Разбираемся с алгоритмами поэтапной эвакуации СОУЭ 3-5 типов

 

Резюме

Алгоритм эвакуации (сценарий оповещения) должен определять проектировщик СОУЭ при взаимодействии со специалистом по расчету пожарного риска. Последовательность эвакуации (порядок оповещения) определяется исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре. Приоритет эвакуации отдается людям в наиболее опасных зонах (на этаже пожара, в помещении пожара). Общая продолжительность поэтапной эвакуации может быть больше времени единовременной массовой эвакуации из здания.

 

Зачем здания разделяются на зоны оповещения?

В большинстве случаев здания, оборудованные системой пожарной сигнализации и системой оповещения имеют одну зону оповещения. При обнаружении пожара, происходит запуск системы оповещения на всех этажах и во всех помещения одновременно.

В некоторых случаях возникает необходимость разделения здания на несколько зон оповещения. В этом случае оповещение происходит по специальному алгоритму. Разделение на зоны позволяет выполнять эвакуацию поэтапно, а также изменять направление эвакуации в зависимости от места возникновения пожара (для СОУЭ 5 типа).

 

Варианты разделения здания на зоны оповещения:

• (1) без деления
• (2) разделения по этажам
• (3) разделение внутри этажа

 

Основной причиной появления поэтапной эвакуации является развитие высотного строительства в 20 веке. Впервые поэтапная эвакуация упоминалась в 1935 году в Национальным Бюро Стандартов (National Bureau of Standards) – нынешним Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) [Глава 56 Справочника SFPE].

При строительстве высотных зданий крайне важно сохранять полезную площадь этажа. И несмотря на увеличение количества этажей, количество лестничных клеток остается прежним. Так как пропускная способность лестничных клеток ограничена, важно отдать приоритет эвакуации людей из зон, наиболее подверженных воздействию пожара.

Ниже представлено сравнение двух вариантов эвакуации. Выполнено моделирование эвакуации 10 этажного здания, с размещением 100 человек на каждом этаже. Пожар возник на 5 этаже.

 

В каких зданиях требуется разделение на зоны оповещения (использование поэтапной эвакуации)

Разделение здания на зоны пожарного оповещения требуется выполнять при устройстве СОУЭ 4 и 5 типов. При применении СОУЭ 3 типа разделение здания на зоны пожарного оповещения не обязательно, но допускается.

 

В каких случаях необходимо применять СОУЭ 4 и 5 типа:

Здания	Нормативный показатель
3.1. Психиатрические больницы	количество койко-мест 60 и более
4. Гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпинги, мотели и пансионаты	количестве этажей более 9
6. Театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие подобные учреждения с расчетным количеством посадочных мест для посетителей в закрытых помещениях	при вместимости зала более 1500 зрителей
7. Музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения в закрытых помещениях	при количестве посетителей более 1000
8. Организации торговли	площадь этажа пожарного отсека более 3500 м2
9. Организации общественного питания	вместимостью более 1000 человек
10. Вокзалы	этажностью 2 и более
13. Физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивно-тренировочные учреждения с помещениями без трибун для зрителей, бытовые помещения, бани	число посетителей более 500
14. Общеобразовательные учреждения, образовательные учреждения дополнительного образования детей, образовательные учреждения начального профессионального и среднего профессионального образования	число мест более 1600
15. Образовательные учреждения высшего профессионального образования и дополнительного профессионального образования специалистов	этажность более 9

 

Требование о необходимости оборудования здания СОУЭ 4 и 5 типов также может содержаться в Специальных технических условиях для конкретного здания.

 

Что нам говорит Нормативка?

 

 

При помощи сервиса Пожарная нормативка мы выполнили поиск требований, касающихся поэтапной эвакуации и деления здания на зоны оповещения.

