2. Розрахунковий час евакуації людей із приміщень і будівель

Розрахунковий час евакуації людей із приміщень і будівель встановлюється з розрахунку часу руху одного або декількох потоків людей через евакуаційні виходи від найбільш віддалених місць розміщення людей.

Під час проведення розрахунку весь шлях руху потоку людей поділяють на окремі ділянки (прохід, коридор, дверній пройм, сходи, тамбур) довжиною l_i і шириною _i. Вихідними ділянками є прохід між робочими місцями, обладнанням і ін..

При визначенні розрахункового часу довжину і ширину кожної ділянки шляху евакуації приймають по проекту. Довжину шляху по сходам, а також по пандусам вимірюють за довжиною сходів. Довжина шляху в дверному проймі приймається такою, що дорівнює нулю. Пройм, який розташований у стіні товщиною більше 0,7 м, а також тамбур слід вважати самостійними ділянками горизонтального шляху, які мають кінцеву довжину l_i.

Розрахунковий час евакуації людей t_р слід визначати, як суму часу руху людського потоку по окремим ділянкам шляху t_i по формулі:

t_p = t₁ + t₂ + t₃ +,...- + t_i, (1.4)

де t₁ — час руху людського потоку на першій (вихідній) ділянці, хв.;

t₁, t₂, t₃ ,..., t_i — час руху людського потоку на кожній з наступних ділянок шляху, хв.

Час руху людського потоку на першій ділянці шляху t_i, хв.,визначається як

, (1.5)

де l₁ — довжина першої ділянки шляху, м;

—швидкість руху людського потоку по горизонтальному шляху на першій ділянці, м/хв., (визначається по таблиці 1 в залежності від щільності D).

Щільність людського потоку на першій ділянці шляху D₁ розраховують по формулі:

(1.6)

де N₁ — кількість людей на першій ділянці, чол;

f— середня площа горизонтальної проекції людини, м², приймається такі значення: 0,100 — для дорослої людини у домашньому одязі; 0,125 — для дорослої людини у зимовому одязі; 0,070— для підлітка;

—ширина першої ділянці шляху, м.

Швидкість руху людського потоку на подальших після першої ділянках шляху, приймають по таблице 1 в залежності від інтенсивності руху людського потоку по кожній з цих ділянок шляху, яку розраховують для усіх ділянок, в тому числі і для дверних пройм по формулі:

, (1.7)

де ,— ширинаi-ї і попередньої ділянки шляху, м;

, — інтенсивність руху людського потоку поi-ї і попередній ділянці шляху, м/хв.. [інтенсивність руху людського потоку на першій ділянці шляху q =визначають по таблице 1.1 по значеннюD₁, встановленому по формулі (7)].

Якщо значення , яке визначено по формулі (8), менше або дорівнюєq_max, тоді час руху по ділянці шляху t_i, хв, дорівнює:

(1.8)

при цьому значення q_max, м/хв, слід приймати:

16,5 — для горизонтальних шляхів;

19,6 — для дверних пройм;

16,0 — для сходів вниз;

11,0— для сходів у вверх.

Якщо значення q_i,, більше q_max тоді ширину S, даної ділянки шляху слід збільшувати на таку величину, при якої виконується умова:

q_iq_max (1.9)

При неможливості виконання цієї умови (10) інтенсивність і швидкість руху людського потоку по ділянці i визначається за даними таблиці 1 для значення D = 0,9 і більше. При цьому слід враховувати час затримки руху людей у наслідок утвореного скупчення.

1 — початок ділянки i

Рис. 1.1— Зливання людських потоків

При зливанні на початку ділянки i двох і більше людських потоків (рис. 1) інтенсивність руху q_i, м/хв., визначається як:

, (1.10)

де q_i-1 — інтенсивність руху людських потоків, які зливаються на початку ділянки i, м/хв.;

—ширина ділянок шляху зливання, м;

—ширина ділянки шляху, що досліджується, м.

