительность горения по всей длине образца.
После окончания испытания измеряют длину отрезков неповрежденной
части образцов и определяют остаточную массу образцов. Неповрежденную
часть образцов, оставшуюся на держателе, взвешивают.
По результатам обработки данных трех испытаний определяется сред¬
нее значение температуры дымовых газов, продолжительности самостоя¬
тельного горения, степени повреждения по длине и по массе. На основании
этих данных по таблице, приведенной в начале параграфа, определяют
группу горючести материала (Г1, Г2, ГЗ или Г4).
3.4. ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В ряде случаев для оценки степени пожарной безопасности применения
отделочных и облицовочных строительных материалов кроме характери¬
стики их горючести необходимо иметь данные о способности их воспламе¬
нения под воздействием лучистой теплоты. Для этой цели ГОСТ 30402-96
дает классификацию горючих материалов в зависимости от величины кри¬
41
тической поверхностной плотности теплового потока (КППТП), т.е. мини¬
мального значения этой плотности, при котором возникает устойчивое пла¬
менное горение материала.
Горючие строительные материалы, в зависимости от величины
КППТП, подразделяют на три группы воспламеняемости:
-В I — если величина КППТП равна или больше 35 кВт/м2;
-В2 — больше 20, но меньше 35 кВт/м2;
- ВЗ — меньше 20 кВт/м2.
Сущность метода испытания состоит в определении параметров вос¬
пламеняемости материала при заданных стандартом уровнях воздействия на
поверхность образца лучистого теплового потока и пламени от источника
зажигания.
Для испытаний изготавливают 15 образцов, имеющих форму квадрата
со стороной 165 мм и толщиной не более 70 мм. Материалы, применяемые
только в качестве отделочных и облицовочных, а также лакокрасочные по¬
крытия изготавливают в сочетании с негорючей основой.
Испытание на воспламеняемость материалов проводят на установке,
схема которой приведена на рис. 3.5. Установка состоит из опорной ста¬
нины, подвижной платформы, источника лучистого теплового потока (ра¬
диационная панель), системы зажигания, состоящей из вспомогательной
стационарной газовой горелки, подвижной горелки с системой перемеще¬
ния, а также вспомогательного оборудования.
Основной частью установки является радиационная панель, которая
состоит из кожуха с теплоизолирующим слоем и нагревательного элемен¬
та мощностью 3 кВт.
Испытания проводят в течение 15 мин или до воспламенения образца.
Целью испытания является определение величины критической поверхно¬
стной плотности теплового потока
(КППТП), при которой возникает
устойчивое пламенное гОрение ма¬
териала, на основании чего уста¬
навливается группа воспламеняе¬
мого материала.
Рис. 3.5. Установка для испытания
материалов на воспламеняемость:
1 - радиационная панель,
2 - защитная панель,
3 - подвижная платформа,
4 - противовес,
5 - рычаг,
42
3.5. ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Под огнестойкостью понимают способность строительной конструк¬
ции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара
и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции. Огне¬
стойкость относится к числу основных характеристик конструкций и регла¬
ментируется Строительными нормами и правилами.
Время, по истечении которого конструкция теряет несущую или огра¬
ждающую способность, называют пределом огнестойкости и измеряют в
часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до наступления
предельного состояния, при котором она утрачивает способность сохранять
несущие или ограждающие функции. Потеря несущей способности опреде¬
ляется обрушением конструкции или возникновением предельных дефор¬
маций и обозначается индексом R. Потеря ограждающих функций опреде¬
ляется потерей целостности или теплоизолирующей способности. Потеря
целостности наступает вследствие образования в конструкциях сквозных
трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность про¬
никают продукты горения или пламя. Это предельное состояние обознача¬
ется индексом Е. Потеря теплоизолирующей способности определяется по¬
вышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции в
среднем более чем на 140°С или в любой точке этой поверхности более чём
на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания и обозна¬
чается индексом I.
Предел огнестойкости колонн, балок, арок и рам определяется только по¬
терей несущей способности конструкций и узлов (R). Для наружных несущих
стен и покрытий — потеря несущей способности и целостности (R, Е). Для
наружных ненесущих стен — потеря целостности (E). Для ненесущих внут¬
ренних стен и перегородок — потеря целостности и теплоизолирующей спо¬
собности (Е, I). Для несущих внутренних стен и противопожарных преград —
все три предельных состояния — R, Е, I.
Определение фактических пределов огнестойкости строительных кон¬
струкций в большинстве случаев осуществляют экспериментальным путем.
Основные положения методов испытаний конструкций на огнестойкость
изложены в ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испы¬
таний на огнестойкость. Общие требования» и ГОСТ 30247.1-94 «Конст¬
рукции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ог¬
раждающие конструкции».
Сущность метода испытания конструкций на огнестойкость сводится к
тому, что образец конструкции, выполненный в натуральную величину, на¬
гревают в специальной печи и одновременно подвергают воздействию нор¬
мативных нагрузок.
При этом определяют время от начала испытания до появления одного из
признаков, характеризующих наступление предела огнестойкости конструкции.
43
Температура в огневой камере печи t изменяется во времени по стан¬
дартной температурной кривой (рис. 3.2), которая может быть выражена за¬
висимостью:
где г— время от начала испытания, мин.; Iua4 — начальная температура, °С.
Отклонение от температур, регламентируемых стандартной кривой,
допускается в пределах 10% в течение 30 мин испытания и 5% — в после¬
дующее время.
Температуру в печи измеряют не менее чем в трех точках с помощью
термопар. Горячие спаи термопар располагают на расстоянии 10 см от
обогреваемой поверхности конструкции.
Нагревание испытываемых образцов соответствует реальным условиям ра¬
боты конструкции и возможному направлению воздействия огня в случае пожа¬
ра. При испытании колонны, как правило, обогревают с четырех сторон; балки
— с трех, покрытия и перекрытия — со стороны нижней поверхности; стены,
перегородки, двери — с одной стороны.
t = 345 Ig (8г+ I) +t,
Испытаниям подвергаются не менее
а)
□
I —
двух одинаковых образцов серийного изго¬
товления или специально изготовленных.
Перед испытанием образцы оборудуют
приборами для измерения темпера-тур и
деформаций.
Условия подогрева и особенности опыт-
4
2
ного образца обусловливают конструкцию ис¬
пытательных установок (рис. 3.6), представ¬
ляющих собой огневые печи, в которых
создается заданный температурный режим с
помощью сжигания жидкого или газообразно¬
го топлива. Печи оборудуют приборами для
измерения температуры, а также устройствами
для опирания, закрепления и нагружения
опытных конструкций.
Г
Рис. 3.6. Установки для испытания
строительных конструкций
на огнестойкость:
а - стен без нагрузки,
б - перекрытий под нагрузкой,
в - колонн и стен под нагрузкой;
1 - огневая камера,
2 - опытный образец,
3 - вагонетка;
4 - нагрузка
44
3.5.1. Огнестойкость каменных конструкций
Огнестойкость каменных конструкций зависит от их сечения, конст¬
руктивного исполнения, теплофизических свойств каменных материалов и
способов обогрева.
По восприятию нагрузок все каменные конструкции, без применения в
них каких-либо других материалов, работают только на сжатие и подразде¬
ляются на несущие и самонесущие. Благодаря своей массивности и тепло¬
физическим показателям каменные конструкции обладают хорошим сопро¬
тивлением действию огня в условиях пожара.
Высоким пределом огнестойкости обладают глиняные кирпичные кон¬
струкции.
В условиях пожара кирпичные конструкции удовлетворительно вы¬
держивают нагревание до 900°С, не снижая практически своей прочности и
не обнаруживая признаков разрушения.
При нагревании до 800°С наблюдаются только поверхностные повреж¬
дения кладки в виде волосяных трещин и отслаивания тонких слоев. Конст¬
рукции, выполненные из глиняного кирпича, являются надежной преградой
против распространения возникшего пожара. Предел огнестойкости конст¬
рукций из силикатного кирпича по прогреву такой же, как и из керамиче¬
ского кирпича. Это объясняется их одинаковыми теплофизическими харак¬
теристиками. Однако по изменению прочности при действии высокой
температуры силикатный кирпич уступает глиняному.
3.5.2. Огнестойкость железобетонных конструкций
Железобетонные конструкции благодаря их негорючести и сравнитель¬
но небольшой теплопроводности довольно хорошо сопротивляются воздей¬
ствию агрессивных факторов пожара. Однако они не могут беспредельно
сопротивляться пожару. Современные железобетонные конструкции, как
правило, выполняют тонкостенными, без монолитной связи с другими эле¬
ментами здания, что ограничивает их способность нести свои рабочие
функции в условиях пожара до I ч, а иногда и менее. Еще меньшим преде¬
лом огнестойкости обладают увлажненные железобетонные конструкции.
Если повышение влажности конструкции до 3,5% увеличивает предел огне¬
стойкости, то дальнейшее повышение влажности бетона плотностью более
1200 кг/м3 при кратковременном действии пожара может вызвать взрыв бе¬
тона и быстрое разрушение конструкции.
Предел огнестойкости железобетонной конструкции зависит от разме¬
ров ее сечения, толщины защитного слоя, вида, количества и диаметра ар¬
матуры, класса бетона и вида заполнителя, нагрузки на конструкцию и схе¬
мы ее опирания.
45
Предел огнестойкости ограждающих конструкций по прогреву Проти¬
воположной огню поверхности на 140°С (перекрытия, стены, перегородки)
зависит от их толщины, вида бетона и его влажности. С увеличением тол¬
щины и уменьшением плотности бетона предел огнестойкости возрастает.
Предел огнестойкости по признаку потери несущей способности зави¬
сит от вида и статической схемы опирания конструкции. Однопролетные
свободно опертые исгибаемые элементы (балочные плиты, панели и насти¬
лы перекрытий, балки, прогоны) при действии пожара разрушаются в ре¬
зультате нагревания продольной нижней рабочей арматуры до предельной
критической температуры. Предел огнестойкости этих конструкций зависит
от толщины защитного слоя нижней рабочей арматуры, класса арматуры,
рабочей нагрузки и теплопроводности бетона. У балок и прогонов предел
огнестойкости зависит еще от ширины сечения.
При одних и тех же конструктивных параметрах предел огнестойкости
балок меньше, чем плит, так как при пожаре балки обогреваются с трех сто¬
рон (со стороны нижней и двух боковых граней), а плиты —- только со сто¬
роны нижней поверхности.
Наилучшей арматурной сталью с точки зрения огнестойкости является
сталь класса A-III марки 25Г2С. Критическая температура этой стали в мо¬
мент наступления предела огнестойкости конструкции, загруженной норма¬
тивной нагрузкой, составляет 570°С.
Выпускаемые заводами крупнопустотные предварительно напряжен¬
ные настилы из тяжелого бетона с защитным слоем 20 мм и стержневой ар¬
матурой из стали класса A-IV имеют предел огнестойкости I ч, что позво¬
ляет использовать данные настилы в жилых зданиях.
Плиты и панели сплошного сечения из обычного железобетона при за¬
щитном слое 10 мм имеют пределы огнестойкости: арматура из стали клас¬
сов A-I и A-II — 0,75 ч; A-III (марки 25Г2С) — I ч.
В ряде случаев тонкостенные изгибаемые конструкции (пустотные и реб¬
ристые панели и настилы, ригели и балки при ширине сечения 160 мм и ме¬
нее!, не имеющие вертикальных каркасов у опор) при действии пожара могут
разрушаться преждевременно по косому сечению у опор. Такой характер раз¬
рушения предотвращают путем установки на приопорных участках данных
конструкций вертикальных каркасов длиной не менее 1/4 пролета.
Плиты, опертые по контуру, имеют предел огнестойкости значительно
выше, чем простые изгибаемые элементы. Эти плиты армированы рабочей
арматурой в двух направлениях, поэтому их огнестойкость зависит допол¬
нительно от соотношения арматуры в коротком и длинном пролетах. У
квадратных плит, имеющих данное соотношение, равное единице, критиче¬
ская температура арматуры при наступлении предела огнестойкости состав¬
ляет 800°С.
46
С увеличением соотношения сторон плиты критическая температура
уменьшается, следовательно, снижается и предел огнестойкости. При соот¬
ношениях сторон более четырех предел огнестойкости практически равен
пределу огнестойкости плит, опертых по двум сторонам.
Статически неопределимые балки и балочные плиты при нагревании
утрачивают несущую способность в результате разрушения опорных и про¬
летных сечений.
Сечения в пролете разрушаются в результате снижения прочности
нижней продольной арматуры, а опорные сечения — вследствие потери
прочности бетона в нижней сжатой зоне, нагревающейся до высоких темпе¬
ратур. Скорость прогрева этой зоны зависит от размеров поперечного сече¬
ния, поэтому огнестойкость статически неопределимых балочных плит за¬
висит от их толщины, а балок — от ширины и высоты сечения. При
больших размерах поперечного сечения предел огнестойкости рассматри¬
ваемых конструкций значительно выше, чем статически определимых кон¬
струкций (однопролетные свободно опертые балки и плиты), и в ряде слу¬
чаев (у толстых балочных плит, у балок, имеющих сильную верхнюю
опорную арматуру) практически не зависит от толщины защитного слоя у
продольной нижней арматуры.
• Колонны. Предел огнестойкости колонн зависит от схемы приложения
нагрузки (центральное, внецентренное), размеров поперечного сечения,
процента армирования, вида крупного заполнителя бетона и толщины за¬
щитного слоя у продольной арматуры.
Разрушение колонн при нагревании происходит в результате снижения
прочности арматуры и бетона. Внецентренное приложение нагрузки
уменьшает огнестойкость колонн. Если нагрузка приложена с большим экс¬
центриситетом, то огнестойкость колонны будет зависеть от толщины за¬
щитного слоя у растянутой арматуры, т.е. характер работы таких колонн
при нагревании такой же, как и простых балок. Огнестойкость колонны с
малым эксцентриситетом приближается к огнестойкости центрально¬
сжатых колонн. Колонны из бетона на гранитном щебне обладают меньшей
огнестойкостью (на 20%), чем колонны на известковом щебне. Это объяс¬
няется тем, что гранит начинает разрушаться при температуре 573°С, а из¬
вестняки начинают разрушаться при температуре начала их обжига 800°С.
• Стены. При пожарах, как правило, стены обогреваются с одной стороны
и поэтому прогибаются или в сторону пожара, или в обратном направлении.
Стена из центрально-сжатой конструкции превращается во внецентренно
сжатую с увеличивающимся во времени эксцентриситетом. В этих условиях
огнестойкость несущих стен в значительной степени зависит от нагрузки и
от их толщины. С увеличением нагрузки и уменьшением толщины стены ее
предел огнестойкости уменьшается, и наоборот.
С увеличением этажности зданий нагрузка на стены возрастает, поэто¬
му для обеспечения необходимой огнестойкости толщину несущих попе¬
47
речных стен в жилых зданиях принимают равной (мм): в 5...9-этажных
зданиях — 120, 12-этажных — 140, 16-этажных — 160, в домах высотой
более 16 этажей — 180 и более.
Однослойные, двухслойные и трехслойные самонесущие панели на¬
ружных стен подвергаются действию небольших нагрузок, поэтому огне¬
стойкость этих стен обычно удовлетворяет противопожарным требованиям.
Несущая способность стен при действии высокой температуры опреде¬
ляется не только изменением прочностных характеристик бетона и стали,
но главным образом деформативностью элемента в целом. Огнестойкость
стен определяется, как правило, потерей несущей способности (разрушени¬
ем) в нагретом состоянии; признак же обогрева «холодной» поверхности
стены на 160°С не является характерным.
Предел огнестойкости находится в зависимости от рабочей нагрузки
(запаса прочности конструкции). Разрушение стен от одностороннего воз¬
действия происходит по одной из трех схем:
1) с необратимым развитием прогиба в сторону обогреваемой по¬
верхности стены и ее разрушением в середине высоты по первому
или второму случаю внецентренного сжатия (по нагретой арматуре
или «холодному» бетону);
2) с прогибом элемента в начале в сторону нагревания, а на ко¬
нечной стадии в противоположном направлении; разрушение —
в середине высоты по нагретому бетону или по «холодной»
(растянутой) арматуре;
3) с переменной направления прогиба, как и в схеме I, но разрушение
стены происходит в приопорных зонах по бетону «холодной» по¬
верхности или по косым сечениям.
Первая схема разрушения характерна для гибких стен, вторая и третья —
для стен с меньшей гибкостью и платформенно опертых. Если ограничить
свободу поворота опорных сечений стены, как это имеет место при платфор¬
менном опирании, уменьшается ее деформативность и поэтому предел огне¬
стойкости увеличивается. Так, платформенное опирание стен (на несмещае-
мые плоскости) увеличивало предел огнестойкости в среднем в два раза по
сравнению с шарнирным опиранием независимо от схемы разрушения эле¬
мента.
Уменьшение процента армирования стен при шарнирном опирании
снижает предел огнестойкости; при платформенном же опирании изменение
в обычных пределах армирования стен на их огнестойкость практически не
влияет. При нагревании стены одновременно с двух сторон (межкомнатные
стены) у нее не возникает температурного прогиба, конструкция продолжа¬
ет работать на центральное сжатие и поэтому предел Огнестойкости не ни¬
же, чем в случае одностороннего обогрева.
48
3.5.3. Основные принципы расчета огнестойкости
железобетонных конструкций
Огнестойкость железобетонных конструкций утрачивается, как прави¬
ло, в результате потери несущей способности (обрушения) за счет снижения
прочности, теплового расширения и температурной ползучести арматуры и
бетона при нагревании, а также вследствие прогрева необращенной к огню
поверхности на 140°С.
Рис. 3.7. Схема расчета предела
огнестойкости конструкции
по потере несущей способности
По этим показателям предел ог¬
нестойкости железобетонных конст¬
рукций может быть найден расчет¬
ным путем.
В общем случае расчет состоит
из двух частей: теплотехнической и
статической.
В теплотехнической части опре¬
деляют температуру по сечению кон¬
струкции в процессе ее нагревания по
стандартному температурному режи¬
му. В статической части вычисляют
несущую способность (прочность) на¬
гретой конструкции. Затем строят гра¬
фик (рис.3.7) снижения ее несущей способности во времени. По этому графи¬
ку находят предел огнестойкости, т.е. время нагревания, по истечении которо¬
го несущая способность конструкции снизится до рабочей температуры на¬
грузки, т.е. когда будет иметь место равенство:
Mpt (Npl) =Mn(Nn),
где Mpt (Npt) — несущая способность изгибаемой (сжатой или внецентренно
сжатой) конструкции; Mn(Nn) — изгибающий момент (продольное усилие)
от нормативной или другой рабочей нагрузки.
По признаку прогрева предел огнестойкости конструкции находится
путем теплотехнического расчета.
Теплотехнический расчет выполняют исходя из условий, что нагрев
конструкции происходит по стандартному температурному режиму, приня¬
тому для испытаний конструкций на огнестойкость. Изменение температу¬
ры t во времени в любой точке конструкции может быть выражено диффе¬
ренциальным уравнением теплопроводности Фурье. Для одномерного
потока тепла, вызывающего изменение температуры в одном направлении
по сечению конструкции, уравнение Фурье имеет вид
dt__ d2t
дп" cinpDy2'
где г— время; апр — приведенный коэффициент температуропроводности.
Чтобы решить данное уравнение, т.е. найти температуру внутри конст¬
рукции в любой момент времени, надо знать распределение температуры по
сечению этой конструкции в начальный момент времени — начальное ус¬
ловие, ее геометрическую форму и закономерности теплообмена между ок¬
ружающей средой и поверхностями конструкции — граничные условия.
49
Статическая модель задачи определения предела огнестойкости желе¬
зобетонной конструкции сводится к вычислению несущей способности на¬
гретой конструкции. Метод решения этой задачи зависит от вида конструк¬
ции и условий ее работы.
Для центрально-сжатых колонн в нагретом состоянии несущую спо¬
собность определяют с помощью зависимости, предложенной д-ром техн.
наук А.И. Яковлевым:
Npt = <р (Ab Rnb + AsRsc /а),
где (р— коэффициент продольного изгиба для нагретых колонн; Ab — пло¬
щадь ядра сечения, ограниченного изотермой с критической температурой
Ткр, м2; Rb — нормативное сопротивление бетона сжатию, Н/м2; As — пло¬
щадь сечения рабочей арматуры, м2; Rsc — нормативное сопротивление ра¬
бочей продольной арматуры, Н/м2; уа — коэффициент снижения норматив¬
ного сопротивления арматуры.
Площадь ядра сечения колонны, ограниченного изотермой с критиче¬
ской температурой Ткр и коэффициент продольного изгиба нагретой колон¬
ны определяют исходя из того, что в среднем критическая температура для
бетона на гранитном щебне и песчаного бетона равна 500°С, а для бетона на
известковом щебне — 600°С. При этом под критической температурой
понимают такую температуру, при которой предел прочности бетона со¬
ставляет половину первоначальной. Для более точных расчетов следует
учитывать, что критическая температура бетона зависит также от размеров
сечения конструкции и величины нагрузки.
Статически определимые изгибаемые элементы (однопролетные сво¬
бодно лежащие плиты, панели и настилы перекрытий, блоки и прогоны) те¬
ряют свою несущую способность в основном за счет снижения прочности
нагревающейся растянутой арматуры. Сжатые бетоны и арматура нагрева¬
ются слабо и поэтому расчет производят при условии постоянства их проч¬
ностных характеристик.
Если в растянутой зоне установлена арматура из стали одного класса,
то коэффициент yst, учитывающий изменение сопротивления арматурой ста¬
ли при повышении температуры, может быть определен из зависимости:
я _ Mn - А' RnJO3Sxl-а' ),
AsRnscCh0- 0,Sxl) ’
X= Һ - I Һ-
2[Mn - А\ (һ0 - а’ )]
bRb
где: Mn — момент от рабочей нагрузки, Н/м2; А'. — сечение сжатой арма¬
туры, м2; Rnsc- нормативное сопротивление рабочей арматуры (см. при¬
ложение I), Н/м2; х, — высота сжатой зоны в предельном равновесии, м;
50
а ’ — расстояние от сжатой грани до центра сжатой арматуры, м; As — сече¬
ние растянутой арматуры, м2; h0— полезная высота сечения, м; b — ширина
сечения сжатого бетона, м; R пь — нормативное сопротивление бетона сжа¬
тию, Н/м2.
Эти зависимости справедливы при 0,5 Xt < а
По вычисленному значению yst определяют критическую температуру с
помощью приложения I, а путем теплотехнического расчета находят время
нагрева растянутой арматуры до критической температуры, которое является
пределом огнестойкости конструкции. Аналогичным путем определяют пре¬
дел огнестойкости конструкции при других условиях опирания и нагрева.
Аналитический расчет огнестойкости железобетонных конструкций
довольно трудоемкий, что заставило исследователей искать более точные и
удобные методы расчета. А.И. Яковлевым было предложено для решения
теплотехнической задачи разработать алгоритмы на основе метода элемен¬
тарных балансов А.П. Виничева. Результаты вычислений выполнены в виде
номограмм для различных видов конструкций, которые позволяют опреде¬
лить пределы огнестойкости железобетонных конструкций, не производя
сложных вычислений.
С помощью номограмм, приведенных в приложениях 2-6, можно опре¬
делить пределы огнестойкости некоторых конструкций без теплотехнических
расчетов. Так, для определения предела огнестойкости железобетонной плиты
толщиной 80 мм из бетона на известковом наполнителе вычисляют коэффи¬
циент ysl/ учитывающий изменения сопротивления арматурой стали при по¬
вышении температуры. По вычисленному значению yst определяют критиче¬
скую температуру арматуры с помощью приложения I. Затем по приложению
2 определяют предел огнестойкости плиты. Для этого из точки, соответст¬
вующей критической температуре, проводят горизонталь до пересечения с
кривой, опреде-ляющей расстояние от обогреваемой поверхности плиты до
арматуры. Нормаль, проведенная из этой точки до пересечения с горизон¬
тальной осью графика, обозначит предел огнестойкости плиты.
Если для стали класса A-IIb коэффициент yst оказался равным 0,45, то
критическая температура составит 550°С. При такой критической темпера¬
туре предел огнестойкости железобетонной плиты, у которой расстояние от
обогреваемой поверхности до центра тяжести арматуры составляет 10 мм,
будет равен 37 мин.
Для определения предела огнестойкости сплошной несущей стены
толщиной 140 мм из бетона на известковом щебне класса В15 можно вос¬
пользоваться приложением 6. Если, например, нагрузка на метр длины
стены составляет IMH, а процент армирования равен 0,5, то при плат¬
форменном опирании через слой раствора предел огнестойкости будет
равен 2 ч 05 мин, а при жестком платформенном опирании — 2 ч 45 мин.
51
3.5.4. Огнестойкость металлических конструкций
В строительстве применяют металлические конструкции, выполненные
из стали, чугуна и сплавов алюминия. Наиболее распространены конструк¬
ции из сталей различных классов и марок. Стальные конструкции значи¬
тельно легче и удобнее в монтаже, чем равные по несущей способности же¬
лезобетонные конструкции. Однако в условиях пожара под действием
высокой температуры стальные конструкции часто обрушаются. Последст¬
вия пожаров, а также испытания на огнестойкость показали, что большин¬
ство стальных конструкций деформируются и теряют устойчивость и несу¬
щую способность через 15 мин интенсивного воздействия на них пожара
или огневого испытания. Несколько дольше сопротивляются воздействию
огня толстостенные стальные конструкции, а также конструкция с большим
запасом прочности.
Особенно значительным разрушениям при пожарах подвергаются
стальные незащищенные колонны, формы и балки. Деформации и потери
несущей способности стальных колонн вызывают обрушение ферм и в це¬
лом покрытий зданий. Такие пожары имеют катасторофический характер и
наносят огромный материальный ущерб. Обрушившиеся строительные кон¬
струкции здания вызывают порчу оборудования, сырья и готовой продук¬
ции, способствуют дальнейшему развитию пожара.
В тех случаях, когда в проектируемом здании возможен пожар продол¬
жительностью более 15 мин и требуется сохранить стальные конструкции
этого здания, необходима защита таких конструкций от воздействия огня.
В строительной практике наиболее распространенным способом защи¬
ты стальных конструкций от огня является облицовка их несгораемым
строительным материалом. При этом возникает необходимость подбора
наиболее подходящего для этой цели материала, определения требуемой
толщины защитной облицовки и отыскания надежного способа ее крепле¬
ния к поверхности стальной конструкции.
Для защитных облицовок стальных колонн используют легкий бетон,
сборные плиты из легких бетонов, керамический кирпич, пустотелые кера¬
мические камни, гипсовые и асбестоцементные плиты, штукатурку, стекло¬
волокнистые и минеральные плиты. Эффективность облицовок зависит от
физико-химйческих свойств материалов, из которых изготовлены облицов¬
ки, а также от их способности сопротивляться воздействию огня, так как с
повышением температуры происходит изменение структуры материла, те¬
ряется его прочность, появляются трещины.
Необходимую толщину защитной облицовки обычно определяют рас¬
четом, исходя из теплотехнических характеристик материала облицовки, и в
необходимых случаях проверяют экспериментальным путем.
Испытаниями стальных колонн, изготовленных из швеллеров или дву¬
тавров и защищенных различными облицовочными материалами, получены
сравнительные характеристики теплоизолирующей способности защитных
материалов.
52
Слой штукатурки толщиной 25 мм, нанесенный по металлической сет¬
ке, повышает предел огнестойкости стальной колонны до 50 мин. Увеличе¬
ние толщины штукатурки до 50 мм повышает предел огнестойкости колонн
до 2 ч. Для этого вида защиты характерно, значительное разрушение под
действием высокой температуры. На поверхности штукатурки образуются
трещины, происходит отслоение отдельных участков поверхности и затем
обрушение части штукатурки. Оставшаяся штукатурка становится рыхлой и
легко отделяется от граней колонны.
В отличие от штукатурки облицовка стальных колонн в полкирпича
при всех огневых испытаниях сохраняется и обеспечивает защиту колонны
в течение 5 ч. Колонны, облицованные в четверть кирпича, имели предел
огнестойкости 2 ч 10 мин. Однако, если в таких колоннах пространство ме¬
жду облицовкой и стальным стержнем заполнить бетоном, кирпичом, шла¬
ком или другим несгораемым материалом, предел огнестойкости такой кон¬
струкции может быть увеличен до 3 ч.
Стоимость облицовки стальной колонны составляет 15% ее стоимости,
а штукатурки по стенке — 20%. Предел огнестойкости стальной колонны,
защищенной гипсовыми плитами толщиной 30 мм и слоем штукатурки
20 мм, может быть доведен до 2 ч, а, увеличив толщину гипсовых плит до
60 мм, предел огнестойкости можно повысить до 4 ч 30 мин. Недостатком
такой защиты является усадка гипсовых плит и последующее их обрушение
под действием пожара. Причиной усадки гипсовых плит являются физико¬
химические процессы, протекающие в гипсе во время нагревания. Это свой¬
ство плит может быть устранено путем добавки к гипсу мелкого шлака или
древесных опилок (2%).
Керамзитовые плиты толщиной 40 мм со штукатуркой толщиной 20 мм
обеспечивают защиту стальной колонны в течение 2 ч, а плиты толщиной
65 мм при том же слое штукатурки повышают предел огнестойкости колонн
до 3,5 ч.
Асбестоцементные плиты толщиной 40 мм со штукатуркой толщиной
20 мм обеспечивают защиту стальной колонны в течение 2 ч.
Путем заполнения свободного пространства между плитами и стерж¬
нем колонны любым несгораемым материалом можно повысить предел ог¬
нестойкости такой колонны до 2,5 ч.
Значительно сложнее защищать от воздействия пожара стальные балки
и фермы. Облицовка поверхности таких конструкций плитными материала¬
ми практически невозможна. Значительные трудности вызывают также на¬
несение слоя штукатурки, особенно на элементы стальных ферм, поэтому
такой способ защиты применяют сравнительно редко.
В настоящее время разрабатывают более простые способы защиты ме¬
таллических конструкций от воздействия огня. Особый интерес представля¬
ет собой нанесенные путем набрызга различных растворов, содержащих та¬
кие эффективные теплоизоляционные материалы, как асбест, вермикулит,
перлит.
