бжд лекции / Лекция № 18

Лекция № 18.

Пожаробезопасность

Оценка пожароопасных зон.

Под пожаром обычно понимают не­контролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Пожар может принимать различные формы, однако все они в конечном счете сводятся к химической реакции между горючими веществами и кислородом воздуха (или иным видом окислительных сред), возникающей при наличии инициатора горения или в условиях самовоспла­менения.

Образование пламени связано с газообразным состоянием веществ, поэтому горение жидких и твердых веществ предполагает их переход в газообразную фазу. В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности. При горении почти всех твердых материалов образование веществ, способ­ных улетучиваться с поверхности материала, и попадание в область пламени происходит путем химического разложения (пиролиза). Боль­шинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя на­чальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, широко используемых в современном промышленном производстве.

При горении принято подразделять два режима: режим, в котором горючее вещество образует однородную смесь с кислородом или воз­духом до начала горений (кинетическое пламя), и режим, в котором горючее и окислитель первоначально разделены, а горение протекает в области их перемешивания (диффузионное горение). За редким исключением при обширных пожарах встречается диффузионный ре­жим горения, при котором скорость горения во многом определяется скоростью поступления в зону горения образующихся летучих горючих веществ. В случае горения твердых материалов скорость поступления летучих веществ непосредственно связана с интенсивностью теплооб­мена в зоне контакта пламени и твердого горючего вещества. Массовая скорость выгорания [г/м²с)] зависит от теплового потока, восприни­маемого твердым горючим, и его физико-химических свойств. В общем виде эту зависимость можно представить как:

где Qпр —тепловой поток от зоны горения к твердому горючему, кВт/м²;

Qyx—теплопотери твердого горючего в окружающую среду, кВт/м²;

r—теплота, необходимая для образования летучих веществ, кДж/г; для жидкостей представляет собой удельную теплоту парооб­разования/

Тепловой поток, поступающий из зоны горения к твердому горю­чему, существенным образом зависит от энергии, выделенной в про­цессе горения, и от условий теплообмена между зоной горения и поверхностью твердого горючего. В этих условиях режим и скорость горения могут в значительной степени зависеть от физического состо­яния горючего вещества, его распределения в пространстве и характеристик окружающей среды.

Пожаровзрывобезопасность веществ характеризуется многими параметрами: температурами воспламенения, вспышки, самовозгорания, нижним (НКПВ) и верхним (ВКПВ) концентрационными пределами воспламенения; скоростью распространения пламени, линейной и массовой (в граммах в секунду) скоростями горения и выгорания веществ.

Под воспламенением понимается возгорание (возникновение горе­ния под воздействием источника зажигания), сопровождающееся по­явлением пламени. Температура воспламенения — минимальная температура вещества, при которой происходит загорание (неконтро­лируемое горение вне специального очага).

Температура вспышки — минимальная температура горючего ве­щества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать (вспыхивать — быстро сгорать без образования сжатых газов) в воздухе от источника зажигания (горящего или раска­ленного тела, а также электрического разряда, обладающих запасом энергии и температурой, достаточными для возникновения горения вещества). Температура самовозгорания — самая низкая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции (при отсутствии источника зажигания), заканчивающееся пламенным горением. Концентрационные пределы воспламенения — минимальная (нижний предел) и максимальная (верхний предел) концентрации, которые характеризуют области воспламенения.

Температура вспышки, самовоспламенения и воспламенения го­рючих жидкостей определяется экспериментально или расчетным пу­тем согласно ГОСТ 12.1.044—89. Нижний и верхний концентрационный пределы воспламенения газов, паров и горючих пылей также могут определяться экспериментально или расчетным путем согласно ГОСТ 12.1.041—83*, ГОСТ 12.1.044—89 или руководству по «Расчету основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов».

Пожаровзрывоопасность производства определяется параметрами пожароопасности и количеством используемых в технологических процес­сах материалов и веществ, конструктивными особенностями и режимами работы оборудования, наличием возможных источников зажигания и условий для быстрого распространения огня в случае пожара.

Согласно НПБ 105—95 все объекты в соответствии с характером технологического процесса по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на пять категорий:

• А – взрывопожарная;

• Б – взрывопожароопасная;

• В1-В4 – пожароопасные;

• Г;

• Д.

