home page contactssite map rus eng spain

Пожарная безопасность в строительстве.
Пожнаука. Август 2010 г., с. 56-61
 
 
К.т.н., генеральный директор ООО "НПО "СОПОТ" (г. Санкт-Петербург),
вице-президент ВАНКБ Г.Н. КУПРИН

Анализ некоторых проектных решений и норм противопожарной защиты многофункциональный высотных зданий


    Высотное строительство в России находится на стадии развития. Нормативная база в этой области формируется, главным образом, на основе универсальных нормативных документов - Московских городских строительных норм (МГСН) и Территориальных строительных норм (ТСН) г. Санкт-Петербурга.
     Наряду с этим в ряде крупнейших городов России на базе указанных выше норм появляются местные нормы пожарной безопасности, которые предъявляют еще большие требования к высотным зданиям, чем МГСН и ТСН.
     Однако ужесточение требований норм пожарной безопасности и даже их выполнение не всегда обеспечивают реальную безопасность людей при возникновении пожаров.

    Одним из важнейших критериев живучести многофункционального высотного здания является способность его собственной системы комплексной безопасности противодействовать опасным факторам пожара и последствиям от него.      Именно в результате пожара и действий по борьбе с ним выявляются все недостатки и достоинства нормативной и проектно-расчетной базы, реализованной при возведении многофункционального высотного здания, а также эффективность альтернативных (компенсирующих) мероприятий. В данной статье показаны примеры некоторых противоречий между нормами обеспечения пожарной безопасности и реальностями по их выполнению.

Генеральный план и огнестойкость

       Первичным условием строительства, как правило, является соответствие генерального плана требованиям нормативных документов. Например, согласно нормам проектирования, возведение высотных зданий не допускается при отсутствии в районе застройки пожарного депо на расстоянии не более 2 км для зданий высотой до 100 м, не боле 1 км - высотой более 100 м.  Предположим, что в соответствии с планами развития г. Москвы и Санкт-Петербурга в черте города будет построено более 200 высотных зданий. Но даже при наличии участков, свободных для строительства таких зданий и расположенных в радиусе 1-2 км от действующих пожарных депо, потребуется либо коренная реконструкция последних, либо создание новых пожарных депо с соответствующим оснащением их современной пожарной техникой (автонасосами, автолестницами, коленчатыми подъемниками высотой не менее 50 м).Соответственно, возникает необходимость укомплектования штатов пожарного депо квалифицированными специалистами в количестве, исчисляемом тысячами человек.
     Однако даже если это требование будет выполнено, то с большой долей уверенности можно сказать, что оно не даст желаемого результата, поскольку своевременное прибытие пожарных подразделений к месту пожара в условиях г. Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных городов является процессом маловероятным.
    Кроме того, использование автолестниц или подъемников для эвакуации людей с высоты 50 м и более является малоэффективным, а усилия пожарных подразделений МЧС м МВД, связанные с попытками обеспечить беспрепятственный доступ и расстановку пожарной техники у высотного здания, необходимые для эвакуации или подачи огнетушащих средств в зону горения, приводят, зачастую, к бесполезной (неэффективной) трате времени, как в целях непосредственно пожаротушения, так и спасения людей.
     Таким образом, требования нормативных документов о наличии в районе застройки пожарных депо в радиусе 1-2 км с обязательным укомплектованием их автолестницами, автонасосами высокого давления и автоподъемниками являются ничем иным, как одним из доказательств полной зависимости систем комплексной безопасности высотных зданий от внешних сил и средств спасения и пожаротушения. На взгляд автора статьи, именно такая зависимость является одним из главных пороков обеспечения живучести высотных зданий.
     Другим доказательством такой зависимости служат требования норм к обеспечению огнестойкости конструктивных элементов зданий, объемно-планировочным решениям, определяющим в том числе и деление зданий на отсеки.