Хорошие результаты были получены при испытаниях образцов, имеющих
облицовку толщиной 60 мм, состоящую из перлита, цемента марки 500, асбеста
53
и жидкого стекла (состав 2:6:1:0,5 по массе). Колонны с такой облицовкой
имели предел огнестойкости 3 ч. Такой же предел огнестойкости был дос¬
тигнут при защите колонн облицовкой толщиной 55 мм, в которой вместо
перлита применялся вермикулит. Если же в качестве облицовки использо¬
вать обычный тяжелый бетон, то для обеспечения равноценной огнезащиты
толщина облицовки должна быть 70 мм.
Высокие огнезащитные свойства оказались у теплоизоляции, состоя¬
щей из асбеста, перлита, вермикулита и строительного гипса (состав 2:1:2:3
по массе). Стальные колонны, защищенные такой теплоизоляцией толщи¬
ной 40 мм, имели предел огнестойкости 3 ч.
Весьма перспективной следует считать защиту стальных конструкций
обмазками, вспучивающимися под действием высоких температур. Эти об¬
мазки имеют белый цвет и могут применяться в закрытых отапливаемых
помещениях с относительной влажностью воздуха не выше 80%. Обмазки
наносят несколько раз на очищенную от ржавчины поверхность металличе¬
ской конструкции до образования слоя толщиной 2,5...3 мм. Расход обмазки
составляет около 5 кг на I м2 поверхности. Под воздействием огня толщина
слоя обмазки за счет ее вспучивания увеличивается до 50...70 мм, а предел
огнестойкости металлической конструкции повышается с 15 до 45...60 мин.
Стоимость огнезащитной обработки металлических конструкций вспучи¬
вающимися обмазками составляет 20...25% их стоимости.
В последние годы в ряде зарубежных стран построены здания с метал¬
лическими каркасами, которые заполняют водой для увеличения их предела
огнестойкости.
Водой заполняются колонны каркаса здания, а в ряде случаев и балки
перекрытий. Для этой цели применяют воду с антикоррозионными добав¬
ками, а для неотапливаемых зданий — антифриз. Системы водонаполнеНия
бывают с разовым наполнением во время пожара, с постоянным заполнени¬
ем водой с естественной или принудительной циркуляцией. Предел огне¬
стойкости таких конструкций в зависимости от их толщины и скорости
движения воды может достигать 2 ч. Стоимость этого вида защиты метал¬
лических конструкций от пожара составляет от 6 до 10% стоимости конст¬
рукций.
3.5.5. Защита деревянных конструкций от огня
Деревянные конструкции находят широкое применение в строительстве.
Быстро развивается изготовление клеевых конструкций в условиях заводского
домостроения.
Однако горючесть является серьезным недостатком, ограничивающим
применение древесины в строительстве, поэтому проведено много исследова¬
ний, направленных на разработку средств и способов защиты древесины от
огня. Защитить древесину от огня можно путем пропитки ее водным раство¬
ром огнезащитных составов в автоклавах под давлением или методом горяче-
54
холодных волн. При этом I м3 древесины должен поглотить 50-75 кг сухих
солей (серно-кислого и фосфорно-кислого аммония). Пропитанная таким спо¬
собом древесина относится к трудногорючим материалам.
В ряде случаев возникает необходимость защитить от огня конструк¬
ции, выполненные из незащищенной древесины. Наиболее эффективным
средством защиты следует считать штукатурку и облицовку негорючими
материалами.
Обычно известково-алебастровая или известково-цементная штука¬
турка обеспечивает защиту от возгорания деревянной конструкции в те¬
чение 15...30 мин в зависимости от толщины слоя штукатурки и способа
ее нанесения.
Защитная эффективность штукатурок определяется временем, по исте¬
чении которого деревянная конструкция загорается в результате образова¬
ния трещин, отслаивания или частичного обрушения слоев штукатурки, а
также прогрева поверхности деревянных конструкций до температуры са¬
мовоспламенения. Обычная штукатурка разрушается или в ней возникают
трещины раньше, чем слой штукатурки прогревается до температуры само¬
воспламенения древесины. Трещины в штукатурке могут быть и до пожара
в результате усушки древесины, осадки здания, применения излишне жир¬
ных штукатурных растворов. Нанесение штукатурных растворов по метал¬
лической сетке уменьшает возможность появления трещин и отслоения
штукатурки в условиях пожара.
В качестве облицовочных огнезащитных материалов используют гип¬
сокартонные листы, гипсоволокнистые плиты применяют взамен штукатур¬
ки для отделки стен и перегородок внутри сухих помещений. Такие плиты
крепят специальными гвоздями, защищенными от коррозии, или приклеи¬
вают к основанию специальными мастиками (казеиново-цементной, битум-
но-силикатной и др.).
Гипсоволокнистые плиты по своим огнезащитным свойствам не ус¬
тупают штукатурке. Эффективность гипсокартонных листов значительно
ниже, так как в условиях воздействия огня такие плиты разрушаются че¬
рез 10-15 мин.
Асбестоцементные плоские и волнистые листы применяют главным
образом для защиты наружной поверхности стен деревянных зданий и со¬
оружений. Их устанавливают внахлестку и крепят крючками и болтами. Ас¬
бестоцементные листы являются несгораемыми, однако по огнезащитному
эффекту они уступают гипсоволокнистым плитам, так как при воздействии
огня разрушаются с характерным треском, напоминающим ружейные вы¬
стрелы. Отдельные куски листов при этом разлетаются на значительные
расстояния, что представляет опасность для людей, находящихся вблизи та¬
ких конструкций.
Одной из особенностей деревянных конструкций являются пустоты,
оставляемые в стенах и перекрытиях для лучшего проветривания древесины
и предупреждения ее загнивания. В ряде случаев такие пустоты сообщаются
между собой, в результате чего при пожаре создаются благоприятные усло¬
55
вия для скрытого и весьма быстрого распространения огня. Подобные слу¬
чаи неоднократно отмечались при пожарах в зданиях с деревянными пере¬
городками и перекрытиями. Тушение таких пожаров, как правило, было
связано с большими трудностями, так как приходилось вскрывать перего¬
родки и перекрытия на большой площади и значительном удалении от пер¬
воначального места возникновения пожара. При необходимости устройства
пустот в деревянных стенах, перегородках и перекрытиях следует ограни¬
чивать их площадь путем устройства диафрагм из досок или засыпки их
легким несгораемым материалом. Для защиты поверхности деревянных
конструкций от огня применяют различные виды окраски, пропитки и об¬
мазки. Эти средства огнезащиты предупреждают загорание поверхности де¬
ревянных конструкций при воздействии таких источников тепла, как пламя
короткого замыкания проводов, 3-х минутного воздействия пламени паяль¬
ной лампы. Значительно больший эффект дает применение для огнезащит¬
ных деревянных конструкций вспучивающихся обмазок, сходных с приме¬
няемыми для увеличения предела огнестойкости металлических конструк¬
ций. Предел огнестойкости деревянных конструкций, обработанных вспу¬
чивающимися обмазками, увеличивается на 0,75 ч.
3.5.6. Расчет огнестойкости деревянных конструкций
Потеря деревянными конструкциями несущей способности происходит
в результате обгорания несущих элементов, что в конечном итоге ведет к
уменьшению их рабочего сечения и увеличению напряжения в них. Пре¬
дельное состояние конструкции по прочности наступает в момент, когда
напряжения в рабочем сечении конструкции станут равными нормальным.
При этом за предел прочности древесины принимают расчетные сопротив¬
ления, умноженные на коэффициент 1,24.
Предел огнестойкости деревянных стержневых элементов определя¬
ют с учетом уменьшения их сечения за счет обугливания в результате
воздействия огня, скорость обугливания принимается равной 0,7 мм/мин
для элементов сечения 120 х 120 мм и более, а для элементов меньшего
сечения — I мм/мин.
Таким образом, задача определения предела огнестойкости сводится к
нахождению времени, когда в результате уменьшения площади поперечного
сечения станут равными нормальным. Эту задачу можно решать путем оп¬
ределения величины напряжений в конструкции через произвольные про¬
межутки времени (15,30,45 мин), построения на графике кривой изменения
напряжения во времени и значения нормативного напряжения в виде пря¬
мой линии. Нормаль из точки пересечения этих линий к ординате времени
дает значение передела огнестойкости конструкции.
3.5.7. Огнестойкость конструкций, содержащих полимерные материалы
В настоящее время в практику строительства широко внедряются син¬
тетические материалы на основе органических высокомолекулярных ве¬
56
ществ — полимеров. Особенностью этих веществ является их пластичность,
т.е. способность под влиянием нагревания и давления принимать заданную
форму и затем ее сохранять. Они обладают рядом ценных свойств, выгодно
отличающих их от других строительных материалов: высокой прочностью
при малой плотности, водостойкостью, неподверженности гниению, стой¬
костью к коррозии, простотой изготовления и легкостью обработки. Широ¬
кое применение в строительстве находят различные стеклопластики, орга¬
ническое стекло, винипласт, пенопласты, сотопласты и др.
Основной недостаток пластмасс — горючесть. Большинство пластмасс
воспламеняются при более низких температурах, чем древесина. При горе¬
нии пластмассы выделяют более токсичные продукты. Кроме того, пласт¬
массы имеют сравнительно невысокую жесткость и повышенную ползу¬
честь, поэтому применение конструкций, изготовленных целиком из
пластмасс, не имеет широких перспектив. Целесообразно изготовлять такие
конструкции, в которых пластмассы сочетаются с другими материалами.
Наиболее перспективной областью применения пластмасс в сочетании
с другими материалами являются конструкции стен и кровель, используе¬
мые в крупнопанельном домостроении.
Современные трехслойные стеновые панели состоят из легкого пласт¬
массового уплотнителя, оклеенного или облицованного различными негорю¬
чими материалами, толщина которых составляет от нескольких миллиметров
до десятка сантиметров. Вместо горючего пластмассового утеплителя приме¬
няют также такие негорючие материалы, как минеральную вату или плиты.
Из числа современных конструкций самонесущих и навесных стен, со¬
держащих горючие теплоизоляционные материалы, можно выделить сле¬
дующие характерные типы конструкций.
Многослойные самонесущие стеновые панели для наружных стен зда¬
ния, в которых несущей является железобетонная сплошная плита толщи¬
ной 80-90 мм. Эта плита обычно является внутренней поверхностью стены,
а наружную поверхность составляет такая же плита толщиной около 40 мм.
Между плитами размещен горючий теплоизоляционный материал толщи¬
ной до 100 мм или несколько слоев различных теплоизоляционных мате¬
риалов. Такие конструкции имеют предел огнестойкости от 2,5 до 5 ч.
Многослойные панели навесных стен, в которых наружная и внутренняя
поверхность, а также торцы выполнены из негорючих тонкостенных материа¬
лов (асбестоцементные листы, сталь, алюминиевые сплавы и др.). Теплоизо¬
ляционными материалами панелей являются различные типы горючих пла¬
стиков, главным образом пенополистирол. Предел огнестойкости панелей
этого типа составляет от 0,15 до I ч. В многослойных навесных стеновых па¬
нелях с наружной облицовкой из стеклопластика на полиэфирной смоле тол¬
щиной 3-4 мм и внутренней облицовкой из асбестоцементных плит толщиной
10 см для теплоизоляции применяют фенолформальдегидный пенопласт.
Предел огнестойкости таких панелей составляет от 0,15 до 0,4 ч.
57
Примером применения пластмасс в конструкциях кровель могут слу¬
жить алюминиевые плиты покрытий с утеплителем из пенопласта. Нижняя
и верхняя обшивка этих плит выполнены из алюминиевых листов (сплав
АМГ-И) толщиной 1,5 мм. В качестве утеплителя использован пенопласт
ПХВ-І, имеющий плотность 130 кг/м3. Боковое обрамление выполнено из
бакелизованной фанеры толщиной 11 мм. Фанерное обрамление и алюми¬
ниевая обшивка соединены между собой с помощью алюминиевых нерав¬
нобоких уголков на клее ЭПЦ-І и алюминиевых заклепках. Плиты пенопла¬
ста приклеены к алюминиевым листам обшивки клеем 88-НГ.
Предел огнестойкости таких плит, зафиксированный по моменту их
разрушения, оказался равным 7 мин. Эти плиты в условиях пожара будут
обрушиваться и гореть, создавая дополнительные очаги горения.
Учитывая низкий предел огнестойкости этих конструкций, а также
особенности их поведения в условиях пожара, их можно рекомендовать
только для зданий IV степени огнестойкости или зданий, в которых отсут¬
ствуют горючие материалы.
3.6. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Пожарная опасность строительных конструкций определяется степе¬
нью участия их в развитии пожара, в образовании опасных факторов по¬
жара и давлений, а также пожарной опасностью материалов, из которых
выполнена конструкция.
Класс пожарной опасности конструкций определяется экспериментально
и регламентируется ГОСТ 30403-95 «Конструкции строительные. Метод оп¬
ределения пожарной опасности». Сущность метода испытания заключается в
тепловом воздействии на конструкцию в течение времени, определяемым
требованиями к этой конструкции по огне¬
стойкости, но не более 45 мин. В качестве
теплового воздействия принимается стан¬
дартный тепловой режим, при котором ис¬
пытывают конструкции на огнестойкость.
Испытание вертикальных конструк¬
ций производят на специальной установке
(рис.3.8.), состоящей из огневой камеры
(I), тепловой камеры (2), ограждений (5),
перекрытий (4). Камеры имеют высоту,
Рис. 3.8. Установка
для оценки пожарной
опасности конструкций:
1 - огневая камера
2 - тепловая камера
3 - стенка печи
4 - перекрытие печи
5 - испытуемый образец
I
тт.
Y
I
58
глубину и ширину I ООО мм. Размеры испытуемого образца конструкции
2300 х 1300 мм. Сгорание топлива происходит в огневой камере, а тепло¬
вое воздействие на конструкцию происходит в обеих камерах. Темпера¬
турный режим контролируется термопарами. Аналогичным путем испы¬
тываются и горизонтальные конструкции на подобной установке. Как
правило, испытаниям подвергают два одинаковых образца. Нагружение
образцов во время испытания не предусматривается.
В процессе испытания регулируются параметры, по которым определя¬
ется класс пожарной опасности конструкции:
-температура в огневой и тепловой камерах для определения нали¬
чия теплового эффекта;
-способность к воспламенению газов, выделяющихся при термиче¬
ском разложении материалов образца;
- образование горящего расплава.
После остывания образца производят его осмотр с целью определения
и регистрации повреждений.
Класс пожарной опасности конструкции определяется табл. 3.2. по
наименее благоприятному показателю:
Таблица 3.2
Допускаемый
размер
Наличие
Допускаемые характеристики
пожарной опасности
поврежденного материала
Класс
повреждения
конструкции, CM
группа
пожарной
опасности
конструкций
вертикальные
горизонтальные
теплового
эффекта
горения
горючести
воспламеняемости
дымообразующей
способности
КО
О
О
Н.д.
яд.
■ -
■ -
-
Kl
до 40
ДО 25
н.д.
яд.
Н.Р
Н.Р.
Н.Р.
Н.Р.
яд.
Г2
В2
Д2
более 40,
более 25,
н.д.
яд.
Н.Р.
Н.Р.
Н.Р.
К2
но до 80
но до 50
H.P.
Н.д.'
ГЗ
вз
Д2
КЗ
не регламентируется
В этой таблице приняты следующие условные обозначения:
- Н.Д. — не допускается;
- Н.Р. — не регламентируется.
59
Обозначение группы горючести поврежденного материала принято по
ГОСТ 30244, воспламеняемости — по ГОСТ 30402. Обозначение группы ды¬
мообразующей способности поврежденного материала Д2 соответствует ма¬
териалам с умеренной дымообразующей способностью по ГОСТ 12.1.044.
Условное обозначение класса пожарной опасности конструкции вклю¬
чает букву К и цифры, которые обозначают продолжительность теплового
воздействия в минутах при испытании образца.
Одна и та же конструкция может принадлежать к различным классам
пожарной опасности в зависимости от времени теплового воздействия.
Например:
КО (15) — конструкция класса КО при времени теплового воздей¬
ствия 15 мин;
Kl (30) — конструкция класса Kl при времени теплового воздейст¬
вия 30 мин;
Kl (30)/К3 (45) — конструкция класса Kl при времени теплового воз¬
действия 30 мин и класса КЗ при времени теплового воздействия 45 мин.
Без испытаний допускается устанавливать классы пожарной опасности
конструкций, выполненных только из негорючих материалов (НГ) — КО и для
конструкций, выполненных только из горючих материалов группы Г4 — КЗ.
60
4. НОРМИРОВАНИЕ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ
ТРЕБОВАНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Строительными нормами и правилами СНиП 21-01-97* «Пожарная
безопасность зданий и сооружений» регламентируются требования к конст¬
руктивным, объемно-планировочным и инженерно-техническим решениям,
обеспечивающим в случае пожара:
-возможность эвакуации людей, независимо от их возраста и со¬
стояния, из здания до наступления угрозы их жизни и здоровью вследствие
воздействия опасных факторов пожара;
- возможность спасения людей в случаях, установленных норматив¬
ными документами;
- возможность доступа пожарных и подачи средств пожаротушения к
очагу пожара, а также проведение мероприятий по спасению людей и мате¬
риальных ценностей;
■ - ограничение прямого и косвенного материального ущерба, включая
содержимое здания и само здание, при экономически обоснованном соот¬
ношении возможного материального ущерба в результате пожара и расхо¬
дов на противопожарные мероприятия, пожарную охрану и ее техническое
оснащение;
- нераспространение пожара на рядом расположенные здания.
В процессе строительства необходимо обеспечить:
-приоритетное выполнение противопожарных мероприятий, преду¬
смотренных проектом, разработанным в соответствии с действующими нор¬
мами и утвержденным в установленном порядке;
-соблюдение противопожарных правил, предусмотренных «Прави¬
лами пожарной безопасности в РФ» (ППБ-01-93), и охрану от пожара
строящегося объекта;
- наличие и исправное содержание средств борьбы с пожаром;
-безопасную эвакуацию людей и защиту материальных ценностей
при пожаре в строящемся объекте и на строительной площадке.
В процессе эксплуатации необходимо:
-содержание здания и работоспособность средств противопожар¬
ной защиты в соответствии с требованиями проектной и технической
документации;
- обеспечить выполнение правил пожарной безопасности;
-не допускать изменения конструктивных, объемно-планировочных
и инженерно-технических решений без проекта, разработанного в соответ¬
ствии с действующими нормами и утвержденного в установленном порядке;
- при проведении ремонтных работ не допускать применения конст¬
рукций и материалов, не отвечающих требованиям действующих норм.
61
4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ И ПОМЕЩЕНИЙ ПО СТЕПЕНИ
ОГНЕСТОЙКОСТИ, КОНСТРУКТИВНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ.
СНиП 21-01-97* регламентирует классификацию зданий по степени ог¬
нестойкости, конструктивной и функциональной пожарной опасности.
Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его кон¬
струкций в соответствии с табл. 4.1. Класс конструктивной пожарной опас¬
ности здания определятся степенью участия строительных конструкций в
развитии пожара и образовании его опасных факторов.
По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на
классы: КО, Kl, К2, КЗ, установленные ГОСТ 30-403-95.
Класс функциональной пожарной Опасности здания определяется его на¬
значением и особенностями размещаемых в нем технологических процессов.
Таблица 4.1
(
Степень
огнестойкости
зданий
Пределы огнестойкости строительных конструкций,
не менее
Несущие
элементы
здания
Наружные
несущие
стены
Перекрытия
междуэтажные,
чердачные
и над подвалом
Элементы
бесчердачных
покрытий '
Лестничные
клетки
Настилы
(в т.ч. с
утеплителем)
Фермы, бал¬
ки,*
прогоны
Внутренние
стены
Марши
и
площадки
лестниц
I
R 120
E 30
REJ 60
RE 30
R 30
REJ 120
R 60
II
R 90
E 15
REJ 45
RE 15
R 15
REJ 90
R 60
III
R 45
E 15
REJ 45
RE 15
R 15
REJ 60
R 45
IV
R 15
Е15
REJ 15
RE 15
R 15
RE 45
R 15
V
не нормируется
К несущим элементам здания относятся конструкции, обеспечивающие
его общую устойчивость и геометрическую неизменяемость при пожаре —
несущие стены, рамы, колонны, балки, ригели, фермы, арки, связи, диа¬
фрагмы жесткости и т.п.
Пределы огнестойкости заполнения проемов (дверей, ворот, окон) не
нормируются, за исключением проемов в противопожарных преградах.
В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости ука¬
зан R 15 (RE 15 или REJ15), допускается применять незащищенные сталь¬
ные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за
исключением случаев, когда предел огнестойкости таких конструкций со¬
ставляет менее R 8.
Здания и пожарные отсеки по конструктивной пожарной опасности
подразделяются на классы согласно табл. 4.2.
62
Таблица 4.2
Класс
Допускаемые классы пожарной опасности строительных конструкций
конструктивной
пожарной
опасности
здания
Несущие
стержневые
элементы
(колонны, ригели,
фермы и др)
Стены
наружные
с внешней
стороны
Стены,
перегородки,
перекрытия
и бесчердачные
покрытия
Стены
лестничных
клеток и
противопожарные
преграды
Марши
и площадки
лестниц
в лестничных
клетках
CO
КО
Kl
КО
КО
КО
Cl
К2
К2
Kl
ко
КО
С2
КЗ
КЗ
К2
Kl
Kl
СЗ
не нормируется Kl КЗ
Пожарная опасность заполнения проемов в ограждающих конструкци¬
ях здания не нормируется, за исключением проемов в противопожарных
преградах.
По функциональной пожарной опасности здания и помещения подразде¬
ляются на классы в зависимости от способа их использования и от того, в какой
мере безопасность людей в них, в случае возникновения пожара, находится под
угрозой, с учетом их возраста, физического состояния, сна или бодрствования,
вида основного функционального контингента и его количества.
К классу Ф I относятся здания и помещения, связанные с постоянным
или временным проживанием людей, в который входят:
-детские дошкольные учреждения, дома престарелых и инвалидов,
больницы, спальные корпуса школ-интернатов и детских учреждений — Ф
1,1;
-гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов от-
•дыха, кемпингов, мотелей, пансионатов — Ф 1.2;
- многоквартирные жилые дома — Ф 1.3;
-индивидуальные, в том числе, блокированные дома — Ф 1.4.
Зрелищные и культурно-просветительные учреждения относятся к
классу Ф 2, в который входят:
-театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные
сооружения и другие учреждения с местами для зрителей в закрытых поме¬
щениях—Ф 2.1;
- музеи, выставки, танцевальные залы, публичные библиотеки и дру¬
гие подобные учреждения в закрытых помещениях — Ф 2.2;
-к Ф 2.3 относятся учреждения, указанные в Ф2.1, но располо¬
женные на открытом воздухе.
К классу Ф 3 относятся предприятия по обслуживанию населения, в ко¬
торые входят предприятия торговли и общественного питания — Ф 3.1, во¬
кзалы — Ф 3.2, поликлиники и амбулатории — Ф 3.3, помещения для посе¬
тителей предприятий бытового и коммунального обслуживания — Ф 3.4,
физкультурно-оздоровительные и спортивно-тренировочные учреждения
без трибун для зрителей — Ф 3.5.
63
Учебные заведения, научные и проектные организации, учреждения
управления составляют класс Ф 4, в который входят:
- общеобразовательные школы, средние специальные учебные за¬
ведения, профтехучилища, внешкольные учебные заведения — Ф 4.1;
- высшие учебные заведения, учреждения повышения квалифика¬
ции — Ф 4.2;
- учреждения органов управления, проектно-конструкторские ор¬
ганизации, информационно-издательские организации, научно-иссле¬
довательские организации, банки, офисы — Ф 4.3.
Производственные и складские здания и помещения относятся к
классу Ф 5, в который входят производственные и лабораторные поме¬
щения — Ф 5.1; складские здания и помещения, стоянки автомобилей
без технического обслуживания, книгохранилища и архивы — Ф 5.2;
сельскохозяйственные здания — Ф 5.3.
Производственные и складские помещения, а также лаборатории и
мастерские в зданиях классов Ф I, Ф 2, Ф 3, Ф 4 относятся к классу Ф 5.
4.2. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ПРЕГРАДЫ
Противопожарные преграды предназначены для предотвращения рас¬
пространена пожара и продуктов горения из помещения или пожарного от¬
сека с очагом пожара в другие помещения. К противопожарным преградам
относятся противопожарные стены, перегородки, перекрытия. Противопо¬
жарные преграды характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.
Противопожарные преграды, в зависимости от огнестойкости, подраз¬
деляются на типы, указанные в табл. 4.3; 4.4; 4.5.
Противопожарные преграды должны быть, как правило, класса КО, од¬
нако в специально оговоренных случаях допускается применять преграды
класса Kl.
Таблица 4.3
Типы противопожарных преград
Наименование
противопожарной
преграды
Тип
противопожарной
преграды
Минимальный
предел
огнестойкости
Допускаемый
тип
заполнения
проема
Допускаемый
тип
тамбура-
шлюза
I
REJ 150
I
I
Стена
2
REJ 45
2
2
I
EJ 45
2
I
Перегородка
2
EJ 15
3
2
I
REJ150
I
I
2
REJ 60 ,
2
I
Перекрытие
3
REJ 45
3
I
4
REJ 15
4
2
64
Таблица 4.4
Заполнение проемов в противопожарных преградах
Наименование
заполнений
Тип заполнения
проемов
Минимальный предел
огнестойкости
Двери, ворота,
люки, клапаны
1
2
EJ 60
EJ 30
3
EJ 15
I
E 60
Окна
2
E 30
3
E 15
Занавесы
I
EJ 60
Таблица 4.5
Типы элементов тамбур-шлюзов
Тип
тамбур-шлюза
Типы элементов тамбур-шлюзов
Перегородки
Перекрытия
Заполнение проемов
I
I
3
2
2
2
4
3
Необходимость устройства и типы противопожарных преград устанав¬
ливаются с учетом функциональной пожарной опасности помещений, вели¬
чины пожарной нагрузки, степени огнестойкости и класса конструктивной
пожарной опасности здания. Части зданий и помещения классов функцио¬
нальной пожарной опасности и различных категорий взрывопожарной
опасности, как правило, разделяются противопожарными преградами.
Конструкции, передающие нагрузку от противопожарных преград на
фундамент или обеспечивающие устойчивость противоположных преград,
должны иметь предел огнестойкости по признаку потери несущей способ¬
ности (R) не менее требуемого предела огнестойкости для этих преград.
Противопожарные стены, разделяющие здание на пожарные отсеки,
должны возводиться на всю высоту здания и обеспечивать нераспростране¬
ние пожара в смежный пожарный отсек при обрушении конструкций здания
со стороны очага пожара.
Общая площадь проемов в противопожарных преградах не должна
превышать 25% их площади. Заполнение этих проемов должно выполняться
из негорючих материалов.
Двери, ворота, люки в противопожарных преградах со стороны поме¬
щений, в которых не применяются и не хранятся горючие вещества, допус¬
кается выполнять из материалов группы ГЗ без огнезащиты.
Противопожарные преграды, отделяющие помещения категорий А и Б
от помещений других категорий, коридоров и лестничных клеток, должны
отделяться от этих помещений тамбур-шлюзами с постоянным подпором
воздуха.
3 Пожарная безопасность
65
При невозможности устройства тамбур-шлюзов допускается преду¬
сматривать комплекс мероприятий, предотвращающих распространение
пожара в смежные помещения.
Выбор размеров здания и пожарных отсеков, ограниченных противо¬
пожарными преградами, следует производить в зависимости от степени их
огнестойкости, класса конструктивной и функциональной пожарной опас¬
ности и величины пожарной нагрузки, а также с учетом эффективности
применяемых средств противопожарной защиты, наличия и удаленности
пожарных служб, их вооруженности, возможных экономических и экологи¬
ческих последствий пожара. Однако последние факторы нормами не регла¬
ментируются.
Нормы предусматривают возможность оценивать эффективность Ме¬
роприятий, направленных на предотвращение распространения пожара пу¬
тем технико-экономических расчетов, однако методика таких расчетов не
приводится.
В целях уменьшения последствий возможного взрыва или пожара нор¬
мы рекомендуют размещать помещения категории А и Б у наружных стен, а
в многоэтажных зданиях — на верхнем этаже.
4.3. ЭВАКУАЦИЯ ЛЮДЕЙ ИЗ ЗДАНИЙ
Передвижение людей происходит во всех помещениях зданий и соору¬
жений, связанных с пребыванием в них человека. Для обеспечения пере¬
движения людей в зданиях предусматриваются коммуникационные поме¬
щения и другие специальные устройства: проходы между оборудованием,
входы и выходы, коридоры, лестницы, вестибюли, фойе, кулуары и т.д.
Коммуникационные помещения в зданиях занимают значительную пло¬
щадь, составляющую в ряде случаев 30% и более от рабочей площади зда¬
ния. Для большей группы зданий и сооружений движение людей является
основным функциональным процессом и от его правильной организации за¬
висит рациональное объемно-планировочное решение зданий.
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 ком¬
муникационных помещений зависит жизнь людей. Поскольку возникнове¬
ние пожара возможно в любом помещении, то учет аварийной эвакуации
людей обязателен для любого помещения и в целом здания или сооружения.
Таким образом, создание оптимальных условий для осуществления
функциональных процессов, соответствующих назначению здания или по¬
мещения, требует учета движения людей как в условиях нормальной экс¬
плуатации здания, так и при его аварийной эвакуации.
Эвакуация людей из здания в случае пожара представляет собой про¬
цесс упорядоченного самостоятельного движения людей из помещений, в
которых возможно воздействие опасных факторов пожара.
66
К путям осуществляемой в нормальных эксплуатационных условиях
эвакуации людей из зданий и сооружений относятся коммуникационные
помещения и устройства, ведущие от мест постоянного пребывания людей к
выходам из здания или сооружения. К путям осуществляемой в аварийных
условиях эвакуации людей из зданий и сооружений относятся помещения,
ведущие:
-от мест постоянного пребывания людей, расположенных в первых
этажах; непосредственно наружу или к выходу через проходы, коридоры,
вестибюль или лестничную клетку;
- от мест постоянного пребывания людей, расположенных на любом
этаже, кроме первого, к выходу через проходы, коридоры, лестничную
клетку, имеющую выход непосредственно наружу или через вестибюль, от¬
деленный от смежных помещений перегородками с дверями;
- от мест постоянного пребывания людей на данном этаже в соседние
помещения, обеспеченные входами, указанными в предыдущих пунктах, ес¬
ли эти помещения не связаны с производствами категорий А и Б.
