Общие принципы и нормативная база расчета времени эвакуации
Расчет необходимого времени эвакуации людей из зданий и сооружений при пожаре является одним из краеугольных камней системы обеспечения пожарной безопасности. Этот процесс не просто техническая формальность, а критически важный этап проектирования и эксплуатации любого объекта, предназначенного для пребывания людей. Целью такого расчета является определение способности объекта обеспечить безопасное и своевременное перемещение всех находящихся в нем лиц в безопасную зону до наступления критических значений опасных факторов пожара (ОФП). Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности (МОПБ), утвержденная Приказом МЧС России от 30.06.2009 № 382, является основным нормативным документом, регламентирующим данный процесс на территории Российской Федерации. Она детализирует подходы к расчету, позволяя оценить, насколько эффективно разработанные эвакуационные пути и системы пожарной защиты справляются с поставленной задачей.
В основе методологии лежит сравнение двух ключевых показателей: расчетного времени эвакуации (tр) и необходимого времени эвакуации (tн). Расчетное время эвакуации – это время, за которое люди могут безопасно покинуть здание или его часть, двигаясь по предусмотренным эвакуационным путям. Оно определяется исходя из планировочных решений, количества людей, их физиологических характеристик и пропускной способности эвакуационных выходов. Необходимое время эвакуации, в свою очередь, представляет собой промежуток времени с момента возникновения пожара до достижения одним из опасных факторов пожара (например, температура, концентрация угарного газа, плотность дыма) критического значения, угрожающего жизни и здоровью людей. Важнейшим требованием пожарной безопасности является условие, при котором расчетное время эвакуации должно быть меньше или равно необходимому времени эвакуации (tр ≤ tн). Если это условие не выполняется, то объект считается небезопасным, и требуется разработка компенсирующих мероприятий или изменение проектных решений.
Нормативная база для выполнения этих расчетов охватывает несколько ключевых документов, помимо упомянутого Приказа МЧС № 382. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» устанавливает общие принципы и обязательные требования к пожарной безопасности объектов. Свод правил СП 1.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы» детализирует требования к геометрии, ширине, протяженности и количеству эвакуационных путей и выходов. Эти документы в совокупности формируют комплексный подход к обеспечению безопасности людей при пожаре, где расчет времени эвакуации играет центральную роль. Исходными данными для проведения расчетов служат архитектурно-планировочные решения здания, данные о функциональном назначении помещений, количестве и размещении людей, наличии и характеристиках систем противодымной защиты, а также сведения о пожарной нагрузке и материалах отделки. Точность и полнота этих данных напрямую влияют на достоверность конечных результатов и, как следствие, на эффективность разработанных мер по обеспечению пожарной безопасности.
Расчетное время эвакуации (tр) является ключевым параметром, определяющим эффективность системы эвакуации здания. Методика МОПБ предлагает два основных подхода к его определению: упрощенный (инженерный) метод, основанный на гидравлической теории потоков людей, и динамическое моделирование (моделирование индивидуально-поточного движения). Выбор метода зависит от сложности объекта, его функционального назначения и требуемой точности расчетов. Упрощенный метод применяется для большинства типовых зданий со стандартными планировками, тогда как динамическое моделирование используется для сложных объектов, таких как высотные здания, объекты с массовым пребыванием людей, а также при наличии нестандартных эвакуационных путей или особых категорий контингента.
Детальный алгоритм расчета расчетного времени эвакуации (tр) по МОПБ
При использовании упрощенного (инженерного) метода расчет осуществляется поэтапно, разбивая эвакуационный путь на отдельные участки (сегменты): коридоры, дверные проемы, лестничные марши и площадки. Для каждого участка определяются его геометрические характеристики – длина и ширина, а также количество людей, которые должны пройти через этот участок. Основными параметрами, используемыми в расчете, являются скорость движения людей (v), плотность людского потока (D) и интенсивность движения (q). Эти параметры не являются постоянными величинами и зависят друг от друга. Например, скорость движения людей уменьшается с увеличением плотности потока. Методика МОПБ содержит таблицы зависимостей этих параметров для различных типов эвакуационных путей и классов функциональной пожарной опасности зданий. Расчет начинается с наиболее удаленных от выходов участков. Для каждого участка определяется время прохождения людей по нему, а также количество людей, которые могут пройти через этот участок за определенное время. Важным аспектом является учет «бутылочных горлышек» – узких мест, таких как дверные проемы или узкие участки коридоров, которые ограничивают пропускную способность эвакуационного пути в целом. Время эвакуации рассчитывается кумулятивно, суммируя время прохождения по каждому участку с учетом задержек, вызванных формированием потоков и снижением скорости движения в местах скопления людей.
Формулы, применяемые в упрощенном методе, включают расчет времени движения по участку (t = L/v), где L – длина участка, v – скорость движения, а также расчет пропускной способности участка (N = q * b * t), где q – интенсивность движения, b – ширина участка. Эти формулы применяются итерационно, учитывая динамику изменения плотности и скорости потока по мере заполнения и опорожнения участков. Для каждого участка эвакуационного пути определяется максимальное количество людей, которое может через него пройти за расчетное время, и на основе этого формируются потоки. Расчетное время эвакуации tр определяется как максимальное время, за которое последний человек покидает наиболее удаленную от выхода точку безопасной зоны. Этот метод требует тщательного анализа планировки и последовательности движения людей, а также корректного выбора исходных значений параметров движения.
