Ванович совершенствование способов и методов обеспечения пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений

На правах рукописи

Рудченко Григорий Иванович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ И МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

И ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОШКОЛЬНЫХ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ

05.26.03

Пожарная и промышленная безопасность (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Волгоград - 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный архитектурно–строительный университет».

Научный руководитель	доктор технических наук, профессор Азаров Валерий Николаевич
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Серков Борис Борисович, ФГБОУ ВПО «Академия государственной противопожарной службы МЧС России», начальник УНК проблем пожарной безопасности в строительстве;
	доктор технических наук, профессор Пушенко Сергей Леонардович, ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет, заведующий кафедрой «Безопасность технологических процессов и производств»
Ведущая организация	ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 05 марта 2013 г. в 13-00 на заседании диссертационного совета Д 212.026.01 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан 31 января 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Пшеничкина Валерия Александровна.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В процессе проектирования и строительства закладывается основа пожарной безопасности зданий и сооружений, поэтому соблюдение требований пожарной безопасности является одной из приоритетных задач при проектировании, строительстве и эксплуатации любых зданий и сооружений. От того насколько будут реализованы все противопожарные мероприятия зависит безопасность людей и целостность строения.

Ежедневно на территории РФ происходит более 500 пожаров, свыше 35 человек погибают, около 1 тыс. чел. остаются без жилья в результате его уничтожения или существенного повреждения пожаром. Современное состояние пожарной безопасности в образовательных учреждениях (в том числе дошкольных) настолько сложное, что вопрос о пожарной безопасности этих учреждений поднимался на уровне правительства Российской Федерации в 2008 году. По результатам проверок прокуратуры России в 2009-2010 годах по 9 дошкольным образовательным учреждениям судами были приняты решения о приостановке их деятельности на 90 суток.

Анализ причин современного неудовлетворительного противопожарного состояния дошкольных образовательных учреждений, а также анализ произошедших пожаров и их последствий показал, что негативные последствия вызваны не только нарушениями правил пожарной безопасности при эксплуатации дошкольных образовательных учреждений (отсутствие установок пожарной автоматики, неисправность электропроводки, отсутствие в помещениях первичных средств пожаротушения и др.), но и недостатками проектных решений. Перечисленные факторы, в свою очередь, приводят к превышению допустимых величин пожарного риска в дошкольных образовательных учреждениях.

Оценка расчётных величин пожарного риска является одним из средств контроля состояния противопожарной безопасности объекта. Непосредственное влияние на расчётную величину пожарного риска оказывает расчётное время эвакуации. Параметры процесса эвакуации являются исходными данными для расчётов величин пожарного риска. Однако, научно обоснованных и доказанных результатов натурных наблюдений за движением групп детей в дошкольных образовательных учреждениях в настоящее время практически не существует. Отсутствие таких данных не позволяет достоверно проводить расчёт величины индивидуального пожарного риска, обоснованно производить проектирование количества и размеров эвакуационных путей и выходов для обеспечения безопасной эвакуации в дошкольных образовательных учреждениях.

Таким образом, совершенствование методики оценки величин пожарного риска на объектах, путём уточнения параметров процесса эвакуации для дошкольных образовательных учреждений, является актуальной задачей совершенствования способов обеспечения пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений.

Работа выполнялась в соответствии с планом научных исследований кафедры «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Целью работы является совершенствование способов и методов обеспечения пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений в целях предупреждения возникновения пожаров, гибели людей при пожарах, посредством уточнения коэффициентов при проведении расчетов по оценке величины пожарных рисков, разработки технических решений и рекомендаций по проектированию зданий дошкольных образовательных учреждений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- проведение анализа типовых строительных проектов дошкольных образовательных учреждений на предмет возможных мест возникновения и развития пожаров, вариантов развития и сценариев эвакуации в зданиях дошкольных образовательных учреждений;

- исследование и определение параметров процесса эвакуации детей в дошкольных образовательных учреждениях;

