Расчет рисков по пожарной безопасности. Расчет риска возникновения пожара и его уровня Расчет риска возникновения пожара

20.12.2015, 23:56

В последние годы нормативная база в области пожарной безопасности претерпела коренные изменения. Федеральный закон № 123 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" ввел понятие индивидуального пожарного риска, который может привести к гибели человека в результате воздействия опасных факторов пожара. Величина риска рассчитывается по теории вероятности, зависит от множества факторов и в значительной степени определяется надежностью и эффективностью систем пожарной автоматики.

За рубежом снижение стоимости страховки при уменьшении величины пожарных рисков стимулирует использование наиболее эффективных систем противопожарной защиты. Благодаря этому наибольшее распространение на Западе получили адресно-аналоговые системы, которые используются не только на крупных и средних объектах, но даже и на небольших, где количество адресно-аналоговых извещателей, адресных ручных извещателей, модулей и сирен в сумме не превышает 1 25 устройств. Но у нас подзаконные акты свели на нет все преимущества нового подхода в плане продвижения более эффективных систем пожарной автоматики. После изменений, внесенных в Методику определения пожарного риска приказом МЧС России от 1 2.1 2.2011 г № 749, вероятность работоспособности пожарной автоматики вообще перестала учитываться при расчете пожарного риска. Вероятности работоспособности противопожарных систем были заменены коэффициентами, величины которых при их соответствии нормативным требованиям являются фиксированными и уже не зависят от типа системы, от вероятности выполнения функций и даже от включения или выключения систем. По новой методике стало невозможно снизить величину пожарного риска за счет использования более эффективных и надежных систем пожарной автоматики.

Соответственно экономические рычаги, направленные на повышение реального уровня пожарной защиты, к сожалению, так и не появились. Причем в Техническом регламенте "О требованиях пожарной безопасности" в ст. 79 и 93 указано: "Риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара должен определяться с учетом функционирования систем обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений", а по новой версии методики расчета риска вероятность функционирования систем пожарной автоматики не учитывается.

Требования Технического регламента

В соответствии с требованиями, изложенными в ст. 79 и 93 величина индивидуального пожарного риска гибели человека в зданиях и сооружениях не должна превышать одной миллионной в год, причем риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара должен определяться с учетом функционирования систем обеспечения пожарной безопасности. Но, с другой стороны, в соответствии со ст. 6 безопасность объекта защиты считается обеспеченной при выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных техническими регламентами, принятыми в соответствии с Федеральным законом "О техническом регулировании", и требований нормативных документов по пожарной безопасности, - расчет пожарного риска в этом случае не требуется.

Значит ли это, что выполнение норм обеспечивает величину индивидуального пожарного риска менее одной миллионной в год независимо от работоспособности пожарной автоматики? Но ведь требования к средствам пожарной автоматики при введении Технического регламента практически не изменились. Требования по надежности пожарных извещателей, ППКП и ППУ перешли в ГОСТ Р53325-2009 из НПБ конца прошлого века без каких-либо изменений. Работоспособность извещателей в процессе эксплуатации в части сохранения технических характеристик все так же не контролируется, требования по защите от помех остались на прежнем низком уровне, что определяет высокий уровень ложных тревог и отключение извещателей или всей системы целиком. В целом требования ксредствам пожарной автоматики остаются предельно низкими, что определяет возможность выпуска продукции, не соответствующей современным условиям эксплуатации.

Условные вероятности

В первом варианте методики, приведенной в приложении к приказу МЧС России от 30.06.2009 № 382, вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты Рпз, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, определялась по формуле:

где Rобн - вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации;
Rсоуэ - условная вероятность эффективного срабатывания системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации;
Rпдз - условная вероятность эффективного срабатывания системы противодымной защиты в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации.

Очевидно, что при неработающей системе пожарной сигнализации не произойдет ни включения системы оповещения людей о пожаре, ни включения системы противодымной защиты (рис. 1). Поэтому вероятности Rсоуэ и Rпдз определены как условные. Вероятность обнаружения очага R06H определялась надежностью элементов системы пожарной сигнализации, приведенной в технической документации, а при ее отсутствии допускалось принимать Rсоуэ = 0,8.

Те же самые указания и допущения относительно величин Rсоуэ и Rпдз были приведены в другом разделе и уже без упоминания условных вероятностей: "Значение параметра Rсоуэ для данного технического решения определяется технической надежностью элементов системы оповещения людей о пожаре и управлением эвакуации людей, приводимых в технической документации. При отсутствии сведений по параметрам технической надежности допускается принимать Rcoys = ОД Значение параметра Rpjp для данного технического решения определяется технической надежностью элементов автоматики управления противодымной защитой, а также технической надежностью элементов противодымной защиты, приводимой в технической документации. При отсутствии сведений по параметрам технической надежности допускается принимать Rсоуэ=0,8.

Но если выражение (1) справедливо для условных вероятностей Rсоуэ и Rпдз - то в случае использования безусловных вероятностей работоспособности систем получается завышенная оценка, которая соответствует суммарной надежности двух отдельных систем пожарной сигнализации, одна из которых используется для запуска СОУЭ, а другая - для запуска дымозащиты. Причем из выражения (1) следует, что безопасная эвакуация людей обеспечивается не только при одновременном включении СОУЭ и ПДЗ, но и при включении только СОУЭ, без запуска дымозащиты, и даже при включении только дымоудаления, без включения оповещения о пожаре. При сохранении данной предпосылки величину вероятности эффективной работы системы противопожарной защиты РПз при использовании безусловных вероятностей функционирования Rcoys и Кпдз можно вычислить по формуле:

В выражении (2) в круглых скобках вычисляются вероятности отказа СОУЭ и ПДЗ, при Rсоуэ = Rпдз = 0,8 вероятность отказа каждой системы равна 0,2. Их произведение дает вероятность отказа одновременно обеих систем, которая равна 0,2 х 0,2 = 0,04. Вычитая это значение из единицы, получим вероятность работы хотя бы одной из систем: 1 - 0,04 = 0,96. Далее, умножив эту величину на вероятность обнаружения пожара системой пожарной сигнализации, получим вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, в данном случае равную R|пз = 0,8 х 0,96 = 0,768. Эта величина получилась довольно высокой только из-за того, что включение дымоудаления при неработающей СОУЭ и наоборот считается достаточным для безопасной эвакуации людей.

Если безопасная эвакуация людей при пожаре может быть обеспечена без включения дымоудаления, то должны быть одновременно работоспособны пожарная сигнализация и система оповещения о пожаре:

И из этого выражения получаем Rпз = 0,8 х 0,8 = 0,64. А если для эвакуации людей в обязательном порядке требуется, кроме оповещения, включение дымоудаления, то все три системы должны быть работоспособны, и в предположении независимости их отказов получим весьма простое выражение:

И при Rобн = RCсоуэ = Rпдз = 0,8 величина вероятности эффективной работы системы противопожарной защиты примерно равна 50% Rпз = 0,8x0,8x0,8 = 0,512.

А если подставить эти же значения Rобн = Rсоуэ = Rпдз = 0,8 в выражение (1), приведенное в методике, получим завышенную вероятность безопасной эвакуации людей при пожаре, равную Рпз = 0,87, при вероятности обнаружения пожара, равной 0,8.

По данным ФГУ ВНИИПО МЧС России, реальная эффективность работы установок пожарной сигнализации при пожарах еще ниже:

в 2010 г - из 981 установки при пожаре задачу выполнили только 703, то есть сработали с вероятностью ниже 0,72! Из оставшихся 278 установок 206 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 21,3%) и еще 69 (7%) вообще не были включены;
в 2009 г было еще хуже - из 1021 установки задачу выполнили только 687, с вероятностью 0,67!!! По остальным 334 установкам: 207 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 20,6%) и 124 (12,1%) не были включены.

Что означает вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации на уровне 0,7-0,8? Это значит, что на 20-30 объектах из 100 пожарная сигнализация находится в нерабочем состоянии, либо на всех объектах в течение 20-30% времени (примерно 2,5-3,5 месяца в году), либо 20-30% пожарных шлейфов постоянно отключены. Если основной вклад в отсутствие работоспособности вносят ненадежные пожарные извещатели, то для обеспечения вероятности обнаружения пожара на уровне 0,7-0,8 с учетом их резервирования примерно половина извещателей должна быть неисправна.

