Статистика пожаров / Центр пожарной статистики CTIF / ctif_report10_world_fire_statistics_2005

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модификациях) для Волгограда, Вологды, ¹ерлина. Поскольку все городские экстренные службы работают в том же режиме, что и противопожарная службы, то они имеют по существу одни и те же математические модели. Поэтому КИС КОСМАС разработана для службы скорой медицинской помощи Москвы и для службы безопасности дорожного движения

вПотсдаме (ФРГ).

ВººI в. каждый город будет использовать эти системы для реорганизации своих противопожарных служб. Пока КИС КОСМАС не имеет аналогов в мире. Кроме этих моделей разработаны и используются на практике модели профилактической деятельности противопожарных служб, подготовки кадров для них и др.

22.7 - Modellierung der Tätigkeiten von Feuerwehren

Im vorhergehenden Abschnitt wurden Modelle der Brandentstehung, der Brandentwicklung und der Brandbekämpfung besprochen. Einige dieser Modelle können die Einflüsse von automatischen Brandmeldeund Brandlöschanlagen, Evakuierungswegen u.a.m. berücksichtigen. Ohne jeden Zweifel – diese Modelle fördern die Lösung vielfältiger Probleme zur Gewährleistung der Brandsicherheit.

Unberücksichtigt blieb bislang, dass zu den oben genannten Modellen auch solche zu zählen sind, die der Frage der Organisation von Feuerwehren nachgehen. Ohne gut organisierte Feuerwehren, so zeigte es die praktische Geschichte zumindest bis Ende des XX. Jahrhunderts, ist, auch unter Berücksichtigung aller bislang erzielten Fortschritte, kein effizienter Brandschutz möglich.

Modelle zur Darstellung der Tätigkeiten von Feuerwehren werden benötigt, um folgende Frage zu beantworten. Wie ist ein rationaler abwehrender Brandschutz in einer konkreten Stadt oder Landkreis zu organisieren? Hierbei muss berücksichtigt werden, dass die Kosten für den Unterhalt von Feuerwehren nicht unerheblich sind und die Tendenz zur Verteuerung aufweisen.

Wie also ist eine Feuerwehr zu dimensionieren? Versuche, diese Frage konzeptionell zu ergründen, gab es schon im XIX. Jahrhundert, als in vielen großen Städten der Welt Berufsfeuerwehren gegründet wurden. Erste Versuche zur Lösung des Dimensionierungsproblems mittels halbempirischer und analytischer Methoden (angewandte Mechanik, Bedienungstheorie, lineare und dynamische Programmierung u.a.) gab es Mitte des XX. Jahrhunderts. Hervorzuheben sind die Arbeiten aus Polen, Deutschland, Holland, Großbritannien, den USA und UdSSR. Die bedeutendsten Erfolge erzielten Spezialisten der USA und Russlands.

Trotzdem wurde schon Mitte der 70er Jahre sichtbar, dass die Möglichkeiten analytischer

Modelle begrenzt sind. Das bezieht sich auf die Schwierigkeit, mit ihrer Hilfe die Prozessabläufe in Abhängigkeit von der Zeit und, was weitaus wichtiger ist, die Funktionsprozesse eines Feuerwehrund Rettungsdienstes, auf hinreichend klein gegliederten räumlichen Bezugsgrößen zu modellieren.

Wichtigste Kenngrößen sind

die Notrufanzahl allgemein,

die Notrufanzahl, die gleichzeitig von den mobilen Einheiten im Schutzgebiet bedient wird,

die Anzahl der dabei eingesetzten Einheiten.

Diese Kenngrößen hängen sehr stark von der Dichte der Einsatzströme der Einheiten und ihrer Einsatzdauer ab.

Unter der Voraussetzung, dass sich der Einsatzoder Notrufstrom der POISSON-Verteilung und die zeitlichen Kriterien der Notrufbedienung der ERLANG`schen-Verteilung unterordnen, können die entsprechenden Zufallsgrößen (z.B. gleichzeitige Einsätze, gleichzeitig eingesetzte Einheiten) mit den Methoden der Wahrscheinlichkeitslehre beschrieben werden.

Fig. 22.7-7: STRES – analyze of distribution of call places by city districts and X-Y-coordinates

Рис. 22.7-7: СТРЭС – анализ распределения числа вызовов по районам города и º-µ- координатам

Bild 22.7-7: STRES – Analyse der Notfallorte nach Stadtbezirken und X-Y-Koordinaten

Außerdem ist wichtig, eine Vorstellung darüber zu haben, wie sich die Koordinaten möglicher Einsatzorte in Verlauf der Zeit (Wandel der sozial-ökonomischen Infrastruktur, Verschiebung von Risikopotentialen) und die Möglichkeiten der Fahrzeugdislozierung im Schutzgebiet verändern. Somit steht vor Modellen dieser Klasse die Aufgabe, die realen Prozesse unter dem Blickwinkel mittelund langfristiger Planungsszenarien zu betrachten. Quantitative Faktoren (z.B. mit welcher minimalen Anzahl an Fahrzeugen und Stützpunkten kann jede Notfallsituation bestimmungsgemäß bedient werden – System ohne Absagen) und qualitative Faktoren (Einhaltung einer mittleren Hilfsfrist,

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Eintreffen einer erforderlichen Personalstärke innerhalb festgelegter Zeiten und einem gewünschten Erreichungsgrad) können mit analytischen Modellen nicht bestimmt werden. Diese Aufgabe ist mit den Methoden der imitierenden Modellierung zu lösen.