Защита людей на путях эвакуации обеспечивается объемно-плани¬
ровочными, конструктивными, инженерно-техническими и организацион¬
ными мероприятиями, направленными на сокращение времени от возник¬
новения пожара до выхода людей наружу и на увеличение времени от воз¬
никновения пожара до появления на путях эвакуации опасных факторов
пожара. Безопасность путей эвакуации должна обеспечиваться исходя из
функциональной пожарной опасности помещений, имеющих выходы на
эвакуационный путь, количества эвакуируемых и класса конструктивной
пожарной опасности здания.
Нормы (СНиП 21-01) предусматривают возможность оценки эффек¬
тивности мероприятий по обеспечению безопасной эвакуации людей при
пожаре расчетным путем. Рекомендации по выполнению таких расчетов
разработаны кафедрой архитектуры Московского государственного строи¬
тельного университета (проф., д.т.н. В.М. Предтеченский, проф., д.т.н.
В.В. Холщевников) и приведены в учебниках по курсам архитектуры и ох¬
раны труда.
Нормы предъявляют определенные требования к выходам из помещений,
которые можно считать эвакуационными. Такие выходы должны вести:
а) из помещений первого этажа непосредственно наружу или через
коридор, вестибюль, коридор и вестибюль, коридор и лестничную клетку;
б) из помещений любого этажа, кроме первого, в коридор, ведущий в
лестничную клетку; в холл или фойе, имеющие выход в лестничную клетку;
в) в соседние помещения (кроме помещений класса Ф 5 категорий А
и Б) на том же этаже, обеспеченные эвакуационными выходами. Выход в
помещения категорий А или Б допускается считать эвакуационным, если он
ведет из технического помещения без постоянных рабочих мест, предназна¬
ченного для обслуживания вышеуказанного помещения категории А или Б.
I
Выходы из подвальных помещений и цокольных этажей, являющиеся
эвакуационными, как правило, следует предусматривать непосредственно
наружу обособленными от общих лестничных клеток здания. Однако нормы
допускают возможность устраивать эвакуационные выходы из подвалов че¬
рез общие лестничные клетки с обособленным выходом наружу, отделен¬
ным от остальной части лестничной клетки глухой противопожарной пере¬
городкой 1-го типа. Возможно также предусматривать выходы из фойе,
гардеробных, курительных и туалетов, размещенных в подвалах или цо¬
кольных этажах зданий классов Ф 2, Ф 3 и Ф 4, на первый этаж по отдель¬
ным лестницам 2-го типа.
Эвакуационными нельзя считать выходы, если они оборудованы вра¬
щающимися, раздвижными или подъемными-опускными дверьми, воротами
для въезда железнодорожных составов, а также турникетами.
Из кладовых площадью до 200 м2, а также бытовых помещений площа¬
дью до 10 м2 допускаются выходы, не отвечающие требованиям, предъяв¬
ляемым к эвакуационным.
Для обеспечения безопасной эвакуации людей в случае пожара нормы
устанавливают количество эвакуационных выходов и их ширину в зависи¬
мости от количества людей и функциональной пожарной опасности поме¬
щений.
He менее двух эвакуационных выходов должны иметь: помещения
класса Ф 1.1, предназначенные для пребывания более 10 человек; помеще¬
ния класса Ф 5 категорий А и Б с численностью работающих более 5 чело¬
век и категории В — более 25 человек или площадью более 1000 м2.
Помещения, предназначенные для одновременного пребывания более
10 человек. Открытые этажерки и площадки в помещениях класса Ф5 пред¬
назначены для обслуживания при площади пола яруса более 100 м2 — для
помещений категорий А и Б более 400 м2 — для помещений других катего¬
рий.
Помещения класса Ф 1.3 (квартиры), расположенные на двух этажах
(уровнях), при высоте расположения верхнего этажа 18 м, должны иметь
эвакуационные выходы с каждого этажа.
Нормами также требуется, чтобы не менее двух эвакуационных выхо¬
дов имели этажи:
-зданий класса Ф 1.1; Ф 1.2; Ф 2.1; Ф 2.2; Ф 3; Ф 4;
-зданий класса Ф 5 категорий А и Б при численности работающих
более 5 человек и категории В — 25 человек.
Допускается предусматривать один эвакуационный выход с этажей
двухэтажных зданий классов Ф 1.2; Ф 3 и Ф 4.3 при условии, что высота
расположения этажа не превышает 6 м при численности людей на этаже не
более 20 человек:
-зданий класса Ф 1.3 при общей площади квартир на этаже секции
более 500 м2, а при одном эвакуационном выходе с этажа, каждая квартира,
расположенная на высоте более 15 м должна обеспечиваться аварийным
выходом;
68
-подвальные и цокольные этажи при площади более 300 м2 или
предназначенные для одновременного пребывания более 15 человек.
При двух и более эвакуационных выходах их следует располагать рас-
средоточенно. При двух выходах каждый из них должен обеспечить эвакуа¬
цию всех людей, находящихся в помещении или на этаже, а при трех и бо¬
лее выходах в расчет принимаются все выходы, кроме одного, имеющего
наибольшую пропускную способность.
Высота эвакуационных выходов должна быть не менее 1,9 м, а шири¬
на определяется классом помещения и количеством людей. Из помещений
класса Ф I. I при числе эвакуирующихся более 15 человек и из помещений
других классов, за исключением Ф 1.3, при количестве людей более 50
человек ширина эвакуационного выхода должна быть не менее 1,2 м, из
помещений с одним рабочим местом — 0,7 м, во всех остальных случаях
— 0,8 м. Во всех случаях ширина эвакуационного выхода должна обеспе¬
чить возможность беспрепятственно пронести носилки с лежащим на них
человеком.
Двери эвакуационных выходов и другие на путях эвакуации должны
открываться по направлению выхода. He нормируется направление откры¬
вания дверей для:
- помещений классов Ф 1.3 и Ф 1.4;
-помещений с одновременным пребыванием не более 15 человек,
кроме помещений категорий А и Б;
- кладовых площадью не более 200 м2;
- санитарных узлов;
-выхода на площадки лестниц 3-го типа;
- наружных дверей зданий, расположенных в северной строительной
климатической зоне.
Двери эвакуационных выходов из поэтажных коридоров, холлов, фойе,
вестибюлей и лестничных, клеток не должны иметь запоров, препятствую¬
щих их свободному открыванию изнутри без ключа.
Двери лестничных клеток, ведущие в общие коридоры, а также лифто¬
вых холлов и тамбуров-шлюзов следует оборудовать приспособлениями для
самозакрывания и уплотнения в притворах. В зданиях высотой более 15 м
эти двери выполняются глухими с армированным остеклением.
Для повышения безопасности людей при пожаре могут предусматри¬
ваться аварийные выходы, которые не учитываются при эвакуации. К таким
выходам можно отнести все выходы, не отвечающие требованиям, предъяв¬
ляемым к эьакуационным, а также:
-выход на открытый балкон или лоджию с простенками не ме¬
нее 1,2 м;
-выход на открытый проход шириной не менее 0,6 м, ведущий в
смежную секцию или в смежный пожарный отсек через воздуш¬
ную зону;
-выход на балкон или лоджию, соединяющийся поэтажно на¬
ружными лестницами;
69
-выход на кровлю зданий I и II степеней огнестойкости классов
CO и Cl через окно, дверь или люк 0,6*0,8 м;
-дверь шахты лифта, имеющего режим перевозки пожарных
подразделений.
Предельно допустимые расстояния от наиболее удаленной точки по¬
мещения или от рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода для
производственных помещений определяются в зависимости от категории
взрывопожарной опасности помещения, численности эвакуируемых, класса
конструктивной пожарной опасности и степени огнестойкости здания, а
также объема помещения. Ориентировочные значения этих расстояний
приведены в табл. 4.6.
Таблица 4.6
Класс конст¬
Расстояние м,
Объем
помещения,
тыс. M3
Категория
помещения
Степень
огнестойкости
здания
руктивности
пожарной
опасности
при плотности людского
потока в общем проходе,
чел/м2
зданий
до I
св.ІдоЗ
св.З до 5
А, Б
I, П, Ш, IV
CO
40
25
15
До 15
В1-ВЗ
I, и, га, IV
CO
100
60
40
га, IV
Cl
70
40-
30
V
С2, СЗ
50
30
20
А, Б
I, II, III, IV
CO
60
35
25
30
В1-ВЗ
III, IV
Cl
145
100
85
60
60
40
А, Б
I, ц, га, IV
CO
80
50
35
40
В1-ВЗ
I, П, III, IV
CO
160
95
65
III, IV
Cl
HO
65
45
А, Б
I, и, га, IV
CO
120
70
50
50
В1-ВЗ
I, II, III, IV
CO
180
105
75
га, IV
Cl
160
95
65
А, Б
I, II, ПІ, IV
CO
140
85
60
60 и более
В1-ВЗ
I, II, ПІ, IV
CO
200
HO
85
га, rv
Cl
180
105
75
80 и более
В1-ВЗ
I, II, III, IV
CO
240
140
100
III, IV
Cl
200
HO
85
Независимо
от объекта
В4, Г
I, II, III, IV
га, IV
V
CO
Cl
He норм.
He огр.
160
120
He огр.
95
70
He огр.
65
50
То же
Д
I, II, III, IV
IVjV
CO, Cl
С2, СЗ
He огр
160
He Oip
95
He огр.
65
Примечание: I. Плотность людского потока определяется как отношение количества людей,
эвакуирующихся по общему проходу, к площади прохода.
2. При промежуточных значениях объема помещений расстояние определяется линейной
интерполяцией.
Предельное расстояние от двери наиболее удаленного помещения'до
ближайшего выхода наружу или в лестничную клетку рекомендуется при¬
нимать по табл. 4.7.
70
Таблица 4.7
Расположение
выхода
Категория
помещения
Степень
огнестойкости
здания
Класс
конструктив¬
ной пожарной
опасности
зданий
Расстояние п
до выхода или
лестничн
при плотнс
в коридо
коридору, м,
в ближайшую
'Ю клетку
сти потока
ре, чел/м2
до I
св. 2
до 3
св. 3
до 4
св. 4
до 5
Между
А, Б
I, П, Ш, IV
CO
60
50
40
35
двумя
I, II, III, IV
CO
120
95
80
65
выходами
В1-ВЗ
III, IV'
Cl
85
65
55
45
наружу
не норм.
С2,СЗ
60
50
40
35
или
I, II, ІП, IV
CO
180
140
120
100
лестничными
В4, Г,Д
III, IV
Cl
125
100
85
70
клетками
не норм.
С2,СЗ
90
70
60
50
В тупико¬
Независимо
I, II, Ш, IV
CO
30
25
20
15
вый
от
ІП, IV
Cl
20
15
15
10
коридор
категории
не норм.
С2,СЗ
15
10
10
8
При размещении на одном этаже помещений различных категорий по
коридору от двери наиболее удаленного помещения до выхода наружу или в
ближайшую лестничную клетку определяется по более опасной категории.
Плотность людского потока в коридоре определяется как отношение ко¬
личества людей, эвакуирующихся из помещений в коридор, к площади этого
коридора, при этом при дверях, открывающихся из помещений в общие кори¬
доры, ширина общего коридора должна приниматься уменьшенной:
- на половину ширины дверного полотна — при одностороннем рас¬
положении дверей;
— на ширину дверного полотна — при двустороннем расположении
дверей.
Ширину эвакуационного выхода (двери) из помещений следует прини¬
мать в зависимости от общего количества людей, эвакуирующихся через
этот выход, и количества людей на I м ширины выхода (двери), установ¬
ленного в таблице 4.8, но не менее 0,9 м при наличии в числе работающих
инвалидов с нарушением опорно-двигательного аппарата.
Количество людей на I м ширины выхода при промежуточных значе¬
ниях объема помещений определяется интерполяцией.
Количество людей на I м ширины эвакуационного выхода (двери)
из помещений высотой более 6 м увеличивается: при высоте помещений
12 м — на 20%, 18.м — на 30%, 24 м — на 40% при промежуточных
значениях высоты помещений увеличение количества людей на I м ши¬
рины выхода определяется интерполяцией.
Ширину эвакуационного выхода (двери) из коридора наружу или в лест¬
ничную клетку следует принимать в зависимости от общего количества людей,
эвакуирующихся через выход и количества людей на I м ширины выхода (две¬
ри), установленного в табл. 4.9, но не менее 0,8 м, при наличии работающих ин¬
валидов с нарушением опорно-двигательного аппарата — не менее 0,9 м.
71
Таблица 4.8
Объемы
помещения,
тыс. м3
Категория
помещения
Степень
огнестойкости
здания
Класс
конструктив¬
ной пожарной
опасности
зданий
Количество
людей на I м
ширины
эвакуационного
выхода
(двери), чел.
А, Б
I, П, Ш, IV
CO
45
Лп I S
I, П, III, IV
CO
HO
В1-ВЗ
III, IV
Cl
75
не норм.
С2, СЗ
55
А, Б
I, П, Ш, IV
CO
65
30
В1-ВЗ
I, П, Ш, IV
CO
155
Ш, IV
Cl
HO
А, Б
I, П, Ш, IV
CO
85
40
В1-ВЗ
I, П, ІП, IV
CO
175
III,TV
Cl
120
А, Б
I, П, Ш, IV
CO
130
50
В1-ВЗ
I, П, Ш, IV
CO
195
HI, IV
Cl
135
А, Б
I, II, ш, rv
CO
150
60 и более
В1-ВЗ
I, п, ш, rv
CO
220
ш, rv
Cl
155
80 и более
В1-ВЗ
I, П, Ш, IV
CO
260
Ш, IV
Cl
220
Независимо от
I, п, ш, rv
CO
260
• объекта
В4, Г
Ш, IV
Cl
180
не норм.
С2, СЗ
130
То же
д
He нормируется
Таблица 4.9
Категория наиболее
пожароопасного
помещения,
выходящего
в коридор
Степень
огнестойкости
здания
Класс
конструктивной
пожарной
опасности
зданий
Количество
людей на I м
ширины
эвакуационного
выхода (двери),
из коридора чел.
А, Б
I, II, Ш, IV
CO
85
I, П, III, rv
CO
175
В1-ВЗ
IV
Cl
120
не норм.
С2, СЗ
85
I, п, га, rv
CO
260
В4, Г, Д
rv
Cl
180
не норм.
, С2, СЗ
130
В зданиях всех степеней огнестойкости и классов конструктивной по¬
жарной опасности, кроме класса С 3, не допускается выполнять отделку
стен и потолков в общих коридорах, лестничных клетках, вестибюлях, хол¬
лах и фойе, а также выполнять полы в вестибюлях, лестничных клетках и
лифтовых холлах из материалов группы горючести Г 3 и Г 4, воспламеняе¬
мости В 3 и дымообразующей способности ДЗ. Каркасы подвесных потол¬
72
ков в помещениях и на путях эвакуации следует выполнять из негорючих
материалов.
В общих коридорах не допускается размещать оборудование, высту¬
пающее из плоскости стены на высоте менее 2 м, трубопроводы с горючими
жидкостями и газами, а также встроенные шкафы, кроме шкафов для ком¬
муникаций и пожарных кранов.
Общие коридоры следует разделять противопожарными перегородками
2-го типа на участки длиной не более 60 м.
Высота путей эвакуации должна быть не менее 2 м, а ширина коридоров
из помещений класса Ф I, вмещающих более 15 чел., и из помещений других
классов — более 50 чел. — 1,2 м, а во всех остальных случаях — 1,0 м.
Ширина марша лестниц, предназначенных для эвакуации людей, долж¬
на быть не менее расчетной или установленной нормами ширины любого
эвакуационного выхода на нее и не менее:
—1,35 м — для зданий класса Ф 1.1;
-1,2 м — для зданий с числом людей, находящихся на любом этаже,
кроме первого, более 200 чел;
- 0,7 м — для лестниц, ведущих к одиночным рабочим местам;
- 0,9 м — для всех остальных случаев.
Уклон лестниц на путях эвакуации должен быть не более 1:1, ширина
проступи — не менее 25 см, а высота ступени — не более 22 см.
Требования, необходимые для обеспечения эвакуации людей, регла¬
ментируются СНиП 21-01-97*, СНиП 31-03-2001, СНиП 2.08.01-89* и мно¬
гими ведомственными правилами и нормами.
ГОСТ 12.1.004-91 (приложение 2, обязательное) устанавливает порядок
расчета уровня обеспечения пожарной безопасности людей и вероятности
воздействия опасных факторов пожара на людей. Показателем оценки
уровня обеспечения пожарной безопасности людей является вероятность
предотвращения воздействия опасных факторов пожара, к которым можно
отнести:
- пламя и искры;
- повышенная температура окружающей среды;
-дым, а также токсичные продукты горения и термического разло¬
жения;
- пониженная концентрация кислорода.
Принцип расчетного определения соответствия путей эвакуации людей
из здания заключается в том, что расчетное время эвакуации людей из зда¬
ния tpac4 не должно превышать времени достижения любого опасного фак¬
тора пожара (^„).
Ірасч ^ І-офп
Методика определения tpac4 и t0<p„ приведена в указанном выше стандар¬
те и в ряде литературных источников [22, 23].
73
4.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ
И КЛАССОВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций опреде¬
ляются необходимой степенью огнестойкости здания (табл.4.10.) Допускае¬
мые классы пожарной опасности строительных конструкций определяются
необходимым классом конструктивной пожарной опасности зданий.
В соответствии со СНиП 31-03.2001 для производственных зданий
промышленных предприятий требуемая степень огнестойкости и класс кон¬
структивной пожарной опасности здания определяются в зависимости от
категории взрывопожарной опасности, числа этажей и площади здания или
пожарного отсека (табл. 4.10).
Таблица 4.10
Категория
зданий
и
пожарных
отсеков
Высота
здания,
* M
Степень
огнестой¬
кости
здания
Класс
конструк¬
тивной
пожарной
опасности
здания
Площадь этажа,м2,
в пределах пожарного
отсека зданий
одно¬
этажных
в два
этажа
в три
этажа
и более
А, Б
36
Г
CO
He огр.
5200
3500
А
36
II
CO
He огр.
5200
3500
24
Ш
CO
7800
3500
2600
-
IV
CO
3500
-
-
Б
36
II
CO
He огр.
10400
7800
24
ш
CO
7800
3500
2600
-
IV
CO
3500
-
-
В
48
1,11
CO
' , He огр.
25000
10400
7800**
5200**
24
ш
CO
25000
10400
5200
5200**
3600**
18
IV
CO, Cl
25000
10400
-
18
IV
С2, СЗ
2600
2000
-
12
V
не норм.
1200
600***
-
Г
54
I, п
CO
He ограничивается
36
ПІ
CO
He огр.
25000
10400
30
III
Cl
То же
10400
7800
24
IV
CO
*
10400
5200
18
IV
Cl
6500
5200
-
Д
54
1,11
CO
He ограничивается
36
III
CO
He огр.
50000
15000
30
ш
Cl
То же
25000
10400
24
IV
CO, Cl
*
25000
7800
18
IV
С2, СЗ
10400
7800
-
12
V
не норм.
2600
1500
-
* Высота здания в данной таблице измеряется от пола I -го этажа до потолка верхнего этажа,
включая технический; при переменной высоте потолка принимается средняя высота этажа.
Высота одноэтажных зданий класса пожарной опасности CO и Cl не нормируется.
** Для деревообрабатывающих производств.
*** Для лесопильных цехов с числом рам до четырех, деревообрабатывающих цехов первич¬
ной обработки древесины и рубильных станций дробления древесины.
При определении этажности здания учитываются площадки, ярусы
этажерок и антресоли, площадь которых на любой отметке превышает 40%
площади этажа.
При оборудовании помещений установками автоматического пожаро¬
тушения указанные в табл. 4.8 площади допускается увеличивать в 2 раза, за
исключением зданий IV степени огнестойкости классов пожарной опасно¬
сти CO и Cl, а также зданий V степени огнестойкости.
При наличии открытых технологических проемов в перекрытиях смеж¬
ных этажей суммарная площадь этих этажей не должна превышать площади
этажа, указанной в табл. 4.10.
В здании категории В при наличии помещений категории BI высоту
здания и площадь этажа в пределах пожарного отсека, указанные в
табл.4.11, необходимо уменьшить на 25%.
В одноэтажных зданиях IV степени огнестойкости класса пожарной
опасности С2 допускается размещать помещения категории А и Б общей
площадью не более 300 м2. При этом указанные помещения должны выде¬
ляться противопожарными перегородками 1-го типа и перекрытиями 3-го
типа. Наружные стены этих помещений должны быть классов КО или Kl.
Допускается проектировать одноэтажные мобильные здания IV степе¬
ни огнестойкости класса пожарной опасности С2 и СЗ категорий А и Б
площадью не более 75 м2.
Таблица 4.11
Категория
склада
Высота зда¬
ний, M
Степень огне-
гойкости здани
Класс конст¬
руктивной по¬
жарной опасно¬
сти здания
Площадь этажа в пределах по¬
жарного отсека зданий,м2
одно¬
этажных
двух¬
этажных
много¬
этажных
А
He норм.
I, п
CO
5200
-
-
He норм.
ПІ
CO
4400
-
-
25
rv
CO
3600
-
-
18
rv
С2, СЗ
75
-
-
Б
18
I, И
CO
7800
5200 .
3500
25
III
CO
6500
-
-
25
rv
CO
5200
-
-
18
rv
С2, СЗ
75
-
-
В
36
I-III
CO
10400
7800
5200
24
III
CO
10400
-5200
2600
25
rv
CO, Cl
7800
-
-
18
rv
С2, СЗ
2600
-
-
-
V
He норм.
1200
-
-
д
He огран.
I, n
CO
He ог¬
ран.
10400
7800
36
III
CO5Cl
He ог¬
ран.
7800
5200
12
rv
CO, Cl
He ог¬
ран.
2200
-
9
rv
С2, СЗ
5200
1200
-
9
V
He норм.
2200
-
-
75
Степень огнестойкости, класс конструктивной пожарной опасности,
высота складских зданий и площадь этажа зданий в пределах пожарного от¬
сека регламентируется СНиП 31-04-2001 и определяется табл.4.11.
При оборудовании складских помещений установками автоматическо¬
го пожаротушения указанные в табл.4.11 площади этажа допускается уве¬
личивать в два раза, за исключением зданий IV степени огнестойкости.
Многоэтажные здания категорий Б и В следует проектировать шириной
не более 60 м.
Требуемая степень огнестойкости зданий многоквартирных жилых до¬
мов (класс Ф 1.3) и класс их конструктивной пожарной опасности зависят
от высоты здания и площади этажа пожарного отсека и определяются
СНиП2.08.089* Жилые здания (табл.4.12)
Таблица 4.12
Степень
огнестойкости
здания
Класс
конструктивной
пожарной
опасности
здания
Наиболее
допустимая
высота здания, м
Наибольшая
допустимая площадь
этажа пожарного
отсека, м2
I
CO
75
2500
CO
50
2500
Cl
28
2200
CO
28
1800
Cl
15
1800
CO
5
1000
3
1400
IV
Cl
5
800
3
1200
С2
5
500
3
900
V
He нормир.
5
500
3
800
Высота здания определяется высотой расположения верхнего этажа, не
считая верхнего технического, а высота расположения этажа определяется
разностью отметок поверхности проезда для пожарных машин и нижней
границы открывающегося проема (окна) в наружной стене.
В зданиях I, II и III степеней огнестойкости межсекционные стены и
перегородки, отделяющие общие коридоры от других помещений, должны
иметь предел огнестойкости не менее EJ 45, а в зданиях IV степени огне¬
стойкости — не менее EJl5.
В зданиях I, II и III степеней огнестойкости несущие стены и перегородки
должны иметь предел огнестойкости не менее EJ30 и класс пожарной опасно¬
сти КО, а в зданиях IV степени огнестойкости соответственно EJ 15 и Kl.
76
Таблица 4.13
Класс
конструктивной по¬
жарной опасности
здания
Наибольшая
Степень
огнестойкости
здания
Наиболее
допустимая
высота здания, м
допустимая
площадь
этажа пожарного
отсека,м2
I
CO
50
2200
II
CO
28
2200
Cl
15
1000
III
CO
15
1000
Cl
9
1200
IV, V
He нормируется
3
400
Класс пожарной опасности межкомнатных перегородок не нормируется.
Несущие элементы двухэтажных зданий IV степени огнестойкости
должны иметь предел огнестойкости не менее R30.
В зданиях общежитий, размещенных в жилых зданиях секционного ти¬
па, требуемая степень огнестойкости зданий определяется по табл. 4.12, а
размещенных в зданиях коридорного типа — по табл.4.13.
Требуемая степень огнестойкости и класс конструктивной пожарной
опасности общественных зданий зависят от класса функциональной пожар¬
ной опасности здания, определяемой назначением здания, высотой здания,
площадью этажа пожарного отсека и регламентируются соответствующими
главами СНиП.
4.5. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ И КОМПЛЕКСЫ
В Москве осуществляется строительство многофункциональных зда¬
ний и комплексов, состоящих из общественных зданий различного назначе¬
ния и многоэтажных подземных автостоянок, а также отдельных зданий
гостиниц, офисов и других объектов, число этажей которых превышает 16.
Эти здания представляют значительную пожарную опасность, и тушение
пожаров в них обычными средствами и силами во многих случаях требует
больших усилий пожарных подразделений и не всегда оказывается успеш¬
ным.
Учитывая эти обстоятельства, правительством Москвы разработаны и
утверждены городские строительные нормы MFCH 4.04.94 «Многофунк¬
циональные здания и комплексы». В этих нормах излагаются противопо¬
жарные требования, которые необходимо учитывать при проектировании,
строительстве и эксплуатации таких зданий наряду с требованиями феде¬
ральных норм.
В дополнение к требованиям СНиП эти нормы регламентируют необ¬
ходимость обеспечения подъезда пожарных машин к зданиям, эвакуацион¬
ным выходам из зданий и входам к пожарным лифтам, предусматривают
77
необходимость оборудования зданий системой противопожарной защиты,
требуют повышения пределов огнестойкости строительных конструкций та¬
ких зданий, а также ограничения величины средней пожарной нагрузки и
применения горючих материалов в строительных конструкциях зданий.
Пожарные лифты следует предусматривать: не менее двух в пожарном
отсеке здания высотой более 16 этажей и не менее одного в пожарном отсе¬
ке здания высотой 10-16 этажей при наличии двух и более подземных эта¬
жей. В зданиях высотой более 16 этажей электроприемники пожарных лиф¬
тов должны быть I категории надежности и их питание — от 2 независимых
трансформаторов и резервного дизель-генератора.
В систему противопожарной защиты многофункциональных зданий
входят:
а) противодымная защита;
б) внутренний противопожарный водопровод и автоматическое по¬
жаротушение;
в) лифты для пожарных подразделений;
г) автоматическая пожарная сигнализация при отсутствии автомати¬
ческого пожаротушения;
д) оповещение о пожаре и управление эвакуацией людей;
е) средства индивидуальной и коллективной защиты и спасения
людей;
ж) объемно-планировочные и технические решения, обеспечивающие
своевременную эвакуацию людей и их защиту от воздействия
опасных факторов пожара.
Требуемые нормами пределы огнестойкости строительных конструк¬
ций для многофункциональных зданий примерно в 1,5 раза выше, чем для
обычных зданий I степени огнестойкости. Так, например, для несущих на¬
ружных и внутренних стен, а также противопожарных и лестничных клеток
предел огнестойкости должен быть не менее 3 часов; междуэтажных и чер¬
дачных элементов перекрытий — 3 ч.
Учитывая, что нормы ограничивают величину средней пожарной на¬
грузки в таких зданиях 50 кг/м2 (в пересчете на древесину), требуемые нор¬
мами пределы огнестойкости конструкций можно считать несколько завы¬
шенными.
Двери выходов из номеров гостиниц должны иметь уплотнения в при¬
творах и иметь предел огнестойкости не менее 0,5 часа, а двери лестничных
клеток — I час по признаку потери целостности. Двери в ограждающих
конструкциях с нормируемым пределом огнестойкости 1,5 часа и более
должны быть противопожарными с пределом огнестойкости не менее 60%
нормируемого предела огнестойкости конструкции.
78
4.6. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ
ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
> При разработке генерального плана промышленных предприятий наряду
с обеспечением наиболее благоприятных условий для производственного
процесса и труда на предприятии, рационального использования земельных
участков и наибольшей эффективности капиталовложений необходимо:
а) обеспечить безопасные расстояния от границ промышленных
предприятий до жилых и общественных зданий;
б) выдержать требуемые нормами противопожарные разрывы между
зданиями и сооружениями;
в) сгруппировать в отдельные комплексы (зоны), родственные по
функциональному назначению или признаку взрывопожарной
опасности производственные здания и сооружения;
г) расположить здания с учетом рельефа местности и направления
господствующих ветров;
д) обеспечить территорию предприятия дорогами и необходимым
количеством въездов.
В большинстве случаев расстояние между промышленными предпри¬
ятиями и жилыми или общественными зданиями определяется необходимо¬
стью создания санитарно-защитных зон. Эти зоны, как правило, превышают
по величине противопожарные разрывы, определяемые CH и П 2.09.01.-85.
Противо-пожарные разрывы между производственными зданиями, сооруже¬
ниями и вспомогательными зданиями определяют в зависимости от степени
огнестойкости зданий (табл.4.14).
Функциональное зонирование территории осуществляется с учетом
технологических связей, санитарно-гигиенических и противопожарных тре¬
бований, грузооборота и видов транспорта, очередности строительства. При
зонировании выделяют здания и сооружения основного производственного
назначения, вспомогательные производственные здания, склады, здания ад¬
министративно-хозяйственного и обслуживающего назначения.
Таблица 4.14
Противопожарные разрывы между
производственными зданиями и сооружениями
Степень
огнестойкости
Расстояние между зданиями и сооружениями, м,
при степени огнестойкости здания или сооружения
здания или сооружения
I и II
III
IV
I и П
He нормируется
9
12
III
9
12
15
IV
12
15
18
Здания и сооружения повышенной взрывопожароопасности распола¬
гают с подветренной стороны.
79
При устройстве складов нефтепродуктов учитывают рельеф местности.