С другой стороны, современное качественное оборудование имеет более высокие характеристики по надежности. Зарубежные средства пожарной автоматики, разработанные по европейским стандартам серии EN 54 и сертифицированные в крупнейших европейских сертификационных центрах, даже при установке по одному извещателю в помещении обеспечивают вероятность эффективного срабатывания, близкую к 1 Причем высокая надежность зарубежных увещателей подтверждается при сертификации по стандарту IEC 61508. Естественно, использование более эффективного и надежного оборудования позволяет значительно снизить пожарный риск. Но с конца 2011 г эффективность пожарной автоматики в методике просто перестала учитываться!

"Безусловные" коэффициенты

В конце 2011 г приказом МЧС России от 12.12.11 № 749 были утверждены "Изменения, вносимые в Методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности, утвержденную приказом МЧС России от 30.06.2009 № 382". Теперь величина индивидуального пожарного риска определяется не исходя из вероятности эффективной работы системы противопожарной защиты RM3, а по коэффициенту КПЗ, учитывающему соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности В исходном выражении (1) условные вероятности заменены на "безусловные" коэффициенты:

где Kобн - коэффициент, учитывающий соответствие системы пожарной сигнализации требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;

Ксоуэ - коэффициент, учитывающий соответствие системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности;

Кпдз - коэффициент, учитывающий соответствие системы противодымной защиты требованиям нормативных документов по пожарной безопасности. Вот как стало просто - никаких условных и безусловных вероятностей работоспособности, одни коэффициенты, учитывающие выполнение норм. Еще интереснее определение оценки параметров Кобн, Ксоуэ и Кпдз. Значения коэффициентов принимаются равными 0,8, если здание оборудовано пожарной сигнализацией, СОУЭ и ПДЗ в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности либо оборудование данной системой не требуется по нормативным документам.

Таким образом, при соблюдении нормативных требований величина коэффициента Кпз будет иметь наибольшую величину, равную 0,8704. Если не соответствует нормам одна из систем - или СОУЭ, или ПДЗ, - величина Кпз снизится до 0,64. В случае если система пожарной сигнализации не соответствует нормам, либо одновременно СОУЭ и ПДЗ не соответствуют нормам, либо все три системы не соответствуют нормам, то Кпз = 0.

Следовательно, независимо от надежности и эффективности систем максимальное значение коэффициента КПз будет равно 0,8704. Однако выполнение норм не гарантирует не только эффективную работу систем пожарной безопасности, но и просто их работу. Непонятно, чем руководствовались разработчики изменений, но их содержание очевидно противоречиттребованиям Технического регламента "О требованиях пожарной безопасности", по которым риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара должен определяться с учетом функционирования систем обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений (ст. 79 и 93), а коэффициенты соответствия этих систем требованиям нормативных документов по пожарной безопасности совершенно этого не учитывают.

Safety Integrity Level - SIL

Данное развитие методики с заменой вероятностей на постоянные коэффициенты по меньшей мере странно, так как полностью противоречит введенному в действие около 5 лет назад ГОСТ Р МЭК б 1508 "Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью" в нескольких частях, тексты которых аутентичны международному стандарту IEC 61508 Functional Safety of Electrical/ Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems 1998 г. Во введении ГОСТ Р МЭК 61508 отмечается: "Настоящий стандарт устанавливает общий подход к вопросам обеспечения безопасности для всего жизненного цикла систем, состоящих из электрических и/или электронных и/или программируемых электронных компонентов [электрических/электронных/программируемых электронных систем (E/E/PES)], которые используются для выполнения функций безопасности. Этот унифицированный подход был принят для того, чтобы разработать рациональную техническую концепцию для всех электрических систем, связанных с безопасностью. Основной целью при этом является содействие разработке стандартов".

Поскольку система пожарной сигнализации относится к функции безопасности, работающей "в режиме высокой интенсивности запросов или в режиме непрерывных запросов", то вероятность опасных отказов в час на уровне полноты безопасности 1 (Safety Integrity Level - SIL) должна быть в пределах > 10 -6 - < 10 -5 , на уровне полноты безопасности 2 - в пределах > 10 -7 - < 10 -6 , на уровне полноты безопасности 3 - в пределах >10 -6 - < 10 -7 , на уровне полноты безопасности 4 - в пределах >10 -9 -<10 -8 (табл. 3 ГОСТ Р МЭК 61508-1). Втабл. В.6 ГОСТ "Эффективность методов и средств для предотвращения систематических ошибок" в качестве одного из методов указаны полевые испытания с низкой эффективностью: "10 000 ч эксплуатации; по крайней мере один год эксплуатации как минимум десяти устройств в различных применениях; статистическая точность 95%; отсутствие каких-либо критических отказов безопасности", а с высокой эффективностью: "10 млн часов эксплуатации; по крайней мере два года эксплуатации, как минимум 10 устройств в различных применениях; статистическая точность 99,9%; подробная документация всех изменений (включая мельчайшие) в период прошлой эксплуатации". За рубежом системы противопожарной безопасности и пожарные извещатели проходят сертификацию по стандарту IEC 61508. На рис. 2 в качестве примера приведен сертификат на адресно-аналоговые извещатели серии 830/850. Как указано в сертификате, они соответствуют уровню полноты безопасности 2 (SIL2) по стандарту IЕС 61508.

Каковы приоритеты?

Поданным МЧС России, в 2011 г было зарегистрировано 168 205 пожаров, на которых погибли 11 962 человека из 143 млн человек, таким образом, риск погибнуть при пожаре равняется 11 962: 143 000 000 = 83,65x10 б. Следовательно, с учетом времени нахождения людей в зданиях величина индивидуального риска более чем в 100 раз превышает требуемую по Техническому регламенту величину 1/1 000 000.

В 2011 г причинен прямой материальный ущерб в размере 16 882,3 млн руб., что на 15,9% превышает ущерб от пожаров в 2010 г При этом, поданным ФГУ ВНИИПО МЧС России, в 2009 г. из 78 установок пожаротушения при пожарах задачу выполнили только 20, не выполнили 37, не сработали 10, были выключены 11. Так, вероятность эффективного срабатывания равна 20/78 = 0,256! В 2010 г. из 64 установок пожаротушения задачу выполнили только 22 не выполнили 23, не сработали 13, были выключены 6, вероятность эффективного срабатывания равна 22/64 = 0,344. Несмотря на эту статистику, в методике вероятность эффективного срабатывания АУПТ и коэффициент, учитывающий соответствие АУП требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, принимается равным 0,9?!

Но пожару, как известно, все равно, пожар не обращает внимания ни на назначенные вероятности эффективной работы АУПТ, в 3 раза превышающие среднестатистические, ни на соответствие нормам неработающих систем пожарной автоматики. Защита от пожара - современная, надежная, работающая пожарная автоматика, использование которой, к сожалению, у нас не имеет никаких приоритетов.

В январе 2017 года началась работа над проектом межгосударственного стандарта «Приборы приемно-контрольные пожарные. Приборы управления пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний». Следующим этапом стал проект свода правил «Системы пожарной сигнализации и автоматизация систем противопожарной защиты. Нормы и правила проектирования». В проектах новых документов обозначаются стоящие задачи, к ним прикрепляются необходимые требования, направленные на их реализацию. Каждое требование является следствием или причиной других требований. Все вместе они составляют полностью увязанную систему.

Комплексные испытания пожарной автоматики начинаются с составления программы этих испытаний. И эта программа - один из важнейших документов, имеющий не меньшее, а то и большее значение, чем комплекты проектной и рабочей документации. На сегодняшний день идет подготовка комплекса стандартов на монтаж и техническое обслуживание отдельных систем противопожарной защиты. Естественно, отдельные системы противопожарной защиты будут связаны между собой. Проработка такого основополагающего момента, как введение обязательной процедуры оценки соответствия индивидуальных систем противопожарной защиты после их монтажа и наладки, будь то «ввод в эксплуатацию» или «техническое освидетельствование», потребует колоссальных усилий.
Системы ОПС разных производителей имеют особенности, влияющие на длительность и сложность этапов проектирования, монтажа, пуско-наладки и их конечной стоимости. Компания «Рубикон», как новый разработчик АСБ, тщательно изучила существующую картину и предложила уникальные опции, которые будут полезны как с точки зрения затраты ресурсов, так и с точки зрения финансовой эффективности.