- определение экспериментальной зависимости интенсивности движения от возраста детей, плотности потока, количества детей в возрасте от 2 до 6 лет при различном количестве сопровождающих их взрослых;

• уточнение формул расчёта при оценке пожарных рисков в дошкольных образовательных учреждениях путём внесения в расчётные формулы существующей методики поправочных коэффициентов, характеризующих особенности процесса эвакуации детей на основе исследования и систематизации данных о психофизических закономерностях поведения детей при пожаре, связей между параметрами и кинематическими закономерностями их изменения при движении потока детей во время эвакуации;
• разработка встраиваемого средства для спасения и самоспасания детей при невозможности эвакуации через предусмотренные эвакуационные пути и выходы, учитывающего существующие архитектурно-строительные решения типовых зданий дошкольных образовательных учреждений;
• разработка рекомендаций по проектированию зданий дошкольных образовательных учреждений;
• разработка оптимизированной схемы противодымной вентиляции для обеспечения оптимальных условий эвакуации из зданий дошкольных образовательных учреждений;
• разработка рекомендаций по организации эвакуации детей при пожарах в дошкольных образовательных учреждениях.

Основная идея работы состоит в усовершенствовании проектно-строительных решений направленных на сохранение жизни и здоровья детей при пожарах в зданиях дошкольных образовательных учреждений на основе исследования и систематизации данных о закономерностях поведения детей при вынужденной эвакуации.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое моделирование, прогнозирование, анализ практических результатов, математическую обработку экспериментальных данных по полученным результатам процесса эвакуации детей из дошкольных образовательных учреждений, соответствие полученных результатов существующей методике по оценке величин пожарных рисков с применением ПК методами сценарного прогнозирования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, математическим моделированием изучаемых процессов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований.

Научная новизна работы состоит в том, что:

• на основании экспериментальных и опытных исследований получены зависимости интенсивности движения от возраста детей при эвакуации из зданий дошкольных образовательных учреждений;
• разработаны методы исследования («метод обруча» и «метод ленточки»), позволяющие впервые решить задачу по созданию высокой плотности потока детей, в случаях эвакуации, не связанных с реальным пожаром и получить необходимые экспериментальные данные, не создавая при этом угрозы для жизни и здоровья детей в результате возникновения паники и давки;
• на основании экспериментальных и опытных исследований получены зависимости интенсивности движения от количества детей в группе при различном количестве сопровождающих взрослых;

Практическое значение работы:

• разработаны рекомендации по проектированию зданий дошкольных образовательных учреждений;
• усовершенствована методика оценки пожарного риска применительно к дошкольным образовательным учреждениям, построенных по типовым проектам, на основе полученных экспериментальным и расчётным путями коэффициентов, характеризующих особенности процесса эвакуации детей;
• предложено техническое решение для спасения и самоспасания детей из зданий дошкольных образовательных учреждений построенных по типовым проектам с использованием встраиваемого спасательного надувного устройства (патент на полезную модель № 109413 Рос. Федерация);
• разработаны рекомендации по эвакуации детей при пожарах в дошкольных образовательных учреждениях;
• предложено усовершенствование схемы противодымной вентиляции для обеспечения оптимальных условий эвакуации из зданий дошкольных образовательных учреждений;

Реализация результатов работы:

• рекомендации по эвакуации детей при пожарах в дошкольных образовательных учреждениях, разработанные в диссертационной работе, легли в основу разработки инструкции по мерам пожарной безопасности и приложения к плану эвакуации в ДОУ № 277 Дзержинского района г.Волгограда.
• рекомендации по проектированию зданий дошкольных образовательных учреждений, предложенные в диссертационной работе, приняты для использования ООО «ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой».

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере».