Их нельзя размещать на возвышенных местах. Чтобы избежать разлива
нефтепродуктов в случае аварии или пожара, резервуары обваловывают.
Временные строения, ларьки, киоски и т.п. должны располагаться на
расстоянии не менее 15 м от других зданий или сооружений или у противо¬
положных стен.
На предприятиях свыше 5 га или при длине площадки свыше I ООО м
следует предусматривать не менее двух въездов для транспорта. Въезды
следует устанавливать на расстоянии не более 1500 м. Дороги на террито¬
рии предприятия обычно бывают кольцевыми. При устройстве тупиковых
дорог предусматриваются кольцевые объезды Или площадки для разворота
автомобилей размером не менее 12 х 12 м.
Расстояние от края проезжей части автомобильных дорог до зданий и
сооружений принимается от 1,5 до 12 м в зависимости от длины здания и
наличия въезда в здание автомобилей.
К зданиям и сооружениям по всей их длине должен быть обеспечен
подъезд пожарных автомобилей с одной стороны при ширине здания или
сооружения до 18 м и с двух сторон при ширине 18 м. К зданиям с площа¬
дью застройки более 10 га или шириной 100 м подъезд пожарных автомо¬
билей должен быть обеспечен со всех сторон.
При разработке генерального плана предприятия необходимо опреде¬
лить место расположения здания пожарной части. Пожарное депо обычно
располагают на изолированных участках с въездами на дороги общего
пользования Пожарная часть должна, как правило, обслуживать группу
предприятий. Радиус выезда пожарной части, обслуживающей взрывопожа¬
роопасные и пожароопасные предприятия категорий А, Б и В принимается
равным 2,5 км, а производства категорий ГД-5 км. Радиус выезда пожарной
части уменьшают до 40%, если на территории обслуживаемых ею предпри¬
ятий здания III-IV степеней огнестойкости составляют более 50% всей
площади застройки.
4.7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ПРЕДПРИЯТИИ
Пожары на предприятиях и строительных площадках чаще всего воз¬
никают из-за несоблюдения правил пожарной безопасности рабочими и ин¬
женерно-техническим персоналом. Наиболее часто пожары возникают из-за
нарушения правил сварочных работ, применения открытого огня для обог¬
ревания коммуникаций, двигателей и помещений, курения в запрещенных
местах, короткого замыкания в электропроводах.
Осуществление мероприятий, направленных на обеспечение пожарной
безопасности, возлагается на руководителей предприятий и начальников
цехов. Они несут ответственность за организацию пожарной охраны, за вы¬
полнение в установленные сроки необходимых противопожарных меро¬
приятий, а также за наличие и исправное содержание средств пожаротуше¬
ния в цехах, мастерских, складах и т.п. Ответственными за состояние
80
пожарной безопасности являются начальники цехов, мастерских, складов,
прорабы, бригадиры, мастера.
Ответственность за пожарную безопасность объектов частной собствен¬
ности несут их владельцы, а при аренде зданий, помещений — арендаторы.
Лица, ответственные за противопожарное состояние, обязаны обёспе-
чить своевременное выполнение предлагаемых органами Государственного
пожарного надзора мероприятий, следить за соблюдением противопожар¬
ного режима, осматривать помещения перед их закрытием по окончании
рабочего дня. Выявленные при этом нарушения требований пожарной безо¬
пасности должны быть немедленно устранены.
На предприятиях и строительной площадке должно быть организовано
обучение всех рабочих и служащих правилам пожарной безопасности и
действиям на случай возникновения пожара. Лиц, не прошедших инструк¬
таж, не следует допускать к работе. Каждый работающий на предприятии
обязан выполнять требования пожарной безопасности, а также принимать
меры к устранению выявленных противопожарных нарушений и ликвида¬
ции возникших загораний и пожаров.
С рабочими и служащими наиболее пожароопасных участков, а также с
электросварщиками и другими лицами, занятыми на огневых работах, сле¬
дует изучать специальный пожарно-технический минимум. Вопросы орга¬
низации пожарно-технического минимума. Его программа, перечень групп
работников, которые должны пройти техминимум, время занятий,- а также
лица, выделенные из числа работников, пожарной охраны и инженерно-
технического персонала, которым поручается проведение занятий по по-
жарно-техническому минимуму, объявляются приказом. Занятия по про¬
грамме пожарно-технического минимума следует проводить непосредст¬
венно на участках. По окончании занятий рабочие и служащие должны
сдать зачет.
На каждом предприятии должна быть обеспечена безопасность людей
при пожаре, а также разработаны инструкции о мерах пожарной безопасно¬
сти для каждого взрывопожароопасного участка.
В инструкции необходимо отразить следующие вопросы:
-порядок содержания территории, зданий, помещений, путей эва¬
куации;
— мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при проведе¬
нии технологических процессов, эксплуатации оборудования, произ¬
водстве пожароопасных работ;
-порядок и нормы хранения и транспортировки взрыво- и пожаро¬
опасных веществ;
-места курения, применения открытого огня, проведения огневых работ;
- порядок сбора, хранения и удаления горючих веществ и материалов,
содержания и хранения спецодежды;
-предельные показания контрольно-измерительных приборов, откло¬
нения от которых могут вызвать взрыв или пожар,
-обязанности и действия персонала при пожаре, в том числе:
81
-правила вызова пожарной охраны,
- порядок остановки технологического оборудования,
-порядок остановки вентиляции и электрооборудования, а также
включения противодымной вентиляции;
-правила применения средств пожаротушения и установок пожарной
автоматики,
- порядок эвакуации горючих веществ и материальных ценностей.
В зданиях и сооружениях (кроме жилых домов), при единовременном
нахождении на этаже более 10 человек, должны быть разработаны и выве¬
шены на видных местах планы эвакуации людей в случае пожара, а также
предусмотрена система оповещения людей о пожаре. Руководитель объекта,
в котором возможно пребывание 50 и более человек, в дополнение к плану
эвакуации людей обязан разработать инструкцию, определяющую действия
персонала по обеспечению безопасной и быстрой эвакуации людей в усло¬
виях пожара.
4.8. ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ
Конец XX века ознаменован резким увеличением числа пожаров в Рос¬
сии, убытков от них и количеством людей, погибших на пожарах. Количе¬
ство пожаров в 1985 году составило 80 тысяч, а в 1995 году — 320 тысяч.
К 2002 году отмечено сокращение числа пожаров на 26% по сравнению с
1992 годом.
Однако при некотором сокращении числа пожаров наблюдается ката¬
строфический рост количества людей, погибших на пожарах. С 1965 года
этот показатель увеличился в 10 раз. Темпы роста числа людей, погибших
на пожарах, имеют тенденцию дальнейшего увеличения, несмотря на со¬
кращение численности населения и количества пожаров.
В 2002 г. зарегистрировано 240 тысяч пожаров, на которых погибло
20 тысяч человек. В жилом секторе произошло 190 тысяч пожаров, на кото¬
рых погибло около 18 тысяч человек, а только прямой убыток от этих по¬
жаров превысил 2 млрд. рублей. Доля погибших людей в нетрезвом состоя¬
нии в 1994-2001 годах составляла около 65% от общего числа погибших.
Среди погибших на пожарах женщины составляют 25%, а мужчины 75%.
Основной причиной возникновения пожаров является неосторожное обра¬
щение с огнем (43% от всех пожаров). На втором месте — нарушение пра¬
вил устройства электроустановок — 14% и на третьем — нарушение правил
устройства и эксплуатации печей — 5,5%.
В жилых зданиях пожары возникали чаще всего в жилых комнатах
(23%), на кухне (5,5%), на лестничных клетках (4,4%), в подвалах (3,4%) и
на чердаках (2,7%) от общего числа пожаров.
Наибольшую опасность для здоровья и жизни людей представляют по¬
жары в зданиях общежитий и гостиниц, где сосредоточено значительное
82
г
количество людей, которые плохо ориентируются в планировке здания и
возможности использования запасных выходов.
Для того, чтобы уменьшить вероятность возникновения пожаров или
сокращения их размеров, уменьшить вероятность гибели людей при пожа¬
рах, а также обеспечить успешные действия пожарных подразделений при
тушении пожаров и эвакуации людей, при проектировании и строительстве
зданий должны выполняться противопожарные требования норм: СНиП 21-
01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений», СНиП2.08.01.89*
«Жилые здания», СНиП 2.04.05.91* «Отопление, вентиляция и кондициони¬
рование», а также ПУЭ - 86.
При эксплуатации зданий необходимо руководствоваться НПБ - 101-03
«Правила пожарной безопасности в РФ», которые являются обязательными
для исполнения всеми органами государственной власти, организациями,
предприятиями независимо от их принадлежности, гражданами России и
иностранными гражданами. Этими правилами предусматривается необхо¬
димость обеспечения безопасности людей в случае пожара, разработки ин¬
струкций, регламентирующих меры безопасности, обязательного прохож¬
дения инструктажа, определяются степень ответственности за нарушение
правил пожарной безопасности и обязанности должностных лиц, а также
требования к территориям, зданиям, электроустановкам, отоплению, венти¬
ляции, водоснабжению.
Правилами запрещается устанавливать производственные и складские
помещения в жилых зданиях, изменять функциональное назначение квартир.
Правилами ограничивается количество легковоспламеняющихся жид¬
костей, которое возможно хранить в жилой квартире до 10 литров в метал¬
лической таре и до 3 литров в стеклянной.
83
5. ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ
5Л. ОТОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ
В зависимости от климатических условий и назначения здания могут
применяться различные системы отопления.
В городах для отопления жилых и общественных зданий наиболее рас¬
пространенными являются системы центрального водяного отопления с во¬
дой, имеющей параметры70-105°С.
На промышленных предприятиях применяются системы отопления с
перегретой водой, парового отопления низкого давления (до 1,7 кПа) и вы¬
сокого давления, воздушного отопления, совмещенные с системами при¬
точной вентиляции и кондиционирования.
В системах водяного и парового отопления теплоноситель циркулиру¬
ет от котельной или теплоцентралей по трубам к нагревательным приборам
и обратно замкнутым циклом к котлам для повторного нагрева. В воздуш¬
ных системах отопления (воздухоотопительных агрегатах) теплоносителем
является воздух, нагреваемый в калориферах и поступающий с помощью
побудителей тяги по каналам или непосредственно в помещение.
Для отопления зданий в сельской местности, небольших городах и в
дачных поселках широкое применение находит отопление с использовани¬
ем в качестве топлива дров, каменного угля, торфа и природного газа. В от¬
дельных случаях для обогрева небольших помещений применяют электри¬
ческое отопление в виде открытых и закрытых нагревательных приборов.
Пожарную опасность системы отопления представляют тогда, когда
температура на поверхности нагнетательных приборов или трубопроводов
> 13 0°С, что может быть в системах с перегретой водой и паром. Еще боль¬
шую опасность представляет печное отопление. В городах и селах, где
преобладает печное отопление, свыше 30% пожаров возникает от
неправильного устройства или неправильной эксплуатации печей.
В связи с этим нормами СНиП 2.04.05-91* предусматривается ряд ог¬
раничений на применении печного отопления.
Печное отопление можно применять в административных и жилых зда¬
ниях с числом этажей не более 2 и в одноэтажных зданиях общежитий и
бань с числом мест не более 25, клубов — 100, общеобразовательных школ
без спальных помещений — 80, дошкольных учреждений с дневным пре¬
быванием детей — 50, поликлиник, спортивных, бытового обслуживания,
предприятий связи, а также производственных помещений категорий Г и Д
площадью не более 500 м2.
Для взрывоопасных помещений категорий А и Б нормы рекомендуют
применение воздушного отопления, а также водяного и парового при тем¬
пературе теплоносителя: воды 150°С, пара 130°С.
Для обогрева небольших административных зданий, коттеджей, дач¬
ных домов применяются автоматизированные отопительные газовые водо¬
нагреватели (АОГВ) типа «Молния» и другие. Такие водонагреватели обо¬
рудованы постоянно горящим зольником и автоматической безопасностью,
отключающей подачу газа при любых неисправностях. Водонагреватели
размещаются в отдельном помещении, расположенном на первом, цоколь¬
ном или подвальном этаже, имеющем ограждающие конструкции из него¬
рючих материалов с постоянно закрытым оконным проемом.
Применение печного отопления в городах и населенных пунктах го¬
родского типа допускается при обосновании их целесообразности.
Для помещений категорий А, Б, В печное отопление не применяется.
Расчетные потери тепла в помещениях должны компенсироваться
средней тепловой мощностью отопительных печей: с периодической топ¬
кой — исходя из двух топок в сутки, а для печей длительного горения —
исходя из непрерывной топки, при этом колебания температуры воздуха не
должны превышать 3°С в течение суток.
Максимальная температура поверхности печей (кроме чугунного на¬
стила, дверок и других печных приборов) не должна превышать, °С:
90 — в помещениях детских дошкольных лечебно-профилактических
учреждений;110 — в других зданиях и помещениях на площади печи не бо¬
лее 15% общей площади поверхности печи;
120 — то же, на площади печи не более 5% общей площади поверхно¬
сти печи.
В помещениях с временным пребыванием людей при установке защит¬
ных экранов применяются печи с температурой поверхности выше 120°С.
Одну печь предусматривают для отопления не более трех помещений,
расположенных на одном этаже.
В двухэтажных зданиях устанавливаются двухъярусные печи с обо¬
собленными топливниками и дымоходами для каждого этажа, а для двухъ¬
ярусных квартир — с одной топкой на первом этаже. Применение деревян¬
ных балок в перекрытии между верхним и нижним ярусами печи не
допускается.
В зданиях общеобразовательных школ, детских дошкольных, лечебно¬
профилактических учреждений, клубов, домов отдыха и гостиниц печи
размещаются так, чтобы топливники обслуживались из подсобных поме¬
щений или коридоров, имеющих окна с форточками и вытяжную вентиля¬
цию с естественным побуждением.
В зданиях с печным отоплением не допускаются:
а) устройство вытяжной вентиляции с искусственным побуждением, не
компенсированной притоком с искусственным побуждением;
б) отвод дыма в вентиляционные каналы и установка вентиляционных
решеток на дымовых каналах.
Печи, как обычно, размещают у внутренних стен и перегородок из не¬
горючих материалов, предусматривая использование их для размещения
дымовых каналов. Дымовые каналы размещаются в наружных стенах из не¬
горючих материалов, утепленных, при необходимости, с наружной стороны
для исключения конденсации влаги из отводимых газов. При отсутствии
85
стен, в которых могут быть размещены дымовые каналы, для отвода дыма
применяют насадные или коренные дымовые трубы.
Для каждой печи предусматривается отдельная дымовая труба или ка¬
нал. Допускается присоединять к одной трубе две печи, расположенные в
одной квартире на одном этаже. При соединении труб предусматривают
рассечки толщиной 0,12 м и высотой не менее I м от низа соединения труб.
Сечение дымовых труб (дымовых каналов) в зависимости от тепловой
мощности печи принимаются мм, не менее
140 х 140 — при тепловой мощности печи — до 3,5 кВт
140 х 200 — при тепловой мощности печи — 3,5 - 5,2 кВт
140 х 270 — при тепловой мощности печи — 5,2-7 кВт
Площадь сечения круглых дымовых каналов должна быть эквивалент¬
на площади указанных прямоугольных каналов.
На дымовых каналах печей, работающих на дровах, предусматривают
установку последовательно двух плотных задвижек, а на каналах печей, ра¬
ботающих на угле или торфе, — одной задвижки с отверстием в ней диа¬
метром 15 мм.
Высоту дымовых труб, считая от колосниковой решетки до устья, при¬
нимают не менее 5 м.
Высоту дымовых труб, размещаемых на расстоянии, равном или боль¬
шем высоты сплошной конструкции, выступающей над кровлей, принимают:
- не менее 500 мм — над плоской кровлей;
— не менее 500 мм — над коньком кровли или парапетом при располо¬
жении трубы на расстоянии до 1,5 м от конька или парапета;
- не ниже конька кровли или парапета — при расположении дымовой
трубы на расстоянии от 1,5 до 3 м от конька или парапета;
— не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10°к гори¬
зонту, — при расположении дымовой трубы от конька на расстоя¬
нии более 3 м.
Дымовые трубы выводятся выше кровли более высоких зданий, при¬
строенных к зданию с печным отоплением.
Высоту вытяжных вентиляционных каналов, расположенных рядом с
дымовыми трубами, принимают равной высоте этих труб.
Дымовые трубы проектируются вертикальными без уступов из глиня¬
ного кирпича со стенками толщиной не менее 120 мм или жаростойкого бе¬
тона толщиной не менее 60 мм, предусматривая в их основаниях карманы
глубиной 250 мм с отверстиями для очистки, закрываемые дверками.
Допускается принимать отклонения труб под углом до 30° к вертикали,
с относом не более I м; наклонные участки выполняются гладкими, посто¬
янного сечения, площадью не менее поперечного сечения вертикальных
участков.
Дымовые трубы на зданиях с кровлями из горючих материалов преду¬
сматриваются с искроуловителями из металлической сетки с отверстиями
размером не более 5x5 мм.
86
Размеры разделок принимают в соответствии с табл. 5.1. Разделка
должна быть больше толщины перекрытия (потолка) на 70 мм. Опирать или
жестко соединять разделку печи с конструкцией здания не следует.
Толщину стенок дымовых труб или дымовых каналов в месте примы¬
кания их к металлическим или железобетонным балкам принимают 130 мм.
Для предупреждения возможности возникновения пожаров от печного
отопления необходимо предусмотреть установку печей на надежные фун¬
даменты, исключающие осадку печей, устройство противопожарных разде¬
лок и отступок в местах близкого расположения или примыкания печей и
дымоходов к горючим материалам конструктивных элементоз зданий.
Противопожарная разделка представляет собой местное утолщение
дымохода.
Противопожарная отступка — это расстояние от поверхности печи до
стены.
Размеры разделок печей и дымовых каналов с учетом толщины стенки
печи принимают равными 500 мм до конструкций зданий из горючих мате¬
риалов и 380 мм — до конструкций, защищенных от возгорания.
Таблица 5.1
Требования к противопожарным отступкам приведены
в следующей таблице
Толщина стенки
печи, мм
Отступка
Расстояние от наруя
или дымового канал
neperoi
кной поверхности печи
а (трубы) до стены или
ЗОДКИ, MM
не защищенной
от возгорания
защищенной
от возгорания
120
Открытая
260
200
120
Закрытая
320
260
65
Открытая
320
260
65
Закрытая
500
380
Толщину стенок дымовых труб или дымовых каналов в месте примы¬
кания их к металлическим или железобетонным балкам принимают 130 мм.
Разделки печей и труб, установленных в проемах стен и перегородок
из горючих материалов, предусматривают на всю высоту печи или дымовой
трубы в пределах помещения. При этом толщину разделки принимают не
менее толщины указанной стены или перегородки.
Зазоры между перекрытиями, стенами, перегородками и разделками
предусматриваются с заполнением негорючими материалами.
Отступки у печей в зданиях детских дошкольных и лечебно-профилак-
тических учреждений предусматривают закрытыми со стенами и покрыти¬
ем из негорючих материалов.
В стенах, закрывающих отступку, предусмотрены отверстия над полом
и вверху с решетками площадью живого сечения каждая не менее 150 см2,
пол в закрытой отступке должен быть из негорючих материалов и распола¬
гаться на 70 мм выше пола помещения.
87
Расстояние между верхом перекрытия печи, выполненного из трех ря¬
дов кирпича, и потолком из горючих материалов, защищенным штукатур¬
кой по стальной сетке или стальным листом по асбестовому картону тол¬
щиной 10 мм, принимают 250 мм для печей с периодической топкой и
700 мм — для печей длительного горения, а при незащищенном потолке
соответственно 350 и 1000 мм. Для печей, имеющих перекрытие из двух
рядов кирпича, указанные расстояния следует увеличивать в 1,5 раза.
Расстояние между верхом металлической печи с теплоизолированным
перекрытием и защищенным потолком принимают 800 мм, а для печи с не¬
теплоизолированным перекрытием и незащищенным потолком — 1200 мм.
Пространство между перекрытием (перекрышей) теплоемкой печи и
потолком из негорючих и горючих материалов групп ГI или Г2 закрывает¬
ся со всех сторон кирпичными стенками. Толщина перекрытия печи при
этом увеличивается до четырех рядов кирпичной кладки, а расстояние от
потолка принимают равным расстоянию от потолка при перекрытии печи,
выполненного из трех рядов кирпичей. В стенах закрытого пространства
над печью устраивают два отверстия на разном уровне с решетками,
имеющими площадь живого сечения каждая не менее 150 см2.
Расстояние от наружных поверхностей кирпичных или бетонных ды¬
мовых труб до стропил, обрешеток и других деталей кровли из горючих ма¬
териалов предусматривают в свету не менее 130 мм. От керамических труб
без изоляции — 250 мм, а при теплоизоляции с сопротивлением теплопере¬
даче — 0,3 м2оС/Вт; негорючими или горючими материалами групп Tl или
Г2 — 130 мм.
Пространство между дымовыми трубами и конструкциями кровли из
негорючих материалов перекрывают кровельными материалами.
Конструкции зданий защищают от возгорания:
а) пол из горючих материалов под топочной дверкой металлическим
листом размером 700 х 500 мм, располагаемым длинной его стороной
вдоль печи;
б) стену или перегородку из негорючих материалов, примыкающую под
углом к фронту печи, — штукатуркой толщиной 25 мм по металличе¬
ской сетке или металлическим листом по асбестовому картону толщи¬
ной 8 мм от пола до уровня на 250 мм выше верха топочной дверки.
Расстояние от топочной дверки до противоположной стены принимают
не менее 125 мм.
Минимальные расстояния от уровня пола до дна газооборотов и золь¬
ников принимают:
а) при конструкции перекрытия или пола из горючих материалов до дна
зольника 140 мм, до дна газооборота — 210 мм.
б) при конструкции перекрытия или пола из негорючих материалов —
на уровне пола.
Пол из горючих материалов под каркасными печами, в том числе на
ножках, защищают от возгорания листовой сталью по асбестовому картону
толщиной 10 мм, прн этом расстоянии от низа печи до пола должно быть не
менее 100 мм.
Для присоединения цечей к дымовым трубам предусматривают пат¬
рубки длиной не более 0,4 м при условии:
а) расстояние от верха патрубка до потолка из горючих материалов
должно быть не менее 0,5 м при отсутствии защиты потолка от воз¬
горания и не менее 0,4 м — при наличии защиты;
б)расстояние от низа патрубка до пола из горючих или трудногорючих
материалов должно быть не менее 0,14 м.
Применяют патрубки из негорючих материалов, обеспечивая предел
огнестойкости 0,75 ч.
Пожарная опасность систем отопления, при которой теплоносителем
является пар или перегретая вода, возникает при контакте труб и нагрева¬
тельных приборов с конструкциями из горючих материалов или горючими
материалами. При длительном контакте нагретых выше 130°С элементов
систем отопления с древесиной и другими твердыми горючими материала¬
ми начинается процесс перехода их в пирофорное состояние и дальнейшее
самовозгорание.
Поэтому предусматривается удаление труб от элементов зданий на
100 мм, а также изоляция труб посредством установки в местах пересече¬
ния таких конструкций, выполненных из горючих материалов, гильз с зазо¬
ром со всех сторон не менее 5 мм, заполняемым негорючим материалом. He
допускается совместная прокладка в одном канале отопительных трубопро¬
водов и трубопроводов, транспортирующих легковоспламеняющиеся жид¬
кости или горючие газы. При температуре на поверхности нагревательных
приборов выше 130°С их требуется ограждать сетками и экранами.
В помещениях категорий А, Б, В отопительные приборы систем водя¬
ного'и парового отопления предусматриваются с гладкой поверхностью,
допускающей легкую очистку, в том числе:
а) радиаторы секционные или панельные одинарные;
б) радиаторы секционные или панельные спаренные или одинарные
для помещений, в которых отсутствует выделение горючих материа¬
лов («горючая пыль»).
Паровые котлы, работающие под давлением свыше 7 кПа, размещают¬
ся в отдельно стоящих одноэтажных зданиях. Отопительные котлы с водя¬
ным или паровыми котлами низкого давления размещаются в подвалах зда¬
ний, но с учетом некоторых ограничений. Котлы не устанавливаются под
помещениями со значительным скоплением людей, классами школ, группо¬
выми комнатами детских учреждений. Котельные не встраивают в больнич¬
ные здания и не примыкают к жилым помещениям, а входы в котельную не
должны сообщаться с лестничной клеткой общего пользования. На индиви¬
дуальные отопительные системы, применяемые для обогрева малоэтажных
зданий, такие ограничения не распространяются.
Стены перекрытия и покрытия котельных должны выполняться из не¬
горючих материалов. Покрытия зданий котельных при котлах высокого
89
давления устраивают либо легкосбрасываемыми, либо со световыми и вен¬
тиляционными-фонарями площадью не менее 10% от площади пола, заня¬
той котлами или застекленными оконными проемами той же площади. При
площади пола котельной более 200 м2 устраивается не менее двух выходов
наружу.
5.2. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ
В результате жизнедеятельности человека, работы производственного
оборудования, аварий и других факторов в воздух помещений поступают
различные вредности в виде газов, паров, пыли и избыточного тепла. Эти
вредности отрицательно влияют на здоровье человека и могут создать по-
жаро- или взрывоопасную ситуацию.
Для создания нормальных санитарно-гигиенических параметров воз¬
духа в помещениях предусмотрены системы приточно-вытяжной вентиля¬
ции. Во взрывоопасных помещениях вентиляция еще и средство для преду¬
преждения взрывов и пожаров, а также влияющее на возможность рас¬
пространения пожара и обеспечение безопасной эвакуации людей в случае
его возникновения.
В зависимости от способов воздухообмена различают естественную
вентиляцию (аэрация) и механическую. При естественной вентиляции при¬
ток и вытяжка воздуха из помещения происходят вследствие разности дав¬
лений и плотностей воздуха внутри и снаружи здания. При механической
вентиляции подача и удаление воздуха из помещений осуществляется по¬
будителем тяги, которым в большинстве случаев является вентилятор, при¬
водимый в действие электродвигателем.
Вентиляция бывает общеобменной и местной. Общеобменную вен¬
тиляцию применяют тогда, когда вредности распространяются по всему
объему помещения или большей его части. Если же вредности локализу¬
ются по технологическим признакам и места их выделения четко опреде¬
лены, то устраивают местные отсосы. Во многих случаях наиболее целе¬
сообразным является сочетание местной и общеобменной вентиляции.
Местную вентиляцию применяют также для душирования воздуха на ра¬
бочие места.
Вентиляционная установка состоит из вентилятора, воздуховодов, а
также устройств для очистки воздуха и организованного выброса его в ат¬
мосферу. Совокупность вентиляционных установок называется вентиляци¬
онной системой.
Пожарная опасность вентиляционных установок, удаляющих из поме¬
щений воздух, содержащий горючие пары жидкостей, газы или пыли, обу¬
славливается возможностью образования взрывоопасных паро-, газо-, пы¬
левоздушных смесей. Значительное количество горючей пыли может
скапливаться в воздуховодах и очистных устройствах. После остановки
системы и последующего ее включения осевшая пыль может перейти во
взвешенное состояние и образовать таким образом взрывоопасную пыле¬
воздушную смесь.
Источниками воспламенения таких смесей могут быть:
- искры и загорания в производственном оборудовании;
90
- искры, возникающие при ударе лопастей ротора вентилятора о кожух
в случаях их неисправности;
- самовозгорание отложившейся пыли;
- перегрев электродвигателей, устанавливаемых в вентиляционных
камерах;
- статическое электричество.
Таким образом можно считать, что вентиляционные установки могут
явиться причиной возникновения пожара. По вентиляционным каналам и
воздуховодам возникший пожар может распространиться в смежные поме¬
щения. Поэтому при проектировании и эксплуатации вентиляционных ус¬
тановок, кроме учета требований санитарных норм, необходимо учитывать
противопожарные требования СНиП 2.04.05-91.
Температура теплоносителя для воздухонагревателей систем вентиля¬
ции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления или воздухонаг¬
ревателей, располагаемых в помещениях категории В, а также для воздуш¬
нотепловых завес в помещениях категорий А, Б и В, принимается в
соответствии с указаниями предыдущего параграфа. Предельная темпера¬
тура теплоносителя для установок, располагаемых вне обслуживаемых по¬
мещений, составляет 150°С.
Температура воздуха на выходе из воздухораспределителей систем
воздушного отопления принимается не более 60°С и не менее, нем на 20%
ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, вы¬
деляющихся в помещении, но не выше 50°С у наружных дверей и 70°С у
наружных ворот и технологических проемов при выпуске воздуха из воз¬
душных завес.
Концентрация горючих газов, паров, аэрозолей и пыли в воздухе, уда¬
ляемых системами местных отсосов, не должна превышать 50% нижнего
концентрационного предела распространения пламени при атмосферном
давлении и температуре удаляемой смеси.
Системы вытяжной общеобменной вентиляции для помещений катего¬
рий А и Б проектируются с искусственным побуждением. Системы с есте¬
ственным побуждением для этих помещений применяются, если заданный
воздухообмен из нижней и верхней зон может быть обеспечен при безвет¬
рии в теплый период года.
Системы общеобменной вытяжной вентиляции для помещений катего¬
рий А и Б и системы местных отсосов взрывоопасных веществ, удаляемых
из этого помещения, проектируются с резервным вентилятором, обеспечи¬
вающим поддержание в воздухе помещения концентрации взрывоопасных
веществ, не превышающей 0,1 нижнего концентрационного предела рас¬
пространения пламени по смесям взрывоопасных веществ с воздухом. Си¬
стемы местных отсосов взрывоопасных смесей проектируются с резервным
вентилятором, если при остановке основного вентилятора не может быть
прекращено выделение горючих веществ из обслуживаемого оборудования.
Помещения одной категории по взрывопожарной опасности, не разде¬
ленные противопожарными преградами, а также имеющие открытые про¬
емы общей площадью более I м2 в другие помещения, рассматриваются как
одно помещение.
91
Автоматическое блокирование вентиляторов систем общеобменной
вентиляции, не имеющих резервных вентиляторов, с технологическим обо¬
рудованием должно обеспечивать остановку оборудования при выходе из
строя вентилятора, а при невозможности остановки технологического обо¬
рудования — включение аварийной сигнализации.