Динамическое моделирование, или моделирование индивидуально-поточного движения, представляет собой более сложный и точный подход. Оно реализуется с использованием специализированного программного обеспечения, которое позволяет симулировать движение каждого человека (агента) индивидуально. В таких моделях учитываются не только геометрические параметры путей эвакуации, но и индивидуальные характеристики людей (возраст, физические возможности), их начальное распределение в здании, поведенческие факторы (например, реакция на опасность, поиск ближайшего выхода), а также влияние опасных факторов пожара (снижение видимости из-за дыма, высокая температура, препятствия). Динамические модели способны выявлять более сложные «бутылочные горлышки», которые могут возникать из-за скопления людей на пересечениях потоков или при паническом поведении. Результатом такого моделирования является не только общее расчетное время эвакуации, но и детальная визуализация процесса эвакуации, позволяющая анализировать траектории движения, плотность потоков в различных точках и выявлять потенциальные проблемы. Этот метод особенно ценен для уникальных и сложных объектов, где упрощенный расчет может дать неточные или недостаточно полные результаты.
Необходимое время эвакуации (tн) – это критический параметр, который определяет временной лимит, в течение которого люди должны безопасно покинуть здание. В отличие от расчетного времени эвакуации, которое характеризует эффективность эвакуационных путей, необходимое время эвакуации характеризует скорость развития опасных факторов пожара (ОФП) и определяется на основе анализа пожарной опасности помещений и всего здания в целом. Оно представляет собой время с момента возникновения пожара до момента достижения одним из опасных факторов (температура, концентрация токсичных продуктов горения, плотность дыма, тепловой поток, снижение концентрации кислорода) предельно допустимых для человека значений. Эти предельно допустимые значения регламентируются нормативными документами и являются универсальными для обеспечения безопасности жизни и здоровья людей.
Определение необходимого времени эвакуации (tн) и практическое применение результатов
Расчет tн производится с использованием методов математического моделирования развития пожара. Для этого необходимо учитывать множество факторов: вид и количество горючей нагрузки в помещении, площадь и высота помещения, наличие и размеры проемов (окна, двери), характеристики систем вентиляции и кондиционирования, наличие систем пожаротушения и противодымной защиты. Моделирование позволяет прогнозировать динамику изменения температуры в помещении, концентрации угарного газа (СО) и других токсичных продуктов горения, а также плотности дыма и видимости. Время tн определяется по наименьшему значению из времен достижения критических значений каждого из ОФП. Например, если критическая температура достигается через 5 минут, а критическая концентрация СО – через 7 минут, то tн будет равно 5 минутам, так как это фактор, который первым создаст угрозу для жизни.
Практическое применение результатов расчета tр и tн заключается в их сравнении. Как уже упоминалось, фундаментальное требование пожарной безопасности гласит: tр ≤ tн. Если это условие выполняется, то считается, что система эвакуации здания обеспечивает приемлемый уровень безопасности людей при пожаре. Однако, если расчет показывает, что tр > tн, это означает, что времени для безопасной эвакуации недостаточно, и люди могут подвергнуться воздействию опасных факторов пожара до того, как покинут здание. В такой ситуации необходимо принимать меры по снижению расчетного времени эвакуации или увеличению необходимого времени эвакуации.
Меры по снижению tр могут включать: увеличение ширины эвакуационных путей и выходов, добавление дополнительных эвакуационных выходов, оптимизацию планировки для сокращения длины путей эвакуации, уменьшение количества людей в помещении или на этаже. Меры по увеличению tн, в свою очередь, направлены на замедление развития пожара и распространения ОФП. К ним относятся: применение негорючих или слабогорючих материалов для отделки, установка автоматических систем пожаротушения (например, спринклерных систем), монтаж систем противодымной защиты, обеспечивающих удаление дыма и поддержание видимости, а также зонирование здания на пожарные отсеки для локализации пожара. Выбор конкретных мероприятий зависит от результатов анализа и экономической целесообразности.
Расчеты времени эвакуации и анализ пожарного риска являются неотъемлемой частью процесса проектирования и экспертизы зданий, а также используются при проведении аудита пожарной безопасности и разработке деклараций пожарной безопасности. Они позволяют не только оценить текущий уровень безопасности, но и обосновать необходимость применения тех или иных инженерных решений и организационных мер. Важно помнить, что эти расчеты основаны на определенных допущениях и моделях, поэтому их результаты всегда должны интерпретироваться квалифицированными специалистами с учетом всех особенностей конкретного объекта. Регулярный пересмотр и актуализация расчетов необходимы при изменении функционального назначения здания, его планировки, количества пребывающих людей или при внедрении новых систем пожарной безопасности. Это обеспечивает постоянное поддержание высокого уровня пожарной безопасности и защиту жизни людей.
Данная статья носит информационный характер.