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

- расчетные и экспериментальные зависимости, как исходные данные необходимые для проектирования дошкольных образовательных учреждений;

- зависимости скорости движения, интенсивности движения, плотности потока при различном количестве детей в группе, от их возраста и количества сопровождающих их взрослых;

• методы исследования («метод обруча» и «метод ленточки»), позволяющие решить задачу по созданию высоких плотностей потока детей, в случаях эвакуации, не связанных с реальным пожаром и получить необходимые экспериментальные данные не создавая при этом угрозы для жизни и здоровья детей в результате возникновения паники и давки;
• предложения по совершенствованию архитектурно-строительных решений дошкольных образовательных учреждений: изменение геометрических параметров лестничных маршей, установка противодымной вентиляции, в случае необходимости разделение здания на пожарные отсеки с дополнительными выходами и т.д.;

- встраиваемое спасательное надувное устройство для спасения и самоспасания детей из зданий дошкольных образовательных учреждений построенных по типовым проектам, при невозможности эвакуации по предусмотренным для этой цели эвакуационным путям и выходам;

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета в 2009-2011 гг. Результаты опубликованы в «Вестнике ВолГАСУ» №23 (42) серии «Строительство и архитектура» (Волгоград, 2011 г.); в интернет-вестнике ВолГАСУ» №3 (17) «Политематическая серия» (Волгоград, 2011 г.); в сборнике материалов и научных трудов «Проблемы охраны производственной и окружающей среды» выпуск №3 издательство ВолгГАСУ 2011г, №4 издательство ВолгГАСУ 2012г. На международной научно – практической интернет конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011». Результаты опубликованы в сборнике научных трудов SWorld. Одесса: Черноморье, 2011. Вып.4, т.7.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 9 научных статьях, из них 2 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, в 1 патенте на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 184 страницы, в том числе: 158 страниц – основной текст, содержащий 27 таблиц на 26 страницах, 34 рисунка на 30 страницах; список литературы из 172 наименований на 18 страницах, 4 приложения на 8 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенных исследований.

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса пожарной безопасности, в том числе при проектировании, строительстве и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений. Выявлено, что все основные пожарные риски зависят, прежде всего, от природных, техногенных и социальных факторов.

Рис.1.

Структура риска возникновения пожаров

Описаны основные нарушения правил пожарной безопасности, приведены отдельные примеры наиболее характерных пожаров и их последствий в дошкольных образовательных учреждениях. Проанализированы государственные нормативные требования и документы, регламентирующие обеспечение пожарной безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений. Проведён обзор исследований в области эвакуации людей при пожарах. Проанализированы работы наиболее авторитетных в этой области учёных В.В. Холщевникова, В.М. Предтеченского, Д.А. Самошина, И.И. Исаевич, М.А. Ерёмченко, исследования которых легли в основу действующих в России нормативных документов. Проанализированы методы расчёта параметров эвакуации с применением программного обеспечения. На основании проведенного анализа данных информационных ресурсов надзорных органов и Министерства образования и науки РФ установлено, что положение дел с пожарной безопасностью в дошкольных образовательных учреждениях на протяжении ряда лет признаётся неудовлетворительным. В документах регламентирующих обеспечение пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации уделено недостаточное внимание специфике дошкольных образовательных учреждений, современные строительные решения в т.ч., выбор автоматических установок пожарной защиты в основном ориентированы на предотвращение возможного пожара, до настоящего времени не систематизированы научные исследования о поведении больших групп детей при эвакуации в случае реального пожара.

Оценка пожарных рисков является одним из элементов контроля состояния уровня пожарной безопасности объекта. Исходными данными для оценки пожарных рисков являются параметры процесса эвакуации. Использование полученных результатов даёт возможность определять величины рисков воздействия различных факторов для конкретного объекта, проводить оценку значимости каждого фактора с позиции безопасности, что и является основой формирования мероприятий по предупреждению пожаров.

Вторая глава посвящена исследованию параметров процесса эвакуации как исходных данных для оценки пожарных рисков проектируемых объектов и объектов законченного строительства. Проведён анализ параметров процесса эвакуации, влияющих на пожарный риск проектируемых и эксплуатируемых зданий дошкольных образовательных учреждений.

