Пожарная безопасность

Области рационального использования пожарной автоматики

В настоящее время области использования автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС) и автоматических установок пожаротушения (АУПТ) определяются общероссийским документом и ведомственными нормами. При разработке были учтены требования ранее действующих норм, запросы практики и знания экспертов.

Вместе с тем следует отметить следующее. Во-первых, требования НПБ 110-99* не были количественно обоснованы, что не позволяет оценить в соответствии с нормами эффективность принимаемых решений. Во-вторых, в научно-технической литературе недостаточно разработаны инженерные методы выбора типа пожарной автоматики (АУПС или АУПТ), поэтому отсутствует возможность экономически обоснованно выбрать рациональный вариант противопожарной защиты помещений в условиях перехода к «гибкому» нормированию.

Использование вариантного проектирования в рамках «гибкого» нормирования имеет право на существование при условии обеспечения безопасности людей при пожаре на объекте, подтвержденного расчетным путем в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91.

В настоящей статье предлагается оперативный метод выбора экономически целесообразного, рационального варианта защиты помещения из трех возможных вариантов:

1. Помещение защищено предусмотренными нормами средствами противопожарной защиты, кроме АУПС и АУПТ (базовый вариант);

2. Помещение защищено по варианту 1+АУПС;

3. Помещение защищено по варианту 1+АУПТ.

В качестве критерия выбора использован критерий приведенных затрат М_i ( i = 1, 2, 3 - номер варианта защиты), тыс. р./год, учитывающий, в частности, надежность выполнения задачи АУПС или АУПТ.

(1)

где И_i - эксплуатационные издержки потребителя за год, тыс. р./год; Е_н - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, равный 0,15 1/год; К_i - капитальные вложения в автоматическую противопожарную защиту {АУПС - i =2; АУПТ - i =3), тыс. р.; Р_n - вероятность пожара за год в помещении, 1/год; U_i - материальный ущерб в помещении при выполнении задачи пожарной автоматики (i=2,3), тыс. р.; U₁ - потери на объекте при реализации базового варианта защиты, тыс. р.; P_i -надежность выполнения задачи АУПС или АУПТ (i=2 или i=3).

Принимается:

где a_i - известная постоянная величина.

Материальные потери при пожаре для i-го варианта противопожарной защиты определяются следующим образом:

U₁=R₁·C;

U₂=R₂·C;

U₃=R₃·C;

где С - стоимость материальных ценностей в помещении, а также помещения; R₁ - коэффициент потерь при пожаре при реализации базового варианта противопожарной защиты помещения; R₂ , R₃ -коэффициенты потерь при пожарах при выполнении задачи соответственно АУПС и АУПТ. При этом R₁>>R₂>R₃.

Стоимость материальных ценностей в помещении, помещения определяется его владельцем. Коэффициент материальных потерь при реализации 1-го варианта защиты R₁ устанавливается статистическим данным.

Оценка R₂ проводится расчетным путем в предположении, что тушение пожара происходит на его начальной стадии и учитываются прямые потери от пожаров, пропорциональные площади пожара, т. е.

где S - площадь помещения; S _туш - площадь пожара на момент введения сил и средств первого пожарного подразделения t _T. Принимается, что пожар тушится первым прибывшим на место пожара подразделением.

Площадь пожара рассчитывается в соответствии с принятой моделью развития пожара S(t):

S _туш= S(t).

Время тушения

t _T=t _обн+t _сооб+t _сб+t _Тр+t _бр

гдеt _обн - время обнаружения пожара средствами АУПС; t _сооб - время обработки и передачи сообщения в пожарную часть, с; t _сб - время сбора сил части, с; t _Тр - время движения пожарного подразделения до места пожара, с; t _бр - время боевого развертывания первого пожарного подразделения, с.

Составляющие t _обн,t _сооб+t _сб+t _Тр+t _б определяются из нормативных документов, расчетным путем, на основе анализа статистики пожаров и боевых выездов.

Коэффициент потерь от пожара R₃ при использовании АУПТ рекомендуется оценивать по соотношению

где S _C - площадь орошения одной спринклерной головкой.

