Определение времени блокирования путей эвакуации

В ходе анализа статистических данных пожаров со смертельными исходами было выявлено, что наиболее частой причиной гибели людей при пожаре является отравление токсичными продуктами горения [1-3]. Как правило, люди, попавшие под воздействие токсичных продуктов горения, относятся к этому с излишним оптимизмом и не считают данное воздействие чем-то серьезным. В свою очередь, даже слабое токсичное отравление, парализует и дезориентирует человека, препятствуя своевременной эвакуации.

Токсичность продуктов горения обусловлена содержанием опасных токсикантов, выделяющихся при термическом разложении материалов. В исследованиях [5] было отмечено, что качественный состав продуктов горения, в первую очередь, зависит от физико-химических свойств материала, участвующего в процессе горения, а количественный состав продуктов горения зависит от условия горения данного материала.

В настоящее время в строительстве широко применяется продукция на основе полимеров, имеющих обширную номенклатуру, принадлежащая к неорганическим материалам и являющаяся горючей. Ее используют в качестве отделочных материалов, напольных покрытий, облицовочных материалов стен и потолков, кровельных и гидроизоляционных изделий, а также в качестве несущих конструкций. Однако, согласно многочисленным исследованиям, горение полимерных материалов сопровождается обильным дымообразованием и выделением большого количества токсичных веществ.

Образование дыма в процессе терморазложения и горения материалов связано с химическими процессами деструкции и окисления, протекающими под воздействием высокой температуры. Рассматривая полимеры, как материалы, имеющие сложное химическое строение, было выявлено, что при их термическом разложении образуется газовая среда, содержащая широкий спектр токсичных веществ. Как правило, в количественном отношении преобладающими токсикантами выступают оксид углерода, хлороводород, акролеин, циановодород, оксиды азота и другие. Таким образом, при горении линолеума, выделяется сероводород и сернистый газ, при горении мягкой мебели, в которой использован пенополиуретан, выделяется циановодород и толуилендиизоцианат, при горении винипласта – хлорид водорода и оксид углерода, при горении капроновых тканей – циановодород [6].

Циановодород (синильная кислота) считается чрезвычайно токсичным газом. Так как уже при малых концентрациях существует реальная угроза жизни для человека, что ведет к практически мгновенной блокировке центральной нервной системы после одного-двух вдохов. Согласно исследованиям [2], [8] раздражение слизистой оболочки глаз и носа происходит при концентрации 0,0000111 кг/м3, а летальный исход наступает при концентрации 0,000111 кг/м3 при 30 минутном воздействии. Также, стоит отметить, что критическое для человека значение концентрации циановодорода, согласно [9], при котором наступает летальный исход, принимается при 5-10 минутном воздействии.

Вследствие постоянного роста номенклатуры применяемых в строительстве и в быту полимерных материалов, осложняется токсикологическая картина при пожаре. Согласно исследованиям [7] было выявлено, что при разложении материалов, составляющих пожарную нагрузку здании различного функционального назначения, образуется однотипный спектр токсичных веществ (монооксид углерода, хлороводород, циановодород, акролеин, бензол и пр.). Однако, существующие математические модели для расчета динамики развития опасных факторов пожара, осуществляющие расчет времени блокирования путей эвакуации, не учитывают большую часть токсикантов, образующихся при горении материалов составляющих пожарную нагрузку в здании, а рассматривают термогазодинамические параметры лишь двух токсичных газов (СО и HCl).

В рамках научных исследований в Академии ГПС МЧС России на базе «Учебно-научного центра проблем пожарной безопасности в строительстве» и кафедры «Инженерной теплофизики и гидравлики» была спроектирована и разработана экспериментальная установка [4], позволяющая эмпирическим путем определять параметры пожарной опасности современных веществ и материалов, составляющих основную пожарную нагрузку в зданиях и сооружениях различного функционального назначения. Экспериментальный стенд способен регистрировать и обрабатывать в режиме реального времени следующие параметры: концентрацию газов, выделяющихся при термическом разложении испытуемых материалов (СО, CO2, HCl, HCN, NOx и др.); удельный выход токсичных газов; удельное потребление кислорода; удельную скорость газификации материалов; массовую скорость выгорания; поля температур; тепловые потоки, а также оптическую плотность дыма при различных режимах горения.