Da analytische Modelle die erforderliche Detailtreue der zu untersuchenden Prozesse nicht berücksichtigen, wurde parallel mit der Ausarbeitung analytischer Modelle Ende der 60er Jahre in den USA und in der zweiten Hälfte der 70er Jahre in Russland mit der Ausarbeitung von Simulationsmodellen von Sonderdiensten begonnen. Solche Modelle können die interessierenden Prozesse mit jedem vernünftigen Genauigkeitsgrad generieren. Die Simulationsmodelle wurden, Dank der Möglichkeiten neuer Computertechnologien, ständig vervollkommnet. Dies führte dazu, dass verschiedene, sich gegenseitig ergänzende Modelle zu so genannten komplexen Simulationssystemen vereint wurden.

In Russland existieren mit Ende der 80er Jahre die Simulationssysteme TIGRIS und KOSMAS; in den USA wurden die Arbeiten auf diesem Gebiet Mitte der 70er Jahre eingestellt.

Mitte der 90er Jahre verschmolzen beide oben genannten Systeme zum Computer-Imitations- System CIS-KOSMAS®. Zwischenzeitlich wird an der 8. Programmversion gearbeitet. Zur Bereitstellung der für CIS-KOSMAS® benötigten Ausgangsdaten wurde Ende der 90er Jahre das System STRES® entwickelt. Mit Hilfe des Systems STRES®, es analysiert die aus den lokalen Einsatzleitsystemen exportierten statistischen Informationen, wird

die Vorbereitung der Eingabedaten für das Computerimitationssystem durchgeführt,

die aus dem Imitationssystem erhaltenen

Ergebnisse der mathematisch-statistischen Modellierung mit CIS-KOSMAS® analysiert,

der Vergleich der Daten aus dem Leitstellensystem mit denen aus der Modellierung durchgeführt, um zu ermitteln, wie adäquat die Modellierung im Vergleich zur Realität ablief.

Auf der Grundlage des Systems STRES wird gegenwärtig an folgenden Entwicklungen gearbeitet:

Erweiterung des Systems zur Aufnahme der statistischen Daten nach AGBF-Standard und des FEU 905,

Schaffung des Systems InterSTRES als System für eine nationale Brandund Feuerwehrstatistik,

Schaffung des Systems STRES -CTIF als System für eine internationale Brandund Feuerwehrstatistik.

Die Grundlage des CIS-KOSMAS® liegt in den dort integrierten Imitationsmodellen aus den 60-70er Jahren. Sie waren ursprünglich separate und parameterspezialisierte Modelle zur Untersuchung von Einzelproblemen. Sie wurden im

Ergebnis der Untersuchung der statistischen Gesetzmäßigkeiten der Funktionsprozesse von mehr als 1.000 Städten der Welt konstruiert.

Somit ist festzustellen, dass am Ende des XX. Jahrhunderts das Problem der Dimensionierung von Feuerwehrund Rettungsdiensten in Städten, Landkreisen und in Objekten, ihrer automatisierten Projektierung und ihrer strategischen Führung in Russland auf theoretischem, technologischem und praktischem Niveau gelöst wurde.

Fig. 22.7-8: STRES –present results as page for printing or as HTML-document

Рис. 22.7-8: СТРЭС –отчеты можно печатать или сохранить в веб-формате

Bild 22.7-8: STRES – präsentiert die Ergebnisse als druckbares Dokument oder im HTML-Format

Das Prinzip der Bestimmung der rationalen Größenordnung eines Feuerwehrund Rettungsdienstes in Städten oder Landkreisen besteht in folgendem:

Ein Feuerwehrund Rettungsdienst muss derart organisiert werden, dass zu jedem Zeitpunkt auf jedes im Schutzgebiet auftretende Notfallereignis, für deren Bearbeitung (Bedienung) der Dienst zuständig ist, mit einer Auswahl an geeigneten und ausreichenden Anzahl von Kräften und Mitteln rechtzeitig reagiert wird. Die Zusammenstellung der mobilen Fahrzeuge zur Bedienung des Notfallereignisses muss dem Charakter der Situation entsprechen. Hierbei sind drei Randbedingungen zu beachten:

1.Das Eintreffen der Einheiten am Notfallort muss innerhalb eines zulässigen Zeitintervalls, das von den Gesetzmäßigkeiten und dem Risikoniveau des destruktiven Ereignisses abhängt, erfolgen;

2.die zum Notfallort alarmierten Einheiten müssen personell und technisch in der Lage sein, den Schadensumfang in einer akzeptablen Größenordnung je nach Ereignisart zu begrenzen, zu vermindern bzw. zu beseitigen, wobei die Einsatztaktik in der Regel der Rangfolge Menschenleben schützen - Tiere retten - Sachwertschutz folgt;

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3.die allgemeine Anzahl an Kräften und Mitteln eines Feuerwehrund Rettungsdienstes muss wirtschaftlich gerechtfertigt sein, d.h. sie muss dem gewünschten bzw. zulässigen Risikoniveau, das für jede Art oder Gruppe destruktiver Ereignisse differenziert

festzulegen ist, entsprechen.

Die Berücksichtigung dieser Bedingungen erfordert begründete Antworten auf Fragen des

Typs “Was geschieht, wenn ...?“ beispielsweise

ein oder mehrere Stützpunkte geschlossen oder an anderen Standorten neu zu errichten sind;

Ausrückebereichsgrenzen verändert werden,

Fahrzeuge auf die Stützpunkte neu zu verteilen sind;

die räumliche und zeitliche Verteilung des Notrufaufkommens sich verändert.