Обозначенные выше нормы не распространяются на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ, средств инициирования взрывчатых веществ, здания и сооружения, проекти­руемые по специальным нормам и правилам, утвержденным в установ­ленном порядке.

Категории помещений и зданий, определяемые в соответствии с табличными данными нормативных документов, применяют для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных зданий и сооружений в отношении планировки и застройки, этажно­сти, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудования и т. д.

Категории помещений определяются путем последовательной про­верки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).

Категорию здания определяют согласно следующим реко­мендациям:

- здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % всех помещений, или 200 м\ В случае оборудования помещений установками автоматического пожаро­тушения допускается не относить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А менее 25 % (но не более 1000 м²);

- к категории Б относят здания и сооружения, если они не относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий Аи Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений, или 200 м², допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категории А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещении (но не более 1000 м²) и эти помещения оборудуют установками автоматического пожаротушения;

- здание относится к категории В, если оно не относится к категории А или Б и суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. В случае оборудования помещений категории А, Б и В установками автомати­ческого пожаротушения допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категории А, Б и В не превышает 25% (но не более 3500 м²) суммарной площади всех размещенных в нем помещений;

- если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5 % суммарной площади всех помещений, то здание относится к категории Г; допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех разме­щенных в нем помещений (но не более 5000 м²), а помещения категорий А, Б, В и Г оборудуют установками автоматического пожаротушения;

— здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г, относят к категории Д.

На объектах категорий В, Г и Д возникновение отдельных пожаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, а образование сплош­ных пожаров - от плотности застройки.

Под огнестойкостью понимают способность строительной конструк­ций сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях по­жара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции.

Время (в часах) от начала испытания конструкции на огнестойкость до момента, при котором она теряет способность сохранять несущие или ограждающие функции, называется пределам огнестойкости.

Потеря несущей способности определяется обрушением конструк­ции или возникновением предельных деформаций и обозначается индексам R. Потеря ограждающих функций определяется потерей целостности или теплоизолирующей способности. Потеря целостности обусловлена проникновением продуктов сгорания за изолирующую преграду и обозначается индексом Е. Потеря теплоизолирующей спо­собности определяется повышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 °С или в любой точке этой поверхности более чем на 180 °С и обозначается индексом J .

Основные положения методов испытания конструкций на огне­стойкость изложены в ГОСТ 30247.0—94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования» и ГОСТ 30247.0—94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции».

Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его конструкций (СНиП 21 - 01 - 97).

СНиП 21—01—97 регламентирует классификацию зданий по сте­пени огнестойкости, конструктивной и функциональной пожарной опасности. Эти нормы введены в действие с 1 января 1998 г.

Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется степенью участия строительных конструкций в развитии пожара и образовании его опасных факторов.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяют­ся на классы: КО, К1, IC2, КЗ (ГОСТ 30—403—95 «Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности»).

По функциональной пожарной опасности здания и помещения подразделяются 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 Ф1 относятся здания и помещения, связанные постоян­ным или временным проживанием людей, в который входят

— Ф1.1-— детские дошкольные учреждения, дома престарелых и инвалидов, больницы, спальные корпуса школ-интернатов и детских учреждений;

— Ф 1.2—гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха, кемпингов и мотелей, пансионатов;

— Ф1.3—многоквартирные жилые дома;

— Ф1.4—индивидуальные, в том числе блокированные дома.

К классу Ф2 относятся зрелищные и культурно-просветительские учреждения, в который входят:

— Ф2Л—театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения и другие учреждения с местами для зрителей в закрытых помещениях;

_ Ф2.2—музеи, выставки, танцевальные залы, публичные биб­лиотеки и другие подобные учреждения в закрытых помещениях;

• Ф2.3—то же, что Ф2.1, но расположенные на открытом воздухе.

К классу ФЗ относятся предприятия по обслуживанию населения:

— Ф3.1—предприятия торговли и общественного питания;

— Ф3.2—вокзалы;

— ФЗ.З— поликлиники и амбулатории;

— Ф3.4—помещения для посетителей предприятий бытового и коммунального обслуживания населения;

— Ф3.5—физкультурно-оздоровительные и спортивно-трениро­вочные учреждения без трибун для зрителей.