     Нормами предусматривается предел огнестойкости противопожарных стен не менее REI 180 для зданий высотой до 100 м, REI 240 - высотой более 180 м. При этом в Германии, например, предел огнестойкости строительных конструкций зданий высотой 60 м составляет 90 мин, свыше 60 м - 120 мин. Таким образом, в России требования к обеспечению пожарной безопасности, в частности относительно огнестойкости конструкций, завышены более чем в 2 раза. Это свидетельствует о заранее заложенном в нормы, образно говоря, "коэффициенте инженерной неуверенности" в надежности организационных и технических мероприятий, направленных на предотвращение и тушение пожаров.

     Кстати, статистика пожаров в высотных зданиях подтверждает объективность такой "неуверенности". Действительно, в большинстве случаев принимаемые меры по ликвидации пожаров как внутренними штатными техническими средствами, так и сторонними силами (т.е. с привлечением городских сил и средств пожарной охраны) оказывались недостаточно эффективными. Это говорит об отсутствии уверенности проектных организаций в возможности обеспечить процесс ликвидации пожаров высотных зданий в течение 180-240 мин.
     Таким образом, логично предположить, что требования к системам пожаротушения в Российской Федерации являются заниженными.

 Наружное и внутреннее пожаротушение

  Анализ технических решений, базирующихся по вопросам внутреннего и наружного пожаротушения на МГСН и ТСН, свидетельствует о полной зависимости обеспечения пожаротушения от сил и средств подразделений пожарной охраны, находящихся вне высотного здания. На взгляд автора, такая зависимость также является порочной, особенно потому что она заложена в требования норм. Это говорит в определенной степени о перекладывании ответственности за процесс пожаротушения на внешние силы, а следовательно, о снижении бдительности собственных сил комплексной безопасности в плане недопущения развития пожара до критических размеров.
     Рассмотрим, например, проект противопожарной защиты многофункционального высотного здания "Крылатские холмы" г. Москвы.
     Пунктом 12 раздела "Пожаротушение" предусмотрено обеспечить расчетный расход воды на наружное пожаротушение в пределах 100 л/с при продолжительности тушения 3 ч (МГСН 1.01-99 "Нормы и правила проектирования и застройки г. Москвы").
     Требованиями МГСН 4.04-94 "Многофункциональные здания и комплексы", МГСН 5.01-01 "Стоянки легковых автомобилей" и СНиП 2.04.01-85* "Внутренний водопровод и канализация зданий" определено обеспечение суммарного расхода воды 14,4 л/с на спринклерную систему и 40 л/с (8 струй с расходом 5 л/с каждая) - на работу противопожарного водопада. Таким образом, суммарный расход воды на внутреннее пожаротушение в общественно-офисной части составит 54,4 л/с.
     Для внутреннего пожаротушения в помещениях автостоянки для спринклерной системы предусмотрен расход 28,8 л/с, на внутренний противопожарный водопровод - 10 л/с )2 струи по 5 л/с каждая). Кроме того, на автостоянке обеспечивается работа дренчерных водяных завес с расходом не более 5 л/с. Таким образом, суммарный расход воды для тушения автостоянок равен 43,8 л/с.
     Общий максимальный расход воды на внутреннее пожаротушение составит 54,4 + 43,8 = 98,2 л/с, т.е. он примерно равен общему расходу воды на наружное пожаротушение.
  Наружное пожаротушение должно обеспечиваться с нарастающим эффектом с помощью пожарных автомобилей, прибывающих на место тушения и устанавливаемых на пожарные гидранты, согласно проекту расположенные на расстоянии не более 150 м. Данные автомобили способны подавать воду через сухотрубы здания на высоту не более 9-го этажа при работе обычных насосов, что достаточно эффективно.
  Применение пожарных струй снаружи здания для тушения огня внутри него выше 9-12-го этажей автором не рассматривается в связи с ограниченной эффективностью такого тушения.
     Анализ рассматриваемого технического решения показывает, что для наружного пожаротушения потребуется подать не менее 1080 м3 воды (около 18 железнодорожных цистерн), для внутреннего тушения общественно-офисной части - примерно 587,5 м3 (9-10 железнодорожных цистерн), а с учетом тушения в помещениях автостоянки - дополнительно 587,5 м3 воды. Таким образом, на наружное и внутреннее тушение в пределах нормативной продолжительности пожаров (3 ч) потребуется около 2160 м3 воды или порядка 36 железнодорожных цистерн.