Для внесения поправочных коэффициентов в формулы существующей «Методики по определению расчетных величин пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности», проведены опытные исследования площади горизонтальной проекции детей, включающие определение действительной площади горизонтальной проекции человека, в результате которых рассчитана средняя площадь горизонтальной проекции 1 человека в дошкольных образовательных учреждениях равная 0,029 м2.

Таблица 1 – Значения площадей горизонтальной проекции детей в ДОУ.

№	Возрастная группа, лет	Количество детей n, чел.	Площадь горизонтальной проекции 1 человека f, м2	f x n	Средняя площадь горизонтальной проекции 1 человека fср, м2
1	1,5-2	20	0,016	0,32	0,029
2	2-3	20	0,022	0,44
3	3-4	20	0,027	0,54
4	4-5	25	0,031	0,775
5	5-6	25	0,035	0,875
6	6-7	25	0,038	0,95
7		135	0.169	3,9

Проведены экспериментальные исследования зависимости интенсивности движения детей в горизонтальном направлении, по лестнице вверх и вниз от их возраста В, плотности потока D, количество детей в группе отнесенное к одному взрослому n. Для решения задачи по созданию высоких плотностей потока детей, в случаях эвакуации, не связанных с реальным пожаром и получения необходимых экспериментальных данных не создавая при этом угрозы для жизни и здоровья детей в результате возникновения паники и давки, разработаны и описаны методы исследования: «метод обруча» и «метод ленточки». Смысл метода заключается в следующем: внутрь спортивного обруча помещается максимально возможное количество детей, при сохранении возможности движения (рис.2). Таким образом, для проведения эксперимента в некоторых случаях была получена плотность потока до 0,8 м2/м2. Однако, данный метод применим только для горизонтального участка пути, так как очень высок риск травмирования при движении по лестнице в обруче. Для исключения травм при исследованиях на лестнице была применена гибкая ленточка (рис.3.). Она позволила создать высокую плотность потока детей (хотя и меньшую чем обруч в силу рельефа лестницы). Такой способ проведения эксперимента менее травмоопасен, поскольку имеется возможность свободного размыкания ленточки при нештатных ситуациях (например, если один из детей споткнулся). Значения параметров эвакуации при плотности потока, которую невозможно получить без риска травмирования детей были получены с применением метода экстраполяции.

Рис.2. Метод «обруча»		Рис.3. Метод «ленточки»

С использованием предложенных методов проведены экспериментальные исследования зависимости интенсивности движения детей в горизонтальном направлении, по лестнице верх и вниз от следующих факторов: плотности потока D, количества детей в группе, отнесенное к одному взрослому n. Составлен двухфакторный план эксперимента, где каждый из факторов изменялся на трех уровнях. Для каждого набора значений D, n, проводилось 6 испытаний (по 2 испытания в 3 различных детских садах). Указанные исследования проводились для различных возрастных групп детей. Функцией отклика являлась случайная величина – интенсивность движения, которая характеризовалась средним значением и дисперсией (). Выбор в качестве одного из факторов величины n был сделан на основании проведения испытаний с различным количеством детей в группах, так интенсивность движения для группы из 25 детей при 5 взрослых, 15детей при 3 взрослых и 10 при 2 взрослых отличалась не более чем на 5%.

Результаты исследований на примере движения в горизонтальном направлении представлены на рис.5.

Рис.5.	Экспериментальные зависимости средней интенсивности движения детей в горизонтальном направлении от плотности потока , возраста детей , количества детей в группе , отнесенного к одному взрослому чел: при , =2: 1- =4, 2- =6, 3- =8; при =4: 4- =4, 5- =6, 6- =8; при , =6: 7-=4, 8- =6, 9- =8.

В результате аппроксимации экспериментальных данных полиномами второй степени с учетом значимости вычисленных коэффициентов, на уровне значимости = 0,05 принятом для технических экспериментов, с учётом значимости коэффициентов получены уравнения регрессии (табл.2).

Таблица 2. Уравнения регрессии.