In all diesen Fällen ist es unumgänglich,

vielfältige Experimente durchzuführen. Das resultiert daher, dass es unmöglich ist, aus einer zufälligen Ereignisfolge eine eindeutige Vorhersage künftiger Ereignissituationen abzuleiten. Durchführbar sind solche Experimente nur mit mathematischen Modellen, die auf den statistischen Gesetzmäßigkeiten, die allen Funktionsprozessen objektiv eigen sind, basieren.

Das hier skizzierte Aufgabenspektrum wird vom System CIS-KOSMAS gelöst. Unter Verwendung der statistischen Informationen des spezifischen Schutzgebietes (Stadt, Landkreis, Bundesland) und dessen topographischen Beschreibung in Form einer digitalen Landkarte (Grenzen, Straßen, Gewässer usw.) können mit diesem Imitationssystem folgende beispielhafte Parametergruppen betrachtet werden:

Variation der Stützpunktanzahl und ihre Verteilung im Schutzgebiet,

Variation der Fahrzeugstruktur in Stützpunkten und Krankenhäusern,

Variation des Personaleinsatzes (Dienstpläne,

„Springersysteme“ (eine Fahrzeugbesatzung für mehrere Fahrzeuge), Personalpoolgruppen),

Variation der Alarmund Ausrückeordnung (Einsatzstichworte, Rückfallebenen u.a.),

differenzierte räumliche und zeitliche Verteilung des Einsatzgeschehens im Schutzgebiet,

Variation von Risikopotentialen,

Variation von Parametern der Fahrzeugbewegungen im Schutzgebiet (mittlere Geschwindigkeiten allgemein, je Fahrzeugtyp, in Abhängigkeit von Tageszeit und Entfernung zum Notfallort),

Darstellung variabler Parameter des Straßennetzes (Straßenkategorien, Einbahnstraßen, Geschwindigkeiten, Kreuzungen, Straßensperren),

Einbeziehung von Krankenhäusern im Bereich Rettungsdienst (Variation der Verletztenbzw. Patientenaufnahme, Krankenhausspezialisierung und deren Aufnahmekapazitäten, Dienstpläne),

Dispatchervarianten (System von Regeln und deren Kombination (ca. 1.000) darüber, wie Einsatzfahrzeuge sich während und nach der

Notfallbedienung im Schutzgebiet verhalten sollen.

Somit können mit der Zusammenstellung von Parameterkonstellationen wiederkehrend nutzbare Teilszenarien erstellt werden. Die Kombination von Teilszenarien definiert komplette Planungsszenarien. Die Ergebnisse der Modelläufe können miteinander verglichen und ausgewertet werden.

Fig. 22.7-9: STRES – data filter for creating different views of current problem

Рис. 22.7-9: СТРЭС – филтеры данных помогут представить результаты с разной точкой зрения Bild 22.7-9: STRES – Datenfilter ermöglichen unterschiedliche Ansichten von Fragestellungen

Die Vorteile der Computersimulation bestehen im Vergleich zu klassischen Gutachten darin, dass:

Szenarien von jeder Interessensvertretung aufgestellt und gleichberechtigt in die Modellierung eingebracht werden, um mögliche Vorund Nachteile jedes Szenarios vorbehaltlos gegenüberzustellen;

keine Notwendigkeit besteht, riskante Experimente in der Praxis durchzuführen, womit der soziale Frieden gewahrt und Schaden abgewendet wird;

unnötige finanzielle Risiken für Fehlinvestitionen z.B. beim Neubau von Stützpunkten oder der Festlegung von Einsatzstrategien vermieden werden.

Schließlich ist anzumerken, dass die

Beachtung des Prinzips „...strategische Planung ist Chefsache! gerade die örtlich zuständigen Fachleute und Verantwortlichen in die Lage versetzt, eigenständig nicht nur eine zweifelhaft optimale Lösung auszuarbeiten, sondern verschiedene Lösungsvarianten anzubieten, die rationell und wirtschaftlich vertretbar sind.

Ein wesentliches Problem bei der Anwendung mathematischer Modelle ist die Frage, wie adäquat die Ergebnisse der Modellierung den realen Gegebenheiten sind. Hierzu wurden spezielle

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Prozeduren ausgearbeitet, die dazu Auskunft geben. In vielen praktischen Anwendungsfällen wurden gute Übereinstimmungen zwischen der empirischen und der theoretisch erwarteten Situation erzielt.

Das System CIS-KOSMAS ist den Fachleuten in vielen Staaten der Welt hinreichend gut bekannt. Das Modell wurde mehrmals auf internationalen Konferenzen und Ausstellungen in Europa, Amerika und Asien vorgestellt.

Gegenwärtig ist CIS-KOSMAS in mehr als 20 konkreten Anwendungen im Einsatz. Da Rettungsdienste und Feuerwehren ihrem Wesen nach identische Funktionsprozesse aufweisen, ist die Anwendung des CIS-KOSMAS für

klassische Brandschutzdienste, z.B.: die Berufsfeuerwehr Moskau,

für reine Rettungsdienste, z.B. Rettungszweckverband Saarland und

für kombinierte Feuerwehrund Rettungsdienste, z. B. Stadt Lübeck,

möglich.