    Тактика борьбы с огнем до настоящего времени строится на использовании значительного объема воды, что, как мы видим, заложено в нормативную базу. Поэтому пожарные подразделения в полном объеме используют свое право применять воду, невзирая на то, что специалистам известно: более 90% применяемой воды (для нашего случая это составит почти 2000 м3 или около 33 железнодорожных цистерн) не будут участвовать в тушении пожара и фактически будут направлены на разрушение здания, поскольку последствия от излишне пролитой воды являются, как правило, фатальными.
   Фатальность использования воды заключается не столько в том, что водой уничтожаются нижележащие этажи, имущество, оборудование, техника, приводится в негодное состояние здание, особенно при тушении пожаров в зимнее время, сколько в том, что тех 10% воды, которые фактически участвуют в тушении пожара, недостаточно для создания требуемой интенсивности пожаротушения на этаже, охваченном огнем.
     Например, если учесть, что для тушения огня в пожарном отсеке площадью около 12000 м3 предусмотрено обеспечить общий расход воды 54,4 л/с, что из расчета трехчасового тушения пожара составит 587000 л, то удельный расход воды примерно будет равен 50 л/м2. В этом случае, исходя из того же требования трехчасового тушения пожара, интенсивность подачи огнетушащих средств составит всего 0,0045 л/(с*м2), что более чем в 100 раз ниже, чем требуется для тушения твердых горючих материалов.
     Расчет интенсивности подачи воды при тушении на одном этаже при расходе 10 л/с (2 струи по 5 л/с каждая) также дает заниженные результаты по этому параметру.

    Таким образом, с одной стороны, нормами предусмотрено (по косвенным показателям) наличие огромного запаса воды, использование которой может привести к ущербу, большему, чем от самого пожара, с другой стороны, непосредственно для тушения пожара этого количества явно недостаточно.   Указанное противоречие может быть разрешено только при условии применения новых технических решений, направленных на обеспечение мгновенной ответной реакции сил и средств, в том числе заложенных проектом, по ликвидации возникающего пожара и недопущению его развития до размеров одной комнаты, в худшем случае - одного этажа. Поэтому, по мнению автора, при разработке концепции пожаротушения высотного здания необходимо предусматривать не столько высокую огнестойкость конструкций и длительность пожаротушения, сколько быстроту (скорость) ликвидации горения при одновременном повышении коэффициента полезного действия воды (огнетушащих средств). В этой связи оптимальным выступает предложение по использованию в системах пожаротушения общественно-офисных, производственных, производственно-складских зданий и тем более автостоянок водопенных средств пожаротушения, в частности пен средней и высокой кратности.

     Пены кратностью 100-200 характеризуются низким содержанием воды и высоким коэффициентом использования их на пожаре, так как при тушении твердых горючих материалов поверхностно-активные вещества, являющиеся основой огнетушащих пен, способствуют более высокой смачиваемости этих материалов, нежели просто вода. Пены обладают хорошей изолирующей и охлаждающей способностью при тушении горючих жидкостей в отличие от воды, с помощью которой тушить такие жидкости недопустимо. Последний из перечисленных фактор особенно важен при принятии решения по защите автостоянок, трансформаторных подстанций, дизель-генераторных или вертолетных площадок, расположенных на крышах высотных зданий.

 Проблемы доставки воды и размещения насосных станций


 

  Отдельной проблемой внутреннего пожаротушения является доставка воды для пожаротушения на верхние этажи высотного здания. Причем чем выше здание, тем сложнее системы транспортировки и обеспечения давления на вышележащих этажах, включая вертолетную площадку.
  В соответствии с МГСН и ТСН в высотных зданиях могут предусматриваться несколько самостоятельных насосных станций.



Например, проектом противопожарной защиты многофункционального высотного здания "Крылатские холмы" для оптимизации системы внутреннего пожаротушения предусматривается использование четырех самостоятельных насосных станций:

  • ПНС-1 - для автоматической спринклерной установки пожаротушения 1-й и 2-й зон общественно-офисной части здания;
  • ПНС-2 - для автоматической спринклерной установки и дренчерных завес автостоянки;
  • ПНС-3 - для внутреннего противопожарного водопровода (пожарные краны) общественно-офисной части здания;
  • ПНС-4 - для насосной станции внутреннего противопожарного водопровода автостоянки.


     Задача ПНС-1, ПНС-2 и ПНС-3 - обеспечение подачи воды на вышележащие этажи включением самостоятельных насосных групп, каждая из которых состоит из двух (основного и резервного) многоступенчатых насосов с одним всасывающим и двумя напорными патрубками.

     Каждая насосная станция должна быть оборудована двумя независимыми источниками 1-й категории надежности электроснабжения с устройством автоматического включения резервов (пункты 14.1 и 14.5 НПБ 88-2001* "Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования").

     Электроуправление насосных станций обеспечивается в соответствии с пунктом 11.5 НПБ 88-2001* и включает в себя целый комплекс задач, а именно:

  • выбор рабочего и резервного насосов;
  • автоматический пуск рабочего насосы;
  • автоматический пуск резервного насоса при отказе или невыходе на рабочий режим рабочего насоса в течение установленного времени;
  • автоматическое включение резервного насоса при остановке рабочего;
  • автоматическое включение запорной арматуры с электроприводом;
  • местное и дистанционное управление насосами из шкафов пожарных кранов (для насосных станций, имеющих их на распределительной сети) и центрального пункта управления системами противопожарной защиты (ЦПУ СПЗ);
  • автоматическое включение и отключение насосов подкачки (жокей-насосов) для поддержания расчетного давления в питающих и распределительных трубопроводах;
  • отключение автоматического пуска насосов;
  • автоматический контроль исправности электрических приборов, регистрирующих срабатывание узлов управления и формирующих командный импульс на автоматический пуск насосов;
  • автоматический контроль аварийного уровня в дренажном приямке;
  • контроль исправности световой и звуковой сигнализации;
  • отключение звуковой сигнализации.


    Включение насосов и их работа являются сложным техническим процессом, выполнение которого в режиме чрезвычайной ситуации при сбоях в подаче электроэнергии, даже при наличии системы резервирования, весьма проблематично.

     Учитывая изложенное, целесообразно найти кардинально новое решение, позволяющее на определенной стадии пожара, особенно на начальной, иметь резервный источник, практически не связанный с энергоснабжением здания и с какой-либо системой автоматического регулирования. По мнению автора, таким источником может стать размещенная на верхнем этаже (или крыше здания) автономная модульная система водопенного пожаротушения (более подробное описание этой системы и исходные требования к ее созданию изложены ниже).

Автостоянки: спринклерное и дренчерное водяное пожаротушение 

     В соответствии с требованиями НПБ 110-2003 "Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией", МГСН 4.04-94 и других документов защите системами спринклерного водяного пожаротушения подлежат все помещения здания, за исключением санузлов, душевых, лестничных клеток, охлаждающих и вентиляционных камер, электрощитовых, трансформаторных и т. д.   Пункт 3.9 МГСН 5.01-01 предусматривает самостоятельную спринклерную систему для защиты помещения автостоянки и общественно-офисной части здания.

   Кроме того, в помещении автостоянки, у входа в тамбур-шлюз лифтов, а также у поэтажных выходов на рампы предусматриваются дренчерные водяные завесы, управление которыми осуществляется автоматически дистанционно.
    При разработке концепции автоматической противопожарной защиты авторы проекта не рассматривают некоторые важные факторы, связанные с динамикой развития пожара. Так, например, при пожаре на автостоянке, возникшем по любой статистически известной причине (например, террористический акт), возможно растекание топлива в пределах одного-двух отсеков хранения автомобилей на площади, как предусматривают авторы, равной примерно 240 м2.
   Тушение проливов топлива в действительности не может быть обеспечено никаким расходом воды при никакой интенсивности, поскольку использование в этом случае воды, даже распыленной, является неэффективным.
    Более того, при работе спринклерной системы возможно растекание топлива на значительной площади. Работа же дренчерной системы способствует развитию пожара из-за активного притока кислорода в помещения здания. Кроме того, развитию пожара в автостоянке будет способствовать включение системы дымоудаления.