Направление движения	Возраст B, лет	Уравнение регрессии
движение по горизонтали	2	q=-0,33+12,91D+0,27n-12.89D2-0,03n2-0,1 Dn
движение по горизонтали	4	q=0,21+35,89D+0,09n-31,18D2-0,06n2-0,49Dn
движение по горизонтали	6	q=-5.21+63,83D+1,83n-47,83D2-0,14n2-1,86Dn
движение вверх	2	q=0,86+6,64D-0,24n-6,5D2+0.02n2-0,19Dn
движение вверх	4	q=-0,5+18,86D+0,41n-19,53D2-0,05n2-0,08Dn
движение вверх	6	q=1,02+40,5D+0,07n-33,07D2-0,03n2-0,99Dn
движение вниз	2	q=1+8,61D-0,13n-9,3D2-0,004n2-0,02Dn
движение вниз	4	q=-0,45+24,24D+0,29n-22,4D2-0,03n2-0,35Dn
движение вниз	6	q=2+66,36D-0,3n-62,5D2-0,001n2-0,9Dn

Остаточная дисперсия аппроксимации экспериментальных данных полиномами второй степени составляет R2=0,986…0,998. Во всех опытах наблюдается увеличение интенсивности движения при увеличении возраста детей и количества взрослых приходящихся на одного ребёнка.

Максимальное значение интенсивности достигается при возрасте детей 6 лет и количестве детей приходящихся на одного взрослого равное 4.

Экспериментальными исследованиями установлено, что для групп детей возраста 2 и 4 года максимальная интенсивность движения наблюдается при движении по горизонтали, а минимальная при движении по лестнице вверх. В свою очередь, для групп детей возрастом 6 лет, максимальная интенсивность движения достигнута при движении по лестнице вниз, минимальная при движении по лестнице вверх. Данная ситуация объясняется различиями в физиологическом и психологическом развитии детей возраста 2, 4 и 6 лет.

Проведены исследования по определению усредненного значения времени начала эвакуации применительно к дошкольным образовательным учреждениям. Исследования проводились со следующими группами детей:

ясельная группа, возраст: 1,5-2 года - группа из 15-20 человек; 2-3 года – группа из 15-20 человек; младшая группа, возраст: 3-4 года – группа из 15- 20 человек; 4 – 5 лет – группа из 20 - 25 человек; средняя группа, возраст: 5 – 6 лет – группа из 20 – 25 человек; старшая группа, возраст: 6– 7 лет – группа из 20-25 человек. Установлено, что среднее время начала эвакуации для групп составило: ясельной - 9 мин., младшей - 9 мин., средней – 7,5 мин., старшей – 5,5 мин., общее среднее время – 7,75 мин.

Глава 3 посвящена анализу методик по оценке величин пожарных рисков, определению метода расчёта критической продолжительности пожара наиболее подходящего для дошкольных образовательных учреждений, и совершенствованию существующей «Методики», путём внесения поправочных коэффициентов в формулы математической модели индивидуально-поточного движения. Представлены теоретические основы обеспечения пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений.

На основе результатов исследований параметров процесса эвакуации установлено, что в условиях высокой степени неопределённости параметров внешней и внутренней среды, для расчёта пожарного риска и проведения мероприятий по предупреждению пожаров, наиболее подходящим является метод сценарного прогнозирования.

Установлено, что наиболее подходящей моделью для проведения расчётов времени эвакуации детей из зданий дошкольных образовательных учреждений является математическая модель индивидуально-поточного движения. Расчетное время эвакуации людей устанавливается по времени выхода из него последнего человека.

Расчётным путём получены коэффициенты, учитывающие особенности теоретических расчетов времени эвакуации детей из зданий дошкольных образовательных учреждений, по математической модели индивидуально-поточного движения. При расчётах локальной плотности в дошкольных образовательных учреждениях формула примет вид:

Di(t) = (n(t)-1) f m/ (bx), [м2/м2]. (1)

Проведен анализ возможных мест возникновения и развития пожаров, вариантов развития и сценариев эвакуации в зданиях дошкольных образовательных учреждений для следующих случаев возникновения пожара: в помещении музыкального зала на первом этаже, в помещении столовой на первом этаже, в коридоре между раздевалкой и столовой на втором этаже. Установлено, что наиболее уязвимыми с точки зрения возможной эвакуации являются здания выше одного этажа, проекты которых не предусматривают стационарных наружных лестниц второго типа и зон временной безопасности (например ДОУ № 277 и ДОУ № 241 г.Волгограда).