Даже такая консервативная сфера деятельности, как обслуживание систем пожарной сигнализации (СПС), все больше и больше вовлекается в процесс автоматизации. Системы класса helpdesk предназначены для автоматизации обслуживания существующих клиентов организации. В статье наглядно продемонстрированы различия в выполнении своих ежедневных задач двух рядовых инженеров обслуживания СПС: сотрудник обслуживающей компании, которая в своей работе использует традиционные средства и сотрудник обслуживающей компании, которая пользуется современными инструментами автоматизации сервисного и постпродажного обслуживания СПС.
Использование интеллектуального анализа данных от IoT-устройств откроет системным интеграторам и обслуживающим организациям совершенно новый подход в предоставлении услуг. Все элементы готовы к более фундаментальному преобразованию в системах противопожарной защиты: в ближайшем будущем все большее количество сетевых систем пожарной сигнализации будет подключено к Интернету вещей. Разрабатывая и внедряя новые сервисы и решения для взаимосвязанного мира, компании извлекают выгоду из своего опыта в области разработки программного обеспечения и сенсорных технологий, а также из своего широкого портфеля бизнес-направлений.
В соответствии с «Решением Совета Евразийской экономической комиссии» от 23.06.2017 № 40 был принят и с 01.01.2020 вступил в силу Технический регламент Евразийского экономического союза «О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения» (ТР ЕАЭС 043/2017). На основании положений статьи 2 данного Технического регламента он устанавливает обязательные для применения и исполнения на территориях государств-членов ЕАЭС требования к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения. Средства обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения, соответствие которых требованиям ТР ЕАЭС 043/2017 не подтверждено, к выпуску в обращение на рынке ЕАЭС не допускаются (ТР ЕАЭС 043/2017 ст. 13Т».
Совершенствование требований современной нормативной базы ставит перед проектными организациями задачи по применению новых технических средств и оригинальных решений. Наработанные годами типовые проектные решения, не смотря на свою популярность, перестают соответствовать высоким требованиям со стороны надзорных органов. Практика проектирования ставит новые задачи, которые необходимо решать срочно, в том числе с учетом показателей цена-качество. Группа компаний «Гефест» разработала блочно-модульный прибор управления пожарный ППУ «Гефест». Это гибкая система, позволяющая решать поставленные задачи за счет подбора необходимых функциональных устройств. Имеется успешный опыт применения элементов блочно-модульного ППУ «Гефест» даже в составе систем, построенных на основе промышленных контроллеров, имеющих соответствующие сертификаты.

дежурное время

Рис.4. Зависимость вероятности К неработоспособного состояния ТСЗЛ от дежурного времени τ; τ0 - оптимальное значение τ, при котором достигается минимально возможная вероятность неработоспособного состояния ТСЗЛ.

Из рис.4 следует, что одно и то же значение К * реализуется при различных значениях τ. Экономически выгодным оказывается большее значение, так как техническое обслуживание необходимо проводить значительно реже.

4. Вычисляют интенсивность требований λт на выполнение ТСЗЛ требуемых функций (интенсивность требований предотвращать воздействие ОФП на людей). В каждом случае это число обосновывают с учетом конкретной обстановки, в общем случае вычисляют по формуле (10):

где ΣN пс – суммарное число погибших и травмированных при пожарах людей в однотипных объектах за предыдущий год (или усреднѐнное годовое число за последние два-три года);

ΣN – суммарное номинальное число людей в однотипных объектах.

5. Вычисляют вероятность Р н того, что ТСЗЛ за время Т = 1 год будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на людей будут воздействовать ОФП (пожарный риск).

Если ТСЗЛ предназначено для спасания только одного человека (например, индивидуальное пожарное канатно-спускное устройство), Р н вычисляют по формуле:

Р н = λт Т (К с + К я + К то ) ;
К с = ωc τ / 2 ;
К я = ωя / μ ;
К то = t то / τ .

Вычисленное по формуле (11) Р н сравнивают с нормативным (допустимым) значением 10-6 (ФЗ № 123 от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», статьи 79, 93).

Если Р н ≤ 10-6 , требования Технического регламента соблюдаются, если Р н > 10-6 , данное ТСЗЛ надо менять на ТСЗЛ другого типа – более надежное, если же Р н << 10-6 , надежность ТСЗЛ намного превышает надежность, требуемую данной ситуацией, а достижение этой надежности требует излишних капитальных и эксплуатационных расходов.

Чтобы снизить эксплуатационные расходы, необходимо увеличить дежурное время τ (чем больше τ, тем реже проводят техническое обслуживание). Для этой цели по формуле (12) определяют два значения τ, которые обеспечат Р н = 10- 6 . Большее значение τ позволяет обеспечить требуемую Техническим регламентом безопасность людей при минимальных эксплуатационных расходах:

6. Если нерезервированное ТСЗЛ предназначено для одновременной защиты от ОФП в среднем N человек круглосуточно в течение года находящихся на объекте (например, автоматическая установка пожаротушения в медицинской барокамере), расчет производят по неравенству:

Если ТСЗЛ дублировано (резервирование общее, резерв нагруженный), расчет производят по неравенству (14), которое выведено для случая, когда технические обслуживания резервного и резервируемого ТСЗЛ смещены по времени так, что при техническом обслуживании одного ТСЗЛ другое обязательно находится в режиме дежурства:

Соблюдение неравенств (13) и (14) означает, что уровень обеспечения безопасности людей не ниже требуемого Техническим регламентом . Однако, если левые части неравенств значительно меньше правых, надежность ТСЗЛ в данной ситуации чрезмерна и на поддержание этой надежности тратятся излишние эксплуатационные расходы. Эти расходы можно сократить до минимума следующим образом.

Для нерезервированного ТСЗЛ, как описано в п.5, по формуле (12) вычисляют два значения τ. Большее значение позволит обеспечить требуемую Техническим регламентом безопасность людей при минимальных эксплуатационных расходах.

Для дублированного ТСЗЛ (резервирование общее, резерв нагруженный) в неравенство (14) подставляют различные значения τ и методом последовательного приближения левой части неравенства к правой вычисляют предельное значение τ, при котором левая часть не будет превышать правую.

При необходимости проведения расчетов с перебором большого числа вариантов ТСЗЛ при различных исходных данных (например, при проектировании ТСЗЛ), предельное значение τ можно вычислить из уравнения (15):

где ;

Это уравнение решается с помощью ПЭВМ с применением стандартной программы.

7. При защите людей на объекте двумя, тремя или четырьмя ТСЗЛ различного типа, например, автоматической установкой пожаротушения (АУП), системой противодымной защиты (ПДЗ), системой пожарной сигнализации (СПС), системой оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ), расчет производят следующим образом.

7.1. Если все типы ТСЗЛ конструктивно и функционально скомпонованы как единая система противопожарной защиты (СПЗ) объекта так, что срабатывание (от-

каз) одного ТСЗЛ, например, АУП, приводит к срабатыванию (отказу) других ТСЗЛ, по формулам (1-6) вычисляют ωc , ωя каждого типа ТСЗЛ.

7.2 Вычисляют ωc (СПЗ) и ωя (СПЗ) единой системы противопожарной защи-

где t в (i ) - среднее время восстановления ТСЗЛ i- го типа; l - число типов ТСЗЛ.

В частности, если объект снабжен четырьмя ТСЗЛ различного типа, как указано в п.7:

7.5. Если все типы ТСЗЛ конструктивно и функционально представляют собой автономные, полностью независимые друг от друга технические средства так, что отказ одного ТСЗЛ не влияет на работоспособность других ТСЗЛ, по формулам (1-8,

11.1-11.3, 12) вычисляют К с , К я , К то каждого ТСЗЛ в отдельности и полученные значения суммируют для определения К (АУП), К (ПДЗ), К (СОУЭ), К (СПС):

К (АУП) = К с (АУП) + К я (АУП) + К то (АУП);
К (ПДЗ) = К с (ПДЗ) + К я (ПДЗ) + К то (ПДЗ);
К (СОУЭ) = К с (СОУЭ) + К я (СОУЭ) + К то (СОУЭ);
К (СПС) = К с (СПС) + К я (СПС) + К то (СПС).
7.6. Вычисляют вероятность того, что все четыре типа ТСЗЛ окажутся нерабо-
тоспособными:
К (4) = К (АУП) · К (ПДЗ) · К (СОУЭ) · К (СПС).
7.7. Полученное значение К (4) сравнивают, как описано в п.6, с правой частью
неравенства (13):

Расчет радиационного риска для личного состава аварийно-спасательных формирований

Допустимое время Т работы в поле с мощностью эффективной дозы излучения Р , при которой не будет превышена допустимая для человека эффективная доза Д (Д ≤ 0,2Зв ):

Т = Д / Р .

Минимальное безопасное расстояние L от локального источника излучения, на котором личный состав может работать в течение времени Т :

L = l , (27)

где l – расстояние, на котором локальный источник излучения создает мощность дозы Р l.

