Исследованиями, проведенными в Канаде, установлено, что во влажной атмосфере вторую степень ожога вызывает температура 55°С при воздействии в течение 20 с и 70°С при воздействии в те чение 1 с и что в условиях пожара температура 69-71°С при времени экспозиции несколько минут является опасной для человек;!.

Лучистые потоки. В некоторых случаях опасность для людей мо гут представлять лучистые потоки. Исследованиями установлено, что при пожаре в сценической коробке зрелищного предприятие лучистые потоки представляют опасность для зрителей первых ря дов партера уже через 0,5 мин пожара. Еще большая интенсив ность лучистых потоков наблюдается при пожарах технологически установок. В некоторых случаях человек без специальных средст". защиты не в состоянии приблизиться к таким установкам ближ-10 м. Опасные для человека значения лучистых потоков привел* ны в табл. 13.2.

Таблица 13;

Токсичные продукты горения. При пожарах в современных зда ниях с применением полимерных и синтетических материалов на человека могут воздействовать токсичные продукты горения. Хот.; в продуктах горения нередко содержится 50-100 видов химиче ских соединений, оказывающих токсическое воздействие, по мнению большинства ученых разных стран, основной причиной гибель людей при пожарах является отравление окисью углерода.

Окись углерода (СО) опасна тем, что она в 200-300 раз лучше реагирует с гемоглобином крови, чем кислород, вследствие чего-красные кровяные тельца утрачивают способность снабжать орга низм кислородом. Наступает кислородное голодание, гипоксия тка ней, теряется способность рассуждать, человек становится равно душным и безучастным, не стремится избежать опасности, насту пает оцепенение, головокружение, нарушение координации движе ния, а при остановке дыхания - смерть.

Следует отметить, что в качестве критического значения опае ного фактора пожара целесообразно принимать не смертельно опасное значение, а такое, при котором происходит потеря способ ности к движению. Ориентировочные критические значения опасных факторов пожара приведены в табл. 13.3.

Таблица 13.3.

Опасные факторы пожара

Размерность

Критическое значение

Температура среды

Лучистые потоки

Коэффициент ослабления среды

Концентрация веществ в воздухе:

цианистый водород

фосген

окислы азота сероводород хлористый водород окись углерода сернистый ангидрид двуокись углерода кислород

°С Вт/м2

м-1 г/м3

70 3000 0,46

0,2 0,2 1

214 (или 15%)

Исходя из этих соображений, критическую концентрацию окиси углерода в воздухе следует принимать равной 3,6 г/м3. При такой концентрации через несколько минут воздействия теряется координация движений и эвакуация становится невозможной.

Повышенная опасность окиси углерода объясняется не только се высокой токсичностью, но также относительно большой концентрацией в продуктах горения. По данным японских ученых, окиси углерода на пожарах образуется в 10-40 раз больше, чем более токсичного цианистого водорода. В 5080% случаев гибель людей на пожарах вызывалась отравлением окисью углерода и недостатком кислорода.

Однако имеются основания полагать, что и другие продукты горения могут также представлять опасность для жизни человека. При оценке"достоверности статистических данных нельзя не считаться с тем, что в крови погибших редко находят цианистый водород и хлористый водород, так как они через сравнительно небольшое время нейтрализуются организмом или выводятся из него. Цианистый водород ихлористый водород можно обнаружить только при экстренно выполненных исследованиях. Так, при исследовании трупов из числа жертв пожара в универмаге г. Осака было

уеланивлени, чти концентрация ьи в гемоглооине крови составляв!. 45%, что было ниже смертельной концентрации, равной 60%. Оди. ко в органах дыхания были обнаружены цианистый водород и дру гие токсичные вещества, в результате синергического действия ко торых смертельная концентрация СО в гемоглобине может снизить ся до 20-30%.

Хлористый водород (НС1) вызывает отек трахеи и легких, ра дражает глаза н дыхательные пути, может вызвать серьезные п вреждения слизистой оболочки. В результате появляются жжено в груди, спазмы голосовой щели, невозможность дыхания. Смерт наступает от удушья.

Цианистый водород (HCN) - наиболее токсичное веществ. . выделяющееся на пожарах. Его действие заключается з прекращ. нии доступа кислорода в ткани организма, в результате чего осла, ляется сердечная деятельность и затрудняется дыхание.