Im XXI. Jahrhundert wird eine Vielzahl von Feuerwehrund Rettungsdiensten sowohl in großen und kleinen Städten als auch in Landkreisen bzw. Regionen strategische Planungsinstrumente wie CIS-KOSMAS einsetzen, weil folgende Gründe dafür existieren:

Finanznot der Kommunen und der damit verbundene Sparzwang;

Einführung der Budgetierung in der öffentlichen Verwaltung;

Kostenund Leistungsrechnung;

Risikound Sicherheitsanalysen;

Fortschreibung der Bedarfsplanung.

Aber nicht nur für den operativ taktischen Teil der Tätigkeiten eines Feuerwehrund Rettungsdienstes wurden mathematische Modelle entwickelt. Solche Modelle finden auch in den Bereichen Vorbeugender Brandschutz, Ausbildung, u.a. ein immer größer werdendes Anwendungsgebiet.

22.8 - Engineering problems of ensuring fire safety

The problem of ensuring fire safety implies thousand years of history and the same number of aspects. In this chapter, only some main aspects shall be illustrated. Particularly in the second half of the 20th century, significant achievements were made in developing engineering solutions for ensuring fire safety; and already during the first half of the 21st century further significant progress in solving the various problems is expected.

This is related to:

1.the fire safety of substances and materials, of technological processes, of complex buildings and constructions as well as of sectors of economy and the related products;

2.the elaboration and introduction of new fire extinguishing agents to efficiently fight fires;

3.the establishment of a new generation of fire protection technology, equipment and devices. Progress in fire safety much depends on

the respective scientific achievements, particularly related to fire modelling and similar aspects.

A – 1450: city of Würzburg (Germany)

B – 1557: city of Basel (Switzerland)

C – 1669: city of London (United Kingdom)

Fig 22.8-1: Hand splashes were first mechanical appliances to fire-fighting

Towards the mid of the 20th century, intensive research on methods for analysing fire and explosion hazards, belonging to different substances and materials, was initiated. In succession, innovative means and methods to extinguish fires of these substances and materials were developed. Towards the end of the 20th century, already 10.000 substances and materials were analysed, their explosion reaction were examined and the respective efficient extinguishing agents were found. Special reference books and database systems were prepared. The progress in research and development regarding these aspects will continue during the 21st century.

First experiments and tests to investigate the fire resistance period of wooden constructions started at the end of the 19th century. And already towards the end of the 20th century, a sufficiently well developed theory of fire resistance of different constructions and buildings exists, being the basis of modern architecture, construction engineering etc. Research and development is focused on a variety of aspects, as for instance protection measures to increase the fire resistance period through special coating, covering or similar.

One of the most hazardous phenomena connected with fires is the burning smoke. The majority of fire victims die from smoke inhalation. Thus, the problem of spread of burning smoke and its often toxic components has to be given particular attention. Details of the spread of burning smoke within buildings or of variations in its components are in the focus of current research. Even during last decades, significant progress was made in elaborating efficient systems of smoke removal for buildings.

The results achieved in research and development as well as in its technical application significantly contributed to the solution of certain problems related to modelling streams of people within buildings, and consequently to the elaboration of a reliable methodology for the

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standardisation of the evacuation of persons out of buildings in case of fire.

Fig 22.8-2: The machine of the CTESIBIUS, A - drawn by MAGIRUS and B - drawn by PERRAULT,

During the last quarter of the 20th century, experts in many countries undertook large efforts in order to improve the fire-fighting in highly complex objects, as there are:

objects with a high nuclear risk,

underground traffic facilities (underground trains),

underground buildings,

large fuel depots

In most developed countries, defects of electrical installations and electrical network represent the main fire causes in household and production. In Russia, for instance, the share of such fires amounts to 24 %. Thus, it is the second in frequency fire cause, after the “careless handling of open flames”. 40% all fires caused by defects of electrical installations and electrical network are fires in power networks and electrical lighting systems. Further 15% are fires in electrical and electronic aggregates and devices. Research and development of the last years focussed even on these fields, for elaborating more efficient methods of fire prevention in this sector.

The quantity of fires caused by electrical devices will be significantly reduced already during the first quarter of the 21st century. The same can certainly be forecasted for a lot of other substances

and products presenting a fire hazard today - up to children's toys.

International research and development today is particularly focused on these topics. This results - on one hand - in more strict fire protection norms and - on the other hand – in the introduction of more flexible rules and regulations spanning several branches and fields.

In parallel to the research in the field of minimising the fire risks belonging to several substances, minerals, technologies, products, buildings and constructions, intensive research and development is related to innovation and improvement of fire extinguishing agents of all fire classes and of fire-fighting equipment.

The extinguishing of fires with water was and stays the most important form of fire-fighting at all. In this respect, the methods and means for using water as extinguishing agent are permanently improved and enlarged. A large variety of ideas and suggestions to use water in a highly disperse form (so called extinguishing aerosols) came up in many countries during the last years. The application of aerosols shall increase the efficiency of the extinguishing agent and open new fields for application. In some cases, water is applied in a highly dispersed form and mixed with diverse additives. The development trends of extinguishing technologies and equipment clearly show that extinguishing apparatuses using aerosols on waterbasis have best perspectives. A similar trend can be prognosticated regarding the application of new classes and types of foams and powders.