К классу Ф4 относятся учебные заведения» научные и проектные организации:

- Ф4.1— общеобразовательные школы, средние специальные учеб­ные заведения, профтехучилиища, внешклльные учебные заведения;

— Ф4.2—высшие учебные заведения, учреждения повышения квалификации;

— Ф4.3—учреждения органов управления, проектно-конструкторские организации, информационно-издательские организации, на­учно-исследовательские организации, банки, офисы.

К пятому классу относятся производственные и складские поме­щения:

• Ф5.1—производственные и лабораторные помещения;

— Ф5.2—складские здания и помещения, стоянки автомобилей без технического обслуживания, книгохранилища и архивы;

— Ф5.3—сельскохозяйственные здания. Производственные и складские помещения, а также лаборатории и мастерские в зданиях классов Ф1, Ф2, ФЗ, Ф4 относятся к классу Ф5.

Согласно ГОСТ 30244—94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть» строительные материалы, в зависимости от значения параметров горючести, подразделяются на горючие (Г) и негорючие (НГ).

Определение горючести строительных материалов проводят экспе­риментально.

Для отделочных материалов кроме характеристики горючести вво­дится понятие величины критической поверхностной плотности теп­лового потока (ЮРШТП), при которой возникает устойчивое пламенное горение материала (ГОСТ 30402—96). В зависимости от значения КППТП все материалы подразделяются на три группы воспламеняемости:

• В1 - КШГЩ равна или больше 35 кВт на м²;

• В2—больше 20, но меньше 35 кВт на м²;

• В3 - меньше 2- кВт на м².

По масштабам и интенсивности пожары можно подразделить на:

- отдельный пожар, возникающий в отдельном здании (сооруже­нии) или в небольшой изолированной группе зданий;

- сплошной пожар, характеризующийся одновременным интен­сивным горением преобладающего числа зданий и сооружений на определенном участке застройки (более 50 %);

- огневой шторм, особая форма распространяющегося сплошно­го пожара, образующаяся в условиях восходящего потока нагретых продуктов сгорания и быстрого поступления в сторону центра огневого шторма значительного количества свежего воздуха (ветер со скоростью 50 км/ч);

-массовый пожар, образующийся при наличии в местности совокупности отдельных и сплошных пожаров.

Распространение пожаров и превращение их в сплошные пожары при прочих равных условиях определяется плотностью застройки территории объекта. О влиянии плотности размещения зданий и сооружений на вероятность распространения пожара можно судить по ориентировочным данным, приведенным ниже:

Расстояние между зданиями, м . 0 5 10 15 20 30 40 50 70 90 Вероятность распространения по­

жара, %. ... ...... ... 100 87 66 47 27 23 9 3 2 0

Быстрое распространение пожара возможно при следующих сочетаниях степени огнестойкости зданий и сооружений с плотностью застройки: для зданий I и II степени огнестойкости плотность застрой­ки должна быть не более 30 %; для зданий III степени —20 %; для зданий IV и V степени—не более 10%.

Влияние трех факторов (плотности застройки, степени огнестой­кости здания и скорости ветра) на скорость распространения огня можно проследить наследующих цифрах:

1) при скорости ветра до 5 м/с в зданиях I и II ступени огнестойкости скорость распространения пожара составляет примерно 120 м/ч; в зданиях IV степени огнестойкости —примерно 300 м/ч, а в случае сгораемой кровли до 900 м/ч; 2) при скорости ветра до 15 м/с в зданиях I и II степени огнестойкости скорость распространения пожара дости­гает 360 м/с.

Средства локализации и тушения пожаров.

К основным видам техники, предназначенной для защиты различных объектов от пожа­ров, относятся средства сигнализации и пожаротушения.

Пожарная сигнализация должна быстро и точно сообщать о пожаре с указанием места его возникновения. Наиболее надежной системой пожарной сигнализации является электрическая пожарная сигнализа­ция. Наиболее совершенные виды такой сигнализации дополнительно обеспечивают автоматический ввод в действие предусмотренных на объекте средств пожаротушения. Принципиальная схема электриче­ской системы сигнализации представлена на рис. 18.1. Она включает пожарные извещатели, установленные в защищаемых помещениях и включенные в сигнальную линию; приемно-контрольную станцию, источник питания, звуковые и световые средства сигнализации, а также автоматические установки пожаротушения и дымоудаления.