Общеобменные системы без установки огнезадерживающих клапанов
проектируются для:
а) помещений категорий А, Б и В в любых сочетаниях общей площа¬
дью не более 1100 м2, если эти помещения расположены в одноэтаж¬
ном здании и имеют выходы только наружу;
б) помещений категории В и отдельных административно-бытовых по¬
мещений, размеченных на площади производственного помещения;
в) жилых и общественных помещений, предусматривая отдельные сис¬
темы по требованиям СНиП 2.08.01-89 и 2.08.02-89.
Системы местных отсосов вредных или горючих веществ проектиру¬
ются отдельными от других систем. К круглосуточно работающей системе
общеобменной вытяжной вентиляции, имеющей резервный вентилятор,
присоединяют местные отсосы вредных или горючих веществ, от которых
не требуется очистка воздуха.
Системы местных отсосов веществ, соединение которых может обра¬
зовать взрывоопасную смесь или создать более опасные и вредные вещест¬
ва, проектируют отдельными.
Системы общеобменной вытяжной вентиляции для помещений катего¬
рий В, Г, Д, удаляющие воздух из 5-ти метровой зоны вокруг оборудования,
содержащего горючие вещества, которые могут образовать в этой зоне
взрывопожароопасные смеси, предусматриваются отдельными от других
систем этих помещений.
Системы круглосуточной и круглогодичной подачи наружного воздуха
в один тамбур-шлюз или группу тамбуров-шлюзов помещений категорий А
и Б проектируются отдельными от систем другрго назначения, предусмат¬
ривая резервный вентилятор.
Для складов категорий А, Б и В, в которых выделяются горючие газы и
пары, применяется вентиляция с искусственным побуждением, за исключе¬
нием складов, в которых эти выделения легче воздуха и требуемый возду¬
хообмен не более двукратного; в них допускается естественная вытяжная
вентиляция из верхней зоны. При этом для складов вместимостью более 10
т устраивают вытяжную вентиляцию с искусственным побуждением на
требуемый воздухообмен, включаемую при входе в склад.
В помещениях категорий А и Б обеспечивают отрицательный дисба¬
ланс воздуха.
Общие приемные устройства наружного воздуха для приточного
оборудования не делают, если оборудование нельзя размещать в общем
помещении.
Рециркуляция воздуха не допускается из помещений категорий А и Б,
кроме воздушных и воздушно-тепловых завес у наружных ворот и дверей.
He допускается рециркуляция из 5-ти метровых зон вокруг оборудования, в
92
котором могут образовываться взрывоопасные смеси (например, окрасоч¬
ные камеры), и из систем местных отсосов взрывоопасных смесей.
В помещениях категорий А и Б устраивают аварийную вентиляцию по
требованиям технологов. Аварийная вентиляция должна иметь искусствен¬
ное побуждение и быть вытяжной. В одноэтажных зданиях, в которых вы¬
деляются горючие газы и пары легче воздуха, устраивают приточную ава¬
рийную вентиляцию. При отсутствии технологических данных о расходе
воздуха принимается 8-ми кратный аварийный воздухообмен в помещениях
высотой до 6 м, а в помещениях высотой более 6 м принимается не менее
50 м3/ч на I м2 площади пола помещения. В насосных и компрессорных
станциях категорий А и Б указанный выше воздухообмен проектируется в
дополнение к воздухообмену, обеспечиваемому основными системами.
Для аварийной вентиляции используют основные системы вытяжной
вентиляции, обеспечивающие расход воздуха, достаточный для аварийной
вентиляции. При отсутствии резервных вентиляторов у основных систем
проектируется резервный вентилятор (при учете одновременно одной ава¬
рии производства или вентиляции установка резервного вентилятора не
обязательна) только для системы, имеющей максимальный расход воздуха.
Если расход воздуха основных систем недостаточен для аварийной венти¬
ляции, то к большей из этих систем устанавливают резервный вентилятор и
предусматривают аварийный вентилятор на недостающий расход. К ава¬
рийным вентиляторам резервные вентиляторы не проектируют.
Оборудование во взрывозащищенном исполнении принимают для вы¬
тяжных систем, удаляющих воздух из помещений категорий А и Б, для обо¬
рудования, размещаемого в упомянутых помещениях или в вытяжных воз¬
духоводах из этих помещений, и для систем местных отсосов взрыво¬
опасных смесей. Оборудование приточных систем, размещенное в помеще¬
ниях для вентиляционного оборудования, принимают в обычном исполне¬
нии при условии установки взрывозащищенных обратных клапанов в воз¬
духоводах, пересекающих стену помещения, в котором оборудование
установлено.
Оборудование для помещений категорий А и Б и для систем местных
отсосов взрывоопасных смесей нельзя размещать в подвале.
Пылеуловители для сухой очистки взрывоопасной пылевоздушной
смеси устанавливают перед вентилятором вне производственных зданий,
открыто или в отдельных зданиях на расстоянии не менее 10 м от стен об¬
служиваемого и других зданий.
Пылеуловители для сухой очистки пожароопасной пылевоздушной
смеси размещают вне зданий, I и II степеней огнестойкости непосредствен¬
но у стен, если по всей высоте здания и на расстоянии не менее 2 м по гори¬
зонтали от габаритов пылеуловителя не имеется окон или имеются окна, не
открывающиеся с двойными рамами, металлическими переплетами с арми¬
рованными стеклами или из стеклоблоков; вне зданий III-IV степеней ог¬
нестойкости на расстоянии не менее 10 м от стен; внутри произ¬
водственных зданий в отдельных помещениях для вентиляционного
оборудования вместе с вентиляторами и другими пылеуловителями пожа¬
93
роопасных пылевоздушных смесей при условии механизированного непре¬
рывного удаления горючей пыли.
Пылеотстойные камеры для взрыво- и пожароопасной пыли не приме¬
няются.
Оборудование приточных систем, обслуживающее помещения катего¬
рий А и Б, не размещается вместе с оборудованием вытяжных систем, а
также с оборудованием систем, работающих с рециркуляцией воздуха в
общем помещении для вентиляционного оборудования.
В местах пересечения воздуховодами стен помещения для вентиляци¬
онного оборудования, обслуживающего помещения категорий А и Б поме¬
щения, расположенные на их площади, предусматривают обратные взрыво¬
защищенные клапаны, оборудование приточных систем с рециркуляцией
воздуха, обслуживающее помещение категории В, не размещается в общих
помещениях для вентиляционного оборудования, кроме оборудования при¬
точных и вытяжных систем, обслуживающих помещения категории В.
Оборудование вытяжных систем общей обменной вентиляции, обслу¬
живающее помещения категорий А и Б, размещают в общем помещении
для вентиляционного оборудования вместе с оборудованием местных отсо¬
сов взрывоопасных смесей без пылеуловителей или с мокрыми пылеулови¬
телями, если в воздуховодах исключено отложение горючих веществ. Обо¬
рудование вытяжных систем из помещений категории В не размещается в
общем помещении с оборудованием вытяжных систем из помещений кате¬
гории Г.
Помещения для вентиляционного оборудования вытяжных систем от¬
носятся к категориям помещений, которые они обслуживают, а помещения
для оборудования систем местных отсосов, удаляющих взрывоопасные сме¬
си, относятся к категориям А или Б, если они имеют пылеуловители мокрой
очистки, размещенные перед вентиляторами, то помещения для этого обо¬
рудования относятся (при обосновании) к категории помещения, которое
они обслуживают, или к категории Д.
Помещения для вентиляционного оборудования размещают за проти¬
вопожарной стеной 1-го типа данного противопожарного отсека или в пре¬
делах противопожарной зоны в зданиях I, II и III степеней огнестойкости за
противопожарной стеной 2-го типа. Помещение должно непосредственно
примыкать к противопожарной стене обслуживаемого отсека и в нем не
размещается оборудование для помещения соседнего противопожарного
отсека. На воздуховодах, пересекающих противопожарную стену, преду¬
сматривают огнезадерживающие клапаны.
Помещения для сухих пылеуловителей систем местных отсосов взры¬
воопасных смесей не размещают под помещениями с массовым (кроме ава¬
рийных ситуаций) пребыванием людей.
Воздуховоды для помещений жилых, общественных и адми¬
нистративно-бытовых зданий, а также для производственных зданий кате¬
горий F и Д I и II степеней огнестойкости и помещений этих категорий со¬
единяются в системы с помощью вертикальных или горизонтальных
коллекторов.
94
Поэтажные ответвления присоединяются к вертикальным коллекторам
через воздушный затвор, образующийся присоединением ответвлений под
потолком вышележащего этажа или под потолком данного этажа, при на¬
личии вертикального участка в месте присоединения длиной не менее 2 м.
К горизонтальным коллекторам присоединяют воздуховоды не более пя¬
ти поэтажных ответвлений. Поэтажные ответвления напрямую присоединя¬
ются к вертикальному коллектору через огнезадерживающий клапан, разме¬
щаемый на стене помещения или коллектора. Воздуховоды зданий
больничных палат и особо чистых помещений лечебно-профилактических уч¬
реждений соединяются в системы с помощью горизонтальных коллекторов.
На ответвлениях от вертикального коллектора, через которые при по¬
жаре может поступать дым из нижних этажей в верхние, если они не защи¬
щены воздушным затвором, устанавливают обратные клапаны при диамет¬
ре воздуховода 200 мм и более и сечении 200 х 200 мм и более.
Воздуховоды для помещений категорий А, Б и В и воздуховоды мест¬
ных отсосов взрывоопасных смесей в зданиях любых категорий взрывопо¬
жарной опасности проектируют, предусматривая установку самозакры-
вающегося огнезадерживающего клапана при выходе воздуховода из
обслуживаемого помещения на противопожарной преграде этого помеще¬
ния. При этом никаких ограничений к компоновке системы воздуховодов
не предъявляется. Для перечисленных случаев проектируются системы без
огнезадерживающих клапанов со следующими ограничениями: для по¬
мещений категории В проектируется отдельная система, а для помещений
категорий А и Б — общая система, в обоих случаях с отдельными воздухо¬
водами для каждого помещения, присоединяемыми к вертикальному или
горизонтальному коллектору; на ответвлениях, для защиты от проникания
дыма из нижних этажей в верхние, в месте присоединения к коллектору ус¬
танавливают обратный клапан; коллектор размещают в помещении для
вентиляционного оборудования, снаружи здания, в помещении любой
категории или в двух помещениях одной категории.
Группа помещений площадью не более 300 м2 (кроме складов) в здани¬
ях любой категории с выходами в общий коридор, отнесенная к категории
В или к категориям А и Б, рассматривается как одно помещение и присое¬
диняется к одному транзитному воздуховоду, в начале которого устанавли¬
вается огнезадерживающий клапан. Транзитные воздуховоды от несколь¬
ких групп таких помещений, присоединенные к общему коллектору,
образуют приточную или вытяжную систему. Имеющиеся в этих помеще¬
ниях местные отсосы собираются в отдельные системы. Воздуховоды к
коллектору прокладываются по коридору.
Расстояние по прямой от края устья источника выброса из систем мест¬
ных отсосов взрывоопасной паро-газо-пылевоздушной смеси до ближайшей
точки возможных источников воспламенения — не менее I = 4DqZqz > 10,
где D — диаметр устья источника, м; q — концентрация горючих газов, паров
и пыли в устье выброса; qZ— концентрация упомянутых веществ, равная 10%
нижнего концентрационного предела распространения пламени; выбросы
должны производиться вертикально вверх без зонтов на трубах. На случай
пожара предусматривают отключение (автоматическое и дистанционное)
95
систем вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления,
кроме систем подачи воздуха в тамбуры-шлюзы при помещениях категорий
А и Б, включение систем противодымной вентиляции и открывание дымо¬
вых клапанов в коридоре на этаже пожара и в помещении, в котором про¬
изошел пожар, либо в части помещения в «дымовой зоне» этого помеще¬
ния. Открывание клапанов производится автоматически; необходимость и
порядок отключения систем, удаляющих горючие вещества или вредные
газы через местные отсосы или общеобменной вентиляцией, определяются
технологическими требованиями. Управление дистанционными устройст¬
вами размещается на пульте управления оборудованием здания, кроме слу¬
чаев, когда в зданиях категорий А и Б предполагается быстрое распростра¬
нение пожара; в этом случае управление размещается вне здания.
Подачу воздуха в тамбур-шлюз одного помещения или в тамбуры-
шлюзы группы помещений категории А или Бив тамбур-шлюз помещения
для вентиляционного оборудования категории А или Б проектируют от
приточной системы, предназначенной для данных помещений, или от сис¬
темы (без рециркуляции), обслуживающей помещения категорий В, Г и Д,
предусматривая: резервный вентилятор на требуемый воздухообмен для
тамбуров-шлюзов и автоматическое отключение притока воздуха в поме¬
щения категорий А, Б, В, Г или Д при возникновении пожара.
Системы для подачи воздуха в тамбуры-шлюзы другого назначения
предусматриваются общими с системами помещений, защищаемых этими
тамбурами-шлюзами.
Оборудование систем аварийной вентиляции и местных отсосов раз¬
мещают в обслуживаемых ими помещениях.
Оборудование систем приточной вентиляции, кондиционирования и
воздушного отопления, обслуживающих помещения категорий А и Б, не
размещают в общем помещении для вентиляционного оборудования вместе
с оборудованием вытяжных систем, а также приточно-вытяжных систем с
рециркуляцией воздуха или воздушно-воздушными утилизаторами.
На воздуховодах приточных систем, обслуживающих помещения кате¬
горий А и Б, включая комнаты администрации, отдыха и обогрева рабо¬
тающих, расположенные в этих помещениях, предусматриваются взрыво¬
защищенные обратные клапаны в местах пересечения воздуховодами
ограждений помещений для вентиляционного оборудования.
Оборудование приточных систем с рециркуляцией воздуха, обслужи¬
вающих помещения категорий В, не размещают в общих помещениях для
вентиляционного оборудования вместе с оборудованием систем для поме¬
щений других категорий взрывопожарной опасности.
Оборудование приточных систем, обслуживающих жилые помещения,
не размещается в общем помещении для вентиляционного оборудования
вместе с оборудованием приточных систем, обслуживающих помещения
для бытового обслуживания населения, а также с оборудованием вытяжных
систем.
96
Оборудование вытяжных систем общеобменной вентиляции, обслужи¬
вающих помещения категорий А и Б, не размещают в общем помещении
для вентиляционного оборудования вместе с оборудованием для других
систем.
Оборудование вытяжных систем общеобменной вентиляции для по¬
мещений категорий А и Б размещается в общем помещении для вентиляци¬
онного оборудования вместе с оборудованием систем местных отсосов
взрывоопасных смесей без пылеуловителей или с мокрыми пылеуловите¬
лями, если в воздуховодах исключены отложения горючих веществ. Обору¬
дование вытяжных систем из помещений категорий В не размещается в
общем помещении с оборудованием вытяжных систем из помещений кате¬
гории Г.
Оборудование систем местных отсосов взрывоопасных смесей не раз¬
мещают вместе с оборудованием других систем в общем помещении для
вентиляционного оборудования.
Помещения для обслуживания вытяжных систем относят к категориям
по взрывопожарной и пожарной опасности помещений, которые они об¬
служивают. Помещение для вентиляторов, воздуходувок и компрессоров,
подающих наружный воздух в эжекторы, расположенные вне этого поме¬
щения, относят к категории Д, а подающих воздух, забираемый из других
помещений, к категории этих помещений.
Категорию помещений для оборудования систем местных отсосов,
удаляющих взрывоопасные смеси от технологического оборудования, раз¬
мещенного в помещениях категорий В, Г и Д, а также для оборудования
систем общеобменной вытяжной вентиляции, устанавливают в соответст¬
вии с НПБ 105-03.
Помещения для оборудования систем местных отсосов взрывоопасных
пылевоздушных смесей с пылеуловителями мокрой очистки, размещенны¬
ми перед вентиляторами, при обосновании относят к помещениям катего¬
рии Д.
Помещения для оборудования приточных систем, обслуживающих не¬
сколько помещений различных категорий по взрывопожарной и пожарной
опасности, относят к более опасной категории.
В помещениях для оборудования вытяжных систем, обслуживающих
помещения категорий А и Б, а также в помещениях для оборудования сис¬
тем местных отсосов взрывоопасных смесей, не предусматриваются места
для тепловых пунктов, водяных насосных, выполнения ремонтных работ,
регенерации масла и для других целей.
Помещения для вентиляционного оборудования размещаются в преде¬
лах пожарного отсека, в котором находятся обслуживаемые помещения.
Помещения для вентиляционного оборудования размещают за противопо¬
жарной стеной пожарного отсека или в пределах противопожарной зоны в
зданиях I, II и III степеней огнестойкости. При этом помещение должно не¬
посредственно примыкать к противопожарной стене, в нем не размещают:
оборудование для обслуживания помещений, находящихся по разные сто¬
роны противопожарной стены, а на стену предусматриваются огнезадержи¬
вающие клапаны.
4 Пожарная безопасность
97
Помещения с пылеуловителями для сухой очистки взрывоопасных
смесей не размещают под помещениями с массовым (кроме аварийных си¬
туаций) пребыванием людей.
В помещениях для оборудования вытяжных систем предусматривают
вытяжную вентиляцию с не менее чем однократным воздухообменом в I ч.
В помещениях для оборудования приточных систем (кроме систем
приточной противодымной вентиляции) предусматривается приточная вен¬
тиляция с не менее чем двукратным воздухообменом в I ч, используя обо¬
рудование, размещенное в этих помещениях, или отдельные системы.
Прокладка труб с легковоспламеняющимися и горючими жидкостя¬
ми и газами через помещение для вентиляционного оборудования запре¬
щается.
На воздуховодах систем общеобменной вентиляции, воздушного ото¬
пления и кондиционирования предусматриваются в целях предотвращения
проникания в помещение продуктов горения (дыма) во время пожара сле¬
дующие устройства:
- огнезадерживающие клапаны — на поэтажных сборных воздухово¬
дах в местах присоединения их к вертикальному коллектору для общест¬
венных и административно-бытовых и производственных помещений кате¬
гории Г;
- воздушные затворы — на поэтажных сборных воздуховодах в мес¬
тах присоединения их к вертикальному или горизонтальному коллектору
для помещений жилых, общественных и административно-бытовых (кроме
санузлов, умывальных, душевых, бань) в многоэтажных зданиях, а также
для производственных помещений категории Г;
- огнезадерживающие клапаны — на воздуховодах, обслуживающих
помещения категорий А, Б или В, в местах пересечения воздуховодами
противопожарной преграды или перекрытия (в том числе в системах мест¬
ных отсосов);
- огнезадерживающий клапан — на каждом транзитном сборном
воздуховоде (на расстоянии не более I м от ближайшего к вентилятору от¬
ветвления), обслуживающем группу помещений (кроме складов) одной из
категорий А, Б или В общей площадью не более 300 м2 в пределах одного
этажа с выходами в общий коридор;
- обратные клапаны — на отдельных воздуховодах для каждого по¬
мещения категорий А, Б или В в местах присоединения их к сборному воз¬
духоводу или коллектору (в том числе в системах местных отсосов).
Огнезадерживающие клапаны устанавливаются в преграде, непосред¬
ственно у преграды с любой стороны или за ее пределами, обеспечивая на
участке воздуховода от преграды до клапана предел огнестойкости, равный
пределу огнестойкости преграды.
Если по техническим причинам установить клапаны или воздушные
затворы невозможно, то объединять воздуховоды из разных помещений в
одну систему не следует, в таком случае для каждого помещения необхо¬
димо предусмотреть отдельные системы без клапанов или воздушных за¬
творов.
Рекомендуется предусматривать объединение теплым чердаком возду¬
ховодов общеобменной вытяжной вентиляции, жилых, общественных и ад-
министративно-бытовых зданий, кроме воздуховодов для зданий лечебно¬
профилактического назначения.
В зданиях лечебно-профилактического назначения вертикальные кол¬
лекторы не применяются.
Установка обратных клапанов предусматривается для защиты от пере¬
текания вредных веществ I -го и 2-го классов опасности (при неработающей
вентиляции) из одних помещений в другие, размещенные на разных этажах,
в которых расход наружного воздуха определен из условия ассимиляции
вредных веществ.
В противопожарных стенах и перегородках, отделяющих обществен¬
ные, административно-бытовые или производственные помещения катего¬
рий F и Д от коридоров, устраиваются отверстия для перетекания воздуха при
защите отверстий огнезадерживающими клапанами.
Конструкции зданий с пределом огнестойкости, равным или более тре¬
буемого для воздуховодов, используют для транспортирования воздуха, не
содержащего легкоконденсирующиеся пары, при этом предусматривают
герметизацию конструкций, гладкую отделку внутренних поверхностей и
возможность очистки воздуховода.
Воздуховоды из негорючих материалов проектируются:
- для систем местных отсосов взрывоопасных и пожароопасных сме¬
сей, аварийной системы и систем, транспортирующих воздух температурой
80°С и выше по всей их протяженности;
- для помещений категорий А, Б, В;
- для транзитных участков или коллекторов систем общеобменной
вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления жилых,
общественных, административно бытовых и производственных зданий;
- для прокладки в пределах помещений, а также в технических эта¬
жах, чердаках и подвалах.
Воздуховоды из горючих материалов групп Tl или Г2 предусматри¬
вают в одноэтажных зданиях для жилых, общественных и административ¬
но-бытовых и производственных помещений категории Д.
Для транзитных воздуховодов, обслуживающих помещения категорий
А и Б, применяют воздуховоды класса П (плотные). Воздуховоды для по¬
мещений категорий А и Б и для местных отсосов взрывоопасных веществ
не прокладываются в подвалах.
Гибкие вставки и отводы из горючих материалов в воздуховодах сис¬
тем, обслуживающих и проходящих через помещения категории Д, проек¬
тируются, если длина их составляет не более 10% длины воздуховодов из
горючих материалов групп Г1 или Г2. Гибкие вставки у вентиляторов про¬
ектируют из негорючих материалов.
Транзитные воздуховоды и коллекторы после пересечения перекрытия
или противопожарной преграды обслуживаемого или другого помещения на
всем протяжении до помещения для вентиляционного оборудования преду¬
сматриваются с пределом огнестойкости не менее указанного в табл. 5.2.
4*
99
Таблица, 5.2
Помещения,
обслуживаемые
системой
вентиляции
Предел огнестойкости транзитных воздуховодов и коллекторов,
ч, при прокладке через помещения
складов и кладо¬
вых категорий
А,Б,В и горючих
материалов**
категорий
коридор
п роизводствен н ого
здания
общественные
и
административные
бытовые
(санузлы,
душевные,
бани и т.п.)
коридор
(кроме производ¬
ственного здания)
Cl
3
4
5
S
А, Б
или
В
Г
Д
Складов
и кладовых
категорий А, Б
и В и горючих
материалов**
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
НД
НД
0,5
НД
Категорий
А, Б или В
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25***
0,25
0,25
НД
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Категории Г
0,5
0,25
HH
HH
0,25
0,5 -
0,25
0,25
НД
0,5
0,5
0,5*
0,5
0,5
0,5
Категории Д
0,5
0,25
HH
HH
HH
0,25
HH
HH
НД
0,5
0,5
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
Коридор
производствен¬
ного здания
0,5
0,25
HH
HH
HH
HH
HH
HH
НД
0,5.
0,5
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
Общественные
и администра¬
тивные здания
НД
0,25**"
0,5 '
HH
HH
HH
HH
HH
НД
0,5
0,5
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
' 0,5
Бытовые
(санузлы,
душевые,
бани и т.п.)
0,5'
0,25
0,25
HH
HH
. HH
HH
HH
НД
0,5
0,5
0,5
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
0,5
Коридоры
(кроме произ¬
водственных
зданий)
НД
НД
НД
HH
HH
HH
HH
HH
HH
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
0,5
0,5
Жилые
НД
НД
НД
HH
HH
НИ
HH
HH
HH
0,5*
0,5*
0,5*
0,5*
0,5
0,5
НД — не допускается прокладка транзитных воздуховодов.
HH — не нормируется прокладка транзитных воздуховодов.
* 0,25 ч — в зданиях Ш, IV и V степеней огнестойкости.
** Предел огнестойкости воздуховодов для кладовых горючих материалов: бумага, бе¬
лье, деревянный инвентарь и т.п. и кладовых категории В площадью (и тех и других) 50 м2 и
менее нормируется как для общественных помещений.
*** He допускается прокладка воздуховодов из помещений категорий А и Б.
Значения предела огнестойкости приведены в таблице в виде дроби: в
числителе — в пределах обслуживаемого этажа; в знаменателе — за преде¬
лами обслуживаемого этажа.
Для помещений общественных и административно-бытовых зданий, а
также для помещений категорий В (кроме складов), Г и Д проектируются
транзитные воздуховоды из негорючих материалов с ненормируемым пре¬
делом огнестойкости, предусматривая установку огнезадерживающих кла¬
панов при пересечении воздуховодами перекрытия с нормируемым преде¬
лом огнестойкости 0,25 ч и более или каждой противопожарной преграды с
нормируемым пределом огнестойкости 0,75 ч и более.
Транзитные воздуховоды и коллекторы системы любого назначения
проектируются:
- из горючих материалов при условии прокладки каждого воздухо¬
вода в отдельной шахте, кожухе или гильзе из негорючих материалов с
пределом огнестойкости 0,5 ч;
- из негорючих материалов с пределом огнестойкости не ниже 0,25 ч
для воздуховодов, а также коллекторов при условии прокладки воздухово¬
дов и коллекторов в общих шахтах и других ограждениях из негорючих ма¬
териалов с пределом огнестойкости 0,5 ч.
Предел огнестойкости воздуховодов и коллекторов, прокладываемых в
помещениях для вентиляционного оборудования и снаружи зданий, не
нормируется, кроме транзитных воздуховодов и коллекторов, проклады¬
ваемых через помещения для вентиляционного оборудования.
Транзитные воздуховоды для систем тамбур-шлюзов при помещениях
категорий А и Б, а также систем местных отсосов взрывоопасных смесей
проектируют с пределом огнестойкости 0,5ч.
Огнезадерживающие клапаны, устанавливаемые в отверстиях и возду¬
ховодах, пересекающих перекрытия и противопожарные преграды, преду¬
сматриваются с пределом огнестойкости:
-1ч — при нормируемом пределе огнестойкости перекрытия или
преграды I ч и более;
- 0,5 ч — при нормируемом пределе огнестойкости перекрытия или
преграды 0,75 ч;
- 0,25 ч — при нормируемом пределе огнестойкости преграды 0,25 ч.
В остальных случаях огнезадерживающие клапаны предусматриваются
не менее предела огнестойкости воздуховода, для которого они предназна¬
чены, но не менее 0,25 ч.
Воздуховоды прокладывают в противопожарных стенах, выполняя
требования СНиП 21.-01-97*.
Места прохода транзитных воздуховодов через стены, перегородки и
перекрытия зданий (в том числе в кожухах и шахтах) уплотняются негорю¬
чими материалами, обеспечивая нормируемый предел огнестойкости пере¬
секаемого ограждения.
Воздуховоды, по которым' перемещаются взрывоопасные смеси, до¬
пускается пересекать трубопроводами с теплоносителем, имеющим темпе¬
101
ратуру не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения, °С, га¬
зов, паров, пыли или аэрозолей.
Напорные участки воздуховодов систем местных отсосов взрывоопас¬
ных смесей, а также вредных веществ 1-го и 2-го классов опасности не про¬
кладывают через другие помещения. Проектируют такие воздуховоды свар¬
ными, без разъемных соединений.
Внутри воздуховодов и на расстоянии 50 мм от их стенок не размеща¬
ют газопроводы и трубопроводы с горючими веществами, кабели, электро¬
проводку и канализационные трубопроводы; также не допускается пересе¬
чение воздуховодов этими коммуникациями.
Воздуховоды общеобменны'х вытяжных систем и систем местных от¬
сосов смеси воздуха с горючими газами легче воздуха проектируются с
подъемом не менее 0,005 в направлении движения газовоздушной смеси.
5.3. ПРОТИВОДЫМНАЯ ЗАЩИТА ПРИ ПОЖАРЕ
Аварийная противодымная вентиляция для удаления дыма при пожаре
проектируется для обеспечения эвакуации людей из помещений здания в
начальңой стадии пожара, возникшего в одном из помещений.
Удаление дыма предусматривается:
- из коридоров или холлов жилых, общественных и административ-
но-бытовых зданий в соответствии с требованиями СНиП 2.08.01-89,
СНиП 2.08.02-89* и СНиП 2.09.04-87;
- из коридоров производственных, общественных и административ¬
но-бытовых зданий высотой более 26,5 м;
- из коридоров длиной более 15 м, не имеющих естественного осве¬
щения световыми проемами в наружных ограждениях производственных
зданий категорий А, Б и В с числом этажей 2 и более;
- из каждого производственного или складского помещения с посто¬
янными рабочими местами без естественного освещения, не имеющим ме¬
ханизированных приводов для открывания фрамуг в верхней части окон на
уровне 2,2 м и выше от пола до низа фрамуг и для открывания проемов в
фонарях (в обоих случаях площадью, достаточной для удаления дыма при
пожаре), если помещения отнесены к категориям: А, Б или В;
- из каждого помещения, не имеющего естественного освещения:
общественного или административно-бытового, если оно предназначено
для массового пребывания людей; помещения площадью 55 м2 и более,
предназначенного для хранения или использования горючих материалов,
если в нем имеются постоянные рабочие места; гардеробных площадью
200 м2 и более.
Удаление дыма проектируется через примыкающий коридор из произ¬
водственных помещений категории В площадью 200 м2 и более.
Данные требования не распространяются:
- на помещения, время заполнения которых дымом больше времени,
необходимого для безопасной эвакуации людей из помещения (кроме по¬
мещений категорий А и Б);
'102
- на помещения площадью менее 200 м2, оборудованные установка¬
ми автоматического водяного или пенного пожаротушения, кроме помеще¬
ний категорий А или Б;
- на помещения, оборудованные установками автоматического газо¬
вого пожаротушения;
- на лабораторные помещения площадью < 36 м2;
- на коридоры и холлы, если для всех помещений, имеющих двери в
этот коридор или холл, проектируют непосредственное удаление дыма.
Расход дыма, кг/ч, удаляемого из коридора или холла, при отсутствии
коридора определяют по расчету, принимая его температуру 300°С и по¬
ступление воздуха в коридор через открытые двери на лестничную клетку
или наружу.
