Пожарная безопосность при конструировании здания

        Содержание 

        ВВЕДЕНИЕ

        Пожары и взрывы причиняют большой материальный и социальный ущерб, нередко они  сопровождаются тяжелыми травмами и  человеческими жертвами. Для развитых стран ежегодный ущерб оценивается  в 1-1,25% ВВП, пострадавшие здания восстанавливаются в среднем три года, косвенные убытки в три раза превышают прямой ущерб. Наибольшее число пожаров происходит в жилом секторе.

        Ущерб от пожаров  и взрывов в решающей степени  обусловлен конструктивно-планировочным  решением здания и насыщением его  противопожарным инженерным оборудованием. Выбор материалов и конструкций, площадь и этажность объекта определяют масштаб пожара и сроки восстановления здания,  эффективность эвакуационных путей и систем сигнализации, дымоудаления и тушения огня влияет на количество пострадавших.

        Задачи строителя-проектировщика в сфере пожарной безопасности состоит  в том, чтобы построенное здание обладало огнестойкостью, адекватной его взрывной и пожарной опасности  – чем выше риск возникновения  пожара или взрыва, тем выше требования к конструктивно-планировочным особенностям такого здания. Уменьшить масштаб и ущерб от пожара или взрыва, снизить сроки восстановления здания – основная задача инженера-строителя при проектировании.

        Целью курсовой работы является закрепление необходимых для практической работы теоретических знаний и приобретение практических навыков, направленных на обеспечение противопожарной защиты зданий, сооружений и объектов при проектировке.

        Задачи: изучить

• методику определения степени соответствия конструктивных, объемно-планировочных и инженерно-технических решений зданий и сооружений требованиям действующих нормативных документов по вопросам инженерной защиты зданий и сооружений при пожаре;
• современные методы расчетной оценки инженерно-технических решений, направленных на обеспечение безопасности людей при пожаре, противопожарной защиты зданий и сооружений;
• основные требования, предъявляемые системой нормативно-технических документов в строительстве к производственным, складским, сельскохозяйственным, общественным и жилым зданиям и сооружениям, инженерным системам при их проектировании, строительстве, реконструкции и техническом перевооружении;
• устройство, принцип действия и требования, предъявляемые нормативными документами к системам отопления, вентиляции.

 

        1.2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ 

        Горением называется сложный физико-химический процесс  взаимодействия горючего вещества с  окислителем, он сопровождается выделением большого количества тепла и света. Реакция может проходить в  виде горения или в виде взрыва, если  химическая активность горючего вещества высока.

        Для возникновения  и развития процесса горения необходима « триединая система »:

ГОРЮЧЕЕ ВЕЩЕСТВО  +   ОКИСЛИТЕЛЬ  +  ИСТОЧНИК ПОДЖИГНИЯ                                                                                                                                 

                                                                                             

- горючие газы                     - кислород воздуха       - достаточная температура

- горючие  жидкости                    ( содержание              - определенный запас 

- пылевоздушные  смеси                    21% )                       энергии

-твердые  вещества

        Горючие вещества представлены горючими газами и жидкостями, а  также пылевоздушными смесями и  твердыми веществами. Горение происходит, как правило, в газовой среде, поэтому жидкие и твердые вещества при нагревании подвергаются испарению  и разложению, чтобы пары и газы вступили в реакцию горения. Обычно в качестве окислителя участвует кислород, который содержится в воздухе в количестве 21%. Источник поджигания должен иметь достаточную температуру и определенный запас энергии, чтобы разогреть горючую смесь.

        Очень важным для  горения является соотношение между  горючим и окислителем в горючей  смеси. Диапазон концентраций, в котором  происходит горение, имеет границы  в виде нижнего и верхнего предела  воспламенения – НКПВ и ВКПВ ( рисунок 1 ), а сам диапазон представляет область воспламенения. 

          

        Рисунок 1 Пределы  воспламенения 

        Если при сгорании все молекулы горючего и окислителя прореагировали без остатка, то в  исходном состоянии компоненты горючей  смеси находились в стехиометрическом  соотношении ( рисунок 2 ). Если после реакции в избытке ока зался окислитель, то в исходном состоянии смесь была бедной, а при избытке горючего – богатой.

        В механизме процесса горения можно выделить несколько  этапов:

        1 этап – источник  поджигания разогревает горючую  смесь, повышается химическая активность компонентов;

 

                                     

        Рисунок 2 Стехиометрическое  отношение

        2 этап – источник  поджигания продолжает нагревать  смесь, горючее и окислитель  начинают взаимодействовать в  виде реакции горения. Этап характеризуется температурой горения;

        3 этап – источник  продолжает нагревать смесь, скорость  реакции возрастает, появляется  пламя. Этап характеризуется температурой  воспламенения;

        4 этап – с появлением  пламени скорость реакции резко  возрастает, при этом выделяется тепло. Процесс  переходит в стадию самопотдерживающей  реакции горения , для которой уже не нужен источник поджигания. Этап характеризуется температурой самовоспламенения;

        5 этап – ускоряющийся  процесс переходит в стадию  цепной реакции горения, он характеризуется максимальной скоростью окисления.

        В зависимости от скорости реакции процесс горения  может быть дефляграционным ( скорость несколько м / с ), взрывным ( скорость до сотен м / с ) и детонационным ( скорость тысячи м / с ). В реальных пожарах процесс дефляграционный. Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая  - при концентрации в воздухе 14-15% кислорода.

        Горение прекращается, если исключить один из компонентов  триединой системы                                                                                         

         ГОРЮЧЕЕ В-ВО + ОКИСЛИТЕЛЬ + ИСТОЧНИК ПОДЖИГАНИЯ

        На этом основаны все способы тушения пожара. Например, при тушении горючей жидкости пенами прекращается поступление паров  в зону горения. При тушении дерева водой резко понижается температура зоны горения.

      1.3 Взрывопожароопасные  свойства горючих  веществ 

      Строительные  решения зданий или помещений  в максимально возможной степени  должны зависеть от взрывопожарных свойств  используемых в них горючих веществ, которые характеризуют условия для возникновения и развития реакции горения. Рассмотрим основные параметры четырех типов горючих веществ.

      Горючие газы. Смесь горючих газов и окислителя можно зажечь лишь в определенных пределах концентрации компонентов между нижним и верхним пределами воспламенения или взрываемости ( рисунок 3). В нормах величина

      Горючие жидкости. При нагревании над поверхностью жидкости образуются пары, которые вступают в реакцию горения. Концентрация паров зависит от температуры жидкости и, чтобы получить концентрацию паров, равную НКПВ, необходима определенная температура жидкости, называемая температурой вспышки (рисунок 4 ). Это минимальная температура жидкости, при которой над её поверхностью образуется паровоздушная смесь, способная воспламенится от внешнего источника поджигания. Устойчивого горения при этом не происходит, пары вспыхивают и гаснут из-за своей низкой концентрации. Температура вспышки – аналог НКПВ, принят в качестве основного показателя взрывопожароопасности горючих жидкостей.

0% горючего                                                                          100% горючего

                                   область воспламенения         

      

      

                100 %               t                                       ВКПВ       0% окислителя

      окислителя 

       Рисунок 4 температура вспышки 

      По  величине Т жидкости разделяются на легковоспламеняющиеся (ацетон, спирт, бензин ) с Т 61 С и горючие ( мазут, масла и др.) с

      Т 61 С.

        Пылевоздушные смеси. Процесс горения пылей малопредсказуем из-за больших неопределенностей создания опасных концентраций аэровзвеси, что создает дополнительный риск при их эксплуатации. Взрывопожароопасность пылевоздушных смесей устанавливается по величине нижнего концентрационного предела воспламенения или взрываемости НКПВ(Вз). В зависимости от величины НКПВ(Вз) пыли делятся на взрывоопасные ( сера, сахар, мука и др. ) и пожароопасные ( древесная, табачная пыль и пр. ), каждая из них разделяется на два класса.

                         

                                  ПЫЛЕВОЗДУШНЫЕ   СМЕСИ

                                                                         

             ВЗРЫВООПАСНЫЕ                          ПОЖАРООПАСНЫЕ

                 НКПВз 65 г / м                                НКПВ > 65  г / м             

                                                                                                               

       I   КЛАСС                II  КЛАСС                 III  КЛАСС                    IV  КЛАСС

         НКПВз 15г/м          НКПВз 15г/м               НКПВ 250 С      НКПВ 250 С            

                                         

      Для некоторых пылей другой параметр – величина ВКПВз существует лишь в расчетах, на практике его невозможно реализовать. Например, для торфяной пыли он составляет 2200 г/ м , для сахарной пудры 13500 г/ м .

      Твердые вещества. Взрывопожароопасность твердых веществ зависит

      

          

                                                            Рисунок 5

от несколькими  параметрами, а не одного. При нагревании они частично разлагаются, образуя  летучую часть, которая горит  как горючие газы  (рисунок 5). В коксовом остатке реакция идет под тепловым воздействием, и характеризуются  температурами горения, самовоспламенения и воспламенения, а также распространением горения по поверхности материала.