Проведённый анализ сценариев эвакуации позволил сделать вывод, что при возникновении пожара в зданиях дошкольных образовательных учреждений особенно опасными для жизни людей являются дым и токсичные продукты горения, поэтому в зданиях для удаления продуктов горения из помещений, в целях продления времени эвакуации, необходима установка систем противодымной вентиляции с «позонным» включением.

Глава 4 посвящена практическому применению полученных теоретических и экспериментальных результатов. На основании проведённых теоретических и экспериментальных исследований параметров процесса эвакуации усовершенствована существующая методика по определению расчётных величин пожарного риска для использования в дошкольных образовательных учреждениях. Был проведен расчет времени заполнения дымом помещений и коридоров, а также расчёт распространения пламени в здании типового детского сада не имеющего стационарных наружных лестниц второго типа и зон временной безопасности, в результате которых установлено, что эвакуационные пути и выходы окажутся блокированными опасными факторами быстрее, чем начнётся эвакуация.

Таблица 2 - Результаты расчёта времени заполнения дымом помещений и коридоров детского сада построенного по типовому проекту.

№ пом.	A	У	Hn	Pn	t, сек	Время начала эвакуации, сек
1	49,1	2,5	2,6	5	60	540
2	33,7	2,5	2,6	5	4
3	49,1	2,5	2,6	5	60
4	49	2,5	2,6	5	60
5	33,7	2,5	2,6	5	41
6	16,7	2,5	2,6	5	21
7	49,4	2,5	2,6	5	60
8	49,5	2,5	2,6	5	61
9	16	2,5	2,6	5	20
10	48,3	2,5	2,6	5	59
11	49,4	2,5	2,6	5	61
12	48,6	2,5	2,6	5	60
13	49	2,5	2,6	5	60
14	48,5	2,5	2,6	5	60
15	49,5	2,5	2,6	5	61
16	16,1	2,5	2,6	5	20

Анализ существующих нормативных документов и проведённые в ходе написания работы опытные исследования позволили определить недостатки в проектировании дошкольных образовательных учреждений и разработать рекомендации по их проектированию: изменение геометрических параметров лестниц, разделение здания на противопожарные отсеки, зоны, в которых при необходимости предусматриваются дополнительные эвакуационные выходы, (рис.6), установка систем дымоудаления, (рис.7), которые используются в работе ООО «ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой». Результаты экспериментальных исследований позволили разработать рекомендации по организации эвакуации при пожарах в зданиях дошкольных образовательных учреждений, которые применены в ДОУ № 277 Дзержинского района г.Волгограда.

Рис. 6.

Возможный вариант расположения противопожарных отсеков на первом этаже зданий дошкольных образовательных учреждений построенных по типовым проектам: 1-коридор; 2-кладовая; 3-тамбур; 4-раздевалка; 5-спальня; 6-столовая: 7-санузел; 8-туалет; 9-прачечная; 10-подсобное помещение; 11-музыкальный зал; 12-кухня; 13-кабинет врача; 14-педагогический кабинет; 15-изолятор; 16-медицинский кабинет; 17-физиокабинет; 18-кабинет заведующей; 19-спуск в подвал; 20-массажный кабинет.

Рис.7.

План 1-го этажа с указанием помещений, в которых организованы системы дымоудаления: 1 - номер помещения для расчета времени заполнения помещений дымом.