Толщина экрана d из любого материала, который необходимо поставить между локальным источником излучения и людьми, чтобы мощность дозы на

где 1,3 – толщина слоя половинного ослабления излучения для свинца, см; m – число слоев половинного ослабления излучения для материала

ρc , ρ – плотность свинца и материала экрана.

где P 0 – мощность дозы излучения на рабочем месте до установки экрана; P 1 – допустимая мощность дозы излучения на рабочем месте после

установки экрана.

Среднее число N 1 людей из N человек облучѐнных, которые заболеют неизлечимой болезнью и умрут от неѐ в среднем через 15 лет после облучения:

где 0,0134 1/год – средний риск смерти человека за 1 год (Россия, 2010 г., городское население, мужской пол, возраст 30-59 лет).

Расчет вероятности возникновения пожаров (Прогнозирование пожаров)

Вероятность Р(N ж ) возникновения пожара с числом одновременных жертв N ж до 5 человек включительно за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N вычисляют по формуле:

где λ – интенсивность потока пожаров определенного типа (табл. 1).

Таблица 1 Интенсивности потоков пожаров в России, усредненные по статистическим данным за

2009-2010 г.г.

Поток пожаров с числом		Интенсивность потока пожаров
одновременных жертв N ж		λ, 1/чел. · год
одновременных жертв N ж		λ, 1/чел. · год
(все пожары) 0 или >	N ж0+		· 10 -6	λ 0+
	N ж1+		· 10 -6	λ 1+
	N ж2+		· 10 -6	λ 2+
	N ж3+	2,3 · 10-6		λ 3+
	N ж4+	0,6 · 10-6		λ 4+
	N ж5+	0,2 · 10-6		λ 5+

Вероятность возникновения пожара Р(N ж ) с числом одновременных жертв N ж более 5 человек за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N :

где N ж - число одновременных жертв при пожаре; λ 5+ - интенсивность потока пожаров с числом одновременных жертв 5 или более человек; a, b, c - параметры распределения числа одновременных жертв при пожаре типа N ж5+ (a

14,81; b = 0,58; c = 5).

Усредненные по всей стране и по всем объектам интенсивности потока пожаров λ, указанные в табл. 1, следует применять в случае, когда нет более

точных данных. В приложении 6 представлены уточненные интенсивности потока пожаров, которые проходят под названием «частота возникновения пожара». Частота возникновения пожара в расчете на одно учреждение означает (λ·N) формуле (33). Частота возникновения пожара в расчете на одного человека означает λ в формуле (33).

Вычисление экономического эквивалента человеческой жизни

Экономический эквивалент Э (Т ж ) жизни среднестатистического человека без различия пола в среднем возрасте Т ж :

Э (Т ж ) = Д с 2 / Р у ,

где Д с 2 – среднедушевой располагаемый денежный годовой доход (среднедушевой денежный доход за вычетом обязательных платежей: налогов, квартплаты, коммунальных услуг и других финансовых обязательств); Р у – фоновый риск смерти людей (коэффициент смертности с учетом всех причин смерти); Т ж – средний возраст живущих людей (в России на 2010 г. – 38,5 лет);

Экономический эквивалент Э о жизни новорожденного:

где а, b, с – параметры плотности распределения вероятностей возраста жи-

вущих людей: на 2010 г. а = 43,31; b = 1,86; с = 0.

Экономический эквивалент Э (t ж ) среднестатистического человека в возрасте t ж :

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Расчет надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара

Задача 1. Планируется укомплектовать 16 этажную гостиницу на N = 500 мест со второго этажа и выше индивидуальными пожарными спасательными устройствами канатно-спускного типа. Средства, выделяемые на эксплуатационные расходы, позволяют назначить такую стратегию технического обслуживания, которая включает техническое обслуживание устройств с периодичностью не менее τ = 0,5 года (дежурное время) при средней продолжительности технического обслуживания t то = 8 часов = 0,000913 года. Ранее m

= 100 устройств этого типа прошли эксплуатационные испытания в течение t i

= 2 лет каждое, причем за это время на 100 устройств было обнаружено Σ n c = 12 скрытых и Σn я = 4 явных отказов. Среднее время восстановления работоспособности (время устранения неисправности) устройства составило t в = 3 часа = 0,000342 года, среднее время неработоспособного состояния по при-

чине явных отказов t я = 6 часов = 0,000685 года.

Вычислить: 1. Индивидуальный пожарный риск Р н в гостинице при назначенной стратегии технического обслуживания спасательных устройств;

2. Оптимальное значение (дежурное время), при котором индивидуальный пожарный риск в гостинице достигает минимально возможное значение Р нм ;

3. Минимальное и максимальное значения τ (дежурное время), при которых индивидуальный пожарный риск не превышает допустимого Техническим регламентом значения;

4. Результаты вычислений представить в графической и в табличной форме;

5. Сделать заключение о возможности снижения индивидуального пожарного риска в гостинице до допустимого уровня путем снабжения каждого постояльца гостиницы индивидуальным пожарным спасательным устройством, а также о возможности снижения эксплуатационных расходов за счет увеличения дежурного времени τ сверх указанного в условии задачи.

Решение. 1. По формулам (1) и (2) вычислим параметры потоков скрытых и явных отказов спасательного устройства:

ω c = 12 / 100 · 2 = 0,06 1/год; ω я = 4 / 100 · 2 = 0,02 1/год.

2. По формуле (7) вычислим интенсивность восстановления работоспособности устройства (к восстановлению работоспособного состояния устройства

приступают после некоторого времени задержки, обусловленной административными, логистическими и техническими причинами):

μ = 1 / 0,000685 = 1460 1/год.

3. Вычислим интенсивность требований λ т предотвращать воздействие ОФП на человека (интенсивность требуемой функции). Для этой цели воспользуемся приложением 6. Частота возникновения пожара в гостиницах составляет λ = 3,255 · 10- 4 в расчете на одно место. С учетом того, что в гостинице N = 500 мест, вычислим по формуле (33) вероятность Р возникновения пожара в гостинице за t = 1 год:

Не каждый пожар сопровождается гибелью людей. По статистическим данным за 2010 г. в Российской Федерации только 6 % пожаров сопровождалось гибелью людей (в большинстве случаев одного человека). Тогда вероятность Р г гибели людей в гостинице за 1 год равна:

Р г = 0,150196 · 0,06 = 0,009012,

а вероятность Рг1 гибели одного отдельно взятого человека (индивидуальный пожарный риск):

Р г1 = Р г / N = 0,009012 / 500 = 0,000018.

Вероятность Р г1 и есть интенсивность требований λт предотвращать воздействие ОФП на человека (интенсивность требуемой функции):

λт = Р г1 = 0,000018.

4. По формуле (11) вычислим индивидуальный пожарный риск Р н для человека, снабженного спасательным устройством (вероятность того, что спасательное устройство за время Т = 1 год будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на человека будут воздействовать ОФП):

Р н = 0,000018 · 1· (0,06 · 0,5 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,5) = 0,3 · 10- 6 .

5. По формуле (8) вычислим оптимальное время (дежурное время), при ко-

тором вероятность нахождения спасательного устройства в неработоспособном состоянии будет минимально возможной при данных условиях:

= (2 · 0,000913 / 0,06)0,5 = 0,174 года.

6. По формуле (11) вычислим минимально возможный при данных условиях индивидуальный пожарный риск Р нм , подставляя полученное значение вместо τ :

Р нм = 0,000018 · 1 · (0,06 · 0,174 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,174) = 0,1 · 10- 6

7. По формуле (12) вычислим два значения τ, при которых индивидуальный пожарный риск не превышает допустимого Техническим регламентом значения:

τ1 = (81,09 – 79,64) / 87,6 = 0,017 года; τ2 = (81,09 + 79,64) / 87,6 = 1,83 года.

8. Подставим полученные значения τ 1 , τ 2 в формулу (11) и вычислим Р н :

Р н (τ1 ) = 0,000018 · 1 · (0,06 · 0,017 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,017) = 10- 6 ;

Р н (τ2 ) = 0,000018 · 1 · (0,06 · 1,83 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 1,83) = 10- 6 ;

9. Результаты решения представляем в табл.2 и на рис. 5

		Таблица 2
	Результаты решения задачи 1
		Эксплуатационные расходы
дежурное время	Пожарный риск Рн (10- 6 )	(за 1 приняты расходы при
		τ = 1,83 года)

Заключение: 1. Индивидуальный пожарный риск в гостинице при ее снабжении индивидуальными пожарными спасательными устройствами в расчете на каждого человека и при стратегии их технического обслуживания, предусматривающей дежурное время τ = 0,5 года, при средней продолжительности технического обслуживания t то = 8 часов, составляет 0,3 · 10-6 (п.4 решения задачи).