Якщо значення q_i більше q_max тоді ширину , даної ділянки шляху слід збільшувати на таку величину, щоб виконувалася умова q_iq_max. В цьому випадку час руху по ділянці i визначається, як: _.

Час _бл визначається шляхом розрахунку допустимої концентрації диму і інших небезпечних факторів пожежі на евакуаційних шляхах у різні моменти часу. Допускається час _бл приймати рівним часу необхідному для евакуації t_нб.

t_нб розраховують, як добуток критичної для людини тривалості пожежі на коефіцієнт безпеки.

Критична тривалість пожежі для людей, що знаходяться на поверсі осередку пожежі, визначається за умови досягнення одним з небезпечних факторів пожежі в поверховому коридорі гранично допустимого значення.

Температуру, концентрацію токсичних компонентів продуктів горіння і оптичну щільність диму визначають за результатами рішення системи рівнянь тепло-газообміну для приміщень осередку пожежі.

Рівняння руху, яке пов’язує зміни тиску у проймах із відповідною витратою через пройми, має вигляд:

, (1.11)

де G — витрата газів через пройми, кг/с;

 — коефіцієнт витрати пройму ( = 0,8 для закритих пройм і  = 0,64 для відкритих пройм);

В — ширина пройм, м;

y₂, y₁ — нижня і верхня границі потоку, м;

 — щільність газів, які проходять через пройм, кг/м³;

р — середній у межах y₂, y₁ перепад повних тисків. Па.

Нижня і верхня межі потоку залежать від положення щільності рівних тисків

, (1.12)

де р_i, р_j — статистичний тиск на рівні підлоги i-го і j-го приміщень. Па;

—середнеоб’ємні щільності газу в j-м і i-м приміщеннях, кг/м³.

g — прискорення вільного падіння, м/с².

Якщо щільність рівних тисків розташовано зовні між пройму, що досліджується (у₀ h₁ або у₀ h₂), тоді потік в проймі тече в одну сторону і межі потоку співпадають з фізичними границями пройму h₁и h₂. Перепад тисків р Па, в цьому випадку розраховують, як

(1.13)

Якщо щільність рівних тисків розташовано в межах потоку (h₁< у₀< h₂), тоді в проймі течуть два потоки: з i-го приміщення в j-е і з j-го в i-е. Нижній потік має межі h₁ і у₀, перепад тиску р для цього потоку розраховується за формулою

р = p_i - p_j + g (y₀ + h₁ ) (_j - _i)/2. (1.14)

Потік в верхній частині пройму має границі у₀ і h₂, перепад тиску р, Па, для нього розраховується за формулою

р = p_i - p_j + g ( h₂ + y₀) (_j - _i)/2. (1.15)

Знак витрати газу (який потрапляє до приміщення витрату вважають позитивною, який виходить з приміщення — негативним) і значення  залежить від знаку перепаду тисків:

(1.16)

Рівняння балансу маси має таку залежність

(1.17)

де V_j— об’єм приміщення, м³;

t — час, с;

 — швидкість вигоряння пожежного навантаження, кг/с;

—сума витрат газів, які потрапляють в приміщення, кг/с;

—сума витрат газів, які виходять з приміщення, кг/с

Рівняння енергії для коридору і сходів:

,(1.18)

де С_, С_р — питома ізохорна і ізобарна теплоємність, кДж/(кг);

Т_i, Т_j — температура газів відповідно в i-му і j-му приміщеннях, К.

Рівняння балансу мас окремих компонентів продуктів горіння і кисню має вигляд

,(1.19)

де - концентраціяL компонентів продуктів горіння в j-му і i-му приміщеннях, кг/кг;

L_L - кількість L компоненту продуктів горіння (кисню), що виділяється або поглинається при згорянні одного кілограму пожежного навантаження, кг/кг.

Рівняння балансу оптичної щільності диму має вигляд:

(1.20)

де — оптична щільність диму в j-му і i-му приміщеннях, Нп/м;

D_m — димоутворююча здатність пожежного навантаження, Нп / м/кг.