Недостаток кислорода (02) приводит к ухудшению двигате.т ных функций организма. При концентрации кислорода 9% смер: наступает через 5 мин. Однако при определении критической ко г центрации необходимо принимать во внимание ухудшение двиг; тельных функций и увеличение количества вдохов, которое связ, но с увеличенным поглощением более токсичных газов. Значитело ное учащение пульса и числа вдохов, быстрая утомляемост, нарушение координации движения и умственного сосредоточен; наступают при концентрации кислорода в воздухе, равной 15%.

Двуокись углерода (С02) вызывает смерть через несколь к минут при сравнительно большой концентрации 8-10%, которь редко появляется при пожарах. Однако и при меньших концентр, циях двуокись углерода представляет некоторую опасность в свято с тем, что вызывает учащение дыхания. Так, уже при 2% СО частота дыхания увеличивается в 1,1 раза, а при 6% - в 1,5 раза Учащение дыхания приводит к увеличению поглощения организме, токсичных продуктов горения.

Потеря видимости вследствие задымления. Кратковременноет процесса эвакуации обеспечивается лишь при беспрепятственно, движении людей. Во время движения люди обязательно должш четко видеть или эвакуационные выходы, или указатели выходе: При потере видимости организованное движение людей нарушаете-и становится хаотичным, каждый человек, по-видимому, буж двигаться в произвольно выбранном направлении. В результат, процесс эвакуации затрудняется или даже становится невозмож ным.

Дым обладает физиологическим и психологическим воздей ствием на человека. Физиологическое воздействие заключаете; в том, что на частицах дыма конденсируются токсичные газы, кото рые попадают в организм. При вдыхании густого дыма хлопья ее жи могут закупорить дыхательные фильтры, скопление дыма в ,iei кнх препятствует поглощению кислорода и приводит к кислородно му голоданию. Кроме того, дым оказывает раздражающее воздей

ствие на глаза и верхние дыхательные пути, уменьшает видимость, что затрудняет либо вообще исключает ориентацию эвакуирующихся на путях эвакуации. Это вызывает страх, неуверенность и даже панику.

Психологическое воздействие дыма заключается в том, что люди отказываются вступить в зону видимого дыма даже в тех случаях, когда он достаточно разбавлен и относительно безопасен.

В условиях пожара на человека могут воздействовать не одни, а несколько опасных факторов пожара; такое комбинированное воздействие может быть суммарным, синергическим и антагонистическим.

При суммарном воздействии результирующее воздействие опасных факторов равно сумме воздействий отдельных факторов. Примерам является совместное воздействие СО, С02, недостатка 02 и повышенной температуры. Повышенная температура вызывает увеличение токсичности отдельных веществ и увеличивает опасность отуменьшения концентрации кислорода. Исследованиями на животных установлено, что при увеличении температуры сверх нормальной в два раза концентрация окиси углерода, при которой нарушается координация движений, уменьшается в 6 раз.

Сииергическое воздействие ----- это совместное воздействие факторов, трезосходящее сумму отдельных воздействий факторов (иногдав 10-30 и более раз). Так, исследованиями на животных установлено, что такие неопасные в обычных условиях факторы, как температура 43°С, концентрация кислорода 17% и окиси углерода 0,0Но, становятся смертельно опасными при добавлении ничтожно .малых количеств одного из следующих трех газов: сернистого ангидрида (SQ2), двуокиси азота (N02) или цианистого водорода (HCN).

К сожалению, исследования суммарного и синергического воздействий находятся еще в начальной стадии и пока не позволяют учесть эти воздействия в расчетах необходимого времени эвакуации.

Теоретические предпосылки расчета необходимого времени эвакуации.

В СССР выполнено много работ по исследованию опасных для людей факторов пожара. Первые опыты были проведены в произ-водствешых зданиях (гг. Иваново, Балаково, Волжский). На срав- нителью небольшой площади сжигались корд, угары текстильной промышленности, обрезки пиломатериалов, дизельное топливо. Опыты показали, что, несмотря на небольшую площадь горения по сравнению с объемом помещения, в первые же минуты пожара в помещении появлялись высокие температуры. Была сформулирована гипотеза о том, что главную опасность для человека в начальной сташи пожара представляет температура.