 

ФЗ-123 Технический регламент о требованиях ПБ

Статья 84. Требования пожарной безопасности к системам оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей в зданиях и сооружениях

• 5. При разделении здания и сооружения на зоны оповещения людей о пожаре должна быть разработана специальная очередность оповещения о пожаре людей, находящихся в различных помещениях здания и сооружения.
• 6. Размеры зон оповещения, специальная очередность оповещения людей о пожаре и время начала оповещения людей о пожаре в отдельных зонах должны быть определены исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре.

 

Статья 53. Пути эвакуации людей при пожаре

• 3. Безопасная эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре считается обеспеченной, если интервал времени от момента обнаружения пожара до завершения процесса эвакуации людей в безопасную зону не превышает необходимого времени эвакуации людей при пожаре.
• 4. Методы определения необходимого и расчетного времени, а также условий беспрепятственной и своевременной эвакуации людей определяются нормативными документами по пожарной безопасности.

 

СП 3.13130.2009

2.2. Вариант организации эвакуации из каждой зоны пожарного оповещения: один из возможных сценариев движения людей к эвакуационным выходам, зависящий от места возникновения пожара, схемы распространения опасных факторов пожара, объемно-планировочных и конструктивных решений здания.

 

Возможность реализации нескольких вариантов эвакуации из каждой зоны пожарного оповещения – требуется при СОУЭ 5 типа, допускается при СОУЭ 4 типа.

 

Новая редакция СП 3.13130

На момент публикации заметки (ноябрь 2024) опубликован проект СП 3.13130 (версия от 09.2024).

В данном проекте также есть упоминание поэтапной эвакуации:

6.3.3 При организации поэтапной эвакуации время включения оповещения о пожаре для зон оповещения, отличных от той, где обнаружен пожар, может быть предусмотрено большим, чем установлено в 6.3.2.

6.6 Очередность оповещения о пожаре

6.6.1 Оповещению о пожаре подлежит в первую очередь зона оповещения, в которой обнаружен пожар. Допускается последовательное оповещение в зонах в пределах здания, сооружения или пожарного отсека/секции (при разделении здания или сооружения на пожарные отсеки/секции), для организации поэтапной эвакуации, при этом необходимость поэтапной эвакуации обосновывается обеспечением безопасных условий эвакуации (беспрепятственность и своевременность) с применением подходов, изложенных в [Методике расчета пожарного риска].

6.6.2 Очередность оповещения людей в разных зонах оповещения при организации поэтапной эвакуации, в том числе допустимое время задержки оповещения о пожаре в зонах, отличных от зоны, в которой возник пожар, определяется исходя из обеспечения безопасных условий эвакуации (беспрепятственность и своевременность) с применением подходов, изложенных в [Методике расчета пожарного риска].

 

СП 484.1311500.2020

7.2.2 Активация СОУЭ 3 – 5 типов по СП 3.13130 должна осуществляться по зонам, согласно алгоритму (сценарию оповещения), определенному при проектировании СОУЭ.

 

Методика расчета пожарного риска

Методика утверждена Приказом МЧС России от 14.11.2022 № 1140 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности».

 

Условие безопасной эвакуации (вероятность эвакуации людей P_э,i,j) рассчитывают по формуле:

 

P_{э,i,j}=\begin{cases}0,999 \cdot \frac{0,8 \cdot t_{бл,i} - t_{р,i,j}}{t_{нэ,i,j}}, если \; t_{р,i,j} < 0,8 \cdot t_{бл,i} < t_{р,i,j} + t_{нэ,i,j} \; и \; t_{ск,i,j} \leq 6 мин \\ 0,999, если \; t_{р,i,j}+t_{нэ,i,j} \leq 0,8 \cdot t_{бл,i} \; и \; t_{ск,i,j} \leq 6 мин \\ 0,000, если \; t_{р,i,j} \geq 0,8 \cdot t_{бл,i} \; или \; t_{ск,i,j} > 6 мин \end{cases}

 