The most fundamental changes that are expected for the beginning of the 21st century will belong to the development of the fire-fighting equipment, particularly the communication technologies. During the first decades of the 21st century, a principally new type of fire-fighting vehicles will be developed: rapid intervention vehicles and emergency tenders of a new generation - equipped with combined extinguishing apparatuses, new fire suits for the fire fighters, protective helmets (equipped with a number of miniaturised tools, warning signals, communication modules etc.). The well-known jets will be replaced by this innovative equipment. New types of fire extinguishers and light mobile apparatuses for installing artificial partitions of fire areas appear. So-called “extinguishing grenades“ and “extinguishing rockets” are more often applied as extinguisher. Impulse methods of extinction will be widely applied in the future. Extinguishing robots will be used to fight fires in cellars, underground car parks, mines or on oil fields as well as for the transportation of equipment within skyscrapers. These robots will be able to fulfil a lot of functions not imaginable at current stage.

Automatic fire alarm installations will be given particular importance in the future. Fire fighters used to say that a fire may be extinguished with a glass of water - on the condition that ones knows where and when a fire breaks out. An early

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detection of the outbreak of a fire can mainly be guaranteed only when using efficient fire alarm installations. The first generation of optical, ultraviolet and infrared fire detectors was introduced during the second half of the 20th century.

Fig 22.8-3: Machine for fire-fighting from the year 1578

Fig 22.8-4: Water shot by HAUTSCH in Nuremberg (Germany) in the year 1655

Optical and ionisation detectors react on the appearance of smoke in the respective fire sector. Ultraviolet and infrared detectors release the fire alarm in a short time sequence, reacting on open flames. Heat detectors react on air heating. Sprinkler systems - as part of the fire extinguishing installations – become active after the temperature in a fire area reached a specified limit.

The reliability of these systems is not in all cases sufficient; there is still a large number of false fire alarms. This requires an increase in the effectiveness of the alarming systems.

A significant step forward was made at the end of the 20th century: the first so-called intellectual fire alarm systems were generated, particularly fire detectors with a high sensitiveness of measurement. Such detectors are able to permanently analyse the air condition in the respective object. The procedure applied is as follows: The air runs through a system of aspirating pipes. The air passes through a system of chambers interlaced with laser rays. The measured values are evaluated using a system with „artificial intelligence“ that has an extraordinary sensitiveness of measurement. The sensing devices automatically adjust thresholds guaranteeing a maximal

sensitiveness of measurement with a minimal probability of false calls.

Such expert and diagnostic systems with an increasing artificial intelligence will significantly contribute to a much safer early fire detection - particularly in complex technical installations and buildings of different type - already during the first decades of the 21st century. Such systems are able to very early detect and fight fires in special buildings, as for instance TVtowers. The prognosis made regarding the early fire detection systems can be also stated for systems of the automatic fire fighting. The amount of actions of fire-fighters within such burning objects will be significantly reduced. We expect a series of revolutionary ideas and technically highly innovative systems here.

Notwithstanding the technical progress to be expected, is shall be assumed that the total costs of all elements of passive and active fire protection will increase.

22.8 - Инженерно-технические проблемы обеспечения пожарной безопасности

Проблематика этого раздела имеет тысячелетнюю историю и исключительно много аспектов. Здесь мы их просто перечислим. Однако сразу отметим, что в области решения инженерно-технических проблем обеспечения пожарной безопасности во второй половине ХХ в. достигнут огромный прогресс и еще более существенных достижений следует ожидать уже в первой половине ХХI в.

Это относится, во-первых, к обеспечению пожарной безопасности веществ и материалов, технологических процессов, зданий, сооружений, отраслей мировой экономики, их продукции; во-вторых, к разработке средств тушения пожаров; в-третьих, к созданию новых типов пожарной техники, пожарнотехнического оборудования и вооружения. Все это теснейшим образом связано с достижениями науки о пожарной безопасности, в частности, с моделированием пожаров.

Всамом деле, в середине ХХ в. были начаты активные исследования и разработаны методы анализа пожаровзрывоопасности веществ и материалов, и, соответственно, создавались средства и способы их тушения. В конце этого столетия было исследовано уже более 10 тыс. веществ и материалов, средства их тушения, созданы специальные справочники и банки данных. Эти исследования будут продолжаться в ХХI в.

Вконце прошлого века были начаты экспериментальные исследования огнестойкости деревянных строительных конструкций, а в конце ХХ в. человечество имело достаточно развитую теорию огнестойкости различных строительных конструкций и зданий, которая широко используется при строительстве зданий и

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сооружений. Сюда же относятся вопросы огнезащиты строительных конструкций.

Fig 22.8-5: Water shot by HAUTSCH in Nuremberg (Germany) in the year 1673

Fig 22.8-6: Water shot by Iprees (Netherlands) at the end of the 17th Century

Одними из наиболее опасных факторов пожара, способствующих гибели людей, являются дым, условия его распространения и характер образующихся при пожаре выделений. Поэтому большое научное и практическое значение имеет разработка методов исследования распространения дыма при пожаре в помещении, позволяющего учесть особенности изменения химического состава газовой среды. В последние десятилетия здесь также достигнут значительный прогресс, позволяющий создавать эффективные системы дымоудаления.

Все вышеперечисленные исследования и их результаты, в совокупности с оригинальными исследованиями движения людских потоков позволили разработать методологию нормирования эвакуации людей из зданий при пожарах.

Много усилий специалистов затрачено в последней четверти ХХ в. на детальное изучение борьбы с пожарами на особо опасных объектах различного назначения: радиационноопасных, в метрополитенах, других подземных сооружениях, в резервуарных парках и др. В каждом из указанных нами литературных

источников содержится обширная библиография, позволяющая лучше оценить масштабы и темпы прироста соответствующих пожарно-технических исследований.