Допускается также оценивать коэффициент R₃ по данным табл. 8.

Определяем рациональный вариант защиты i* из условия i* = min М_i.

Интерес представляет выявление рациональных областей использования АУПС (АУПТ), установленных в пространстве входных параметров.

Из (1), (2) легко найти условия, при которых целесообразно устанавливать АУПС на объекте:М₂< М₁, или

(3)

где f - вероятность возникновения пожара на 1 м² площади помещения.

Так как С=С₀S, где С₀ - стоимость материальных ценностей на 1 м² площади помещения, включая стоимость помещения, найдем значение площади, начиная с которого целесообразно использовать АУПС:

(4)

Аналогично условие применения автоматических установок пожаротушения запишем в виде M ₃< M ₁ или

(5)

Значение площади помещения, начиная с которого экономически оправдано использование АУПТ:

(5)

Используя (2), запишем экономическое условие замены АУПС на АУПТ: M ₃< M ₂ или

(7)

где принимается а = a₁ = a₂

На практике удобно воспользоваться условием для площади пожарного отсека, записанным в

виде

(8)

Уравнения (4), (6) и (8) относительно S решаются методом итераций.

Пример:

Рассмотрим торговый зал магазина с параметрами:

Проверим выполнение условия (3)

Таким образом, использование автоматической установки пожарной сигнализации в помещении магазина экономически обоснованно.

Проверим условие (5):

Следовательно, использование АУПТ в торговом зале экономически целесообразно. Оценим целесообразность использования АУПТ по сравнению с применением АУПС, для чего воспользуемся условием (7):

Соотношение (7) не выполняется, поэтому переход от АУПС к АУПТ экономически не целесообразен.

На рисунке буквой «А» обозначена область экономически целесообразного использования АУПС. «Попадание» в область «А» зависит от конкретных значений параметров K₂/C и fSP₂ (год^-1) для рассматриваемого помещения.

Аналогично строится область (В) рационального применения АУПТ. В этом случае по оси абсцисс откладываются значения параметра K₃/C, а по оси ординат fSP₃ в логарифмическом масштабе. Границы областей А и В совпадают по расположению на координатной плоскости,

Следует также иметь в виду, что изложенный выше экономический подход не учитывает косвенные потери от пожаров, а также в полной степени ущерб от пожаров по зданию. По данным [3], коэффициент, учитывающий косвенный ущерб, изменяется в зависимости от отрасли от 0,34 до 2,45. Учет только косвенного ущерба в данном примере, конечно, делает экономически целесообразным переход от АУПС к АУПТ.

Область экономически целесообразного использования автоматической установки пожарной сигнализации:

K₂ - капитальные затраты на использование АУПС; С - стоимость материальных ценностей в торговом зале; P _n - вероятность возникновения пожара в зале, год^-1, P ₂ - надежность выполнения задачи АУПС;

- уменьшение коэффициента потерь от пожара при внедрении АУПС,

Е = 0,15 1/год и а = 0,05 1/год

При экономическом подходе к обоснованию выбора типа автоматической противопожарной защиты целесообразно также учитывать величину и знак индекса относительной экономической эффективности мероприятия ΔЭ, которая будет равна:

при переходе от базового варианта к использованию АУПС:

при переходе от базового варианта к использованию АУПТ:

и при переходе от варианта с АУПС к варианту с АУПТ:

Если индекс отрицательный, то соответствующее мероприятие экономически не эффективно. Если ΔЭ -> 0, то, наоборот, два мероприятия близки в экономическом плане. Выводы

1. Получены простые аналитические выражения (критерии), пригодные для инженерных экономических оценок целесообразности использования автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения.

2. Разработанные критерии учитывают стоимостные характеристики мероприятий, возможные средние материальные потери на объекте, специфику объекта и его пожарной охраны, надежность исследуемых противопожарных мероприятий.

3. Экономический подход к выбору инженерных противопожарных мероприятий на объектах в рамках «гибкого» нормирования должен сочетаться с мероприятиями по безусловному выполнению нормативных требований по обеспечению безопасности людей при пожарах.

По материалам научно-технического журнала "Пoжарная безопасность" №5 2002 года.