2. Оптимальное дежурное время, при котором индивидуальный пожарный риск в гостинице достигает минимально возможного значения Р нм = 0,1 · 10-6 , составляет = 0,174 года (п.п.5,6 решения).

ПРИМЕРЫ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ ПРОГНОЗА ПОСЛЕДСТВИЙ ЧС

11.1. Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций
по статистическим данным на ближайший год

Понятие «чрезвычайный» – это исключительный, очень большой, превосходящий всё (С.И.Ожегов).

Чрезвычайная ситуация – это нарушение нормальных условий жизнедеятельности людей на определенной территории или экватории, вызванное вероятностным источником (различного происхождения) и приведшее или могущее привести к значительном человеческим и материальным потерям.

Природная чрезвычайная ситуация – это обстановка на определенной территории или акватории, сложившаяся в результате возникновения природного источника стихийного бедствия при котором нарушаются нормальные условия жизнедеятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде.

Техногенная чрезвычайная ситуация – это обстановка на определенной территории или акватории, возникшая вследствие неумышленных действий человека, в результате которых на производстве, жилищно-бытовой сфере и транспорте происходят пожары, взрывы, разрушения, аварии и катастрофы, при которых нарушаются нормальные условия жизнедеятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наноситсяущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей среде.

Биолого-социальная чрезвычайная ситуация – этообстановка на определенной территории или акватории, при которой вследствии возникновения биолого-социального источника нарушаются нормальные условия: жизнедеятельности людей, существования диких и сельскохозяйственных животных и птиц и произрастания растений, возникает угроза: жизни и здоровью людей, широкого распространения инфекционных болезней, потерь диких и сельскохозяйственных животных, птиц и растений.

Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций по статистическим данным на ближайший год необходим для принятия решения об инвестициях в районы, подверженные различным опасностям, с целью разработки социально-организационных и инженерно-технических решений направленных на укрепление безопасности жизнедеятельности населения в этих районах.

Задание 1

Тема: Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций с помощью корреляционного метода оценки .

Прогноз чрезвычайных ситуаций на ближайший год с помощью корреляционного метода оценки заключается в решении системы уравнения прямой.

где п – число наблюдений;

Y – количествочрезвычайных ситуаций за год (в одном наблюдении);

t – коэффициент при а и в , равный порядковому номеру наблюдений;

в – значение расчетного прироста чрезвычайных ситуаций при всех наблюдениях;

а – значение расчетного базового количества чрезвычайных ситуаций.

Задача: На основании статистических данных ежегодного Государственного доклада МЧС РФ на территории Российской Федерации за 1993–2002 годы было следующее количество чрезвычайных ситуаций природного (стихийных бедствий) характера (табл. 11.1).

Таблица 11.1

Цель: Построить график прогноза возможной природной чрезвычайной ситуации в РФ и сделать вывод о тенденции количества стихийных бедствий на ближайший год.

Решение

1. Для удобства вычислений выполним расчетную табл. 11.2.

Таблица 11.2

Годы (п )	Число ЧC (Y )	t	t 2	Y ×t









			100 ,
S 10

2. Подставим данные таблицы в уравнение и получаем

Решим эту систему уравнений методом последовательного исключения неизвестных (поделим на коэффициент при «а »).

3. В уравнение прямой у = а + в × t подставляем данные а и в для п числа наблюдений равного 1 и 10

у 1 = 229,5 + 9,9 × 1 = 239,45

у 10 = 229,5 + 9,9 × 10 = 328,5

4. Строим график прогноза природных чрезвычайных ситуаций (стихийных бедствий).

Вывод: На основании графика прогноза тенденции количества природных (стихийных бедствий) чрезвычайных ситуаций, видим, что ожидается увеличение количества ЧС природного характера в 2003 г. по сравнению с 2002 г. В действительности по статистическим данным Государственного доклада МЧС РФ на территории России в 2003 г. произошло 286 стихийных бедствий, что на 16 случаев больше чем в 2002 г.

Задание 2

Тема : Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций с помощью априорной оценки риска ЧС

Оценка риска пожара может быть априорной или апостериорной.

Априорная оценка риска – аналитическое пророчество или предвидение нежелательных событий. Выполняется на основе моделирования развития событий, приводящих к нежелательным последствиям, исходя из учета течения событий в прошлом и их состояния в настоящем.

Апостериорная оценка риска – выполняется по факту совершившихся нежелательных событий (пожаров) т.е. фактический риск.

Последовательность апостериорных оценок риска ЧС, выполненных для отдельных этапов прошлого служит исходными данными для выявления тенденции изменении фактического риска ЧС во времени, т.е. предсказывать с приемлемой надежностью риск ЧС на будущее (год). Иначе априорный риск ЧС вычисляем через ряд апостериорных оценок риска ЧС.

Задача: На основании статистических данных ежегодного Государственного доклада МЧС РФ на территории РФ за 1992–2002 года произошло следующее количество ЧС природного (стихийного бедствия) характера (табл. 11.3).

Определить : Оценку (прогноз) количества ЧС в 2002 году и риск ЧС (чел./год) в прогнозируемом году.

Таблица 11.3

Решение

1. Определим тенденцию изменения риска ЧС времени

где п – число ЧС в рассматриваемом периоде (году);

N – количество жителей в рассматриваемом периоде.

2. Оценим средний прирост DR риска ЧС за год (10 лет):

где R j – риск ЧС в j -том наблюдении;

R 1 –риск ЧС в первом наблюдении;

k – количество наблюдений.

3. Выполним оценку риска ЧС на 2003 год

R п = R k + DR ,

где R k – риск ЧС последнего наблюдения

R 2003 = R 2002 + DR = 0,0186×10 –5 + 0,031×10 –5 = 0,217×10 –5 .

4. Определяем (спрогнозируем) количество ЧС на 2003 г.

n 2003 = N 2003 · R 2003 = 144,2×10 +6 0,217××10 –5 = 312,9 » 313

Вывод: Можно с определенной вероятностью утверждать, что в 2003 г. на территории РФ следует ожидать тенденцию увеличения количества природных (стихийных бедствий) ЧС по сравнению с 2002 г. (286).

Задание 1

Цель: Расчет риска возникновения пожара и его уровня для твердых сгораемых материалов

Задача : На объекте находится склад разрыхленного льна. Здание склада II степени огнестойкости площадью 720 м 2 , имеет площадь проемов (окон и дверей) 60 м 2 . Коэффициент огнестойкости К о = 2. В нем находится общее количество сгораемых материалов 180 т. Стоимость здания, оборудования и сырья составляет 10000 тыс. руб. Склад оборудован автоматической системой пожаротушения и внутренним противопожарным водопроводом.

Лен разрыхленный имеет следующие пожароопасные показатели: Т воспл = 200°С; Т с.воспл = 230°С; энергия зажигания Е 0 = 20 мДж; Коэффициент неполноты сгорания b = 0,95; коэффициент изменения массовой скорости выгорания b с = 1,3; массовая скорость выгорания y = 0,0121 кг/м 2 ×с

Определить : Критическую и фактическую пожарную нагрузку в складе, риск возникновения пожара и его уровень при появлении конкретного источника зажигания.

Решение

1. Определяем критическую и фактическую пожарную нагрузку

П– предел огнестойкости строительных конструкций, мин.;

b – коэффициент неполноты сгорания (коэффициент химического недожога);

b с – коэффициент изменения массовой скорости выгорания;

y– массовая скорость выгорания, кг/(м 2 ·ч);

k 0 – коэффициент огнестойкости;

Принимаем для расчетов:

I СО – 150 мин

II СО – 120 мин

III СО – 90 мин

IV СО – 60 мин

V СО – 15 мин

М > М кр; 250 > 28,02

Р – общее количество сгораемых материалов, кг

2. Определяем вероятность появления конкретного источника зажигания.

t – время работы объекта за анализируемый период,

t = 365 × 24 = 8760 (ч);

t и.з. – среднее время работы объекта до появления любого источника зажигания, t и.з. = 3,03 × 10 4 · Е 1,2 0 ;

t и.з. = 3,03 × 10 4 · 20 1,2 =110,33×10 4

Е 0 – минимальная энергия зажигания горючей среды (пожарной нагрузки), Дж;

е – основание натурального логарифма, е =2,718;

Е 0 = 20 мДж – для разрыхленного льна.