Позке М. Я. Ройтман предложил простые и удобные формулы для рагчета необходимого времени эвакуации по появлении опасных температур и концентраций двуокиси углерода, а также по

уменьшении до опасной величины концентрации кислорода в помещении.

Глубокие исследования полей температуры при пожаре в поме щении были проведены М. П. Башкирцевым. На основе теории теплового подобия и моделирования им были получены критериаль ные уравнения для определения температуры среды при пожарг как функции критерия Больцмана, безразмерных координат и времени.

В 1969-1973 гг. И. Н. Кривошеевым исследованы температур ные ноля в зрелищных предприятиях в начальной стадии пожаре и получены критериальные уравнения для расчета температуры среды при пожарах в таких зданиях.

Исследования на моделях полей температуры в начальной ста дии развития пожара при горении жидкостей были проведень Н. Л. Котовым.

Таким образом, большинство работ по изучению начальной ста дии развития пожара до 1976 г. было связано с изучением полей температур. Это объяснялось тем, что до последнего времени ген подствовала точка зрения о том, что температура - главный опае ный фактор и другими факторами можно пренебречь.

Однако в настоящее время эта точка зрения пересматривается Исследования причин гибели людей на пожарах показали, что не редко, особенно при горении синтетических материалов, причиной гибели людей являлось их отравление токсичными продуктами г» рения. Например, статистика пожаров в Англии свидетельствус. о том, что 59% людей погибло от удушья и лишь 30% получил!: смертельные ожоги.

Обстоятельные исследования токсичных продуктов горения про вел В. Веселы. Он убедительно доказал, что при горении синтетп ческих и полимерных материалов необходимое время эвакуацп; людей должно определяться с учетом концентрации токсичных про дуктов горения. В. Веселы предложил расчетные формулы для определения необходимого времени эвакуации людей по признак появления опасных концентраций токсичных веществ.

В последние годы многие специалисты пришли к мнению, чп в отдельных случаях решающее значение имеет потеря видимое) на путях эвакуации вследствие задымления, приводящая к прекра щению процесса эвакуации. Опасность быстрого снижения видимо сти создается при горении веществ с большой дымообразующее способностью.

Исследования, проведенные в 1976-1977 гг. М. Я. Ройтманом. И. Н. Кривошеевым и Е. Т. Шуриным в г. Пушкино, показали, чп> при горении некоторых материалов в животноводческих помеще ниях опасная потеря видимости может произойти раньше появлс ни я опасных температур.

Из сказанного следует вывод о том, что объективное определи-ние необходимого времени эвакуации может быть осуществлен. только на основе комплексного учета всех опасных для человек:.

факторов: температуры, лучистых потоков, концентрации продуктов горения, видимости.

Такие комплексные исследования проводились в 1975-1982 гг. А. В. Матюшиным, Н, В. Ландышевым и И. Н. Кривошеевым на моделях зданий, фрагменте здания в г. Иваново, в подземном помещении в г. Щекино, на новостройке объемом 7000 м3 в г. Домодедово. А. В. Матюшиным были обобщены данные по полям температур и концентраций токсичных продуктов горения, а Н. В. Ландышевым - по видимости в помещении при пожаре.

Таким образом, в настоящее время проведено большое количество экспериментальных исследований опасных факторов пожара, что позволило разработать методику определения необходимого времени эвакуации. Сущность этой методики состоит в следующем.

На основе экспериментальных исследований или расчетов определяются закономерности изменения во времени на уровне рабочей зоны опасных факторов пожара: температуры t, концентрации продуктов горения х, коэффициента ослабления среды аЕ. В определенные моменты времени эти факторы достигают опасных для человека критических значений tKp, х1ф, а£кр.

Выполнив несложные преобразования, показанные на рис. 13.7, можно определить необходимое время эвакуации по каждому из опасных факторов: по температуре т,м, по концентрации продуктов горения тпх и,по видпмостидн, сег. Затем остается решить, каким принять окончательно необходимое время эвакуации. В настоящее время за это время принимается минимальная величина на основе сравнения т„д, тпл, х„, а=, но очевидно, что целесообразно учитывать синергизм, т. е. усиление действия одних факторов другими. Методика такой комплексной оценки находится в стадии разработки.

Рис. 13.7. Определение необходимого времени эвакуации

Температура среды и концентрация продуктов горения. При выводе расчетных уравнений в качестве исходных использовались уравнения материального баланса массы газа при пожаре: