Вопрос 2. Расчетное время эвакуации. Необходимое время эвакуации.

Особенности движения людей при эвакуации. Параметры движения людских потоков.

Передвижение людей происходит во всех помещениях зданий и сооружений, связанных с пребыванием в них человека. Для обеспечения передвижения людей в зданиях предусматривается коммуникационные помещения и другие специальные устройства: проходы между оборудованием, входы и выходы, коридоры, холлы, лестницы, вестибюли, фойе и т.д. Коммуникационные помещения в зданиях занимают значительную площадь, составляющую в ряде случаев 30 % и более от рабочей площади здания. Для большой группы зданий и помещений движение людей является основным функциональным процессом и от его правильной организации зависят рациональные объемно-планировочные решения здания.

Особое значение приобретает движение людей во время возникновения пожара в здании, аварии или какого-либо стихийного бедствия.

В этом случае от правильной организации движения и состояния коммуникационных помещений зависит жизнь людей. Поскольку возникновение пожара возможно в любом помещении, то учет аварийной эвакуации людей обязателен для любого помещения и здания или сооружения в целом.

Эвакуация представляет собой процесс организованного самостоятельного движения людей наружу из помещений, в которых имеется возможность воздействия на них ОФП.

Эвакуацией также следует считать несамостоятельное перемещение людей, относящихся к маломобильным группам населения, осуществляемое обслуживающим персоналом. Эвакуация осуществляется по путям эвакуации через эвакуационные выходы.

Движение людей при эвакуации можно разделить на этапы:

1 - движение в пределах помещения до выхода непосредственно наружу, в коридор или в лестничную клетку;

2 - движение по коридору до выхода наружу непосредственно или в лестничную клетку;

3 - движение в лестничной клетке до выхода наружу или через вестибюль;

4 - движение от выходов наружу до рассеивания на прилегающей к зданию территории. В зависимости от этажности и классов функциональной пожарной опасности зданий количество этапов может видоизменяться.

При пожаре возникает реальная угроза жизни и здоровью людей. Поэтому процесс эвакуации начинается практически одновременно и имеет четкую направленность. Например, в зале зрелищного предприятия все зрители одновременно встают со своих мест и идут к выходу. В результате такого одновременного и направленного движения и вследствие ограниченной пропускной способности эвакуационных путей и выходов создаются большие плотности людских потоков, наблюдаются физические усилия со стороны отдельных эвакуирующихся, что значительно уменьшает скорость движения. Возникает противоречие: чем быстрее люди стремятся покинуть помещение здания, тем больше времени они вынуждены потратить на это. Особенностями движения при эвакуации являются также неблагоприятные воздействия ОФП и возможность возникновения паники. Панические реакции проявляются в основном либо в форме ступора (замирание, обездвиженности, неспособности к действию), либо фуги (бега, хаотических метаний, поверхностной ориентировки в обстановке).

Исследования показали, что основная масса эвакуирующихся (до 90 %) способна к здравой оценке ситуации и разумным действиям, но, испытывая страх и заражая им друг друга, может податься панике. Кроме того, в массе людей, оказывается от 10 до 20 % людей с выраженными расстройствами психики, которые являются потенциальными паникерами и могут отрицательно влиять на основную массу людей. Склонность к паническим действиям зависит от организованности группы людей, определяемой культурным уровнем общественным положением входящих в нее участников. Наиболее организованными являются группы, состоящие из служащих рабочих и учащихся, а неорганизованными оказываются группы лиц, не связанных между собой общими интересами. Нельзя учитывать, что по статистическим данным в общей массе людей около 3 % имеют физические недостатки (калеки), 9% людей находятся в преклонном возрасте, 4% - дети моложе 5 лет, кроме того, примерно 10% людей вследствие систематического применения лекарственных средств имеют замедленную реакцию, недостаточную двигательную способность и легко подверженную шоку. Указанные 26% людей не могут двигаться со скоростью основной массы эвакуирующихся, это приводит к задержкам в движении, падениям и даже может вызвать полную остановку движения, что способствует возникновению паники.

Паника может быть предотвращена соответствующими конструктивными и объемно-планировочными решениями путей эвакуации, мерами психологического воздействия, а также заранее продуманными действиями администрации. Для уменьшения паники необходимо исключать препятствия на путях эвакуации, обеспечить аварийное освещение, поддерживать контакт с эвакуируемыми. Организованному движению людей способствует система оповещения, указывающих порядок эвакуации и пути эвакуации.

Параметры движения людских потоков

Двигающиеся в одном направлении люди образуют людской поток, характеризующийся плотностью потока D, скоростью движения v, интенсивностью движения q и пропускной способность участка пути Q.

Плотность людского потока составляет количество человек N, размещающихся на единице площади эвакуационного пути F:

, чел/м² (2)

При расчетах используется безразмерная характеристика плотности людского потока, которую вычисляют по формуле:

, (3)

где d и l – соответственно ширина и длина участка эвакуационного пути, м;

N – число людей на участке эвакуационного пути, чел;

f– средняя площадь горизонтальной проекции человека принимается равной, м²:

взрослого в домашней одежде 0,1

взрослого в зимней одежде 0,125

подростка 0,07

Скорость движения людей в потоке зависит от вида пути и плотности людского потока и принимается по табл. П2.1 Методики (приказ МЧС России от 30.07.2009г., №382) или по табл.2 ГОСТ 12.1.004-91* «Пожарная безопасность. Общие требования».

Интенсивность движения людского потока характеризует количество людей, проходящих через 1м ширины эвакуационного пути за 1 минуту. В связи с тем, что количество людей выражается в м², размерность интенсивности
[q] =м²/м мин = м/мин.

Интенсивность движения также зависит от плотности людского потока и вида пути. По мере увеличения плотности людского потока интенсивность движения вначале увеличивается и после достижения максимума q _max, уменьшается.

При достижении q _max параметры движения v и q принимаются при условиях предельной плотности людского потока, т.е. при . Значения q_max равны:

для горизонтальных путей 16,5 м/мин;

для дверных проемов 19,6 м/мин;

для лестниц при движении вниз 16,0 м/мин;

для лестниц при движении вверх 11,0 м/мин.

Пропускная способность участка пути характеризует количество людей, которое он способен пропустить в единицу времени и определяется как произведение интенсивности движения на ширину участка:

, м²/мин (4)

Используя понятие пропускной способности участка пути, можно получить формулы для расчета интенсивности движения и времени задержки при слиянии людских потоков.

Если происходит слияние нескольких людских потоков, то при беспрепятственном движении должно соблюдаться условие:

, (5)

или ,

откуда . (6)

Задержка движения людей в начале i-го участка наблюдается при:

.

Время задержки определяется как разность времени эвакуации с учетом пропускной способности участков пути:

.

Время эвакуации людей по i-му участку при количестве людей N_i и предельной пропускной способности участка пути Q_пр определяется по формуле:

,

где q_пр – интенсивность движения людейпри предельной плотности ( ), м/мин.

Аналогично ,

Следовательно . (7)

Методика определения расчетного (фактического) времени эвакуации людей из помещений и зданий, разработанная МИСИ им. В.В. Куйбышева, первоначально изложена в ГОСТ 12.004-91*, затем утверждена в настоящее время приказом МЧС России от 30.07.2009г., №382.

Расчетное время эвакуации людей из помещений не определяют в тех случаях, когда нормами проектирования предусматривается один эвакуационный выход или когда на один эвакуационный выход приходится не более 50 человек, а расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода не превышает 25 м.

Плотности людских потоков в проходах, коридоров, кулуарах, фойе и на других путях эвакуации залов зрелищных предприятий, а также залов производственного назначения определяют с учетом того, что эвакуируемые люди одновременно выходят в общие проходы и коридоры. При этом плотность одинарных потоков (между креслами в зрительных залах, оборудованием в цехах) принимается такой же, как и в общих проходах. Под понятием общий проход подразумевается такой проход, который заканчивается эвакуационным выходом. Числом людей, которые успевают покинуть общий проход за время его заполнения, пренебрегают.

Плотность людских потоков в лестничных клетках определяют делением общего числа людей, эвакуирующихся по данной лестнице (за исключением людей, эвакуирующихся с первого этажа) на общую площадь лестницы в пределах отметок пола второго и верхнего этажей. Числом людей, которые успевают покинуть лестничную клетку за время ее заполнения, пренебрегают.

Скорость движения людей на различных участках пути принимается в зависимости от плотности людских потоков. В тех случаях, когда плотность потоков превышает 0,5 м²/м², скорость движения людей определяют по предельной плотности D=0,9 и более.

Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливается по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длинной l_i и шириной d _i. Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п. В пределах расчетного участка пути не должна изменяться ширина пути и не должно быть слияния людских потоков.

Длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути по лестнице определяется как суммарная длина ее маршей и площадок и может быть принята равной утроенной разности отметок между входом на лестницу и выходом из нее. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину l_i.

Расчетное время эвакуации определяется как сумма времени движения людского потока по отдельным участкам пути (t _i) по формуле:

, (8)

где - t₁,t₂…t _i - время движения людей на первом (начальном) участке и каждом из следующих участков пути, мин.

Время движения людского потока по первому участку пути (t₁), мин., вычисляют по формуле:

, (9)

где l₁ – длина первого участка пути, м;

v₁ – значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется по табл. П2 (приказ МЧС России от 30.07.2009г., №382) в зависимости от плотности D, м/мин.

Плотность людского потока (D₁)на первом участке пути, м²/м², вычисляют по формуле:

, (10)

где N₁ – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м²;

d₁ – ширина первого участка пути, м.

На последующих участках скорость определяется по табл. П2 приказа в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:

, (11)

где d_i, d_i-1 – ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м;

q_i, q_i-1 – значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин.

Если значение q_i , определенное по формуле (11), меньше или равно значению q_max , то время движения по участку пути (t _i) в минуту:

, (12)

при этом значения q_max следует принимать равными, м/мин:

для горизонтальных путей – 16,5

для дверных проемов – 19,6

для лестницы вниз – 16

для лестницы вверх – 11

Если значение q_i , определенное по формуле (12), больше q_max то ширину d _i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие:

. (13)

При невозможности выполнения условия (2.13) по экономическим или техническим соображениям интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по табл. П2 приказа при значении D=0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления перед границей i-го участка.

При слиянии в начале участка i двух и более людских потоков интенсивность движения q_i вычисляют по формуле:

, (14)

где q_i-1 – интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i , м/мин;

d _i-1 – ширина участков пути слияния, м;

d _i – ширина рассматриваемого участка пути, м.

Если значение q_i, определенное по формуле (14), больше q_max, то ширину d _i данного участка пути необходимо увеличить до такой величины, чтобы соблюдалось условие (13). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (12).

Если увеличение ширины участка невозможно, расчетное время эвакуации определяется с учетом задержки движения, возникающей перед границей i-го участка:

, (15)

где v_пр – скорость движения при предельной плотности ( ), м/мин;

Dt _i – время задержки движения на i-ом участке, мин.

Как было показано выше (7),

.

Где , если и , если

Схема к определению расчетного времени эвакуации приведена на рис. 1.

Рис.1. Слияние людских потоков

Необходимое время эвакуации

Необходимое время эвакуации – время, по истечении которого при пожаре на уровне рабочей зоны появляются опасные для жизни и здоровья людей значения ОФП.

Необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других.

Критическая продолжительность пожара для людей, находящихся на этаже очага пожара, определяется из условия достижения одним из ОФП в поэтажном коридоре своего предельного допустимого значения. В качестве критерия опасности для людей, находящихся выше очага пожара, рассматриваются условия достижения одним из ОФП предельно допустимого значения в ЛК на уровне очага пожара.

Значения температуры среды, оптической плотности дыма, концентрации кислорода и каждого газообразного токсичного продукта горения в коридоре очага пожара и в лестничной клетке определяются в результате решения системы уравнений теплогазообмена для помещений очага пожара, поэтажного коридора и лестничной клетки.

Ориентировочные критические значения ОФП:

температура среды 70 ˚С

коэффициент ослабления видимости 0,46

концентрация кислорода 15 %

концентрация веществ в воздухе, кг/м³:

хлористого водорода 23·10^-6

окиси углерода 1,16·10^-3

двуокиси углерода 0,11

кислорода 214 (или 15 %).

Расчет необходимого времени эвакуации t_нd производится для наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении. Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара (t_кр) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне):

по повышенной температуре;

по потере видимости;

по пониженному содержанию кислорода;

по каждому из газообразных продуктов горения.

Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом следует ориентироваться на наиболее высоко расположенные ряды кресел.

Исходные данные для проведения расчетов могут быть взяты из справочной литературы.

Из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное:

(16)

Необходимое время эвакуации людей, мин., из рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле:

. (17)

При расположении людей на различных по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой площадки.

Если расчетное время эвакуации t_р меньше или равно необходимому времени эвакуации t_нd проект удовлетворяет требованиям норм.