Рис. 18.1. Принципиальная схема системы электрической пожарной сигнализации:

1 -датчики-извещатели; 2- приемная стан­ции; 3—блок резервного питания;

4—блок – питания от сети; 5- система переключения; 6 - проводка;

7-исполнительный механизм системы пожаротушения

Надежность электрической системы сигнализации обеспечивается тем, что все ее элементы и связи между ними постоянно находятся под напряжением. Этим обеспечивается осуществление постоянного кон­троля за исправностью установки.

Важнейшим элементом системы сигнализации являются пожарные извещатели, которые преобразуют физические параметры, характери­зующие пожар, в электрические сигналы. По способу приведения в действие извещатели подразделяют на ручные и автоматические. Руч­ные извещатели выдают в линию связи электрический сигнал опреде­ленной формы в момент нажатия кнопки.

Автоматические пожарные извещатели включаются при изменении параметров окружающей сре­ды в момент возникновения пожара. В зависимости от фактора, вызывающего срабатывание датчика, извещатели подразделяются на тепловые, дымовые, световые и комбинированные. Наибольшее рас­пространение получили тепловые извещатели, чувствительные элемен­ты которых могут быть биметаллическими, термопарными, полуп­роводниковыми.

Дымовые пожарные извещатели, реагирующие на дым, имеют в качестве чувствительного элемента фотоэлемент или ионизационные камеры, а также дифференциальное фотореле. 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.

Световые пожарные извещатели основаны на фиксации различных | составных частей спектра открытого пламени. Чувствительные элементы таких датчиков реагируют на ультрафиолетовую или инфракрасную область спектра оптического излучения.

Инерционность первичных датчиков является важной характери­стикой. Наибольшей инерционностью обладают тепловые датчики, наименьшей—световые.

Комплекс мероприятий, направленных на устранение причин воз­никновения пожара и создание условий, при которых продолжение горения будет невозможным, называется пожаротушением.

Для ликвидации процесса горения необходимо прекратить подачу в зону горения либо горючего, либо окислителя, или уменьшить подвод теплового потока в зону реакции. Это достигается:

— сильным охлаждением очага горения или горящего материала с помощью веществ (например, воды), обладающих большой теплоем­костью;

— изоляцией очага горения от атмосферного воздуха или сниже­нием концентрации кислорода в воздухе путем подачи в зону горения инертных компонентов;

— применением специальных химических средств, тормозящих скорость реакции окисления;

— механическим срывом пламени сильной струей газа или воды;

— созданием условий огнепреграждения, при которых пламя рас­пространяется через узкие каналы, сечение которых меньше тушащего диаметра.

Для достижения вышеуказанных эффектов в настоящее время в качестве средств тушения используют:

— воду, которая подается в очаг пожара сплошной или распылен­ной струей;

— различные виды пен (химическая или воздушно-механическая), представляющих собой пузырьки воздуха или углекислого газа, окру­женные тонкой пленкой воды;

— инертные газовые разбавители, в качестве которых могут ис­пользоваться: углекислый газ, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы и т. д.;

— гомогенные ингибиторы—низкокипящие галогеноуглеводороды;

— гетерогенные ингибиторы —огнетушащие порошки;

— комбинированные составы.

Вода является наиболее широко применяемым средством тушения.

Обеспечение предприятий и регионов необходимым объемом воды для пожаротушения обычно производится из общей (городской) сети водопровода или из пожарных водоемов и емкостей. Требования к системам противопожарного водоснабжения изложены в СНиП 2.04.02—84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и в СНиП 2.04.01—85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Противопожарные водопроводы принято подразделять на водопроводы низкого и среднего давления. Свободный напор при пожароту­шении в водопроводной сети низкого давления при расчетном расходе должен быть не менее 10 м от уровня поверхности земли, а требуемый для пожаротушения напор воды создается передвижными насосами, устанавливаемыми на гидранты. В сети высокого давления Должна обеспечиваться высота компактной струи не менее 10 м при полном расчетном расходе воды и расположении ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания. Системы высокого давления более дорогие вследствие необходимости использовать трубопроводы повьь щенной прочности, а также дополнительные водонапорные баки на соответствующей высоте или устройства насосной водопроводной станции. Поэтому системы высокого давления предусматривают на промышленных предприятиях, удаленных от пожарных частей более чем на 2 км, а также в населенных пунктах с числом жителей до 500 тыс. человек.