3. Определяем риск возникновения пожара по формуле

R n = ,

У – ожидаемый материальный ущерб, тыс. руб.;

Р Мкр – вероятность появления критической пожарной нагрузки;

М, М кр – соответственно реальная и расчетная критическая пожарная нагрузка, при М ³ М кр, вероятность появления критической пожарной нагрузки Р Мкр =1;

– вероятность появления достаточного количества кислорода воздуха, в начальный период пожара (загорания) вероятность появления кислорода воздуха принимаем ;

4. Определяем уровень риска возникновения пожара по табл. 11.4

При P и.з << 0,05, уровень риска возникновения пожара «допустимости».

Вывод : Реальная пожарная нагрузка превышает критическую, степень риска возникновения пожара оценивается в 79 тыс. руб., вероятность появления любого источника зажигания составляет 0,0079, что определяет уровень риска возникновения пожара в складе как «допустимый».

Задание 2

Цель: Расчет риска возникновения пожара (взрыва) и его уровня для горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей .

Задача: В производственном помещении, геометрические размеры которого 20´20´5 метров в техпроцессе обращается легковоспламеняющаяся жидкость пропаналь. Химическая формула пропаналя С 3 Н 6 О; r = 817 кг/м 3 ; Т всп = 20°С; Т с.воспл = 227°С; Е = 0,47 мДж; Q н = 1816 кДж/моль; М = 58,08 кг/к моль.

Из-за нарушения технологического регламента произошел выброс в помещение пропаналя массой 20 кг. Температура в производственном помещении 26°С. Стоимость производственного помещения вместе с техоборудованием и сырьем оценивается в 1000 тыс.руб.

Определить: Фактическую и критическую концентрацию паров пропаналя при аварии, риск возникновения пожара (взрыва) и его уровень при появлении конкретного источника зажигания.

Решение 1. Определяем критическое значение концентрации пропаналя для производственного помещения , кг/м 3 .

а) для индивидуальных веществ, состоящих из атомов С; Н; О; N; C1; Вr; I и F.

б) для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей.

где m – масса горючего газа (ГТ), легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), кг;

V – геометрический объем помещения, м 3 . Определяется как произведение геометрических размеров помещения: V = l × в × h (здесь l , в , h – соответственно длина, ширина и высота помещения);

DР - избыточное давление взрыва (значения которого принимают в
зависимости от последствий возможного взрыва) DР = 1 кПа; DР =5кПа; DР = 20 кПа; ;

К св – коэффициент свободного объема помещения (допускается принимать К св = 0,8);

Р m ах – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным (При отсутствии данных допускается принимать Р m ах = 900 кПа);

Р 0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным Р 0 = 101 кПа);

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения.

Допускается принимать Z = 0,5 для ГГ, Z = 0,3 для ЛВЖ и ГЖ.

r г.п – плотность газа или пара при расчётной температуре t p кг/м 3 , определяется по формуле:

М – молярная масса, кг/кмоль;

V 0 –молярный объем, равный 22,413 м 3 /кмоль;

t p – расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры принимается максимально возможная температура воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможная температура воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t p по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать её равной 61°С.

С ст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ %(об), вычисляемая по формуле

b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, определяется по формуле

п с, п н, п 0 , п х – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего. Пропаналь – С 3 Н 6 О

Н т – удельная теплота сгорания, Дж/кг;

С р – теплоёмкость воздуха, Дж/(кг×к), допускается принимать С р = 1,01×10 3 Дж/(кг×к);

Т 0 – начальная температура воздуха, К, Т 0 = t в + 237, (t в – начальная температура воздуха, °С);

r в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т 0 , кг/м 3 определяется по формуле:

К н – коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и недиабатичность процесса горения. Допускается принимать К н = 3.

2. Определяем фактическое значение концентрации пропанами в помещении.

кг/м 3

3. Определяем вероятность появления конкретного источника зажигания для пропаналя.

Е 0 – минимальная энергия зажигания горючей среды, мДж.

4. Определяем риск возникновения пожара (взрыва) по формуле

У – ожидаемый материальный ущерб, тыс. руб.

– вероятность появления критической пожарной нагрузки;

– соответственно фактическая (реальная) и расчетная критическая концентрация паров пропана при , вероятностьпоявления критической концентрации .

– вероятность появления достаточного количества кислорода воздуха, в начальный период пожара (взрыва) вероятность появления кислорода воздуха принимается ;

Р и.з – вероятность появления конкретного источника зажигания

R n = (1 × 1 × 0,49) × 1000 = 490 тыс.руб.

Риск возникновения пожара (взрыва) оценивается в 490 тыс.рублей.

5. Определяем уровень риска возникновения пожара (взрыва).

и 1 > Р и.з > 0,85 – чрезвычайно высокий

и 0,85 > Р и.з > 0,50 – высокий

и 0,50>Р и.з. > 0,25 – существенный

и 0,25> Р и.з > 0,05 – низкий

и Р и.з < 0,05 – допустимый

и 0,50 > Р и.з >

При условии и 0,50 > Р и.з > 0,25 является «существенным».

Вывод: Реальная концентрация пропаналя в помещении превышает критическую, степень риска возникновения пожара (взрыва) оценивается в 490 тыс. руб. вероятность появления конкретного источника зажигания составляет 0,49, что определяет уровень возникновения пожара (взрыва) в помещении как «существенный».

11.3. Прогнозирование и оценка обстановки при горении и взрывах
топливно- газовоздушных смесей.

На основании ГОСТ Р 22.0.8-96 взрыв – это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу.

Взрывоопасность вещества в значительной степени зависит от того, в каком агрегатном состоянии оно находится, которое в свою очередь зависит от давления Р и температуры Т .

По типу взрывного процесса взрывы подразделяют на дефлаграционный и детонационный.

Дефлаграционный взрыв облаков газовоздушной смеси (ГВС) и топливо- воздушной смеси (ТВС) – это энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической, химической реакции с дозвуковой скоростью (взрывное горение).

Детонационный взрыв облаков газо - и топливовоздушных смесей – энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической химической реакции со сверхзвуковой скоростью.

На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:

– неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток под высоким времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы);

– образование облаков топливовоздушных смесей или других газообразных, пылевоздушных веществ, вызванное их быстрыми взрывными превращениями (объемный взрыв);

– взрывы трубопроводов, сосудов, находящихся давлением или с перегретой жидкостью (физические взрывы).

Аварийный взрыв – чрезвычайная ситуация, возникающая на потенциально опасном объекте в любой момент времени в ограниченном пространстве спонтанно по стечению обстоятельств или в результате ошибочных действий работающего на нем персонала

Взрыв в твердой среде вызывает ее разрушение и дробление, в воздушной или водной – образует воздушную или гидравлическую ударную волну, которая и оказывает разрушающее воздействие на объекты.

Основными поражающими факторами взрыва являются:

– воздушная ударная волна;

– тепловое излучение и разлетающиеся осколки;

– пылевые, дымные и токсические газовые облака и аэрозоли, возникшие от веществ, применявшихся в техпроцессе или образовавшихся в ходе пожара;

– пламя и пожар.

Задача: На трубопроводе бытового газа, диаметром 200 мм, низкого давления Р г = 0,95 МПа произошел разрыв. Состав бытового газа: метан (СН 4) – 90 %; этан (С 2 Н 6) – 4 %; пропан (С 3 Н 8) – 2 %; Н – бутан (С 4 Н 10) – 2 %; изопентан (С 5 Н 12) – 2 %. Температура бытового газа t = 40°С. Скорость ветра W = 2 м/с. Коэффициент расхода из образовавшегося отверстия μ–0,8.

Определить границы зоны детонации образовавшегося газового облака и возможность нарушения жизнедеятельности в населенном пункте, расположенном на расстоянии 100 м от места аварии.

Решение

1. Определяется удельная газовая постоянная бытового газа

где g к – доля i -го компонента в бытовом газе;

т к – молекулярная газовая постоянная, кг/к×моль;

п – число компонентов;

8314 – универсальная газовая постоянная, Дж/кг×К;

2. Определяется удельный объем транспортируемого бытового газа

где Т – температура транспортируемого газа, К;

Р г – давление газа в газопроводе, Па.

м 3 /кг

3. Определяется массовый секундный расход бытового газа из газопровода

где y – коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения y = 0,7);

F – площадь отверстия истечения, принимается равной площади сечения трубопровода, м 2 .