Оптична щільність диму у звичайних умовах зв’язано із відстанню граничної видимості в диму співвідношенням:

l_пр = 2,38 / 

Час початку евакуації _п.едля будівель (споруд) без систем оповіщення розраховується за результатами досліджень поведінки людей при пожежах в будівлях конкретного призначення.

При наявності в будівлі системи оповіщення про пожежу _п.е приймають рівним часу спрацювання системи з врахуванням її інерційності. У разі відсутності необхідних вихідних даних для визначення часу початку евакуації в будівлях (спорудах) без систем оповіщення _пе слід приймати рівним 0,5 хв. — для поверху пожежі і 2 хв. — для вище розташованих поверхів.

Якщо місцем виникнення пожежі є зальне приміщення, де пожежа може бути виявлено одночасно усіма присутніми в ньому людьми, тоді _п.е допускається приймати рівним. В цьому випадку імовірність Р_е.п визначається за залежністю:

(1.21)

де t_нб^— необхідний час евакуації із зальних приміщень.

t_нб розраховується для найбільш небезпечного сценарію розвитку пожежі. Перш за все розраховується критична тривалість пожежі t_кр, с, за умовами досягнення кожним небезпечним фактором пожежі гранично допустимих значень в зоні перебування людей (робочій зоні):

по підвищеній температурі:

(1.22)

по втраті видимості:

(1.23)

по зніженому змісту кисню:

(1.24)

по кожному токсичному продукту горіння:

(1.25)

де В— розмірний комплекс, який залежить від теплоти згоряння матеріалу і вільного об’єму приміщення, кг;

t₀ — початкова температура повітря в приміщенні, С;

,

п — показник ступеня, що враховує зміни маси матеріалу, який вигорає у часі;

А — розмірний параметр, що враховує питому масову швидкість вигоряння горючого матеріалу і площу пожежі, кг/сⁿ;

Z— безрозмірний параметр, що враховує нерівномірність розподілу небезпечних факторів пожежі по висоті приміщення;

Q — теплота згоряння матеріалу, МДж/кг;

Ср — питома ізобарна теплоємність газу, МДж/ кг;

 — коефіцієнт тепловтрат;

 — коефіцієнт повноти горіння;

V — вільний об’єм приміщення, м³;

 — коефіцієнт відображення предметів на шляхах евакуації;

Е — початкова освітленість, лк;

l_пр — предельна дальність видимості в диму, м;

D_m —димоутворююча здатність матеріалу, що горить, Нп*м²/кг;

L — питомий вихід токсичних газів при згорянні 1 кг матеріалу, кг/кг;

X—предельно допустимий зміст токсичного газу в приміщенні, кг/м³= 0,11 кг/м³; X_CO =1,16* 10^-3 кг/м³; X_HC1⁼ 23 * 10^-6 кг/м³);

—питома витрата кисню, кг/кг.

Якщо під знаком логарифму виходить негативне значення, тоді даний небезпечний фактор пожежі вважається безпечним.

Z розраховується за виразом:

, при H 6 м, (1.26)

де h — висота робочої зони, м (h = h_пл + 1,7 — 0,5 ; h_пл — висота майданчика, на якому знаходяться люди, над підлогою приміщення, м;  — різність висот підлоги, дорівнює нулю при горизонтальному її розташуванні, м);

H— висота приміщення, м.

Параметри А і п розраховують таким чином:

для випадку горіння рідини із відповідною швидкістю

A=_F F при n=1,

де _F — питома масова швидкість вигоряння рідини, кг/(м² * с);

для колового розповсюдження пожежі

А= 1,05 _F² при n = 3,

де  — лінійна швидкість розповсюдження полум’я, м/с;

При відсутності спеціальних вимог  і Е приймають рівними 0,3 и 50 лк відповідно, і значення l_пр = 20 м.

З отриманих в результаті розрахунків значень критичної тривалості пожежі обирається мінімальне:

. (1.27)