При двустворчатых дверях принимают в расчет открывание большей
створки.
I. Количество дыма Gl кг/ч, подлежащего удалению из коридора или
холла, определяется по формулам:
а) для жилых зданий:
Gl= 3420 В п Я1’5,
б) для общественных, административно-бытовых и производственных
зданий:
Gl= 4300 В IiHh5 Kd,
где В — ширина большей из открываемых створок дверей при выходе из
коридора или холла к лестничным клеткам или наружу, м; п — коэффици¬
ент, зависящий от общей ширины больших створок, открываемых при по¬
жаре из коридора на лестничные клетки или наружу и принимаемый по
табл. 5.3.
Таблица 5.3
Здания
Коэффициент я при значении ширины В
0,6
0,9
1,2
1,8
2,4
Жилые
1,00
0,82
0,70
0,51
0,41
Общественные,
административно-бытовые
и производственные
1,05
0,91
0,80
0,62
0,50
H — высота двери, м; при H > 2,5 м принимать H = 2,5 м; Kd — коэф¬
фициент относительной продолжительности открывания дверей из коридо¬
ра на лестничную клетку или наружу во время эвакуации людей, принима¬
ют равным I при эвакуации 25 чел и более через одну дверь и 0,8 — при
эвакуации менее 25 чел через одну дверь.
2. Расход дыма G, кг/ч, удаляемого из помещения, определяется по пе¬
риметру очага пожара.
103
Расход дыма для помещений площадью до 1600 м2 или резервуара ды¬
ма для помещений большей площади определяется по формуле:
G -676,8 Pfyr'5 Ks,
где Pf— периметр, м, очага пожара в начальной стадии, принимаемый рав¬
ным большему из периметров открытых или негерметично закрытых емко¬
стей горючих веществ или мест складирования горючих веществ или негорю¬
чих материалов (деталей) в горючей упаковке. Для помещений, оборудован¬
ных спринклерными системами, принимается Pf=12 м. Если периметр очага
пожара невозможно определить, то его определяют по формуле:
4 < Pf= 0,38 А0,5 < 12,
где А — площадь, м2, помещения или резервуара дыма; у — расстояние, м, от
нижней границы задымленной зоны до пола, принимаемое для помещений
2,5 м, или от нижнего края завесы, образующей резервуар дыма, до пола.
Ks — коэффициент, равный 1,0, а для систем с естественным побуждением
при одновременном тушении пожара спринклерными системами Ks = 1,2.
Удаление дыма непосредственно из помещений одно- и двухэтажных
зданий и из верхнего этажа многоэтажных зданий осуществляется через
дымовые шахты, не задуваемые фонари с открывающимися фрамугами или
через открывающиеся зенитные фонари; с площади шириной не более 15 м
дым удаляется через окна в наружных стенах с открывающимися фрамуга¬
ми, расположенными не менее, чем на 0,2 м и выше дверей эвакуационных
выходов, считая до нижнего края фрамуги.
Удаление дыма непосредственно из помещений одноэтажных зданий
предусматривается вытяжными системами с естественным побуждением
через дымовые шахты с дымовыми клапанами или открываемые не заду¬
ваемые фонари.
Из примыкающей к окнам зоны шириной ( < 15 м удаление дыма про¬
изводится через оконные фрамуги (створки), низ которых находится на
уровне не менее чем 2,2 м от пола.
В многоэтажных зданиях предусматриваются вытяжные устройства с
искусственным побуждением, а также отдельные для каждого изолирован¬
ного помещения дымовые шахты с естественным побуждением.
При искусственном побуждении к вертикальному коллектору присое¬
диняются ответвления не более чем от четырех помещений или четырех
дымовых зон на каждом этаже.
Для противодымной защиты предусматривается:
- установка радиальных вентиляторов с электродвигателем на одном
валу (в том числе радиальных крышных вентиляторов) в исполнении, соот¬
ветствующем категории обслуживаемого помещения, без мягких вставок;
- воздуховоды и шахты из негорючих материалов с пределом огне¬
стойкости не менее 0,75 ч — при удалении дыма непосредственно из поме¬
щения, 0,5 ч — из коридоров или холлов, 0,25 ч — при удалении газов по¬
сле пожара;
104
- дымовые клапаны из негорючих материалов, автоматически откры¬
вающиеся при пожаре, с пределом огнестойкости 0,5 ч — при удалении
дыма из коридоров, холлов и помещений и 0,25 ч — при удалении газов и
дыма после пожара. Дымовые клапаны применяются с ненормируемым
пределом огнестойкости для систем, обслуживающих одно помещение.
Дымоприемные устройства размещаются возможно более равномерно
по площади помещения дымовой зоны или резервуара дыма. Площадь, об¬
служиваемую одним дымоприемным устройством, принимается не более
900 м2.
Вентиляторы вытяжных систем размещаются на кровле и снаружи зда¬
ния (кроме районов с расчетной температурой наружного воздуха минус
40°С и ниже — параметры Б). Устанавливаемые снаружи вентиляторы
(кроме «крышных») должны быть ограждены сеткой.
Удаление газов и дыма после пожара из помещений, защищаемых ус¬
тановками газового пожаротушения, предусматривается с искусственным
побуждением из нижней зоны помещений.
В местах пересечения воздуховодами (кроме транзитных) ограждения
помещения, обслуживаемого газовым пожаротушением, предусматривают¬
ся огнезадерживающие клапаны с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч.
Для удаления Дыма при пожаре и газов после пожара используются
системы аварийной и основной вентиляции.
Подача наружного воздуха при пожаре для противодымной защиты
зданий предусматривается:
- в лифтовые шахты при отсутствии у выхода из них тамбуров-
шлюзов в зданиях с незадымляемЬіми лестничными клетками;
- в незадымляемые лестничные клетки 2-го типа;
- в тамбуры-шлюзы при незадымляемых лестничных клетках 3-го
типа;
- в тамбуры-шлюзы перед лифтами в подвальном этаже обще¬
ственных, административно-бытовых и производственных зданий;
- в тамбуры-шлюзы перед лестницами в подвальных этажах с поме¬
щениями категории В;
- в тамбуры-шлюзы плавильных, литейных, прокатных и других го¬
рячих цехов подается воздух, забираемый из аэрируемых пролетов
здания;
- в машинные отделения лифтов в зданиях категорий А и Б, кроме
лифтовых шахт, в которых при пожаре поддерживается избыточное
давление воздуха.
Расход наружного воздуха для противодымной защиты рассчитывается
на обеспечение давления воздуха не менее 20 Па:
- в нижней части лифтовых шахт при закрытых дверях в лифтовых
шахтах на всех этажах (кроме нижнего);
- в нижней части каждого отсека незадымляемых лестничных клеток
2-го типа при открытых дверях на пути эвакуации из коридоров и холлов на
105
этаже пожара в лестничную клетку и из здания наружу при закрытых две¬
рях из коридоров и холлов на всех остальных этажах;
- в тамбурах-шлюзах на этажах пожара в зданиях с незадымляемыми
лестничными клетками 3-го типа при одной открытой двери в коридор или
холл, в тамбурах-шлюзах перед лифтами в подвальных этажах при закры¬
тых дверях, а также в тамбуры-шлюзы в подвальных этажах при открытой
двери в подвальный этаж.
Расход воздуха, подаваемый в тамбуры-шлюзы, работающие при по¬
жаре с одной открытой дверью в коридор, холл или подвальный этаж, оп¬
ределяется расчетом или по скорости 1,3 м/с в проеме двери.
5.4, ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Около 25% пожаров в большинстве промышленно развитых стран
происходит из-за неисправностей или неправильной эксплуатации элек¬
тротехнических устройств, причем тенденция роста числа таких пожаров
держится весьма устойчиво, что объясняется расширением использова¬
ния электроэнергии во всех отраслях промышленности, сельского хозяй¬
ства и в быту.
По статистическим данным наиболее пожароопасными видами элек¬
троустановок является электропроводка (до 40% пожаров), а наиболее час¬
тыми причинами их возгорания — короткие замыкания и перегрузка сети.
Пожарная опасность перегрузок вызвана повышением температуры то¬
копроводящих жил проводов, нагревом изоляции проводов и кабелей с по¬
следующим их воспламенением.
Под коротким замыканием понимается не предусмотренное нормаль¬
ными условиями работы замыкание через малое сопротивление токопрово¬
дящих частей, имеющих различную полярность или различные потенциа¬
лы, или подключаемых к различным фазам.
Пожарная опасность короткого замыкания в электропроводках связана
с высокой температурой дуги в зоне замыкания (2000 - 4000°С) и характе¬
ризуется двумя показателями: способностью изоляции проводов возгорать¬
ся от нагрева дугой короткого замыкания и способностью образовывать в
момент замыкания расплавление частиц проводниковых материалов, кото¬
рые, разлетаясь на значительные расстояния,, способны создавать самостоя¬
тельные очаги пожаров.
Электропроводки выполняются изолированными установочными про¬
водами всех сечений, а также небронированными силовыми кабелями сече¬
нием до 16 мм2. Наибольшую пожарную опасность представляют открытые
электропроводки, выполненные незащищенными проводами и кабелями,
проложенными непосредственно на поверхности ограждающих конструк¬
ций, а также в трубах из полимерных материалов. При загорании таких
проводок пожар может распространяться не только по поверхности конст¬
рукций, выполненной из горючих материалов, но и по изоляции проводов
или кабелей.
106
Наиболее безопасными принято считать электропроводки в стальных
трубах, однако в случае короткого замыкания проводов внутри трубы дуга
может прожечь трубу и раскаленные частицы металла могут вызвать пожар.
Причиной возникновения коротких замыканий в электропроводках
чаще всего является нарушение изоляции токопроводящих частей, вследст¬
вие ее старения, механического повреждения, воздействия влаги и агрес¬
сивных сред.
Механическое повреждение изоляции проводов чаще всего возникает
из-за небрежного монтажа (протаскивание проводов сквозь стены и трубы),
а также от механического воздействия неподвижных установок. Отмечены
также случаи повреждения изоляции грызунами.
Под воздействием влаги и агрессивных сред на поверхности изоляции
появляется токопроводящий слой, появляются токи утечки, вызывающие
обугливание изоляции, что может привести к возникновению дугового по¬
верхностного заряда, способного воспламенить изоляцию в животноводче¬
ских помещениях.
Величина силы тока короткого замыкания определяется мощностью
энергоисточника, вида короткого замыкания и скорости срабатывания за¬
щиты. При наличии исправной быстродействующей защиты вероятность
возникновения загораний изоляции существенно уменьшится.
Большое число пожаров возникает также от электроустановок: све¬
тильников (3,4%), нагревательных приборов (9%), телевизоров (10%). Вы¬
пуск широкого ассортимента источников света также определяет спектр
возможных источников загорания: лампы накаливания, люминесцентные
лампы, разрядные лампы высокого давления, мощные дуговые ксеноновые
трубчатые лампы.
Количество пожаров от светильников с лампами накаливания при¬
мерно в 10 раз больше, чем от светильников с люминесцентными лампа¬
ми. Большинство пожаров от светильников обоих типов происходит
вследствие несоблюдения правил пожарной безопасности при их экс¬
плуатации, при этом наибольшее количество пожаров происходит в жи¬
лых зданиях (более 85%). Наибольший экономический ущерб приносят
пожары в торговых помещениях и складах.
Безопасная эксплуатация светильников обеспечивается правильным их
выбором с учетом особенностей окружающей среды, вероятности механи¬
ческих повреждений, концентрацией в воздухе взрывоопасных газов, паров,
пылей и ряда других факторов.
Для освещения жилых помещений применяются в основном светиль¬
ники с лампами накаливания. Во вспомогательных помещениях жилых зда¬
ний и в большинстве общественных зданий применяются люминесцентные
лампы, в производственных зданиях используются светильники с гермети¬
зацией от влаги,* пыли, газов и паров. Выбор светильников в этом случае
регламентируется требованиями правил устройства электроустановок исхо¬
дя из класса взрывопожарной опасности зоны.
107
Для осветительных электропроводок используется большой ассорти¬
мент проводов, различающихся типом изоляции, количеством и материа¬
лом токоведущих жил и конструктивным исполнением. Широко использу¬
ются провода с резиновой изоляциией и из полимерных материалов.
Токоведущие жилы изготавливают из меди и алюминия, при выборе сече¬
ния которых следует исходить из ограничения эксплуатационных темпера¬
тур в пределах 65 0C. Этим обеспечивается сохранность изоляции из поли¬
мерных материалов (резины), что определяет пожарную безопасность
электрических сетей.
Все осветительные сети имеют защиту от токов короткого замыкания и
от перегрузки предохранителями или автоматическими выключателями.
Преимуществом последних является возможность использования одновре¬
менно и в качестве отключающих аппаратов.
От загораний телевизоров ежегодно регистрируется свыше 6000 пожа¬
ров. К гибели людей и материальным потерям привели пожары в гостини¬
цах «Морская» и «Ленинград» в Санкт-Петербурге, возникшие от загорания
телевизоров в 1991 г.
До 80% загораний телевизоров связано с повреждением высоковольт¬
ного строчного трансформатора, 8% — с пробоем высоковольтного прово¬
да, 7% — с межэлектродным замыканием кинескопа. Горение телевизора
отмечалось через 10-15 минут после появления первых признаков разло¬
жения полимерных материалов, сопровождавшего характерным запахом
горения эпоксидной смолы или полимерных материалов.
В процессе работы телевизора потребляемая им электроэнергия час¬
тично преобразуется в тепло и вызывает нагрев изоляционных материалов
до 70°С. После выключен™ телевизора изоляция охлаждается до темпера¬
туры окружающей среды. Такое многократное термоциклирование приво¬
дит к ускоренному старению и потере изоляцией своих диэлектрических
свойства. Повреждение изоляции и ее пробой сопровождается искрением и
образованием электрической дуги, под воздействием которых нагретые го¬
рючие материалы Способны воспламеняться.
Современные телевизоры потребляют в 2-3 раза меньше электроэнер¬
гии, чем телевизоры 80-х годов, они содержат меньшее количество горючих
материалов и их пожарная опасность поэтому в десятки раз меньше.
Большое количество пожаров возникает по-прежнему от оставленных
без присмотра включенных электронагревательных приборов. В жилых до¬
мах иногда остается не выключенным электрический утюг, в гостиницах —
электрокипятильники, в административно-бытовых зданиях — электрочай¬
ники и электроплитки.
Современные электронагревательные приборы существенно уменьшают
вероятность возникновения пожаров, однако полностью ее не исключают.
Правила пожарной безопасности в Российской Федерации (ППБ - 01-03)
требуют, чтобы электроустановки монтировались и эксплуатировались в
соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), Правилами
технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ) и други¬
108
ми нормативными документами. Электродвигатели, блоки управления, ре¬
гулирующая, контрольно-измерительная и защитная аппаратура, вспомога¬
тельное оборудование и проводка должны иметь исполнение и степень за¬
щиты, соответствующие классу зоны по ПУЭ, а также иметь систему
защиты от токов короткого замыкания и перегрузок.
Во всех помещениях, которые по окончании работы закрываются и не
контролируются дежурным персоналом, все электроустановки и электро¬
приборы должны быть обесточены, за исключением дежурного и аварийно¬
го освещения, автоматических установок пожаротушения, охранной и по¬
жарной сигнализации, а также установок, работающих круглосуточно по
требованиям технологии.
При эксплуатации электроустановок запрещается:
- использовать электроаппараты и приборы в условиях, не со¬
ответствующих инструкциям предприятий-изготовителей, или имеющих
неисправности, могущие привести к пожару или взрыву, а также эксплуа¬
тировать провода и кабели с поврежденной или потерявшей защитные
свойства изоляции;
- пользоваться поврежденными розетками, выключателями и други¬
ми электроустановочными изделиями; обертывать электролампы и све¬
тильники бумагой и другими горючими материалами, а также эксплуатиро¬
вать их со снятыми колпаками (рассеивателями);
- пользоваться электроутюгами, электроплитками, электрочайниками
и другими электронагревательными приборами без подставок из негорючих
материалов; оставлять без присмотра включенные в сеть электронагрева¬
тельные приборы, телевизоры, радиоприемники и подобные потребители
электрической энергии;
- применять нестандартные (самодельные) электронагревательные
приборы, не калиброванные плавкие предохранители или другие самодель¬
ные аппараты защиты от перегрузки и короткого замыкания;
- прокладывать транзитные электропроводки и кабельные линии
через складские помещения, а также через пожароопасные и взрывоопас¬
ные зоны.
109
6. ВЗРЫВОЗАЩИТА
6.1. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ВЗРЫВА
Как отмечалось в разделе 1.2, реальные взрывы газо-паро-пылевоз-
душных смесей имеют преимущественно дефлаграционный характер. Рас¬
смотрим процесс развития взрыва стехиометрической углеводородовоз¬
душной смеси в ограниченном пространстве. Выбор смеси стехиометриче-
ского состава обусловливает развитие равномерно распространяющегося во
все стороны сферического пламени. Представим, что после воспламенения
в центре облака этой смеси пламя распространяется с постоянной скоро¬
стью в соответствии с выражением (2.2).
При этом будет развиваться избыточное давление, скорость нарастания
которого будет определяться скоростью накопления продуктов сгорания,
т.е. скоростью расширения сферы, ограниченной фронтом пламени.
Одновременно с накоплением продуктов сгорания происходит истече¬
ние газов из объекта через неплотности и проемы.
Результирующее давление взрыва в каждый момент времени определя¬
ется совместным исследованием обоих процессов. В реальных условиях
пламя, как отмечалось в разделе 1.2, распространяется неравномерно. Эта
неравномерность обусловлена многими факторами: неадиабатичностью
процесса горения, увеличением поверхности пламени в результате образо¬
вания ячеистой структуры пламени и его турбулизации, неравномерностью
состава горючей смеси, возможностью возникновения многоочагового вы¬
горания свежей смеси перед фронтом пламени и т.д. Многочисленные ис¬
следования показали, что важнейшее значение из этих факторов имеет ин¬
тенсификация горения в результате турбулизации горения. Сравнительно
быстрогорящее пламя стехиометрической смеси можно считать адиабати¬
ческим и поэтому фактор неадиабатичности можно не учитывать. Ho этот
вывод приемлем практически к особым условиям полного заполнения объ¬
екта. В реальности при утечках горючих газов, испарении пролитых ЛВЖ и
взмучивании горючей пыли образуются, как правило, локальные взрыво¬
опасные смеси переменного состава. Для таких смесей неадиабатичность
процесса горения может стать заметной, требующей учета при оценке
взрывной нагрузки. С другой стороны в медленногорящих смесях происхо¬
дит наиболее значительное искажение формы пламени и увеличение его
поверхности. Взаимная компенсация этих эффектов приводит к тому, что
вклад этих эффектов в конечном счете оказывается не столь значительным,
как турбулизация.
Возникновение многоочагового воспламенения перед фронтом пламе¬
ни связано с радиационным нагревом пылевых частиц в свежей горючей
смеси и характерно для очень больших объемов взрывоопасной смеси, об¬
разование которых в ограниченных пространствах маловероятно.
Турбулизация пламени связана с газодинамическими его возмущения¬
ми и может возникать при следующих обстоятельствах: из-за ускорения по¬
тока свежей смеси перед фронтом пламени при сужении участка, по кото¬
рому движется поток; при набегании пламени на несплошные препятствия
(решетки, технологические аппараты и трубопроводы и т.п.); при воздейст¬
вии наружного взрыва не полностью сгоревших при внутреннем взрыве га¬
зов, истекающих во вне, и т.д.
HO
Обобщая известные данные об интенсификации взрывного горения,
можно полагать, что в реальных условиях величина X может составлять
от 2 до 5, а в некоторых случаях (например, для промышленных помещений
с большим числом оборудования и трубопроводов — до 28.
6.2. ПРОТИВОВЗРЫВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Как указывалось ранее, противовзрывные мероприятия включают про¬
филактические меры и активную взрывозащиту.
Профилактические мероприятия направлены, во-первых, на недопуще¬
ние образования в объекте взрывоопасной среды и, во-вторых, недопуще¬
ние появления источников воспламенения. Первая группа мер решается с
помощью нормативных требований, рассмотренных во втором разделе.
В дополнение к ним следует указать на ряд конкретных требований.
На случай возможной разгерметизации элементов технологического
Оборудования должны быть предусмотрены аварийные сливы из разгерме¬
тизированного оборудования в специальные емкости или резервные аппа¬
раты, а на случай пролива — специальные устройства сбора пролитой жид¬
кости, называемые трапами. ' Весьма полезным мероприятием является
также устройство под аппаратами приямков, ограничивающих площадь
пролива.
Для предупреждения появления источников воспламенения необходи¬
мо прежде всего выполнение требований ПУЭ [11].
Согласно [11] выбор электрооборудования зависит От класса зоны
взрывоопасности. Взрывоопасные зоны оборудуются только взрывозащи¬
щенным электрооборудованием, которое подразделяется по уровням взры¬
возащиты на электрооборудование повышенной надежности против взрыва,
взрывобезопасное и особо-взрывобезопасное. По видам взрывозащиты
электрооборудование подразделяется на: взрывонепроницаемую оболочку,
искробезопасную электрическую цепь, защиту вида «е», заполнение или
продувку оболочки газом под избыточным давлением, масляное заполнение
оболочки, кварцевое заполнение оболочки, специальный вид защиты.
Назначение уровня взрывозащиты зависит от класса взрывоопасной зо¬
ны, а вида взрывозащиты — от свойств взрывоопасных веществ. Эти свойства
определяются категорией, которая характеризуется величиной безопасного с
точки зрения прохождения пламени зазора в оболочке (табл. 6.1), и группой,
характеризуемой температурой самовоспламенения (табл. 6.2).
Для предупреждения зажигания взрывоопасных смесей тепловыми ис¬
точниками необходимо, чтобы температура нагретых элементов оборудо¬
вания не превышала 80% Tc взрывоопасного вещества.
Таблица 6.1
Категория взрывоопасной смеси
Безопасный экспериментальный
максимальный зазор (БЭМЗ), мм
I
>1,0
IlA
0,9-1,0
IlB
0,5-0,9
IlC
<0,5
111
Таблица 6.2
Группа взрывоопасной
смеси
Ta с
Группа взрывоопасной
смеси
Tc, С
Tl
>450
Т4
135-200
Т2
300-450
Т5
100-135
ТЗ
200-300
Тб
85-100
Важным профилактическим мероприятием является контроль за нако¬
плением в объекте горючих газов и паров. Для этой цели используются раз¬
личные газосигнализаторы, наибольшее распространение среди которых
получили термохимические приборы. Их действие основано на каталитиче¬
ском окислении горючих примесей в воздухе в специальной камере, яв¬
ляющейся одним из плеч электрического равновесного моста Уитстона. За
счет выделяющегося при окислении тепла плечо нагревается и увели¬
чивается его сопротивление, приводя к разбалансу моста. По величине раз¬
баланса определяется концентрация горючих примесей. Поскольку при
концентрациях, соответствующих НКПР, температура горения для любых
веществ является одинаковой, то прибор приобретает способность быть
универсальным индикатором взрывоопасности газовых сред. На этом
принципе изготавливаются автоматические приборы типа СВК-ЗМ1, сигна¬
лизирующие о достижении в контролируемой атмосфере концентрации го¬
рючих примесей, соответствующей 20% НКПР. Известны также иониза¬
ционнопламенные сигнализаторы типа СДК, обладающие меньшей инер¬
ционностью, чем термохимические приборы.
Для многих технологических блоков наибольшую опасность представ¬
ляет попадание в аппараты с горючими веществами воздуха. Для преду¬
преждения этого используются автоматические Газоанализаторы кислорода
(например, приборы типа MH300IM).
К активным мерам взрывозащиты относятся: устройства для сброса
избыточного давления, огнепреградители, вентиляция, флегматизация, ав¬
томатическая система подавления взрыва.
Наиболее широкое применение из этих методов получили способы
взрывозащиты, основанные на сбросе избыточного давления.
Проблема определения необходимой площади JlCK и других предо¬
хранительных конструкций (ПК), предназначенных для сброса избыточного
давления, развиваемого при взрыве, до сего времени остается недостаточно
изученной. В частности, отсутствуют общепринятые представления об ин¬
тенсификации сгорания пылевоздушных смесей, степени опасности около
предельных смесей и т.п.
Предохранительные устройства (ПУ) для технологического оборудо¬
вания классифицируются следующим образом:
— многократно используемые — предохранительные клапаны с само¬
действующим замыкающим элементом;
- одноразового действия — предохранительные мембраны.
/
112
К ПУ, предназначенным для взрывозащиты помещений и сооружений,
относятся:
- остекление;
- легкосбрасываемые облегченные стеновые панели;
- облегченные покрытия.
Эти ПК подразделяются на: инерционные и безинерционные, разру¬
шающиеся и не разрушающиеся (вращающиеся и смещающиеся).
Наиболее широкое применение в качестве ПК получило остекление.
Остекление как ПК эффективно, если время образования проема будем
меньше времени горючей смеси, т.е. при t < О, I с.
Согласно исследования JI.П. Пилюгина коэффициент эффективности
использования стекол в качестве ПУ составляет для одинарных стекол от
0,11 до 0,7 и для бинарных — около 0,25.
При использовании в качестве ПК глухого остекления требуемая пло¬
щадь застекленных проемов рассчитывается по формуле:
„ KrC-U, -V"-p"
Х~=- o,9P''V ' ( ’
> о Y искр
где Socm — требуемая площадь глухого остекления, м2; K1 — критерий по¬
добия, определяемый по табл.6.3 в зависимости от Ec и загазованности;
а — коэффициент интенсификации; Up — расчетная величина скорости
пламени, м/с; Vnojlt = 0,8, Угеом — объем помещения, м3; р0 — плотность газа
в помещении перед воспламенением, кг/м3; P0 — давление (атмосферное),
кПа; ц/искр — коэффициент, определяющий относительную площадь осво¬
бождающихся стекол оконного проема при давлении Ap доп.
Таблица 6.3
A/W,
кПа
Значения Ki при Ec
6 I 7 I 8
Степень загазованности
0,01
0,05
0,10
0,015
0,01
0,05
0,10
0,015
0,01
0,05
0,10
0,015
I
12
46
79
103
16
59
106
137
21
76
124
175
2
6
31
50
71
9,5
40
71
97
13
54
89
122
3
2
23
39
55
5
30
56
76
8,5
44
73
100
4
I
17
32,5
46
2,5
25
47
65
5
37,5
64
87
5
0
14
28
39
I
21,5
41
57
2,5
33
56,5
78
6
0
12
24,5
35
0
19
36,5
51
I
30
51
72
7
0
10
22
32
0
17
33
47
0
27
47
67
8
0
9
20
29
0
15
30
44
0
24
44
62
9
0
8
18,5
27
0
13
28
41
0
21
41
58
10
0
7
17
25
0
12
20
39
0
19
39
55
Примечания: Армах — максимально возможное избыточное давление (принимается обычно
4P«I» ~ ^py = 5 кПа); Ec — степень сжатия продуктов сгорания, принимаемая равной в диапазо¬
не 6-8; P=VlcI 0,8 Vnotl - (m z) / (Cm- V„„M) — степень загазованности, Cma — нижний концен¬
трационный предел распространения пламени.
5 Пожарная безопасность
113
Величина Up рассчитывается по уравнению:
Up = (Ujuax + Unped) / 2 = 0,55Ucmex
где Unpeil — предельная скорость пламени, соответствующая НКПР, рав¬
ная 0,1 имах.
Пожаровзрывоопасность промышленных объектов нередко обусловле¬
на возможностью перехода горения из технологического оборудования в
пространство со взрывоопасной средой. Для предупреждения такого пере¬
хода в технологических коммуникациях, на дыхательных и стравливающих
линиях устанавливаются огнепреградители, — устройства, локализирую¬
щие взрыв или пожар в месте возникновения очага.
Огнепреградители подразделяются на сухие, жидкостные и быстродей¬
ствующие пламеотсекатели. Наиболее широкое, применение нашли сухие
огнепреградители, действие которых основано на гашении пламени в узких
каналах. Гашение пламени в узких каналах обусловлено потерями тепла из
зоны реакции в стенки канала. Причем при вхождении в канал пламя вытя¬
гивается и его поверхность увеличивается, что способствует охлаждению и
гашению пламени.
Критический диаметр канала, при котором достигается гашение пла¬
мени, рассчитывается из условия постоянства значения критерия Пекле на
пределе распространения пламени:
Рекр = UiApCpPkpZRT0X0,
где Pe•= WlZa (W — скорость потока, м/с; I — линейный размер, м; а —
температуропроводность, м2/с) — критерий Пекле; dK„ — критический раз¬
мер канала, м; Cp — теплоемкость горючей смеси, кДж / кг • К; Pkp — кри¬
тическое давление, Па; T0 — температура исходной смеси, К; X0 — тепло¬
проводность исходной смеси, Вт / м • К; R — газовая постоянная.
Многочисленные исследования показали, что значение Рекр= 65. Если
расчет по (6.9) дает значение Pe < 65, то огнепреградитель задерживает
распространение пламени, а если Pe > 65, то огнепреградитель окажется не¬
эффективным.
Из теории огнепреграждения следует, что величина критического диа¬
метра не зависит от материала, из которого изготовлен огнепреградитель, и
длины канала. Ho последнее утверждение относится только к прохождению
пламени, а опасность перехода горения связана еще и с передачей высокой
температуры с продуктами горения. Поэтому практически приходится преду¬
сматривать достаточную для охлаждения продуктов горения длину канала.
По конструктивному исполнению сухие огнепреградители подразде¬
ляются на: с насадкой из гранулированного материала, с прямым каналом,
выполненный из металлокерамики, сетчатый, орошаемый водой. Помимо
огнезадерживающей способности огнепреградитель должен обеспечивать
не очень высокое сопротивление движению газового потока, быть огне¬
стойким и не замерзать в зимнее время. С учетом этих обстоятельств и под¬
бирается конструкция огнепреградителя.
При своевременном обнаружении скопления взрывоопасных веществ
эффективными методами взрывозащиты могут быть вентиляция и флегма-
тизация. Потребная интенсивность работы аварийной вентиляции может
114
быть рассчитана по ур. (2.2). Обычно кратность вентиляции для этой цели
принимается равной около 10.