μ–коэффициент расхода, учитывает форму отверстия, принимается μ = 0,7–0,9.

кг/с.

4. Определяется граница зоны детонации бытового газа на месте аварии

5. Оценивается зона опасности при аварии

Rg < L ; 58 м < 100 м/

Вывод: Населенный пункт не попадает в зону детонации бытового газа при аварии на газопроводе. В населенном пункте разрушения не прогнозируется.

11.4. Расчет и оценка очагов поражения при авариях
на производствах с АХОВ

В условиях производства и быта постоянно находятся вредные вещества, которые в атмосфере воздухе присутствуют в виде: газа, пыли, пара, тумана и аэрозоля, а также виде жидкостей сыпучих и твердых материалов.

Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать производственные и бытовые травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Особо опасными вредными веществами являются химические вещества.

Опасное химическое вещество (ОХВ) – химическое вещество, прямое или опосредовательное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель (ГОСТ Р 22.3.05-94.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

В зависимости от вертикальных потоков воздуха различают три степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУ): инверсию, изотермию и конвекцию.

Инверсия (ИН) – это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. При инверсии нижние слои воздуха холоднее верхних , что препятствует рассеиванию АХОВ;

Изотермия (ИЗ) – характеризуется стабильным равновесием между нижними иверхними слоями воздуха , что способствует длительному застою паров АХОВ.

Конвекция (К) – это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. При конвекции нижние слои воздуха нагреты сильнее верхних , что способствует быстрому рассеиванию АХОВ.

Химическая авария – это авария на ХОО, сопровождающаяся проливом или выбросом ОХВ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также окружающей природной среды.

Под оценкой химической обстановки понимают определение масштаба и характеры заражения АХОВ, анализ их влияния на деятельность объектов и населения.

Исходными данными для оценки химической обстановки являются:

– тип и общее количество АХОВ на объекте;

– количество АХОВ, выброшенное (вылитое) в окружающую среду;

– район и время выброса (вылива) АХОВ;

– физико-химические и токсические свойства АХОВ;

– топографические условия местности и характер её застройки;

– метеорологические условия.

Зона химического заражения – территория или акватория, в пределах которой распространены или куда принесены ОХВ в концентрациях или количествах создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

При расчетах используются коэффициенты:

К1 – коэффициент условий хранений;

К2 – коэффициент физико-химических свойств;

КЗ – коэффициент соотношения токсодоз (хлора и АХОВ);

К4 – коэффициент скорости ветра;

К5 – коэффициент степени вертикальной устойчивости воздуха;

К6 – коэффициент времени сначала аварии;

К7 – коэффициент температуры воздуха.

Задача : В результате аварии на химически опасном объекте произошел выброс АХОВ при следующих исходных данных:

– тип АХОВ – хлорпикрин; плотностью 1,658 т/м 3 ;

– токсодоза – 0,2 мг × мин/л; Объем хранения 100 м 3 ;

– условия хранения АХОВ – жидкость под давлением;

– высота обвалования Н = 2 м; время после аварии N = 44;

– метеоусловия: изотермия; температура воздуха Т в = 10°С;

– скорость ветра U в = 2 м/с;

– скорость переноса облака W = 10 км/ч;

– расстояние от источника выброса АХОВ до населенных пунктов: 6; 12 км;

– вспомогательные коэффициенты: K 1 = 0; К 2 = 0,002; К 3 = 0,3;
К 4 = 1,337; К 5 = 0,23; К 6 = 3,03; К 7 = 1.

Определить: 1. Время подхода облака зараженного воздуха к каждому населенному пункту.

2. Величину выброса.

3. Время поражающего действия (испарения).

4. Эквивалентное количество АХОВ в первичном и вторичном облаках.

5. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс АХОВ.

6. Размеры зоны химического заражения.

7. Нанести зону химического заражения на схему.

Решение

1. Время подхода, ч, зараженного воздуха к определенному рубежу определяется по формуле:

W – средняя скорость переноса переднего фронта облака воздушным потоком, км/ч;

L – расстояние от источника заражения до заданного рубежа, км;

ч;

ч.

2. Величина количества выброшенного (разлившегося) при аварии на хранилищах вещества (Q ) рассчитывается по формуле:

Q 0 = r × V ,

где V – объем хранилища, м 3 ;

r – плотность газообразованного АХОВ, т/м 3 .

Q 0 = 1,658 × 100 = 165,8 (Т)

3. Продолжительность Т, ч, поражающего действия АХОВ определяется временем его испарения с площади разлива и находится по формуле:

где h – толщина слоя жидкости, разлившейся в самостоятельный поддон (обвалование), определяется по формуле: h = Н – 0,2; Н – высота поддона (обвалования), м;

ч.

4. Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (Q э1) определяется по формуле

Q э1 = K 1 × К 3 × K 5 × К 7 × Q 0

Q э1 = 0 × 0,3 × 0,23 × 1 × 165,8 = 0, т.е первичное облако не образуется.

5. Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку (Q э2) определяется по формуле:

6. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс АХОВ (км) определяется по формуле:

Г пред = W × t,

где t – время от начала аварии, ч;

Г пред = 10 × 4 = 40 км.

7. При скоростях ветра более 1 м/с нахождения глубины зоны заражения ведется с использованием формул интерполирования с использованием таблицы «Глубина зон заражения АХОВ», км;

Г б; Г м; Г х – соответственно большее, меньшее и искомое значение глубины распространения зараженного воздуха, км;

Q э(б) ; Q э(м) ; Q э(х) – соответственно большее, меньшее и непосредственно перешедшее в первичное (вторичное) облако эквивалентное количество АХОВ, (т). Так как Q э1 = 0, то расчет ведется по Q э2 , Q э(х) = Q э2 .

По таблице интерполирования для скорости ветра в 2 м/с и для Q э2 = 1,1 (+) выбираем Q э между 3 и 1 (т) находим соответствующие значения глубины рас-прстранения АХОВ, км: 5,35; 2,84 (км);

8. Полная глубина зоны заражения Г, обусловленная совместным воздействием первичного и вторичного облаков АХОВ, определяется соотношением:

Г = Г 1 + 0,5×Г 2 ; при Г 2 < Г 1 или Г + Г 2 + 0,5× Г 1 при Г 1 < Г 2 .

Полученное значения глубины зоны заражения Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г пред. За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из 2-х сравниваемых между собой значений Г и Г пред.

Г = Г 2 + 0,5×Г 1 ; Г = 2,96+ 0,5×0 = 2,96 км

Г пред = 40 км. Выбираем Г = 2,96 км

9. Ширина зоны химического заражения АХОВ определяется в зависимости от степени вертикальной устойчивости (СВУ) приземистых слоем атмосферы и колебаний направления ветра.

– при инверсии: Ш = 0,03 Г

– при изотермии: Ш = 0,15 Г

– при конвекции: Ш = 0,2 Г

Ш = 0,15 × Г = 0,15 × 2,96 = 0,45 км.

10. Высота подъема облака АХОВ (Н об) зависит от глубины
распространения и степени вертикальной устойчивости (СВУ):

– при инверсии: Н об = 0,005 Г

– при изотермии: Н об = 0,015 Г

– для открытой местности Н об увеличивается в 2 раза

Н об = 0,015 × Г × 2 = 0,015 × 2,96 × 2 = 0,089 км.

11. Площадь зоны возможного химического заражения (ВХЗ) первичным (вторичным) облаком АХОВ – площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра перемещается облако АХОВ рассчитывается по формуле

S в = 8,75 × 10 –3 × Г 2 × j

S в – площадь зоны, км 2 ;

Г – глубина зоны, км;

j – угловые размеры зоны, град, для скорости ветра м/с:

< 0,5 – 360° ; 0,6 – 1 – 180°; 1,1 – 2,0 – 90° ; > 2 – 45°

S в = 8,75 × 10 –3 × (2,96) 2 × 90 = 6,90 км 2

12. Площадь зоны фактического заражения АХОВ – площадь территории, зараженной АХОВ в опасных пределах, рассчитывается по формуле:

S ф = К в × Г 2 × N 0,2 ,

К в – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, который принимают равным:

– при инверсии – 0,081

– при изотермии – 0,133

– при конвекции – 0,235

N – время, прошедшее после аварии, ч.

S ф = 0,133 × 2,96 2 × 4 0,2 = 1,165 × 4 0,2 = 2,065 × 1,32 = 1,54 км 2 .

Зона фактического заражения имеет форму эллипса, входит в зону возможного химического заражения и обычно не наносится на карты (схемы) ввиду возможного перемещения облака АХОВ.