Проведённый автором анализ результатов действий детей и обслуживающего персонала во время пожарной тревоги в типовых зданиях дошкольных образовательных учреждений, которая сопровождается работой установки пожарной сигнализации, СОУЭ и снижением видимости на путях эвакуации, показал, что в большинстве случаев не удавалось добиться 100% эвакуации в расчётное время. Поэтому, с учётом архитектурно-строительных решений для малоэтажных зданий школьных и дошкольных образовательных учреждений в зданиях выше одного этажа, проекты которых не предусматривают наружных стационарных лестниц второго типа и зон временной безопасности, разработан технический способ решения проблем эвакуации описанных выше – встраиваемое спасательное надувное устройство. Размещение устройства предлагается в строительных конструкциях под окном. Решение поставленной задачи достигается тем, что в спасательном надувном устройстве, включающем наклонный желоб, образованный из герметично соединённых между собой двух продольных и двух поперечных надувных цилиндров, на которые наклеено полотнище из прорезиненного материала, два надувных поручня, установленных на продольных цилиндрах для предохранения людей от падения при выходе из желоба, узлы крепления верхней части желоба, источник сжатого газа, соединительные шланги, на всем протяжении продольных надувных цилиндров установлены надувные ограждения, возвышающиеся над надувными цилиндрами на 0,4 – 0,45 м и обеспечивающие безопасную эвакуацию людей на всем протяжении спасательного надувного устройства, верхний поперечный надувной цилиндр снабжен ступенькой из углепластика для безопасного вхождения на надувное спасательное устройство, а в качестве сжатого газа для заполнения желоба поручней и ограждений используется безопасный сжатый воздух до избыточного давления 0,4-0,5 кгс/см2 (рис. 4.5).

Рис. 9. Спасательное надувное устройство

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи совершенствования способов обеспечения пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации дошкольных образовательных учреждений. На основании результатов проведённых теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы по работе:

1. Проведённый анализ типовых строительных проектов (строительные конструкции и т.п.) дошкольных образовательных учреждений на предмет возможных мест возникновения и развития пожаров, вариантов развития и сценариев эвакуации в зданиях дошкольных образовательных учреждений показал, что наиболее уязвимыми из них являются здания выше одного этажа, в проектные решения которых не заложены наружные стационарные лестницы второго типа и зоны временной безопасности;
2. На основании измерений антропометрических параметров определены площади горизонтальной проекции для возрастных групп детей дошкольных образовательных учреждений от 1,5 до 7 лет. Установлено, что средняя площадь горизонтальной проекции ребёнка, рассчитанная как средневзвешенная площадь в целом по дошкольному образовательному учреждению составляет 0,029 м2 /чел;
3. Разработаны методы исследования («метод обруча» и «метод ленточки»), позволяющие впервые решить задачу по созданию высоких плотностей потока детей в случаях эвакуации не связанных с реальным пожаром и получить необходимые экспериментальные данные не создавая при этом угрозы для жизни и здоровья детей в результате возникновения паники и давки;
4. На основании проведения двухфакторного эксперимента получены регрессионные зависимости интенсивности движения детей от их возраста, количества детей в группе и количестве детей отнесённых к одному взрослому. Исследования проводились при движении по горизонтали, вверх и вниз;
5. По результатам исследований зависимости интенсивности движения детей от плотности потока, возраста детей и количества детей в группе, отнесённых к одному взрослому установлено, что максимальная интенсивность движения в проведённых опытах достигается при плотности людского потока 0,445 м2/м2. Проведена оценка значимости уравнения множественной регрессии методами математической статистики. Установлено, что коэффициенты уравнения значимы, уравнение адекватно эксперименту;
6. Проведены исследования по определению усредненного значения времени начала эвакуации применительно к дошкольным образовательным учреждениям. Установлено среднее время начала эвакуации для групп составило: ясельной - 9 мин., младшей - 9 мин., средней – 7,5 мин., старшей – 5,5 мин., общее среднее время – 7,75 мин.;
7. Усовершенствована методика по определению расчётных величин пожарного риска применительно к зданиям дошкольных образовательных учреждений, путём внесения в расчётные формулы поправочных коэффициентов, характеризующих особенности процесса эвакуации детей;
8. Разработаны и внедрены рекомендации по проектированию дошкольных образовательных учреждений, рекомендации по организации эвакуации при пожарах в дошкольных образовательных учреждениях;
9. С учётом архитектурно-строительных решений для малоэтажных зданий школьных и дошкольных образовательных учреждений, построенных по типовым проектам, проекты которых не предусматривают наружных стационарных лестниц второго типа и зон временной безопасности, разработан технический способ решения проблем эвакуации описанных выше – встраиваемое спасательное надувное устройство. (Пат. 109413 Рос. Федерация).