• t_р,i,j – расчетное время эвакуации людей j-й группы эвакуируемого контингента при реализации i-го сценария пожара, мин;
• t_бл,i – время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), при реализации i-го сценария пожара, мин;
• t_ск,i,j – время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5 м²/м²) при определении вероятности эвакуации j-й группы эвакуируемого контингента при реализации i-го сценария пожара, мин;
• t_нэ,i,j – время начала эвакуации j-й группы эвакуируемого контингента (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей) при реализации i-го сценария пожара, мин. Определяется в соответствии с приложением N 4 к Методике;
• t_р,i,j – расчетное время эвакуации j-й группы эвакуируемого контингента, мин. Определяется в соответствии с приложением N 5 к Методике;
• t_ск,i – время существования скоплений людей на участках пути (плотность людского потока на путях эвакуации превышает значение 0,5 м²/м²), мин.

 

44. При применении в качестве дополнительного противопожарного мероприятия устройства системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре повышенного типа следует выполнить повторный расчет по оценке параметра tр с учетом возможного перераспределения потоков эвакуирующихся и изменения схемы эвакуации в зависимости от сценариев возникновения и развития пожара, алгоритма функционирования системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре.

 

Исходя из требований, содержащихся в нормативных документах, можно сделать следующий вывод:

• 1) Алгоритм эвакуации (сценарий оповещения) должен определять проектировщик СОУЭ.
• 2) Размеры зон и специальная очередность оповещения определяется исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре
• 3) Проверка условия обеспечения безопасной эвакуации и подбор алгоритма эвакуации выполняется при помощи расчета пожарного риска

 

Обзор других источников

Пособие к СНиП 2.08.02-89

Проектирование систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в общественных зданиях: пособие к СНиП 2.08.02-89 / Е.А. Мешалкин, С.А. Никонов, С.В. Тадеуш (ВНИИПО МВД РФ), Г.Д. Брусельцева (АПКИ «Спецавтоматика», г. Новосибирск). М.: Ассоциация «Пожарная информатика и техника», 1992. 35 с.

в зданиях высотой более 9 этажей, при эвакуации из которых на лестницах образуются людские потоки плотностью 6 чел/кв.м и более, оповещаются люди на этаже, где возник пожар, на следующем (вышележащем) этаже и на двух последних этажах здания, после этого – в остальных помещениях выше этажа пожара, затем – в помещениях ниже этажа пожара. Интервал задержки оповещения должен составлять 30-40 с, но не менее половины времени эвакуации с этажа, на котором возник пожар (чтобы люди смогли покинуть коридор этого этажа до образования плотных людских потоков на лестницах).

 

Диссертация Кочнова О.В.

Кочнов Олег Владимирович “Оценка влияния функционирования речевых систем оповещения на эффективность управления эвакуацией людей”. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность 2.10.1. Пожарная безопасность. Иваново, 2024 г. [Ссылка]

 

Показано несколько вариантов организации поэтапной эвакуации:

В первом столбце (АЛГ I) таблицы 3.2 приведен наиболее распространенный трехэтапный вариант эвакуации, многократно апробированный на практике. Во втором столбце приведены минимальные задержки оповещения для первого алгоритма из расчета – 0,5 мин на одну включаемую группу зон. Во третьем столбце (АЛГ II) приведен алгоритм, описанный выше. В четвертом столбце (АЛГ III) приведен вариант, в котором одновременно оповещаются этаж пожара, верхний и нижний этажи, используемый за рубежом. В пятом столбце (АЛГ IV) приведен еще один практический вариант. Алгоритм должен быть составлен для всех случаев (мест обнаружения пожара), для чего используются табличное представление или блок-схема.

 

Также обозначены основные подходы к разработке алгоритма оповещения

Основным критерием принятия решения о необходимости разработки алгоритма оповещения является следующее положение: алгоритм разрабатывается только в том случае, если его применение гарантирует наилучший результат по сравнению с его отсутствием, для чего должно быть выполнено следующее условие:

t_{ЭВ_АЛГ} < t_{ЭВ_Ц}

где t_{ЭВ_АЛГ} – время эвакуации людей при использовании алгоритма;

t_{ЭВ_Ц} – время эвакуации людей при циркулярном оповещении (без применения алгоритма).

 

Подход NFPA к проектированию алгоритмов эвакуации

Стандарты NFPA предусматривают несколько вариантов эвакуации:

• полная эвакуация
• частичная или зональная эвакуация
• поэтапная эвакуация
• оставаться на месте
• эвакуация с задержкой через зоны безопасности

 

Полная эвакуация. Общая эвакуация с одновременным оповещением всех частей и помещений здания.

Частичная или зональная эвакуация. Предусматривается эвакуация без задержек из наиболее опасных частей здания (ближайших к очагу пожара). Такой вариант считается уместным, если система противопожарной защиты здания гарантирует безопасность людей, находящихся в других частях здания. Однако в некоторых случаях может потребоваться эвакуация из дополнительных зон здания.

Поэтапная эвакуация. Поэтапная эвакуация предусматривает эвакуацию без задержки из ближайших к очагу пожара зон здания, с последующей поэтапной эвакуацией людей из остальных частей здания.

Оставаться на месте. При данном подходе люди остаются на местах, так как безопаснее оставаться на месте в защищенных зонах здания, чем эвакуироваться из него.

Эвакуация с задержкой через зоны безопасности. Предусматривается эвакуацию не наружу, а в зоны безопасности.

При этом в качеств зоны безопасности признаются:

• другой этаж (не этаж пожара) здания, которое полностью оборудовано спринклерным АУПТ
• пространство на пути эвакуации, отделенное от других помещений какими-либо преградами, либо объемно планировочными решениями
• смежный пожарный отсек здания
• лифтовый холл
• увеличенная площадка лестничной клетки

 

Следует отметить, что подход NFPA не директивный, в стандартах отражены принципы и подходы, которых необходимо придерживаться.

При выборе варианта эвакуации по NFPA необходимо придерживаться учитывать общую концепцию обеспечения пожарной безопасности здания, требования к путям эвакуации, корректно построить сценарии реагирования при пожаре, а также обеспечить взаимодействие системы пожарной сигнализации и системы оповещения:

• NFPA 550 Руководство по дереву концепций пожарной безопасности – описана взаимосвязь всех частей системы обеспечения пожарной безопасности. Содержит общую структуру обеспечения пожарной безопасности, с помощью которой можно проанализировать эффективность различных способов обеспечения пожарной безопасности. Помогает выявить области с пробелами или области с избыточностями при реализации различных подходов обеспечения пожарной безопасности.
• NFPA 101 Свод правил безопасности жизни – содержит требования к путям эвакуации и способам эвакуации. Требования к поэтапной эвакуации описаны в п. 4.8.2.1 (3) Приложения А.
• ISO/TS 16733:2006 Выбор вариантов пожаров и сценариев реагирования – описан порядок определения сценариев пожара и способов реагирования на них
• NFPA 72 Свод правил пожарная сигнализация и оповещение – содержит принципы и алгоритмы взаимодействия АПС и СОУЭ

 

Примеры частичной эвакуации по NFPA

 

Башни Петронас в Куала-Лумпуре

 

Башня Прудентал в Бостоне

 

В Башнях Петронас в Куала-Лумпуре и Башне Прудентал в Бостоне не применяется полная эвакуация. [Ссылка1][Ссылка2]

В случае возникновения пожара, производится эвакуация трех этажей: этаж пожара, этаж ниже этажа пожара, этаж выше этажа пожара. При эвакуации необходимо спуститься на три этажа ниже и ожидать указаний о дальнейших действиях.

 

Пример поэтапной эвакуации по российским нормам

Марина Гравит, Иван Дмитриев, Кирилл Кузенков “Алгоритм поэтапной эвакуации для высотных зданий” [Ссылка]

 

В статье рассмотрен алгоритм поэтапной эвакуации для высотного здания. Моделирование выполнялось при помощи ПО Pathfinder. Моделирование выполнялось для 20-этажной секции высотного здания.