Одной из основных причин пожаров в быту и на производстве в большинстве развитых стран является неисправность электрооборудования. В России, например, доля пожаров, возникших по этой причине, составила в конце ХХ в. примерно 24 % от общего числа пожаров (это вторая основная причина возникновения пожаров после неосторожного обращения с огнем). При этом, 40 % пожаров от электроустановок приходится на силовые и осветительные электрические сети, 15% - на сложную электротехническую и электронную технику. Естественно, вопросам пожарной безопасности электроустановок, электрических сетей и пр. уделяется очень большое внимание. За последние десятилетия изучена пожарная опасность всех элементов электротехнических изделий, определены значения пожароопасных режимов для них, разработана методология пожарно-технической экспертизы электроустановок и пр.

Все эти усилия уже в первой четверти ХХI в. должны привести к снижению пожаров по указанной причине. То же самое можно сказать про другие пожароопасные изделия (вплоть до детских игрушек) различных отраслей мировой экономики.

На это нацелены международные противопожарные исследования и нормы, которые, с одной стороны, становятся все более строгими, с другой – приобретают необходимую гибкость и согласованность. Параллельно с указанными исследованиями пожарной опасности веществ, материалов, технологий, изделий, зданий, сооружений, объектов транспорта и т.д. активно ведутся исследования по средствам и технике тушения пожаров различных типов и классов.

Водяное пожаротушение было и остается основным способом борьбы с пожарами. При этом постоянно ведутся поиски наиболее эффективного применения воды как огнетушащего средства. В последние годы в России и за рубежом предложены различные способы высокодисперсного (аэрозольного) распыла воды, что позволяет существенно повысить огнетушащую эффективность воды и расширить область ее использования. В ряде случаев для тушения пожаров используют тонкораспыленную воду с различными добавками. Тенденции развития техники пожаротушения свидетельствуют о том, что установкам аэрозольного распыла воды принадлежит большое будущее. То же самое можно с уверенностью предсказать и в отношении противопожарных пен и порошков для тушения пожаров соответствующих классов.

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Fig 22.8-7: Water shot from Strasbourg at the end of the 17th century

Fig 22.8-8: Fire Engine from mid of the 19th century

Наиболее революционные изменения в начале ХХI в. можно ожидать в области развития пожарной техники и, особенно, противопожарных телекоммуникационных систем. Здесь научная, конструкторская и изобретательская мысль работает в последние годы особенно успешно.

В первые десятилетия ХXI в. появятся принципиально новые пожарные автомобили быстрого реагирования, комбинированного пожаротушения, боевая одежда пожарных; шлемы будут представлять собой сложные инженерные сооружения и будут оснащены многочисленными миниатюрными приборами, датчиками, средствами связи; появится целое семейство новых пожарных стволов, огнетушителей, разнообразные легкие и мобильные противопожарные преграды и т.д. В качестве средств тушения все более широкое распространение постепенно получат противопожарные гранаты и ракеты различного назначения, импульсная техника. Точно также постепенно все более широкое внедрение в область борьбы с пожарами получат роботы, которые будут работать в подвалах, доставлять на высокие этажи зданий спасательные средства, тушить пожары в шахтах, нефтегазовых фонтанов и выполнять множество иных функций, которые сейчас просто невозможно предвидеть.

Особо важную роль в ближайшем будущем начнет играть пожарная автоматика.

Пожарные говорят, что любой пожар можно потушить стаканом воды, если знать где он возникнет. В большинстве случаев обеспечить это раннее обнаружение загорания способны только эффективные и надежные системы пожарной сигнализации. Во второй половине ХХ в. были созданы оптические, ионизированные, ультрафиолетовые, инфракрасные и тепловые датчики, призванные решать задачу раннего обнаружения пожара.

Оптические и ионизированные детекторы уверенно срабатывают только после появления в помещении видимого и достаточно интенсивного дыма. Спустя некоторое время срабатывают ультрафиолетовые и инфракрасные датчики открытого пламени, которое, как правило, быстро появляется после дыма. После появления пламени и нагрева воздуха срабатывают тепловые датчики. Затем, после достаточно сильного нагрева воздуха в помещении срабатывают спринклерные системы пожаротушения, призванные защитить здание от пожара. Надежность всех этих систем пока явно недостаточна, весьма велико число ложных срабатываний и, следовательно, эффективность их должна быть значительно повышена.

В конце ХХ в. и в этой области наметился определенный прорыв. Появились так называемые интеллектуальные системы пожарной сигнализации, в частности, детекторы дыма высокой чувствительности, которые способны непрерывно анализировать состояние воздуха на объекте наблюдения. Это обеспечивается путем всасывания проб воздуха через сеть аспирационных труб и пропусканием их через лазерную измерительную камеру. Выходные сигналы обрабатываются с помощью системы искусственного интеллекта, гарантирующей высокую чувствительность. При этом датчики сами устанавливают такие пороги чувствительности, которые обеспечивают максимальную чувствительность системы при минимальной вероятности ложных тревог.

Подобные экспертно-диагностические системы с высокой степенью интеллектуализации в большом количестве появятся в мире уже в начале ХХI в. и будут способствовать раннему обнаружению пожаров в помещениях, зданиях и сооружениях различного назначения, в электросетях и включенных электроприборах и д.р. Они, в частности, смогут раньше и эффективнее предупредить и ликвидировать такой пожар, который возник в конце августа 2000 г. в Останкинской телебашне. Резко возрастет также надежность и эффективность разнообразных автоматических систем пожаротушения. Здесь тоже появится много революционных идей и систем.