Флегматизация — это разбавление взрывоопасной смеси газообразны¬
ми веществами, не способными поддерживать горение. В качестве флегма-
тизаторов используются инертные газы, диоксид углерода и другие средст¬
ва объемного пожаротушения (см. раздел 7). Потребный для флегматизации
расход вещества определяется с помощью графика на рис. 1.4. Важно отме¬
тить, что для флегматизации требуется такой же расход средства, как и для
пожаротушения. Благодаря такой универсальности, т.е. возможности как
предупреждения взрыва, так и пожаротушения, метод флегматизации явля¬
ется наиболее перспективным способом противопожарной защиты взрыво¬
опасных объектов.
Автоматическая система подавления взрыва [16] обеспечивает пре¬
кращение взрывного горения за время (порядка 0,05-0,1 с), в течение кото¬
рого не успеет развиться давление взрыва до опасной разрушительной ве¬
личины. Действие системы заключается в практически мгновенном
обнаружении начала воспламенения взрывоопасной смеси и подаче к очагу
воспламенения с большой скоростью струи сильного огнетушащего средст¬
ва (например, обладающего свойствами сильного ингибитора горения).
Однако подобные системы из-за их сложности и ограниченных
возможностей по размерам защищаемых объектов не нашли еще широкого
применения. Они используются для защиты отдельных технологических
Значение «пиковых» концентраций ряда флегматизаторов для смесей с
воздухом водорода и гексана даны в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Флегматизатор
% об.
Кг/м3
H2
C«Hl4
H2
C6H14
N2
73
42
0,85
0,49
CO2
54
28
0,98
0,51
CH3I
13,6
4,2
0,79
0,34
CF3I
-
3,4
- •
0,27
C2H5B2
9,7
6,8
0,44
0,28
CF3CH2B2
10,0
5,1
0,68
0,34
5*
115
7. ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ
7.1. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ
Под пожаротушением подразумевается комплекс мероприятий, на¬
правленных на ликвидацию возникшего пожара. Поскольку для возникно¬
вения и развития процесса горения, обусловливающего явления пожара, не¬
обходимо одновременное сочетание горючего вещества, окислителя и
непрерывного потока тепла от очага пожара к горючему материалу, то для
прекращения горения достаточно исключить какой-либо из этих элементов.
Способы прекращения горения наглядно иллюстрируются анализом
уравнения:
W- А[г][о]ехр (-E/RT).
Подавление горения прежде всего связано с уменьшением скорости ре¬
акции, а этого можно добиться уменьшением величины каждого из сомно¬
жителей, входящего в это уравнение.
Таким образом, прекращения горения можно добиться снижением со¬
держания горючего компонента, уменьшением концентрации окислителя,
увеличением энергии активации реакции и, наконец, снижением темпера¬
туры процесса. В соответствии с изложенным существуют следующие спо¬
собы пожаротушения:
- охлаждение очага горения или горящего материала ниже опреде¬
ленных температур;
- изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации ки¬
слорода в воздухе путем разбавления негорючими газами;
- торможение (ингибирование) скорости реакции окисления;
- механический срыв пламени сильной струей газа или воды;
- создание условий огнепреграждения, при которых пламя распро¬
страняется через узкие каналы, сечение которых ниже, тушащего
диаметра.
Для достижения этих эффектов применяют различные огнетушащие
вещества и составы (называемые в дальнейшем средствами тушения). В на¬
стоящее время в качестве средств тушения используют:
- воду, которая может подаваться в очаг пожара сплошными или
распыленными струями;
- пены (воздушно-механическая различной кратности и химическая),
представляющие собой коллоидные системы, состоящие из пу¬
зырьков воздуха (в случае воздушно-механической пены) или ди¬
оксида углерода (в случае химической пены), окруженных пленка¬
ми воды;
- инертные газовые разбавители (диоксид углерода, азот, аргон, во¬
дяной пар, дымовые газы);
- гомогенные ингибиторы — низкокипящие галогеноуглеводороды
(хладоны);
- гетерогенные ингибиторы — огнетушащие порошки;
- комбинированные составы.
Вода является наиболее широко применяемым средством тушения.
Она обладает значительной теплоемкостью и весьма высокой теплотой ис¬
парения (-2,22 кДж/г), благодаря чему она оказывает сильное охлаждаю¬
щее действие на очаг пожара. К наиболее существенным недостаткам воды
относятся ее недостаточная смачивающая (и, следовательно, проникающая)
способность при тушении волокнистых материалов (древесина, хлопок и
др.) и высокая подвижность, ведущая к большим потерям воды и порче ок¬
ружающих предметов. Для преодоления этих недостатков к воде добавляют
вещества поверхностноактивные (смачиватели) и повышающие вязкость
(натрийкарбоксиметилцеллюлоза).
Следует иметь в виду, что воду нельзя применять для тушения метал¬
лов и их гидридов и карбидов, металлорганических соединений и некото¬
рых других веществ.
Важной характеристикой пены является кратность, определяемая от¬
ношением объема пены к объему, ее жидкой фазы. По кратности пены под¬
разделяют на низкократную (до 30), средне-кратную (30-200) и высоко¬
кратную (свыше 200). Воздушно-механическую пену получают с помощью
пеногенерирующей аппаратуры и специальных добавок — пенообразовате¬
лей (ПО), обеспечивающих снижение поверхностного натяжения на грани¬
це вода-воздух и облегчение образования коллоидной системы. В качестве
ПО используют соли органических сульфокислот, фторированных соедине¬
ний и др. В частности, известны ПО-1Д, ПО-ЗАИ, ПО-6К — для тушения
нефтепродуктов, твердых материалов, а также ПО-1 С, ПО «Форэтол» —
для тушения полярных ЛВЖ (спиртов, эфиров, ацетона и др).
Химическая пена образуется при взаимодействии растворов кислот и
щелочей в присутствии ПО. В настоящее время химическую пену исполь¬
зуют лишь в некоторых огнетушителях.
Инертные разбавители применяют для объемного тушения и флегма¬
тизации, т.е. для создания неподдерживающей горение среды с содержани¬
ем кислорода менее МВСК. Наиболее широкое использование из подобных
средств находит диоксид углерода, огнетушащая концентрация которого
для большинства обычных горючих, веществ составляет от 20 до 40% по
объему.
Хладоны, представляющие собой предельные галогеноуглеводороды с
числом атомов углерода от I до 3, в которых частично или полностью ато¬
мы водорода замещены атомами фтора, брома и хлора, обладают более вы¬
сокой огнетушащей способностью, чем инертные разбавители, так как спо¬
собны обрывать цепную реакцию окисления.
Для тушения пожаров, применяют хладоны 13ВI (CF3Br), 12ВI
(CFaClBr) и 114В2 (С2Р4ВГ2), огнетушащая концентрация которых состав¬
ляет всего около 2% по объему. Их используют для объемного тушения и
флегматизации при противопожарной защите особо важных и пожароопас¬
ных объектов. К сожалению, в последнее время выяснилось, что некоторые
хладоны являются экологически вредными веществами, разрушающими
озоновый слой Земли. Причем именно наиболее эффективные при пожаро¬
тушении бромсодержащие хладоны оказались наиболее вредными. Содер¬
117
жащие только фтор хладоны не оказывают разрушающего, действия на
озоновый слой. Из-за экологической вредности бромхлорсодержащие хла¬
доны согласно решениям Международных форумов должны быть изъяты из
употребления. Предпринятые во многих странах поиски альтернативы хла-
донам привели к созданию ряда так называемых «чистых» средств объ¬
емного тушения. Наиболее приемлемыми из них оказались полностью фто¬
рированные углеводороды C4F1O (перфторбутан) и C4F8 (перфторцикло-
бутан), а также хладоны 23(СҒ3Н), 125(С2Ғ5Н), 227(С3Ғ7Н). По огнетуша¬
щей способности они примерно в 2 раза уступают бромхладонам и поэтому
не могут в полной мере удовлетворить потребности практики.
Повышения эффективности подобных огнетушащих средств можно
достигнуть путем совмещения указанных хладонов с веществами, обла¬
дающими ингибирующими горение свойствами и являющимися экологиче¬
ски безвредными. При этом достигается эффект синергизма, заключающий¬
ся в нелинейном усилении огнетушащего действия таких комбинаций. На
основе этих представлений разработан новый газовый состав ТФМ — 18 И,
представляющий комбинацию хладона 23 (90% мае) и йодистого метила
(10% масс.). Йодосодержащий компонент является экологически чистым
ингибитором горения, благодаря чему огнетушащая способность состава
оказалась на -30% выше хладона 23.
Огнетушащие порошки представляют собой мелкоизмельченные ми¬
неральные соли (карбонаты и бикарбонаты натрия и калия, фосфорно¬
аммонийные соли, хлориды натрия и калия и др.) с различными добавками,
препятствующими слеживанию и комкованию. К достоинствам порошков
относятся их высокая огнетушащая способность и универсальность (воз¬
можность тушения различных материалов, в том числе таких, которые
нельзя тушить водой, пенами, хладонами). Механизм огнетушащего дей¬
ствия порошков заключается в ингибировании процесса горения из-за гибе¬
ли активных центров пламени на поверхности твердых частиц или в ре¬
зультате их взаимодействия с газообразными продуктами разложения
порошков.
В последнее время все более широкое применение находит принципи¬
ально новое средство объемного тушения — аэрозольный огнетушащий со¬
став (АОС), получаемый сжиганием твердотопливной композиции (TTK)
окислителя и восстановителя (горючего). В качестве окислителя обычно
используются неорганические соединения щелочных металлов (преимуще¬
ственно нитрат (KNO3) и перхлорат (KClO4) калия) в качестве горючего-
восстановителя — органические смолы (например такие, как эпоксидная,
идитол и т.п.). Эти TTK могут гореть без доступа воздуха. Образуемый в ка¬
честве продукта сгорания аэрозоль состоит из газовой фазы — преимущест¬
венно диоксида углерода -— и взвешенной конденсированной фазы в виде
тончайшего порошка, аналогичного огнетушащим порошкам на основе хло¬
рида и карбоната калия и отличающегося от обычных порошков значительно
большей дисперсностью (размер частиц обычных порошков около 5-10'5 м, а
твердых частиц в AOC — около IO'6 м, т.е. различие примерно в 50 раз). Зара¬
нее изготавливать, а главное, хранить порошок с размером частиц I О"6 м из-
за склонности к слеживанию практически невозможно. Получаемый в мо¬
118
мент пожара AOC благодаря большой дисперсности отличается исключитель¬
но высокой огнетушащей способностью, в 5-8 раз превышающей огнетуша-
шую способность наиболее эффективных средств пожаротушения — огне¬
тушащих порошков и хладонов, и более чем на порядок все другие средства
(CO2, N2, C4Fi0 и др.). AOC оказался наилучшей альтернативой экологически
вредным хладонам. Помимо высокой эффективности AOC характеризуются
низкой токсичностью, отсутствием экологической вредности и коррозион¬
ной активности, легкостью использования в системах автоматики, отсутст¬
вием необходимости в сосудах под давлением и в системах распредели¬
тельных трубопроводов. Благодаря этим качествам применение AOC оказа¬
лось значительно более экономичным, чем все другие способы пожароту¬
шения.
Свойства AOC в сравнении с другими средствами объемного тушения
даны в табл.7.1.
Таблица 7.1
Показатель
AOC
Хладон
13В1
CO2
Порошки
C4F10
Огнетушащая концентрация
(ОК), кг/м3
0,05
0,3
0,7
0,25
0,7
Токсичность (класс вредности)
по ГОСТ 12.1.007-76
4
3
3
4
4
Озоноразрушающее действие
нет
сильное
нет
нет
нет
К достоинствам AOC по сравнению со всеми другими средствами объ¬
емного тушения относится также возможность тушения пожаров подкласса
Al (тлеющие материалы). Эта возможность обеспечивается при времени
разгорания очага пожара не более 3 мин. При более длительном времени
очаг уходит в глубь материала так далеко, что его не достигают даже мель¬
чайшие частицы АОС.
Наряду с достоинствами AOC обладает и недостатками, связанными с
высокой температурой AOC (1500 К) и с наличием открытого форса пламе¬
ни. Первый недостаток обуславливает снижение огнетушащей способности
из-за того, что горячий аэрозоль конвективно всплывает под потолок и
только по мере охлаждения достигает очагов пожара на нижней отметке
помещения. Исследования показали, что в помещении высотой 3 м время
тушения нижних очагов составило около 3 мин. За это время заметное ко¬
личество аэрозоля теряется через неплотности. При большей высоте поме¬
щения время достижения нижних очагов будет еще больше. Второй недос¬
таток не позволяет использовать AOC в помещениях категорий А и Б и,
кроме того, при ложном срабатывании форс пламени может вообще ока¬
заться причиной пожара (что неоднократно имело место с генераторами ти¬
па СОТ). Для устранения этих недостатков созданы специальные генера¬
торы типа «Fабар», с помощью которых температура AOC снижается до
119
140-200°С, ликвидируется открытый форс пламени. Испытания генерато¬
ров показали, что они успешно тушат пожары классов Ab A2, B1, B2, С и E с
удельным расходом около 0,045 кг/м3 — 0,1 кг/м3 (в зависимости от степе¬
ни герметичности защищаемого объекта), а также являются взрывобезопас¬
ными и решением Госгортехнадзора России допущены к защите взрывопо¬
жароопасных объектов химической, нефтехимической и нефтегазопере¬
рабатывающей отраслей промышленности. Информация о генераторах типа
«Габар» и проектировании систем пожаротушения с их использованием да¬
ется ниже.
В зависимости от физико-химических свойств горючих материалов и
возможности их тушения различными средствами пожары квалифицируют
следующим образом (табл. 7.2).
Таблица 7.2
Класс
пожара
Подкласс
пожара
Характеристика горючей среды
Рекомендуемые
средства тушения
Al
• Твердые тлеющие материалы
(древесина, бумага, текстиль и т.п.)
Вода со смачивателями,
распыленная вода, пены,
порошок типа «Пирант»
А2
Твердые нетлеющие, в т.ч. плавящиеся
материалы (резина, каучук,
полимерные материалы и т.п.)
Вода, пены, порошки,
хладоны
BI
Полярные горючие (ГЖ)
и легковоспламеняющиеся (ЛВЖ)
жидкости, на которых интенсивно
разрушаются пены (спирты, эфиры
и др. кислородосодержащие
углеводороды)
Вода, пены, устойчивые
к действию полярных
жидкостей, порошок
ПСБ-3, газовые составы
в
В2
Неполярные ГЖ и ЛВЖ и плавящиеся
при нагреве вещества (бензин,
керосин, мазут, масла, стеарин,
некоторые синтетические материалы)
Вода, пены, порошки,
газовые составы
-
Г азообразные горючие вещества
(пропан, метан и др.)
Вода (для охлаждения
оборудования), порошки
ПХ, пены, газовые
составы
Д1
Металлы за исключением щелочных
(алюминий, магний и др.)
Порошок типа ПХК,
азот
Д
Д2
Щелочные металлы (калий,
натрий и др)
Порошок ПХК
ДЗ
Металлосодержащие вещества
(металлоорганические соединения,
гидриды металлов и т.п.)
Порошки, диоксид
углерода, инертные газы
Поскольку основным средством тушения является вода, важное значе¬
ние имеет проектирование и сооружение систем водоснабжения.
120
7.2. ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Системой водоснабжения называют комплекс инженерно-технических
сооружений, предназначенных для забора воды из природных источников,
подъема ее на высоту, очистки (в случае необходимости), хранения запасов
воды и подачи ее к местам потребления.
По назначению системы водоснабжения подразделяют на хозяйствен¬
но-питьевые, предназначенные для подачи воды на хозяйственные нужды
населения; производственные,
снабжающие водой технологиче¬
ские процессы производства;
противопожарные, обеспечи¬
вающие подачу воды для туше¬
ния пожаров. Часто устраивают
объединенные системы водо¬
снабжения: хозяйственно-по¬
жарные, производственно-по¬
жарные.
Противопожарное водоснаб¬
жение заключается в обеспече¬
нии защищаемых регионов, объ¬
ектов и т.д. необходимыми рас¬
ходами воды под требуемым
напором в течение нормативного
времени тушения пожара при
обеспечении достаточной на¬
дежности работы всего комплек¬
са водопроводных сооружений.
Противопожарные водопро¬
воды (отдельные или объединен¬
ные) бывают низкого и высокого
давления. В водопроводах низко¬
го давления минимальный сво¬
бодный напор воды на уровне
земли должен составлять 10 м
(100 КПа), а требуемый для по¬
жаротушения напор воды созда¬
ется передвижными пожарными
насосами, устанавливаемыми на
гидранты. В водопроводах высоко¬
го давления вода к месту пожара
подается непосредственно от гид¬
рантов по пожарным рукавам. По¬
следние устраивают очень редко,
поскольку требуют дополнитель¬
Рис. 7.1. Устройство гидранта
и пожарной колонки:
I - корпус, 2 - затвор,
3 - клапан, 4 - шпиндель,
5 - штанга,
7 - ниппель для подключения колонки,
8 - крышка
121
ных затрат на устройство специальной насосной системы и применение по¬
вышенной прочности трубопроводов. Системы высокого давления преду¬
сматриваются на промышленных предприятиях, удаленных от пожарных
депо на 2 км, а также в населенных пунктах с числом жителей до 50 тыс.
человек.
Кроме того, противопожарное водоснабжение подразделяют на систе¬
мы наружного (снаружи зданий) и внутреннего (внутри зданий) пожаро¬
тушения.
Противопожарный водопровод (наружный и внутренний) является одним
из наиболее важных элементов системы противопожарного водоснабжения.
Проектирование противопожарного водопровода проводят d соответствии со
СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и
СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Для от¬
бора воды из наружного водопровода на нем устанавливают на расстоянии
100-150 м пожарные гидранты. На рис. 7.1 показано устройство гидранта.
Гидрант состоит из чугунного корпуса, затвора с клапаном, шпинделя, соеди¬
нительной муфты, штанги и ниппеля, закрываемого крышкой.
При отборе воды с помощью гидранта открывают его крышку и навер¬
тывают на нипцель пожарную колонку. При вращении рукоятки колонки
вращается штанга и жестко связанный с ней с помощью муфты шпиндель,
имеющий трапецеидальную резьбу. При этом затвор опускается вниз, а во¬
да через открывшийся затвор заполняет корпус гидранта и далее через пат¬
рубки пожарной колонки направляется к потребителю. Внизу гидранта
имеется отверстие до спуска воды после работы во избежание замерзания.
Гидранты устанавливают на расстоянии не более 2,5 м от края проезжей
части дороги и не ближе 5 м от стен зданий с таким расчетом, чтобы обес¬
печивался удобный подъезд к ним пожарных автомобилей. Допускается
располагать гидранты на проезжей части.
Как правило, сеть противопожарного водопровода делают кольцевой,
обеспечивающей две линии подачи воды и тем самым высокую надежность
водообеспечения. Причем для каждой кольцевой сети делаются два ввода
(места присоединения к предыдущей сети). Тупиковые сети, т.е. разветв¬
ленная сеть, в которой от каждого узла сети до точки подачи воды имеется
только один путь, допускается применять в следующих случаях:
- на производственные нужды, когда по условиям технологии допус¬
каются перерывы в водоснабжении на время ликвидации аварий;
- на хозяйственно-питьевые нужды при диаметре труб не более 100 мм;
- на хозяйственно-противопожарные нужды при длине линии не более
200 м, а также в населенных пунктах с числом жителей до 5 тыс. че¬
ловек и расходом на наружное пожаротушение до 10 л/с при условии
устройства противопожарных резервуаров или водоемов.
Диаметр труб сетей определяют расчетом с учетом потребного расхода
воды и гидравлических сопротивлений всех участков сетей. Причем мини¬
122
мальный диаметр труб объединенного водопровода в населенных пунктах и
на промышленных объектах должен быть не менее 100 мм, а в сельской ме¬
стности — не менее 75 мм.
Внутренние противопожарные водопроводы устраивают по схемам:
1) без повысительных установок, когда напор воды из наружного во¬
допровода превышает требуемый напор воды;
2) с противопожарными насосами — повысителями, которые включа¬
ются только при пожаре и обеспечивают требуемый напор воды;
3) с водонапорным баком или пневмобаком и насосами в тех случаях,
когда гарантированный напор меньше требуемого для хозяйственных при¬
боров и пожарных кранов, с обеспечением неприкосновенно противопо¬
жарного запаса на первые 10 мин тушения пожара;
4) с запасным резервуаром, когда в отдельные часы суток ощущается
недостаток воды или гарантированный напор меньше 5м.
Внутренние противопожарные водопроводы включают следующие
элементы: ввод в здание, водомерный узел для учета расходуемой воды,
магистральные и распределительные трубопроводы, водоразборную арма¬
туру и пожарные краны, насосные станции с пневматическими или откры¬
тыми водонапорными баками. При числе пожарных кранов в здании не бо¬
лее 12 допускается применять тупиковую систему с одним вводом, а при
числе кранов более 12 — только кольцевую (или с закольцованными ввода¬
ми) не менее, чем с двумя вводами. Пожарные краны должны устанавли¬
ваться на высоте 1,35 м над полом помещения и размещаться в шкафчиках,
которые должны быть снабжены пожарным рукавом одинакового с краном
диаметра и длиной от 10 до 20 м, а также пожарным стволом. В жилых зда¬
ниях пожарные краны устанавливают обычно на лестничных площадках.
Диаметр крана при расходе одной пожарной струи 4 л/с должен быть 50 мм,
а при большем расходе — 65 мм.
В зданиях повышенной этажности (выше 9 этажей) водопроводная сеть
оборудуется спаренными пожарными кранами.
Важнейшим элементом расчета противопожарных водопроводов явля¬
ется определение потребного для пожаротушения расхода воды. Общий
расчетный расход воды складывается из расходов на наружное пожароту¬
шение от гидрантов, внутреннее — от пожарных кранов, а также от стацио¬
нарных установок пожаротушения. Этот расход при объединенном водо¬
проводе должен быть обеспечен при наибольшем расходе воды на другие
нужды населенного пункта или промышленного объекта (исключая полив¬
ку территории, прием душа, мытье полов, мойку оборудования).
При нормировании расхода воды на наружное пожаротушение исходят
из возможного числа одновременных пожаров в населенном пункте, возни¬
кающих в течение трех смежных часов, в зависимости от численности жи¬
телей и этажности зданий (СНиП 2.04.02-84). Например, для пункта с
населением до 50 тыс. человек число одновременных пожаров принимается
123
равным двум, и при числе этажей до двух норма расхода воды на наружное
пожаротушение составляет 20 л/с. Для промышленных объектов число од¬
новременных пожаров принимается равным одному при площади террито¬
рии предприятия до 150 га и двум — при площади более 150 га. Расчетный
расход воды на наружное пожаротушение через гидранты на один пожар на
промышленном предприятии принимается в зависимости от категории
взрывопожароопасности, степени огнестойкости, объема и конструктивных
особенностей зданий. Например, для зданий I и II степеней огнестойкости
категорий А, Б и В объемом до 20 тыс. м3 и при ширине до 60 м норматив¬
ный расход воды составляет 20 л/с. Запас воды на пожаротушение должен
обеспечивать нормативный расход воды в течение 3 ч и лишь для зданий I и
II степеней огнестойкости категорий Г и Д — в течение 2 ч.
В отдельных случаях допускается безводопроводное противопожарное
водоснабжение при наличии на расстояниях до 500 м естественных (реки,
озера) или искусственных (пруды резервуары, водохранилища) водоисточ¬
ников. Забор воды на пожаротушение может осуществляться мотопомпами,
автонасосами или стационарными насосами с последующей подачей воды
по рукавам. Такое водоснабжение допускается для производственных зда¬
ний категорий В, Г и Д при расходе воды на наружное тушение до 10 л/с, а
также для населенных пунктов с числом жителей до 5 тыс. человек. Причем
вместимость водоемов должна обеспечивать запас воды на тушение в тече¬
ние 3 ч.
Устройство противопожарного водоснабжения на стройках должно
предусматриваться к началу основных строительных работ. Противопожар¬
ное водоснабжение на новостройках должно обеспечиваться с помощью
гидрантов на водопроводной сети или из водоемов, оборудованных устрой¬
ствами (пирс и т.п.) для подъезда пожарных автомобилей.
Внутренний водопровод и автоматические системы пожаротушения,
предусмотренные СНиП 2.04.09-84, необходимо монтировать одновремен¬
но с возведением объекта.
Необходимость устройства внутреннего водопровода в зданиях и по¬
мещениях определяется их назначением, этажностью, высотой, объемом. В
частности, в жилых зданиях устройство внутреннего противопожарного во¬
допровода должно предусматриваться при числе этажей 12 и выше, в об¬
щежитиях — свыше 10 этажей и т.д.
В качестве первичных средств пожаротушения используют различные
огнетушители, которые могут быть ручными, передвижными (установлен¬
ными на колеса и перемещаемые вручную), стационарными (оборудован¬
ными гибкими шлангами и ручными стволами). Огнетушители маркируют
знаками, обозначающими состав заряда огнетушителя и его емкость (на¬
пример, 10-литровый порошковый огнетушитель — ОП-Ю). В настоящее
время выпускают следующие огнетушители:
124
- порошковые с зарядами ПСБ-3, П-2АП, «Пирант А», ПФ: ручные
ОП-1 «Момент 2», ОП-2Б, ОП-5, ОП-8Б, ОП-ЮА, ОП-Ю «Прогресс»,
ОП-Ю (закачной), ОП-50 (закачной); передвижные ОП-50; стацио¬
нарные ОП-250;
- пенные: ручные ОХП-Ю (химпенные), ОХВП-Ю (химпенные и с за¬
рядом воздушно-механической пены), ОВП-Ю (воздушно-механи-
ческая пена), ОВП-5; передвижные ОВП-Ю; стационарные ОВП-250;
- углекислотные с зарядом диоксида углерода: ручные ОУ-2, ОУ-5; пе¬
редвижные ОУ-25, ОУ-80, ОУ-400.
7.3. УСТАНОВКИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ И ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Стационарные установки пожаротушения подразделяют на автома¬
тические и ручные с дистанционным пуском. Они также классифициру¬
ются в зависимости от используемых огнетушащих средств на водяные,
пенные, газовые и порошковые, в зависимости от способа тушения и на¬
значения на установки объемного тушения (газовые, аэрозольные и по¬
рошковые, обеспечивающие создание в защищаемых помещениях среды, не
поддерживающей горения) и поверхностного тушения (водяные, пенные
и порошковые, предназначенные для непосредственного воздействия на го¬
рящие поверхности). Проектирование автоматических установок произво¬
дится по нормам [17]. Нормативными параметрами являются удельный
расход средства (G, кг/м2 или кг/м3), интенсивность подачи (кг/(м2 ■ с) или
кг/(м3 • с)), время тушения (t, с).
Наиболее широкое распространение получили установки водяного и
пенного тушения, подразделяемые на спринклерные и дренчерные.
Спринклерные установки включаются автоматически при повышении тем¬
пературы среды внутри помещения до заданного предела. Датчиком явля¬
ется спринклер, снабженный легкоплавким замком который расплавляется
при повышении температуры и открывает отверстие в трубопроводе с во¬
дой над очагом пожара. Спринклерная установка состоит из системы маги¬
стральных, питательных и распределительных трубопроводов. Спринклер¬
ные оросители установлены на распределительных трубопроводах. На
магистральном трубопроводе устанавливается контрольно-сигнальное уст¬
ройство. В зависимости от температуры в защищенном помещении спринк¬
лерные системы могут быть водяными (если температура в помещении в
течение всего года не ниже 4°С), воздушными (для отапливаемых помеще¬
ний, в которых не гарантируется температура 4°С и выше на протяжении
четырех наиболее холодных месяцев года), воздушно-водяные (для неотап¬
ливаемых помещений, в которых температура выше 4°С поддерживается в
течение 8 месяцев). В отличие от водяной, состоящей из постоянно запол¬
ненных водой всех трубопроводов, воздушная спринклерная система за¬
полнена водой только до контрольно-сигнального устройства. Распредели-
125
тельные трубопроводы, расположенные выше этого устройства, заполня¬
ются воздухом, нагнетаемым компрессором. При возникновении пожара
воздух выходит наружу через открывающиеся оросители, после чего вода
заполняет систему и поступает через оросители на очаг пожара. Воздушно¬
водяная система является комбинацией водяной и воздушной систем. В хо¬
лодное время ее заполняют воздухом.
Устройство широко применяемого спринклера типа OBC показано на
рис.7.2а. После того, как расплавится плавкий замок, ослабляются и раздви¬
гаются рычаги и открывается клапан. В зависимости от максимально до-
а) б) пустимой температуры в помеще¬
нии при нормальных условиях
эксплуатации оборудования и с
учетом разброса по температуре
расплавления замка спринклеры
изготовляют на следующие темпе¬
ратуры срабатывания: 72, 93, 141,
182°С.
Дренчерные установки близки
по устройству к сгшинклерным и
отличаются от последних тем, что
оросители на распределительных
трубопроводах (дренчеры) не име¬
ют легкоплавкого замка и отвер¬
стия постоянно открыты (рис.7.2б).
Включение дренчерной системы в
действие производится вручную
или автоматически по сигналу ав¬
томатического извещателя о пожа¬
ре с помощью контрольно-пускового узла, размещаемого на магистральном
трубопроводе. В отличие от спринклерной установки, в которой срабатывают
оросители лишь над очагом пожара, при включении дренчерной установки
орошается вся площадь помещения. Эти установки предназначены для защи¬
ты помещений, в которых возможно очень быстрое распространение пожара
(например, с наличием больших количеств ЛВЖ).
Обычно в спринклерных и дренчерных системах используют воду,
но они могут применяться и для подачи воздушно-механической пены. В
этом случае их называют пенными установками пожаротушения. Для
создания пены эти установки оборудуют автоматическими дозаторами, с
помощью которых в поток воды добавляется раствор пенообразователя, а
также специальными оросителями-генераторами пены (ОПС — спринк-
лерные, ОПД — дренчерные).
Проектирование водяных и пенных установок в соответствии с [22]
начинается с определения группы защищаемого помещения по табл.7.3.