13. Нанесение зоны химического заражения на карту, план, схему:

– точкой синего цвета отмечается место аварии и проводится ось в направлении распространения облака;

– на оси следа откладывают величину глубины возможного заражения АХОВ;

– синим цветом наносится зона возможного заражения АХОВ (в виде окружности, полуокружности или сектора в зависимости от скорости ветра в зависимости от скорости ветра в приземном слое воздуха);

– зона возможного химического заражения штрихуется желтым цветом.

– возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись.

В числителе – тип и количество выброшенного АХОВ (т), в знаменателе – время и дата аварии.

Вывод: Полная глубина зоны химического заражения составляет 2,96 км, а расстояние от ХОО до нанесенных пунктов соответственно равно 6 и 12 км, то химическое заражение данным населенным пунктом не угрожает.

Задание 1

Тема: Расчет очагов поражения при авариях на РОО

Радиационная обстановка – это обстановка, которая складывается на территории административного района, населенного пункта или объекта жизнедеятельности человека в результате радиоактивного заражения местности и которая требует принятия определенных мер защиты.

Радиационная обстановка характеризуется масштабом (размером территории заражения) и степенью (мощностью дозы – уровнем радиации) радиоактивного заражения, а также влиянием этого заражения на действия формирований РСЧС, работу объектов народного хозяйства (ОНХ) и жизнедеятельности населения.

Радиационная обстановка создается при авариях на радиационно-опасных объектах (РОО), а также в военное время при применении противником ядерного оружия. ,

При авариях на РОО с выбросами радиоактивных веществ образуются зоны радиоактивного заражения, характеризующиеся уровнем радиации, дозой облучения и площадью зоны заражения. Зоны подразделяются на:

А 1 – слабого заражения; А – умеренного; Б – сильного; В – опасного; Г – чрезвычайно опасного заражения.

А 1 – зона радиоактивной опасности. Границы зоны на карты наносятся красным цветом.

А – зона проживания с льготно - экономическим статусом. Границы зоны «А»

Вопрос, для чего необходим расчет пожарного риска, всегда стоит перед руководителями объектов защиты (предприятий и организаций). Не все понимают этот показатель определяет. Поэтому дадим ему точное определение. Пожарный риск – это возможность появления пожарной опасности как для людей, так и для материальных ценностей. Получается, что производимый расчет – это не что иное, как оценка воздействия на людей опасностей, подстерегающих их во время пожара. Кстати, пожарные риски узаконены ФЗ РФ №123 в статье 6, где четко написано, что расчеты необходимы для тех объектов, где есть отступления от нормативных актов, связанных с противопожарной безопасностью.

Начнем с вопроса, для чего нужен расчет пожарного риска. Здесь несколько позиций, которые обосновывают те или иные параметры:

площади объекта в целом или его отсеки и секции;
решения, которые применяются в плане планировки зданий и сооружений;
устанавливаются оптимальные расстояния между объектами;
параметры путей эвакуации, а также пожарных выходов;
место установки : стационарных и мобильных;
размещение средств тушения пожаров, определение их количества;
технические решения средств сигнализации и оповещения;
проектирование и монтаж автоматических систем пожаротушения.

Вообще, надо говорить о том, что противопожарная безопасность – это комплекс мер, которые определяют риски. И факторов, влияющих на противопожарную безопасность немало. К примеру, этажность зданий, их планировка, назначение сего сооружения или каждого этажа. Есть ли в строении системы оповещения и прочее. То есть получается так, что уровень безопасности определяется оценками пожарных рисков.

А расчет рисков по пожарной безопасности – это мероприятие, а точнее процесс, при котором производится анализ негативного воздействия на людей. Цель расчета показать, как сильно будет влиять пожар на людей. А соответственно и, как можно сократить (уменьшить) эти факторы.

При этом, проведя расчет пожарных рисков, руководитель объекта может точно обосновать параметры объекта из вышеописанного списка. Сам же расчет проводится для двух видов объектов: общественных и производственных. Добавим, что все нормативы точно указаны в ФЗ №123: для производственных в статье 93, для общественных в статье 79.

Для производственных

Что указано в законе. Обозначим главные позиции:

Показатель пожарного риска (индивидуального) не должно превышать одну миллионную долю в год. Это касается производственных зданий.
Если люди находятся в зданиях управления, столовых и прочих, то есть не на самом производстве, то риск составляет не более одной стомиллионной доли.

Сразу обозначим, что существует два вида рисков: индивидуальный и допустимый. Первый – это пожарный риск, который приводит к гибели человека в процессе пожаров. Допустимый пожарный риск – это обоснованные и допустимые значения, взятые из социально-экономических условий.

Для общественных

В статье 79 два пункта:

Определяет индивидуальный пожарный риск с учетом, что человек при пожаре будет находиться в дальней точке от очага возгорания. Здесь параметр одна миллионная доля.
Риск гибели человека должен определяться с учетом функционирования системы пожаротушения, сигнализации и оповещения.

Добавим, что существует еще один вид риска – социальный. Он касается людей, которые проживают в жилых домах рядом с производственными или общественными объектами. Им также угрожает опасность, если горят здания и сооружения. Здесь риски пожарной опасности не превышают одной стомиллионной доли. То есть на сто миллионов людей может погибнуть один человек. Именно это и определяет пожарный риск.

Необходимо обозначить, что допустимые пожарные риски – величина гипотетическая. По сути, это равновесие между затратами на обеспечение противопожарной безопасности с ущербом от пожара.

Пример расчета

Какие параметры необходимо собрать для определения оценки пожарного риска зданий и сооружений:

объем постройки, ее площадь и планировочные решения;
показатели теплового сопротивления материалов, из которых собраны несущие и ограждающие конструкции строений;
количество оборудования с теплотехническими характеристиками, план их размещения;
характеристики вспомогательных помещений, основное внимание складам, где хранятся горючие и взрывоопасные вещества;
как установлены автоматические системы пожаротушения, соответствуют ли они нормативным актам;
есть ли в наличии система противодымной защиты, сигнализации и оповещения.

Все эти данные помогут определить реальную противопожарную обстановку. Но она не будет на все сто процентов реальной, если не учесть и внешние факторы:

как будет развиваться пожар, в какую сторону он будет перемещаться;
как быстро сработают защитные противопожарные системы;
как отреагируют на сигнализацию люди, отнесутся они к этому ответственно, грамотно пройдя эвакуацию и участвуя в тушении начальной стадии возгорания.

К определению пожарного риска надо подходить с позиции разработки вероятных сценариев развития пожара. К примеру, точное определение очага возгорания. Как огонь себя поведет, выявить высокую вероятность, в каком направлении он будет развиваться. Это важно. Определив направление, можно с высокой вероятностью утверждать, что распространяющийся огонь можно встретить на определенном участке, потушив его на корню. А для этого нужно знать планировку строений, место расположения и количество узких проходов и прочих архитектурных конструкций.

Ведь огонь распространяется по определенным законам. Просто так в какую-то сторону он не движется. Чем меньше препятствий, тем выше вероятность, что пожар будет развиваться в эту сторону. Конечно, надо учитывать тип материалов, из которых в каждом направлении возведены ограждающие и несущие конструкции зданий.

Не забываем и о том, что у каждой строительной конструкции свой температурный предел. Если к этому критерию добавить направление распространения огня, то можно с высокой степенью точности говорить о том, где лучше всего расположить средства пожаротушения. Кстати, расчет риска этот параметр обязательно учитывает, как один из основных показателей.

И последний этап. После расчета проводится оценка. Она должна выявить – соответствует ли поступивший проект с реальными условиями и нормами .

Нюансы расчета

Необходимо обозначить, что теплотехнические параметры оградительных конструкций – один из главных критериев правильного расчета пожарных рисков. Неспециалисту в этом не разобраться. Если определяют риски проектируемому зданию, то се эти показатели есть в проекте. Если расчет рисков проводится для эксплуатируемого здания, то придется искать некоторые показатели в ГОСТах СНиПах. Хотя сегодня многие характеристики строительных материалов есть в свободном доступе в интернете. Обозначим некоторые из них в таблице.

Сразу оговоримся, что источники появления пожаров в расчетах пожарного риска не учитываются . Без разницы – подожгли объект, или он загорелся сам от какой-то техногенной причины. Единственное, что надо обозначить, это сценарий развития пожара. Здесь приходится рассматривать факты, которые непосредственно связаны с функционированием зданий или сооружения. К примеру, если это завод, то велика вероятность, что пожар начнется от короткого замыкания или воспламенения горючих жидкостей или газов.