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

i, i- ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м; f – площадь горизонтальной проекции, м2; N – количество людей, чел.; tр - расчетное время эвакуации людей, мин; tнэ - время начала эвакуации (интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей), мин; tбл - время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования путей эвакуации), мин; m – поправочный коэффициент, учитывающий особенности процесса эвакуации в дошкольных образовательных учреждениях; q - интенсивность движения, м/мин; D- плотность потока, м2/м2; В- возраст детей, лет; n- количество детей в группе, приходящееся на одного взрослого.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях
1. 2.	Рудченко Г. И., Азаров В. Н., Кузнецова Н. С. О расчёте времени эвакуации людей при обеспечении пожарной безопасности зданий дошкольных образовательных учреждений // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2011. Вып. 23 (42). С. 116-122. (7/2,33 с.). Рудченко Г. И., Азаров В. Н., Кузнецова Н. С. Анализ сценариев возможного развития пожаров в зданиях детских дошкольных образовательных учреждений, построенных по типовым проектам // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Политемат. сер. 2011. Вып. 3 (17). URL: www.vestnik.vgasu.ru (дата обращения.28.01.2012).
Патенты
3.	Пат. 109413 Рос. Федерация, МПК А62В 1/00 Спасательное надувное устройство / Г. И. Рудченко [и др.]. № 201126332/12 ; заявл. 27.06.11 ; опубл. 20.10.2011, Бюл. № 29.
Отраслевые издания и материалы конференций
4.		Рудченко Г. И. Анализ нормативных документов, регламентирующих обеспечение пожарной безопасности при проектировании и строительстве детских образовательных учреждений // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2011. Вып. 3. С. 56-70. (4 с.).
5.		Рудченко Г. И. Время эвакуации как один из факторов влияющих на оценку пожарного риска в дошкольных образовательных учреждениях // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 4. С. 14-16. (3 с.).
6.		Рудченко Г.И. О методе проведения эксперимента по определению некоторых параметров процесса эвакуации детей в дошкольных образовательных учреждениях // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. матер. и науч. трудов инж.-эколог. / Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. Волгоград, 2012. Вып.4. С. 62-69. (8 с.).
7.		Рудченко Г.И. О современных строительных решениях при возведении дошкольных образовательных учреждений // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. матер. и науч. трудов инж.-эколог. / Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. Волгоград, 2011. Вып. 4. С. 6-14. (9 с.).
8.		Рудченко Г.И. О современном состоянии пожарной безопасности в дошкольных образовательных учреждениях // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. матер. и науч. трудов инж.-эколог. / Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. Волгоград, 2012. Вып. 4. С. 3-6. (4 с.).
9.		Рудченко Г.И. О технических решениях для обеспечения пожарной безопасности в дошкольных образовательных учреждениях / Азаров В.Н., Кузнецова Н.С. // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011». Одесса : Черноморье, 2011» - Вып. 4, т. 7. – С. 74-77.
10.		Рудченко Г.И. О методах оценки пожарных рисков / Азаров В.Н., Кузнецова Н.С. // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011». Одесса : Черноморье, 2011» - Вып. 4, т. 7. – С. 70-73.

Рудченко Григорий Иванович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ И МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОШКОЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ

УЧРЕЖДЕНИЙ

05.26.03

Пожарная и промышленная безопасность (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано в печать 22.01.2013 г. Формат 60 х 84 1/16. Печать трафаретная.

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Уч-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0. Заказ № _____

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Отдел оперативной полиграфии

400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1