Р и с .1 8.2. Схема объединенного водоснабжения:

1 — источник воды; 2—водоприемник; 3—станция первого подъема; 4—водоочистные сооружения и станция второго подъема; 5—водонапорная башня; 6—магистральные линии; 7 — потребители воды; 8 — распределительные трубопроводы; 9—вводы в здания

Принципиальная схема устройства системы объединенного водо­снабжения показана на рис. 18.2. Вода из естественного источника поступает в водоприемник и далее насосами станции первого подъема подается в сооружение на очистку, затем по водоводам в пожарорегулирующее сооружение (водонапорную башню) и далее по магистраль­ным водопроводным линиям к вводам в здания. Устройство водонапорных сооружений связано с неравномерностью потребления воды по часам суток. Как правило, сеть противопожарного водопровода делают кольцевой, обеспечивающей две линии подачи воды и тем самым высокую надежность водообеспечения.

Нормируемый расход воды на пожаротушение складывается из расходов на наружное и внутреннее пожаротушение. При нормировании расхода воды на наружное пожаротушение исходят из возможного числа одновременных пожаров в населенном пункте, возникающих в I течение трех смежных часов, в зависимости от численности жителей и этажности зданий (СНиП 2.04.02—84). Нормы расхода и напор воды во внутренних водопроводах в общественных, жилых и вспомогатель­ных зданиях регламентируются СНиП 2.04.01—85 в зависимости от их этажности, длины коридоров, объема, назначения.

Для пожаротушения в помещениях используют автоматические огнегасительные устройства. Наиболее широкое распространение получили установки, которые в качестве распределительных устройств используют спринклерные (рис. 8.6) или дренчерные головки.

Спринклерная головка -это прибор» автоматически открывающий выход воды при повышении температуры внутри помещения, вызванной возникновением пожара. Спринклерные установки вклю­чаются автоматически при повышении температуры среды внутри помещения до заданного предела. Датчиком является сама спринклер­ная головка, снабженная легкоплавким замком, который расплавляется при повышении температуры и открывает отверстие в трубопроводе с водой над очагом пожара. Спринклерная установка состоит из сети водопроводных питательных и оросительных труб, установленных под перекрытием. В оросительные трубы на определенном расстоянии друг от друга ввернуты спринклерные головки. Один спринклер устанавли­вают на площади 6—9 м² помещения в зависимости от пожарной опасности производства. Если в защищаемом помещений температура воздуха может опускаться ниже + 4 ^е С, то такие объекты защищают воздушными спринклерными системами, отличающимися от водяных тем, что такие системы заполнены водой только до контрольно-сиг­нального устройства, распределительные трубопроводы, расположенные выше этого устройства в неотапливаемом помещении, заполняются воздухом, нагнетаемым специальным компрессором.

Дренчерные установки по устройству близки к спринклерным и отличаются от последних тем, что оросители на распределительных трубопроводах не имеют легкоплавкого замка и отверстия постоянно открыты. Дренчерные системы предназначены для образования водяных завес, для защиты здания от возгорания при пожаре в соседнем сооружении, для образования водяных завес в помещении с целью предупреждения распространения огня и для I противопожарной защиты в условиях повышенной пожарной опасности. Дренчерная система включается вручную или автоматически по I сигналу автоматического извещателя о пожаре с помощью контрольно-пускового узла, размещаемого на магистральном трубопроводе.

В спринклерных и дренчерных системах могут применяться и воздушно-механические пены. Основным огнегасительным свойством пены является изоляция зоны горения путем образования на поверхности горящей жидкости паронепроницаемого слоя определенной структуры и стойкости. Состав воздушно-механической пены следующий: 90 % воздуха, 9,6 % жидкости (воды) и 0,4 % пенообразующего вещества. Характеристиками пены, определяющими ее