Отмечено, что продолжительность поэтапной эвакуации больше времени общей эвакуации. При поэтапной эвакуации приоритет отдается эвакуации из наиболее опасных зон здания (этаж пожара), а задержка начала эвакуации на других этажах позволяет равномернее использовать пути эвакуации и избежать скоплений, давки и паники.

 

При моделировании использовалась следующая последовательность:

• 1) Здание было разделено на 3 зоны:
  • 1) I – красная зона (наиболии опасная для людей): этаж пожара, +3 этажа ниже этажа пожара, +7 этажей выже этажа пожара)
  • 2) II – зеленая зона (следующая по степени опасности): этажи выше красной зоны
  • 3) III – синяя зона (наиболее безопасная зона): этажи ниже красной зоны
• 2) Разработана последовательность запуска эвакуации по этажам
• 3) Подобраны временные интервалы запуска
• 4) Составлена общая таблица сценариев запуска СОУЭ в зависимости от места возникновения пожара

 

Разбивка здания на зоны. Разработка последовательности запуска эвакуации по этажам.

 

Моделирование эвакуации в Pathfinder с оценкой плотности людских потоков

 

Общая таблица с алгоритма работы СОУЭ с временными задержками для каждого сценария пожара (в зависимости от места возникновения)

 

Заключение

Согласно требованиям, алгоритм эвакуации определяет проектировщик СОУЭ. На практике, человек, проектирующий АПС и СОУЭ в большинстве случаев не является специалистом в области моделирования процессов эвакуации и распространения ОФП. Поэтому он не сможет проверить выполнение условия безопасной эвакуации без помощи стороннего специалиста, имеющего опыт расчета пожарного риска (моделирования процессов эвакуации и распространения ОФП).

Действующие требования содержат обязательное условие, которое необходимо выполнить при разработке очередности эвакуации – обеспечения условия безопасной эвакуации. При этом отсутствуют требования или рекомендации о том, каким способом возможна реализация поэтапной эвакуация.

Несмотря на то, что высотные здания в России имеют схожие принципы обеспечения пожарной безопасности с зарубежными проектами, реализованными по NFPA, мы не можем применять частичную эвакуацию эвакуацию или ограничится эвакуацией в соседний пожарный отсек без разработки СТУ [Почему?].

 

При разработке алгоритма поэтапной эвакуации, целесообразно придерживаться следующей последовательности:

• 1 этап. Выполнить анализ пожарной опасности здания. Определить наиболее опасные сценарии возникновения и развития пожара.
• 2 этап. Для каждого сценария пожара здание необходимо разделить на зоны по степени опасности. Необходимо определить каким зонам необходимо отдать приоритет при эвакуации, а у каких зон “забра ть” приоритет (эвакуацию из каких зон выполнить с задержкой).

Так как четких критериев в нормативных требованиях нет, разбивка на зоны происходит на усмотрение проектировщика. Например, проектировщик может придерживаться рекомендаций Методики расчета пожарного риска (Приказ МЧС № 1140) и принять, что при моделировании ОФП дверные проемы, соединяющие коридор на этаже пожара с лестничными клетками находится в закрытом состоянии (п. 31 Методики). В этом случае ОФП на лестничные клетки не распространяется и эвакуация по лестничной клетке может происходить бесконечно долго. В этом случае наиболее опасной зоной будет этаж пожара, и последовательность эвакуации с остальных этажей будет неважна (при условии отсутствия скоплений).

• 3 этап. Выбрать последовательность эвакуации этажей в каждой отдельной зоне опасности.
• 4 этап. Определить время задержки начала эвакуации для ранее выбранной последовательности эвакуации разных этажей.

Задержка подбирается таким образом, чтобы равномерно использовать лестничные марши (чтобы не было интервалов между потоками эвакуирующихся) и избежать скоплений.

• 5 этап. Выполнить последовательное моделирование для разных сценариев (возникновение пожара на разных этажах).
• 6 этап. Обобщить полученные данные о времени задержки оповещения по этажам (в зависимости от сценария) и передать эти данные проектировщику СОУЭ.

 

Комментарии

А у вас был опыт разработки алгоритмов эвакуации?