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Разумеется, все эти инженернотехнические достижения существенно повысят стоимость всех элементов систем противопожарной защиты зданий, сооружений, на транспорте и пр., а следовательно потребуют увеличения затрат всех видов ресурсов на борьбу с пожарами.

Fig 22.8-9: First automobiles in fire brigades appear at the beginning of the 20th century

22.8 - Ingenieurtechnische Probleme bei der Gewährleistung des Brandschutzes

Die Problematik dieses Kapitels hat eine tausendjährige Geschichte und mindestens eben so viele Aspekte. Daher wollen wir hier nur die unserer Meinung nach wesentlichen Seiten aufzählen. Eingangs soll angemerkt sein, dass auf dem Gebiet der ingenieurtechnischen Lösungen zur Gewährleistung der Brandsicherheit insbesondere in der zweiten Hälfte des XX. Jahrhunderts unbestreitbar wesentliche Fortschritte erzielt wurden und schon in der ersten Hälfte des XXI. Jahrhunderts weitere tief greifende Lösungsvorschläge zu bestehenden Problemen zu erwarten sind.

Das bezieht sich:

1.auf die Brandsicherheit von Stoffen und Materialien, der technologischen Prozesse sowie kompletter Gebäude und Bauwerke sowie gesamter Wirtschaftszweige und ihrer Produkte;

2.auf die Ausarbeitung und Einführung neuer Löschmittel zur Brandbekämpfung;

3.auf die Schaffung neuer Generationen von Brandschutztechnik und brandschutztechnischer Anlagen und Ausrüstungen.

All dies ist sehr eng mit den Erfolgen der

Wissenschaft über die Brandsicherheit, insbesondere mit der Modellierung von Bränden und angrenzenden Problemen, verbunden.

Mitte des XX. Jahrhunderts begannen aktive Forschungen zur Ausarbeitung von Methoden zur Analyse der Brandund Explosionsgefahren von Stoffen und Materialien. In Folge wurden Mittel und Methoden zur Brandbekämpfung dieser Stoffe und Materialien entwickelt. Ende des XX. Jahrhunderts war das Brandund Explosionsverhalten von mehr als 10.000 Stoffen und Materialien und der geeigneten Löschmittel bekannt. Weiter wurden spezielle Nachschlagwerke und Datenbanksysteme

ausgearbeitet. Diese Forschungen werden im XXI. Jahrhundert fortgesetzt.

Ende des XIX. Jahrhunderts begannen experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Feuerwiderstandsdauer von Holzkonstruktionen. Am Ende des XX. Jahrhunderts verfügte die Menschheit schon über eine hinreichend gut entwickelte Theorie über den Feuerwiderstand verschiedener Konstruktionen und Gebäude. Sie ist Grundlage der Architektur, des Bauingenieurwesens und anderer Spezialisten. Hierzu sind auch die Fragen der Schutzmaßnahmen zur Erhöhung der Feuerwiderstandsdauer (z.B. mittels spezieller Anstriche, Verkleidungen u.a.) zu zählen.

Eine der gefährlichsten Erscheinungen bei Bränden ist bekanntermaßen der Brandrauch. Die Mehrzahl der Brandtoten stirbt auf Grund der Raucheinwirkungen. Daher gilt der Rauchausbreitung den seinen oftmals toxischen Bestandteilen besondere Aufmerksamkeit. Aus diesem Grund sind aus wissenschaftlicher Sicht Forschungen über die reale Brandrauchausbreitung in Gebäuden sowie die Veränderung der Bestandteile des Rauches von besonderem Interesse. Gerade in den letzten Jahrzehnten konnten erhebliche Erfolge bei der Ausarbeitung effektiver Systeme zur Entrauchung von Gebäuden verzeichnet werden.

Die aufgezählten Ergebnisse aus Forschung und ihre technische Umsetzung führten unter anderem dazu, das Problem der Modellierung von Personenströmen in Gebäuden zu lösen, um somit eine Methodologie zur Normung der Evakuierung von Personen aus Brandgebäuden auszuarbeiten.

Große Anstrengungen wurden von Spezialisten vieler Staaten unternommen, um im letzten Viertel des XX. Jahrhunderts die Brandbekämpfung in besonders komplexen Objekten zu verbessern, z.B.:

Objekte mit hohem nuklearem Risiko,

unterirdische Verkehrsanlagen (Untergrundbahnen),

unterirdische Bauwerke,

Großtanklager.

In den meisten entwickelten Staaten sind die wichtigsten Brandursachen in Haushalt und Produktion Mängel der elektrischen Ausrüstungen und des elektrischen Leitungsnetzes. In Russland, beispielsweise, beträgt der Anteil solcher Brände etwa 24 %. Damit ist sie nach „unvorsichtigem Umgang mit offenem Feuer“ die zweithäufigste Brandursache. Unter allen Bränden mit dieser Brandursache sind 40% Brände in Starkstromnetzen und elektrischen Netzen zur Beleuchtung. Weitere 15 % der Brände gehen auf das Konto von Bränden in elektrischen und elektronischen Aggregaten und Ausrüstungen. In den letzten Jahren wurden eben in den oben aufgezählten Bereichen mit viel Aufwand geforscht, um verbesserte Methoden zur Brandvorbeugung im genannten Sektor zu erzielen.