Рис. 7.2. Ороситель спринклерный
OBC (а) и дренчерный ОВД (б):
I - насадок, 2,4 - рычаги,
3 - легкоплавкий замок,
5 - розетка, 6 - клапан
126
Таблица 7.3
Группа помещений по степени опасности развития пожара
Группа
Перечень помещений, производств, технологических процессов
ч -
I
Книгохранилища, библиотеки, музеи, концертные и кинозалы,
вычислительные центры, магазины, гостиницы, больницы
2
Окрасочные, промывочные с применением ЛВЖ и ГЖ, деревообрабатывающие,
текстильные, кожевенные производства, помещения целлюлозно-бумажные,
с применением резинотехнических изделий, обслуживании автомобилей
(пожарная нагрузка от 200 до 2000 МДж/м2)
3
Производство резинотехнических изделий
4
Производство горючих натуральных и синтетических волокон,
компрессорные станции, переработка горючих газов, ЛВЖ и т.п.
(пожарная нагрузка свыше 2000 МДж/м2)
5
Склады несгораемых материалов в сгораемой упаковке
6
Склады твердых сгораемых материалов
7
Склады лаков, красок, ЛВЖ, ГЖ, пластмасс, резины, каучука, смол
После установления группы помещения устанавливаются параметры
установки по табл.7.4.
127
После установления параметров установки гидравлическим расчетом
определяются диаметры трубопроводов. При этом скорость движения воды
и раствора ПО должна быть не более 10 м/с. Расход воды, раствора ПО
(Qd, л/с) через ороситель рассчитывается по формуле:
Q = к^[И, (7-1)
где к — коэффициент производительности оросителя применяется по доку¬
ментации изготовителя; H— свободный напор перед оросителем, м.
Таблица 7.4
Параметры водопенных установок пожаротушения
Группа
Интенсивность
орошения,
л/(м2 с)
Площадь
орошения
спринклер,
м2
Площадь
для расчета
расхода,
м2
Время
работы
установки,
с
Расстояние
между
'оросителями,
Л
воды
раствор
ПО
I
0,08
—
12
120
30
4
2
0,12
0,08
12
240
60
4
3
0,24
0,12
12
240
60
4
4
0,3
0,15
12
360
60
4
5
0,32
0,16
9
180
60
3
6
0,4
0,24
9
180
■ 60
3
I
—
0,4
9
180
— ■
3
Общий расход воды, раствора ПО определяется произведением интен¬
сивности подачи на площадь орошения.
Далее рассчитываются потери напора в трубопроводах и узлах управ¬
ления и т.д.
В установках газового (объемного) тушения в качестве огнетушащего
средства используют диоксид углерода и другие газообразующие вещества.
Эти установки представляют собой батарею баллонов, в которых находятся
указанные вещества в сжиженном состоянии под давлением до 12,5 МПа,
соединенные с помощью специального клапана с системой распредели¬
тельных трубопроводов, размещаемых в защищаемом помещении. Трубо¬
проводы имеют отверстия-оросители, через которые подается огнетушащий
состав. Включение клапана может осуществляться автоматически по сигна¬
лу от пожарного извещателя ПИ или сигнализатора горючих газов и паров
(индикатора взрывоопасности), а также вручную дистанционно при нажа¬
тии кнопки специального пускателя. С помощью таких установок защища¬
ют многие, в том числе уникальные объекты: помещения с ЭВМ, музеи, ар¬
хивы, машинные залы, летательные аппараты, подземные сооружения и т.д.
К достоинствам установок газового (объемного) тушения относятся: вы¬
сокая эффективность, быстрота тушения (в пределах 120 с), легкость автома¬
128
тизации процесса, сравнительная дешевизна способа. Главным же преимуще¬
ством является возможность не только надежного тушения, но и флегма¬
тизации — предупреждения образования взрывоопасной среды путем созда¬
ния в защищаемом помещении среды, не поддерживающей горения.
Расчет АУГП включает определение необходимой массы состава, про¬
должительности его подачи, диаметра трубопроводов, типа и количества
насадков, максимального избыточного давления в помещении, необходимо¬
го резерва состава и батарей, типа и количества ПИ. АУГП должны обеспе¬
чивать задержку выпуска состава на время, необходимое для эвакуации
людей и остановки работы вентиляционной системы, но не менее 10 с.
АУГП должны иметь на складе 100%-ный резерв огнетушащего состава.
Масса огнетушащего состава (Mr, кг) в АУГП определяется по формуле:
Mr = K1 [МР+МТР+Мб.п\, (7.2)
где К\ = 1,05 — коэффициент на утечки из баллонов;
Mp = Vp'-р,(I + К2) СЯ , (7.3)
100 - Cu
где. Vp — объем защищаемого помещения, м3; р\ — плотность огнетушаще¬
го состава, кг/м3; К-2 = П- S ■ Jno<) • V# — коэффициент, учитывающий
у
утечки состава через проемы помещения ( П= 0,65; ‘—‘"р параметр
Vp
негерметичности; Xiro — суммарная площадь проемов, м2; Jn0fl -— норматив¬
ное время подачи состава, равное 10-15 с для установок со сжиженными га¬
зами (кроме CO2) и 60 с для установок с CO2 и сжатых газов; H — высота
помещения, м); КЗ = 0,8 / 0,9 — коэффициент, учитывающий высоту распо¬
ложения объекта; Си — нормативная огнетушащая концентрация, % об.
(табл.7.5).
Таблица 7.5
Наименование
веществ
Плотность Pi
Kr/M3
Нормативная
огнетушащая
концентрация
СН% об.
Массовая
огнетушащая
концентрация qi
кг/м3
Сжиженные газы
Диоксид углерода (CO2)
1,17
34,9
0,64
Хладон 23 (CF3H)
2,93
14,6
0,425
Хладон 125 (C2FsH)
5,2
9,8
0,49
Хладон 227 (C3F7H)
7,28
7,2
0,51
Состав ТФМ — 18Н
(CF3H + CH3J)
2,87
8,16
0,30
Сжатые газы
Азот (N2)
1,17
34,6
0,405
Аргон (Ач)
1,66
39,0
0,650
Инерген (N2 — 52%;
Ач — 40%; CO2 — 8%
36,5
0,52
129
Для CO2 и сжатых газов:
Mtp = Vtp 'рос, кг, (7-4)
где Vtp — объем системы трубопроводов, м3;
Ң ' ^TP ; 3
Poc = плотность огнетушащего состава, кг/м ,
Po
где Ptp и P0 — давление в трубопроводе и атмосферное.
При проектировании установок для CO2 низкого давления рассчиты¬
вают диаметр трубопроводов и число насадков. Расчетное число баллонов
определяется с учетом вместимости в 40-литровый баллон 25 кг диоксида
углерода.
Среднее (за время подачи) давление в емкости (Рт, МПа) определяется
по формуле:
P1 = 0,5(Л+Р2), (7.5)
где Р\ — начальное давление в емкости (при хранении), МПа; P2 — давле¬
ние в конце выпуска.
Средний расход CO2 (Qm, кг/с) рассчитывается по формуле:
Qm = rn/t, (7.6)
где т — запас диоксида углерода, кг (по ур. 7.6); t — время подачи, прини¬
маемое равным 60 с.
Внутренний диаметр трубопровода (d\, м) определяется по формуле:
dx = 9,6-10'3 (K4-2 Qmll)0'19, (7.7)
где K4 — коэффициент, определяемый по табл.7.6; /] — длина трубопровода, м.
Таблица 7.6
Рт, МПа
1,2
1,4
1>6
1,8
2,0
2,4
К4
0,68
0,79
0,85
0,92
1,0
1,09
Среднее давление в трубопроводе (Рт, МПа):
Pm = 0,5(/¾ + P4), (7.8)
где Pi + P4 — давления в точке ввода трубопровода в помещение и в конце
трубопровода, МПа.
Средний расход через насадок (Qm, кг/с):
Qm =4,1-10~3-M-K5- A3JexpO,76рт), (7 д)
где т — коэффициент расхода (истечения); Ai— сечение выпускного отвер¬
стия, м2;
K5 = 0,93 + коэффициент.
Количество насадок:
fi =QmZQm (7.10)
130
Внутренний диаметр распределительного трубопровода {d\, м):
d>\,4d^i,
где d — диаметр выпускного отверстия, м; С\ — количество насадок по од¬
ной ветви распределительного трубопровода.
Генераторы аэрозольного тушения типа «Габар-П» предназначены для
объемного тушения пожаров классов А, В, С и E (подкласс А] при времени
свободного горения до 3 мин.) аэрозольным огнетушащим составом при
защите промышленных и складских помещений категорий А, Б, В, Г и Д,
жилых, торговых, административных помещений, гаражей и т.д. Они пред¬
ставляют собой цилиндрические сосуды с лабиринтными проходами для
аэрозоля и пазами для охладителя. Характеристики генераторов приведены
в табл.7.7.
Таблица 7.7
Характеристики генераторов «Габар-П»
Наименование
показателя
Г абар-П-2
Г абар-П-6
Габар-П-ХО
Габариты (мм):
300
510
510
диаметр/ высота
365
535
535
Масса, кг
15
50
60
Масса заряда ТТК, кг
2
6
10
Защищаемый объем, м3
до 60
до 130
до 210
Время выпуска АОС, с
30 ±5
35 ±5
40 ±5
Температура AOC на расстоянии 0,05 м
от среза генератора, 0C
70
70
80
Исходная огнетушащая
концентрация АОС, кг/м3
0,05
0,05
0,05
Эти генераторы являются приборами многоразового использования. По¬
сле использования необходима перезарядка TTK охладителем и пусковым уст¬
ройством. Пуск в работу генераторов может осуществляться от электрического
импульса автоматически или вручную дистанционно, а также автономно (в от¬
сутствии электропитания) с помощью специального теплового замка, сра¬
батывающего при повышении температуры в защищаемом помещении до 100—
131
200°С. Проектирование системы защиты с использованием набора генераторов
производится на основе расчета потребного количества генераторов (N) по
формуле, основанной на нормах [18]:
где q„ = 0,05 — нормативная огнетушащая концентрация АОС, кг/м3;
V — объем помещения, м3; Q — масса заряда TTK одного генератора, кг;
К\ — коэффициент, учитывающий неравномерность заполнения помещения
(при высоте помещения до 3 м = 1,1; при высоте до 6 м Ki = 1,2; при вы¬
соте до 12 м, Ki= 1,3); K2 — коэффициент, учитывающий негерметичность
помещения (негерметичность выражается в процентном отношении сум¬
марной площади проемов к площади ограждающих конструкций):
- при негерметичности 0,5% K2 = 1,2,
- при негерметичности 1,5% K2 = 1,9,
- при промежуточных величинах негерметичности K2 находится ин¬
терполяцией.
Пожарная сигнализация предназначена для обнаружения начальной
стадии пожара, передачи извещения о месте и времени его возникновения и
при необходимости включения автоматических систем пожаротушения и
дымоудаления. Система пожарной сигнализации состоит из пожарных из-
вещателей, включенных в сигнальную линию (шлейф), преобразующих
проявления пожара (тепло, свет, дым) в электрический сигнал, приемно¬
контрольной станции, передающий сигнал и включающей световую и зву¬
ковую сигнализацию, а также автоматические установки пожаротушения и
дымоудаления.
Важнейшим элементом систем сигнализации являются датчики — по¬
жарные извещатели, которые в зависимости от проявлений процесса горения
могут быть тепловыми, световыми и дымовыми. Наиболее распространенные
тепловые извещатели по принципу действия разделяются на максимальные,
дифференциальные и максимально-дифференциальные. Первые срабатывают
при достижении определенной температуры, вторые — при определенной
скорости нарастания температуры, третьи — от любого превалирующего из¬
менения температуры. По конструктивному исполнению тепловые извеща¬
тели бывают пассивные, в которых под воздействием температуры чувст¬
вительный элемент меняет свои свойства (ДТЛ, ИП-104-1 — макси¬
мального действия, основанные на размыкании пружинящих контактов, со¬
единенных легкоплавким припоем: МДПТ-028 — максимально-дифферен¬
Q
(7.11)
7.4. ПОЖАРНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
циальный на биметаллическом эффекте, приводящем к деформации пла¬
стин, размыкающих контакты; ИП-105-2/1 — на принципе изменения маг¬
нитной индукции под действием тепла; ДПС-38 — дифференциальный на
применении термопарной термобатареи).
Дымовые извещатели бывают двух типов: точечные, сигнализирующие
о появлении дыма в месте их установки, и линейно-объемные, работающие
на принципе затенения светового луча между приемником и излучателем
(ИДФ-М объемный, основан на изменении светового потока частицами
дыма в дымовой камере. ИП 212-2 — точечный, основан, на фотоэлектри¬
ческом эффекте: ДИП-1 — комбинированный, реагирующий на дым и теп¬
ло в результате изменения проводимости полупроводниковых диодов с по¬
вышением температуры; РИД-1 и РИД-6 — радиационные, основанные на
различной ионизации воздуха при наличии дыма и продуктов сгорания ис¬
точником излучения — плутония 239; ДОП, ИОП и КВАРТ — объемные,
основаны на затенении инфракрасного луча продуктами горения).
Световой извещатель ДПИД работает на принципе регистрации ин¬
фракрасного излучения пламени. Наиболее важной характеристикой изве-
щателей является их инерционность. Наименьшей инерционностью облада¬
ет световой извещатель, наибольшей — тепловой. Однако тепловые изве¬
щатели очень просты и дешевы по сравнению со световыми и дымовыми.
133
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение I
Расчетные значения коэффициента у„,
учитывающего снижение сопротивления арматурных сталей
в зависимости от температуры их нагрева в напряженном состоянии
Наименование,
класс и марка арматурной стали
Rsn,
МПа
Ea,
МПа
(хЮ4)
Ta кр'
(С)
Коэффициент Ya,
при температуре нагрева (С)
400
450
500
550
600
650
700
Горячекатанная круглая (гладкая)
сталь класса
А-I, марки СтЗ
235
21
510
1,0
0,83
0,66
0,51
0,37
0,24
0,15
Г орячекатанная сталь
периодического профиля класса A-II
марки Ст5
295
21 '
520
1,0
1,0
0,76
0,52
0,36
0,23
0,16
марки СтЮ ГТ
295
21
510
1,0
0,85
0,66
0,49
0,34
0,21
0,13
Г орячекатанная
низколегированная сталь:
круглая (гладкая)
марки СтЮХНДП
380
21
500
1,0
0,84
0,62
0,41
0,25
0,13
0,07
периодического
профиля класса AIII:
марки Ст25Г2С
390
20
550
1,0
0,98
0,79
0,62
0,46
0,30
0,18
марки Ст37ГС
Г орячекатанная сталь
периодического профиля,
упрочненная вытяжкой классов:
А-Пв, марки Ст5
440
21
500
0,99
0,82
0,625
0,40
0,24
0,12
0,06
А-Шв, марки Ст25Г2С
MO
20
520
1,0
0,91
0,70
0,50
0,50
0,20
0,20
А-Шв, марки Ст35ГС
540
20
520
1,0
0,95
0,73
0,51
0,35
0,22
0,15
Г орячекатанная
низколегированная сталь
периодического профиля классов:
A-IV, марки Ст80С
590
20
510
0,97
0,81
0,64
0,50
0,35
0,21
0,10
A-IV, марки СтЗОХГ2С
590
20
510
1,0
0,84
0,66
0,50
0,35
0,22
0,14
A-IV, марки Ст20ХГ2Ц
590
20
510
1,0
0,84
0,66
0,50
0,35
0,22
0,14
A-V, марки Ст23Х2Г2Т
785-
19
500
0,97
0,79
0;62
0,40
0,23
0,11
0,06
Термически упрочненная сталь
периодического профиля классов:
At-V
785
19
500
1,0
1,0
0,69
0,38
0,15
0,05
0.01
At-VI
980
19
450
0,84
0,6
0,4'
0,20
0,10
0,04
0,02
At-VII
1175
19
450
0,88
0,6
0,4
0,25
0,13
0,07
0,04
Обыкновенная арматурная
проволока класса B-I диаметром, мм:
3-5,5
540 .
18
430
0,69
0,52
0,34
0,19
0,07
0,01
0,00
6-8
класса Bp-I диаметром, мм:
3-5,5
440
440
18
18
430
0,69
0,52
0,34
0,19
0,07
0,01
0,00
Примечания: I. Если расчетные значения коэффициентауа больше I, то уа принимается равным 1,0.
2. При значениях уа, отличных от указанных в табл., величина температуры определяется интерполяцией.
134
Приложение 2
Кривые прогрева плиты из тяжелого бетона
толщиной 80 мм на известняковом заполнителе
Приложение 3
Пределы огнестойкости железобетонных колонн
сечением 400x400 мм из бетона на известняковом щебне
Nh Лр, кН
0 20 40 60 80 100 120 мин
135
Приложение 4
Пределы огнестойкости железобетонных колонн сечением 400 х 400 мм
из бетона на гранитном щебне в зависимости от процента армирования //,
класса бетона В, нормативной нагрузки N и коэф. продольного изгиба q>
ІУ.Лр, кН
35
Приложение 5
Прогрев арматуры в балках шириной 100 мм
(бетон на известняковом щебне, диаметр арматуры 10 и 20 мм)
136
Приложение 6
Пределы огнестойкости железобетонных стен толщиной 14 см
в зависимости от нагрузки N, класса бетона В и процента армирования ц,
(бетон на известняковом щебне и силикатобетон)
Приложение 7
Примеры решения задач по оценке пожаровзрывоопасности объектов,
площади ПК и огнестойкости конструкций
Пример I. Определить категорию пожаровзрывоопасности производ¬
ственного помещения длиной 15,8 м, шириной 15,8 м и высотой 6,0 м, в ко¬
тором размещен технологический процесс по восстановлению тетрахлори¬
да кремния водородом. Водород подается по трубопроводу диаметром
137
0,02 м под давлением 1,01 МПа. Длина трубопровода от задвижки с элек¬
троприводом до реактора 15 м, объем реактора 0,9 м3, время работы за¬
движки по паспортным данным 5,0 с без указания на надежность, темпера¬
тура в реакторе 1200°С и в помещении — 25°С, расход газа по трубо¬
проводу 0,12 м3/с, плотность газа 0,0817 кг/м3, теплота сгорания водорода
119840 кДж/кг, значение коэффициента Z принимаем равным I.
Расчет: Согласно уравнения (2.4) определяем массу водорода, вышед¬
шего в помещение при аварии:
' ГГ Ро То
m^Van—-— -p + q-rJ е-р =
р т V 4
I 01 298
= 0,9 • -=^- • 0,0817 + 0,12 • 120 • 0,0817 + 0,0003 -15-0,0817 =
0,101 1473
= 0,149 +1,176 + 0,0004 = 1,3254 кг;
определяем по уравнению (2.3) значение АР:
0,095-м-Ht -Z
AP = -
V
П
АП 0,095 • 1,3254 -119840 • I, Л „
АР = — 12,6 кПа.
0,8-1500
Поскольку водород является горючим газом и AP > 5 кПа, то помеще¬
ние относится к взрывоопасным категории А.
Пример 2. В помещении площадью 60 м2 и объемом 210 м3 находится
ацетон в стеклянной таре в количестве до 3 л. Теплота сгорания ацетона
28300 кДж/кг, температура вспышки — 18°С, плотность при 20°С
780,8 кг/м3. В случае повреждения тары возможен разлив всего ацетона на
площади пола 3 м2. Учитывая высокую скорость испарения ацетона, можно
считать, что весь разлившийся ацетон перейдет в парообразное состояние.
Решение: Количество паров ацетона составит:
т = гп\ ■ р = 3 • 0,7808 = 2,34 кг.
Избыточное давление взрыва в помещении определяется по формуле (2.3):
_ 0,095 • mHTZ
V ’
v Tl
0,095 ■ 2,34 - 28300 • 0,3
0,8-210
AP= 11,23 кПа.
Поскольку избыточное давление взрыва > 5 кПа, помещение следует
отнести к взрывоопасным категории А.
138
Пример 3. Определить категорию взрывопожарной или пожарной опас¬
ности помещения участка дробления резиновой крошки завода по переработке
изношенных автомобильных шин. Площадь помещения S = 2000 м2, высота
Һ = 9 м, объем Y = 18000 м3. Максимальное количество горючих материалов в
помещении 24000 кг. Транспортировка крошки осуществляется конвейерами
и шнеками закрытого типа. В местах пылевыделения устроены местные отсо¬
сы, удаляющие основное количество выделившейся пыли. Максимальное ко¬
личество осевшей пыли на труднодоступных для уборки поверхностях со¬
ставляет 12 кг, а на доступных — 8 кг. Крошка подается по транспортной
линии в количестве 1000 кг/ч. Крошка содержит до 12% взрывоопасной пыли.
Теплота сгорания резиновой крошки Ht = 27000 КДж.
Решение: Наибольшее количество взвешенной в воздухе пыли может
быть в случае аварийного разрушения транспортной линии и выброса пыли
в помещение. Время аварийного поступления пыли в помещения для случая
ручного отключения системы составляет 5 минут. В этом случае количест¬
во пыли, поступившей в помещение, будет равно:
Mae = Man+qT = 0 + \0кг 1000'0,12-5 =ю кг
Cltf Clrl л.
DU
(значения принятых обозначений приведены в разделе 2).
Масса пыли, отложившейся на труднодоступных поверхностях
М\ = 12 кг, а на доступных для уборки — M2 = 8 кг. Расчетное количест¬
во осевшей пыли:
Mn = M1 + M2= 12 + 8 = 20 кг.
Количество взвихрившейся пыли:
Me3 = 0,9 -Mn= 18 кг.
Общее количество взрывоопасной пыли в помещении:
M= Mae +Мвз;
M= 10+ 18 = 28 кг.
Расчетное избыточное давление взрыва в помещении:
pJ,l-M-H-Z = 0,1-28-27200-0,5 =
0,8-F 0,8 18000
Пожарная нагрузка: Q=GH= 24000 • 21,7 = 520800 МДж. Удельная
пожарная нагрузка:
Q 520800 , 2
а = — = = 260МДж/м .
S 2000
На основании табл.4 НПБ 105-95 и примечания 2 к этой таблице поме¬
щение следует отнести к пожароопасной категории В2, поскольку произве¬
дение
0,64 • q ■ Һ2 = 0,64-260 • 92 = 13478 < Q= 520800 МДж.
139
Пример 4. Определить предел огнестойкости настила перекрытия,
свободно опирающегося по двум сторонам, при следующих расчетных дан¬
ных: длина рабочего пролета ( = 6 м, ширина b = I м, высота сечения Һ =
0,08 м, толщина защитного слоя до низа арматуры Y= 0,01 м, растянутая
арматура класса A-Il марки Ст-5 (Rm = 295 МПа), площадь поперечного
сечения арматуры 3,925 ■ IO"4 м2 (5 стержней диаметром 0,01 м, тяжелый
бетон на гранитном щебне класса В-15; Rbn =11 МПа), нормативная нагруз¬
ка с учетом собственной массы g = 5 КПа.
Расчет производим путем нахождения критической температуры, при
которой конструкция теряет несущую способность. Для определения зна¬
чения этой температуры следует вычислить величину коэффициента уа,
учитывающего изменение прочности арматуры при повышении температу¬
ры. Для изгибаемых статически определимых конструкций:
Ъ-К-Rnp 3
г = - —
Fa 'КЗ
Вычисляем необходимые для расчета величины:
- максимальный изгибающий момент
„ b-q-e2 I •1500 - 62 ncnnjT
M = —- = = 7500Ям
8 8'
„ Rbn 11 10_
R = = = 13,2 МПа;
прн 0,83 0,83
- полезная высота сечения:
ho = Һ — Y — 0,5d = 0,08 — 0,01 -0,005 = 0,0675 м;
- защитный слой до центра арматуры:
Yl= Y + 0,5d = 0,01 + 0,5 • 0,01 = 0,015 м;
- относительная высота сжатой зоны:
, /TV , L 2-7500 П1.
— - м- 1-0,06752-13,2-106 ” ’ ’
= 1-0,0675 .13 2.10^.0,13 =I_ ^ =
3,925 -IO"4 - 0,9 - 328
Ya
1-0,675-13,2-10-0,13
= 0,89.
3,925-IО-4 -328-IO6
По приложению 7 определяем, что значению уа = 0,89 соответствует
температура 475°С. По номограмме (приложение 2) проводим горизонталь¬
ную линию из точки, соответствующей значению температуры 475°С, до
пересечения с кривой, соответствующей расстоянию от наружной поверх¬
ности до центра арматуры, т.е. 15 мм. Поскольку такой кривой нет, то оп¬
ределяем среднее расположение точек такой кривой между кривыми 10
140
и 20 мм. Эта кривая пересекается в точке на ординате, соответствующей
40 минуте. Следовательно, предел огнестойкости плиты равен 40 минутам.
Пример 5. Определить предел огнестойкости железобетонной колон¬
ны сечением 400 х 400 мм, длина колонны 4 м. Опирание платформенное.
Бетон класса В25 на известняковом щебне. Процент армирования = 3.
Коэффициент продольного изгиба ¢)=1. Нормативная нагрузка N=3000 КН.
Решение: Для ориентировочного определения предела огнестойкости
колонны следует на графике (приложение 3) из точки, соответствующей
отношению N (р = 3000 КН, провести горизонталь до пересечения с кривой,
соответствующей В25 и /иа = 3%. Точка пересечения этих линий даст значе¬
ние предела огнестойкости колонны, равное 90 минутам.
Пример 6. Определить предел огнестойкости по потере несущей спо¬
собности железобетонной стены толщиной 140 мм, имеющей платформен¬
ное опирание через слой цементного раствора. Бетон класса В30 на извест¬
няковом щебне. Процент армирования ца — 0,5. Нагрузка N = 2200 КН.
Решение: По графику, приведенному в приложении 6, находим на оси
ординат точку, соответствующую N = 2200 КН, из которой проводим гори¬
зонталь до пересечения с кривой В30 ра = 0,5. Из этой точки проводим нор¬
маль вверх до пересечения с горизонтальной осью, обозначающей время, и
определяем предел огнестойкости, равный 120 минутам.
141
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г,
№184-ФЗ, «Российская газета» от 31 декабря 2002 г.
2. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. ППБ 01-03.
3. Определение категорий помещений зданий и наружных установок по
взрывопожарной и пожарной опасности. НПБ 105- 03.
4. Строительные нормы и правила СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность
зданий и сооружений, — М.: 1999.
5. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция
и кондиционирование. — М.: 1996.
6. Справочник «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их
тушения» под редакцией Баратова А.Н. и Корольченко А.Я. — М.: 1990.
7. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. — М.: 1995.
8. ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытания на горю¬
честь. — М.: 1995.
9. ГОСТ 30202-96. Материалы строительные. Методы испытания на воспла¬
меняемость.— М.: 1996.
10. МГСН 4.04-94. Московские городские строительные нормы. Много¬
функциональные здания и комплексы. — М.: 1994.
11. Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок. —
М.: 2002.
12. Строительные нормы и правила. СНиП 2.08.01-89*. Жилые здания. —
М.: 2000
13. Холщевников В.В. Исследование людских потоков и методология нор¬
мирования эвакуации людей из зданий при пожаре. — М.: 1999.
14. Системы аэрозольного тушения пожаров. Временные нормы проектиро¬
вания и эксплуатации. НПБ 21-94. — М.: 1994.
15. Баратов А.Н. Горение, пожар, взрыв, безопасность. — М.: 2003.
16. ГОСТ 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. —
М.: 1999.
17. Строительные нормы и правила СНиП31-03-2001. Производственные
здания. — М.: 2001.
18. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. —
М.: 1988.
19. Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих
защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической
пожарной сигнализацией. НПБ-110-03. —• М.: 2003.
20. Строительные нормы и правила СНиП 31-04-2001. Складские здания. —
М.: 2001.
21. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-86). — М.: 1986.
22. Установки пожаротушения и сигнализации. НПБ88-01. — М.: 2002.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 3
Введение 3
1.Горение и пожаровзрывоопасные свойства веществ
и материалов 5
1.1. Общие сведения о горении 5
1.2. Пожаро-и взрывоопасность веществ 10
2. Пожаровзрывоопасность технологических процессов,
помещений, зданий и сооружений 18
2.1. Условия образования горючих сред в оборудовании
и в помещениях 18
2.2. Категорирование и классификация помещений, .зданий и
сооружений по пожаровзрывоопасности 20
2.3. Пожарная безопасность технологических процессов 32
3. Пожарная опасность зданий и сооружений 33
3.1. Возникновение, продолжительность
и температурный режим пожаров 33
3.2. Горючесть строительных материалов 36
3.3. Определение групп горючести строительных материалов 39
3.4. Воспламеняемость строительных материалов 41
3.5. Огнестойкость строительных конструкций 43
3.5.1. Огнестойкость каменных конструкций 45
3.5.2. Огнестойкость железобетонных конструкций 45
3.5.3. Основные принципы расчета огнестойкости
железобетонных конструкций 49
3.5.4. Огнестойкость металлических конструкций 52
3.5.5. Защита деревянных конструкций от огня 54
3.5.6. Расчет огнестойкости деревянных конструкций 56
3.6. Пожарная опасность строительных конструкций 58
4. Нормирование противопожарных требований в строительстве 61
4.1. Классификация зданий и помещений
по степени огнестойкости, конструктивной
и функциональной пожарной опасности '. 62
4.2. Противопожарные преграды 64
4.3. Эвакуация людей из зданий 66
4.4. Определение требуемых пределов огнестойкости
и классов пожарной опасности строительных конструкций 74
4.5. Многофункциональные здания и комплексы 77
4.6. Противопожарные требования при разработке
генерального плана промышленного предприятия 79
143
’Э:|?'ЕЗФ В : •' да?.э О-,.": V ;
,.. г H ^ i '.
LJZ ■■■ -..а I
4.7. Обеспечение пожарной безопасности на предприятии 80
4.8. Жилые здания 82
5. Отопление, вентиляция и электрооборудование зданий 84
5.1. Отопительные системы и их пожарная опасность 84
5.2. Вентиляционные системы и их пожарная опасность 90
5.3. Противодымная защита при пожаре 102
5.4. Пожарная опасность электроустановок 106
6. Взрывозащита 110
6.1. Опасности развития взрыва 110
6.2. Противовзрывные мероприятия 111
7. Тушение пожаров 116
7.1. Способы и средства тушения пожаров 116
7.2. Водоснабжение 121
7.3. Установки тушения пожаров и их проектирование 125
7.4. Пожарная сигнализация 132
Приложения 134
Список литературы 142
144