     В качестве альтернативы предлагается использовать водопенное пожаротушение, описание которой дано ниже.


Пожарная защита вертолетной площадки



 Большинство проектных решений, как правило, предусматривает размещение на крыше высотных зданий вертолетных площадок. Например, для комплекса "Москва-Сити" предполагается построить не менее четырех таких площадок.
   Основная задача вертолетных площадок - обеспечение спасения людей с помощью спасательных кабин и вертолетов.
   В последние годы активно рассматривается вопрос о применении вертолетов для перевозки пассажиров и грузов, а также для других целей с использованием вертолетных площадок высотного здания.


  Взлет и посадка вертолета являются чрезвычайно опасными процессами и всегда сопровождаются риском летного происшествия, связанного с пожаром и взрывом. При этом сам вертолет выступает пожаровзрывоопасным объектом. Он, как правило, начинен большим количеством горючего топлива, которое при грубой посадке может растекаться на большой площади и гореть.
    Конструкции вертолета выполнены из легкоплавких и горючих материалов, на нем имеются сосуды и оборудование под высоким давлением (стойки шасси, воздушно-кислородные баллоны). Возможно присутствие груза, обладающего повышенной взрывопожарной опасностью, не исключено наличие химически и бактериологически опасного груза, поведение которого при послеаварийном пожаре трудно поддается прогнозу.
  Перечисленные составляющие обуславливают высокую скоротечность и динамичность процесса горения, который сопровождается взрывами с последующим разбросом осколков и конструкций вертолета по площадке, увеличением площади горения с дальнейшим полным уничтожением самого вертолета, гибелью не успевших эвакуироваться с места происшествия экипажа и пассажиров. Все это происходит в течение 1-2 мин после начала пожара.

     Таким образом, вертолетная площадка требует особого отношения к обеспечению защиты от огня.

     К сожалению, во многих проектах пожарная защита (система пожаротушения) вертолетных площадок либо отсутствует вовсе, либо не учитывает динамику развития пожара, специфику конструктивных особенностей вертолета и его поведения в условиях возгорания, направление и силу ветра, который практически всегда присутствует на высоте.
     МГСН 4.19-05 "Многофункциональные высотные здания и комплексы" предусматривают необходимость оборудования площадок стационарной автоматической установкой пенного пожаротушения. В соответствии с этими нормами площадка размером 20x20 м с глухим парапетом высотой не менее 0,1 м должна быть заполнена пеной в течение 1,5 мин. В этом случае расход раствора пенообразователя должен составить 6,3 л/с. Однако изучение физико-химических процессов прекращения горения и практика тушения пожаров на вертолетах показывают, что для ликвидации огня на такой площадке даже при нормативной интенсивности 0,14 л/(м2*с) потребуется около 50-60 л/с раствора пенообразователя, т. е. почти в 10 раз больше, чем предусмотрено нормами.
     С учетом динамики развития пожара и имеющихся фактов разрушения конструкций вертолета в процессе горения он должен быть потушен в течение не более 30 сек. после начала воздействия пламени на конструкции вертолета. Следовательно, скорость ликвидации горения должна составлять не менее 13 м2.


     Существующая практика и технические средства пожаротушения с этой задачей практически не справлялись. В целях повышения эффективности пожарной защиты вертолетных площадок ООО "НПО "СОПОТ" разработало автономную систему пожаротушения с использованием установок комбинированного тушения пожаров "Пурга" (более подробно см. журнал "Пожарная безопасность в строительстве" № 3 за 2010 г.).

Изображение

196070, РОССИЯ, Санкт-Петербург, а/я 87
Тел./факс: (812)464-61-41 e-mail: sopot@sopot.ru
Новости О фирме Хроника Продукция Применение Сертификаты Дилеры  России Заказчики Статьи Контакты