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INTERSCHUTZ 2005

World fire statistics / Мировая пожарная статистика / Weltfeuerwehrstatistik

Schon im ersten Viertel des XXI. Jahrhunderts wird eine spürbare Abnahme der Brände mit elektrischen Brandursachen zu verzeichnen sein. Gleiches kann man mit Bestimmtheit auch für eine Reihe anderer brandgefährlicher Stoffe und Produkte, bis hin zum Kinderspielzeug, prognostizieren.

Darauf sind die internationalen Forschungen ausgerichtet, in deren Ergebnis einerseits zunehmend strengere brandschutztechnische Normen und andererseits aber auch Vorschriften mit größerer Flexibilität und branchenübergreifenden Verknüpfungen eingeführt werden.

Fig 22.8-10: Modern fire-fighting vehicle at the end of the 20th century – Fire truck

Fig 22.8-11: Modern fire-fighting vehicle at the end of the 20th century – Areal Ladder

Parallel zur Forschung auf dem Gebiet der Minimierung der Brandrisiken durch Stoffe, Mineralien, Technologien, Produkten, Gebäuden und Bauwerken wird intensiv an der Weiterentwicklung von Löschmitteln für alle Brandklassen und Feuerwehrausrüstungen gearbeitet.

Das Löschen mit Wasser war und bleibt die wichtigste Löschform überhaupt. Dabei wurde und wird ständig nach neuen Methoden und Anwendungen von Wasser als Löschmittel gearbeitet. In den letzten Jahren wurden in vielen Staaten Vorschläge unterbreitet, Wasser in hoch disperser Form (so genannte Löschaerosole) einzusetzen, was die Effizienz des Löschmitteleinsatzes erhöht und neue Anwendungsbereiche eröffnet. In einigen Fällen kommt Löschwasser in fein verteilter Form unter Anwendung von Zuschlagstoffen zum Einsatz. Die Entwicklungstendenzen der Löschtechnik zeugen davon, dass Löschvorrichtungen mit Wasseraerosolen eine gute Zukunft bevorsteht. Analoges kann man der Anwendung neuer Formen von Löschschäumen und Löschpulvern für die entsprechenden Brandklassen prognostizieren.

Die weitaus tief greifenden Veränderungen können Anfang des XXI. Jahrhunderts auf dem Gebiet der Feuerwehrtechnik, insbesondere im Bereich der Kommunikationstechnologie erwartet werden. In den ersten Jahrzehnten des XXI. Jahrhunderts werden prinzipiell neue Feuerwehrfahrzeuge entstehen: Vorauslöschund Rüstfahrzeuge einer neuen Generation – ausgerüstet mit kombinierten Löschgeräten, neuer Einsatzkleidung für die Feuerwehrleute, Schutzhelmen (ausgestattet mit einer Vielzahl von miniaturisierten Instrumenten, Warneinrichtungen, Kommunikationsmodulen u.a.m.). Die altgewohnten Strahlrohre werden von Strahlrohren neuer Generation verdrängt. Neue Arten von Feuerlöschern sowie leichte und mobile Apparaturen zur Installation von künstlichen Brandabschnittstrennungen erscheinen auf der Bildfläche. Als Löschmittel werden so genannte „Löschgranaten“ und „Löschraketen“ verstärkt zum Einsatz kommen. Künftig werden sich Impulslöschverfahren stark verbreiten. Ebenso ist mit dem verstärkten Einsatz von Löschrobotern zu rechnen: Brandbekämpfung in Kellern, Tiefgaragen, Bergwerken und auf Erdölfeldern sowie zum Transport von Ausrüstungen in Hochhäusern. Sie werden auch solche Funktionen ausführen, die bis heute als undenkbar gelten.

Eine besondere Bedeutung kommt in der Zukunft den automatisierten Brandmeldeanlagen zu. Feuerwehrleute sagen, dass man ein Feuer mit einem Wasserglas löschen könnte, wenn man nur weiß, wo und wann der Brand ausbricht. In der Mehrzahl aller Fälle kann eine frühzeitige Brandentstehung nur durch effektive Brandmeldeanlagen gewährleistet werden. In der zweiten Hälfte des XX. Jahrhunderts kamen die ersten Generationen optischer, ultravioletter, infraroter Brandmelder sowie Ionisationsund Wärmemelder zum Einsatz.

Optische und Ionisationsmelder reagieren erst mit Erscheinen von Rauch im Brandraum. Kurz darauf lösen ultraviolette und Infrarotmelder den Brandalarm aus. Sie reagieren auf offene Flammen. Nach der Erwärmung der Luft erfüllen Wärmemelder ihre Funktion. Ist der Brandraum hinreichend erwärmt, werden Sprinkler als Teil von Löschanlagen aktiv.

Die Zuverlässigkeit dieser Systeme ist nicht in allen Fällen zufrieden stellend: groß ist die Anzahl fehlerhafter Brandmeldungen und folglich muss ihre Effektivität erhöht werden.

Ende des XX. Jahrhunderts gelang in diesem Zusammenhang ein Durchbruch: es entstanden erste so genannte intellektuelle Brandmeldesysteme, insbesondere Detektoren hoher Empfindlichkeit. Sie sind in der Lage, den Zustand der Luft im Brandobjekt ununterbrochen zu analysieren. Dies wird dadurch erzielt, dass Luft durch ein System aspirierender Röhren geleitet wird. Die Luftproben strömen durch ein von Laserstrahlen durchzogenes Kammersystem. Die Messinformationen werden mittels eines Systems

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