Оценка времени блокирования путей эвакуации по объемной счетной концентрации твердых частиц дыма, образующегося при горении твердых горючих материалов в помещении

Введение. В качестве опасного фактора пожара в научной и нормативной литературе учитывается только одно опасное свойство дыма — снижение видимости. Поэтому оценка времени блокирования путей эвакуации по объемной счетной концентрации твердых частиц дыма является актуальной научной задачей.

Цели и задачи. Целью работы является экспериментально-теоретическая оценка времени блокирования путей эвакуации во время пожара в помещении по объемной концентрации твердых частиц дыма. Для достижения поставленной цели необходимо провести экспериментальное исследование дымообразующей способности горючих материалов по количеству частиц дыма и получить формулу для расчета времени блоки­рования путей эвакуации по объемной счетной концентрации твердых частиц дыма.

Методы. Экспериментальный метод измерения количества, размеров и массы взвешенных твердых частиц в газовой среде, образующейся в маломасштабной опытной установке при горении различных веществ и материалов. Аналитический метод расчета времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара.

Результаты и их обсуждение. Предложена формула для расчета времени блокирования путей эвакуации по объемной концентрации твердых частиц дыма.
Получены экспериментальные зависимости от времени удельной массовой скорости газификации и удельные коэффициенты дымообразования по объемной счетной концентрации твердых частиц дыма с эквивалентным диаметром, меньшим 2,5 мкм, при испытаниях образцов древесины, изоляции кабелей и элементов микроэлектроники.
Представлены результаты численных экспериментов по расчету времени блокирования путей эвакуации по потере видимости в дыму и по объемной счетной концентрации твердых частиц дыма.
Обнаружено, что объемная концентрация частиц дыма может быть первым опасным фактором пожара, блокирующим пути эвакуации.

Выводы. Наиболее опасные по воздействию на организм человека во время его эвакуации при пожаре мелкодисперсные твердые частицы дыма с эквивалентным диаметром, меньшим 2,5 мкм, могут быть опасным фактором пожара, первым блокирующим пути эвакуации.

1. Кошмаров Ю.А., Пузач С.В., Лебедченко О.С., Нгуен Т.Х. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. М. : Академия ГПС МЧС России, 2021. 148 с.

2. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. М. : Стройиздат, 1990. 424 с.

3. Зотов Ю.С. Процесс задымления помещений при пожаре и разработка метода необходимого времени эвакуации людей : дис. … канд. техн. наук. М., 1989. 273 с.

4. Purser D.A., McAllister J.L. Assessment of Hazards to Occupants from Smoke, Toxic Gases, and Heat // SFPE Handbook of fire protection engineering. Edition: 5th Chapter: 63. New York : Publisher: Springer, 2016. DOI: 10.1007/978-1-4939-2565-0_63

5. Суриков А.В., Лешенюк Н.С. Методика расчета видимости при пожаре // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2019. Т. 3. № 4. С. 412–419. DOI: 10.33408/2519-237X.2019.3-4.412

6. Burlacu D., Georgescu A.M., Vartires A., Marinescu I.N. Experimental Evaluation of Visibility in Simulated Smoke // International Conference on ENERGY and ENVIRONMENT (CIEM). 2019. DOI: 10.1109/CIEM46456.2019.8937634

7. Surikov А.В., Leshenyuk Н.С. Determination of building materials’s smoke generating characteristics and calculating the visibility in a fire // Journal of Civil Protection. 2021. Nо. 5 (1). Pp. 5–19. DOI: 10.33408/2519-237X.2021.5-1.5

8. Маркизова Н.Ф., Преображенская Т.Н., Башарин В.А., Гребенюк А.Н. Токсичные компоненты пожаров : Серия «Токсикология для врачей». СПб. : «ООО Издательство ФОЛИАНТ», 2008. 208 с.

9. Alarie Y. Toxicity of fire smoke // Crit Rev Toxicol. 2002. No. 32 (4). Рр. 259–89. DOI: 10.1080/20024091064246

10. Zhdanova A.O., Volkov R.V., Kuznetsov G.V., Kopylov N.P., Strizhak P.A., Syshkina E.Y. et al. Solid particle deposition of indoor material combustion products // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 162. Рр. 494–512. DOI: 10.1016/j.psep.2022.04.033

11. Mahamuni G., Rutherford J., Davis J., Molnar E. Excitation-emission matrix spectroscopy for analysis of chemical composition of combustion generated particulate matter // Environ. Sci. Technol. 2020. Pp. 8198–8209. DOI: 10.1021/acs.est.0c01110

12. Lemkowitz S.M., Pasman H.J. A review of the fire and explosion hazards of particulates // KONA Powder and Particle Journal. 2014. Vol. 31. Pp. 53–81. DOI: 10.14356/kona.2014010

13. Невмержицкий Н.В. Методика оценки и прогнозирования экстремального загрязнения воздуха на автомагистралях мелкодисперсными взвешенными частицами PM10 и PM2.5 : дис. … канд. техн. наук. СПб., 2017. 154 с.

14. Звягинцева А.В., Павленко А.А. Основы токсикологии : учеб. пособие. Воронеж : ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. 251 с.

15. Bartzis G., Kalimeri K., Sakellaris A. Environmental data treatment to support exposure studies: The statistical behavior for NO2, O3, PM10 and PM2.5 air concentrations in Europe // Environmental Research. 2020. Vol. 81. Р. 108864. DOI: 10.1016/j.envres.2019.108864

16. Физиология человека : учебник / под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Медицина, 2003. 656 с.

17. Внутренние болезни. В 10 кн. Кн. 6. Болезни дыхательных путей. Болезни почек и мочевых путей : пер. с англ. / под ред. Е. Браунвальда, К.Дж. Иссельбахера, Р.Г. Петерсдорфаидр. М. : Медицина, 1995. 416 с.

18. Пузач С.В., Журавлев Ю.Ю. Болдрушкиев О.Б., Акперов Р.Г. Экспериментальная оценка объемной концентрации и размеров твердых частиц дыма, образующихся при терморазложении горючих материалов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2024. № 2. С. 5–12. DOI: 10.25257/FE.2024.2.5-12

19. Пузач С.В., Акперов Р.Г. Экспериментальное определение удельного коэффициента образования моно­оксида углерода при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2016. Т. 25. № 5. С. 18–25. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.05.18-25

20. Пузач С.В., Бачурин Д.В., Акперов Р.Г., Болдрушкиев О.Б., Балаев А.А. Образование токсичных газов при горении мягких игрушек в многофункциональных торгово-развлекательных комплексах // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2023. Т. 32. № 1. С. 41–50. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.01.­41-50