Расчёт времени эвакуации: методика, исходные данные и результат

Расчёт времени эвакуации отвечает на один вопрос: успеют ли люди выйти из здания раньше, чем пути эвакуации станут непроходимыми из-за дыма, температуры и токсичных продуктов горения. Формально это часть расчёта пожарного риска, но на практике его заказывают и отдельно — чтобы обосновать перепланировку, определить безопасную вместимость зала или доказать, что существующая лестница справляется с потоком.

Расчёт выполняют по методикам определения расчётных величин пожарного риска, утверждённым приказами МЧС России. Ниже — что именно сравнивают, какие модели бывают, какие данные придётся собрать и как отличить добросовестный отчёт от набора красивых картинок.

Что и с чем сравнивают

В основе — простое неравенство: время блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара должно быть заметно больше времени, необходимого людям, чтобы покинуть здание. «Заметно» — это не фигура речи: методика вводит коэффициент безопасности, поэтому запаса «полминуты» недостаточно.

Время эвакуации складывается из трёх частей:

• Время обнаружения пожара. Определяется инерционностью автоматической пожарной сигнализации: как быстро извещатель среагирует на дым или температуру и передаст сигнал на прибор.
• Время начала эвакуации. Промежуток между сигналом и моментом, когда человек действительно двинулся к выходу. Зависит от типа системы оповещения и управления эвакуацией, от класса функциональной пожарной опасности здания и от состояния людей: в помещениях со спальными местами оно кратно больше, чем в офисе.
• Время движения людских потоков. Собственно перемещение по помещению, коридору, лестнице и через выходы наружу с учётом плотности потока, скорости, пропускной способности проёмов и образования скоплений.

Время блокирования считают отдельно — по критическим значениям опасных факторов пожара: температуре, тепловому потоку, потере видимости в дыму, концентрации токсичных продуктов горения и снижению содержания кислорода. Первым, как правило, наступает не температурный критерий, а потеря видимости — именно дым чаще всего отсекает выход.

Где расчёт нужен на практике

• обоснование отступлений от требований сводов правил: недостаточная ширина марша или двери, превышение расстояния до выхода, единственный эвакуационный выход;
• подготовка специальных технических условий для объектов, на которые нормативные требования установлены не в полном объёме;
• расчёт индивидуального пожарного риска — расчёт эвакуации входит в него как обязательный блок;
• перепланировка и смена назначения помещений: был склад — стал коворкинг, изменилась численность и схема движения;
• определение предельной вместимости зрительного зала, конференц-зала или торгового зала;
• проверка проектных решений на стадии проектирования, пока изменения ещё ничего не стоят.

Важный момент: расчёт не отменяет обязательных требований к путям эвакуации. Нормативные ширина и высота эвакуационных выходов, число выходов, требования к отделке и к незадымляемым лестничным клеткам обязательны сами по себе. Расчёт — это способ обосновать конкретное отступление, а не разрешение проектировать «как удобно».

Модели движения и модели пожара

Для движения людей применяются три подхода разной точности:

1. Упрощённая аналитическая модель. Поток разбивается на участки, для каждого считается плотность, скорость и интенсивность движения. Подходит для простых зданий с понятной линейной схемой эвакуации. Считается быстро, но плохо описывает слияние потоков и сложные узлы.
2. Имитационно-стохастическая модель. Учитывает случайный характер параметров потока и лучше описывает скопления перед проёмами.
3. Индивидуально-поточная модель. Каждый человек моделируется отдельно, со своими габаритами, скоростью и группой мобильности. Это единственный корректный вариант для зданий со сложной геометрией, многосветными пространствами, лестницами разной ширины и присутствием маломобильных групп населения — методика выделяет группы мобильности, и скорость движения у них принципиально разная.

Развитие пожара считают интегральной, зонной или полевой (CFD) моделью. Интегральная описывает помещение как единый объём, зонная делит его на слои, полевая рассчитывает поля температур и концентраций в трёхмерной сетке. Для атриума, крытого рынка или производственного цеха с высокими пролётами интегральная модель даст недостоверный результат — там нужна полевая. Выбор модели подрядчик обязан обосновать в отчёте, а не просто указать.

Какие исходные данные нужно подготовить

• поэтажные планы с фактическими размерами: ширина дверных проёмов в свету, ширина коридоров и лестничных маршей, площади помещений, высота этажей, расположение выходов;
• численность людей и её распределение по помещениям и этажам с учётом смен, дневной и ночной загрузки, пиковой посещаемости; для учреждений — с учётом наличия маломобильных посетителей;
• класс функциональной пожарной опасности здания и его частей;
• тип системы оповещения и управления эвакуацией и фактическое состояние сигнализации;
• характеристика пожарной нагрузки: материалы отделки, мебель, товары, схема хранения — от этого зависит скорость задымления;
• сведения о противодымной вентиляции и её работоспособности;
• фактическое состояние путей эвакуации: где стоят турникеты, где двери открываются не по направлению выхода, где коридор занят стеллажами.

Последний пункт участники процесса часто игнорируют, а он решающий. Расчёт по идеальному плану, который не совпадает с реальностью, юридически бесполезен: при проверке достаточно сфотографировать заставленный коридор, чтобы результат перестал что-либо доказывать.

Что должно быть в отчёте

1. Описание объекта и таблица исходных данных с указанием источника каждой величины.
2. Обоснование выбора моделей — и для движения людей, и для развития пожара.
3. Сценарии пожара: не один, а несколько, с очагом в местах, наиболее неблагоприятных для эвакуации, и с ночным сценарием для объектов со спальными местами.
4. Расчётные схемы путей эвакуации с разбивкой на участки и указанием ширины.
5. Результаты по каждому сценарию: время блокирования, время начала эвакуации, расчётное время движения, итоговое сопоставление с учётом коэффициента безопасности.
6. Вывод о выполнении или невыполнении условия безопасной эвакуации, а при невыполнении — конкретные мероприятия: дополнительный выход, расширение проёма, изменение типа оповещения, устройство противодымной вентиляции, ограничение числа людей.
7. Приложения: протоколы расчёта, графики, при возможности — исходные файлы модели.

По срокам: простое здание с упрощённой моделью — от нескольких дней до недели; объект с полевым моделированием и индивидуально-поточной моделью — от двух-трёх недель. Стоимость смотрите в смете подрядчика: она зависит от площади, числа этажей, количества сценариев и класса применяемых моделей. Оформление результатов и их увязка с остальными документами по объекту — отдельная задача, о ней подробнее в разделе про пожарную документацию.

Типичные ошибки и как принимать работу

• Занижена численность людей. Берут штатное расписание вместо фактической посещаемости — и получают комфортный результат, который разваливается при первой же проверке.
• В расчёт включены выходы, которых фактически нет. Дверь заперта на замок, завалена товаром или ведёт в арендуемое помещение соседа.
• Нет ночного сценария для гостиниц, общежитий, интернатов и больниц, хотя именно он критичен.
• Не учтены маломобильные группы там, где они заведомо присутствуют.
• Использована интегральная модель в помещении большого объёма, где она заведомо неприменима.
• Отчёт без хода расчёта — только итоговые цифры и вывод. Такой документ невозможно проверить и защитить.

Требования и редакции методик периодически меняются, поэтому перед началом работ сверьтесь с действующей редакцией или уточните вопрос у профильного специалиста. Подобрать и сравнить исполнителей можно в разделе расчётов и оценки, а если по итогам расчёта потребуются изменения в системах защиты — среди компаний по проектированию систем противопожарной защиты.

Коротко

• Расчёт сравнивает время блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара со временем, за которое люди покидают здание, с запасом по коэффициенту безопасности.
• Время эвакуации складывается из обнаружения пожара, времени начала эвакуации и времени движения потоков; для спальных помещений вторая составляющая резко растёт.
• Модель выбирают под объект: для сложной геометрии и присутствия маломобильных групп нужна индивидуально-поточная модель и полевой расчёт пожара.
• Достоверность держится на исходных данных: реальной численности людей, фактической ширине проёмов и реально работающих выходах.
• В отчёте должны быть несколько сценариев, ход расчёта и конкретные мероприятия при невыполнении условия безопасной эвакуации.