1. Оцінка індивідуального і соціального ризику для виробничого персоналу підприємств харчової промисловості від впливу небезпечних факторів пожежі

Мета заняття: Надати студентам навички з розв'язання типових задач розрахунку індивідуального і соціального ризику для виробничого персоналу підприємств харчової промисловості від впливу небезпечних факторів пожежі.

ЗАВДАННЯ. Оцінити індивідуальний і соціальний ризики для персоналу, на прикладі продуктового відділення цукрового заводу (зальне приміщення). відповідно до вихідних даних заданого варіанту (таблиця 1.3).

План виробничого приміщення розробляється самостійно, відповідно до заданих розмірів, Місце загоряння (пожежі) визначається за власним рішенням.

ВИЗНАЧИТИ:

Розрахунковий час евакуації.

Необхідний час евакуації людей з приміщення.

Імовірність евакуації.

Розрахунковий індивідуальний ризик.

Розрахунковий соціальний ризик.

ЗВІТНІСТЬ. Звіт про виконану роботу подати за такою формою:

Титульний лист

Національний університет харчових технологій

Факультет __________________________________

Практична робота

з дисципліни „ Цивільний захист”

Тема: Оцінка індивідуального і соціального ризику для виробничого персоналу підприємств харчової промисловості від впливу небезпечних факторів пожежі

Варіант № __

Група _________

Прізвище, ім’я студента.

Перевірив: _______________________

(вчене звання, ПІБ викладача)

Змістовна частина роботи:

1. Умови та завдання.

2. Вихідні дані (за варіантом).

3. Порядок виконання роботи з необхідними обґрунтуваннями та розрахунками (див. 1.2 розділ „ Методика виконання роботи”, приклад 1).

4. Ескіз плану приміщення та шляхів евакуації.

5. Висновки і рекомендації, спрямовані на захист людей та підвищення рівня індивідуального і соціального ризику у відділенні.

1.1 Короткі теоретичні відомості Критерій оцінки індивідуального і соціального ризику для виробничого персоналу підприємств харчової промисловості від впливу небезпечних факторів пожежі

Критерієм оцінки індивідуального і соціального ризику для виробничого персоналу підприємств харчової промисловості від впливу небезпечних факторів пожежі є імовірність впливу Р_в небезпечних факторів пожежі.

Імовірність впливу небезпечних факторів пожежі визначається для пожежо небезпечної ситуації, при якій місце виникнення пожежі знаходиться на першому поверсі будівлі неподалік від одного з евакуаційних виходів.

Рівень забезпечення безпеки людей при пожежі гарантовано, якщо:

, (1.1)

де — нормований індивідуальний ризик, = 10^-6 рік^-1;

— розрахунковий індивідуальний ризик.

Розрахунковий індивідуальний ризик в кожній будівлі (приміщенні) визначається за виразом:

Q_в⁼Q_пP_пp (1 - Р_е) (1 - P_п.з). (1.2)

де Q_п — імовірність пожежі у будівлі на рік;

Р_пр — імовірність присутності людей в будівлі, при роботі:

0,33 — в одну зміну;

0,67 — в дві зміни;

1,00 — в три зміни;

Р_е— імовірність евакуації людей;

Р_п.з — імовірність ефективної роботи технічних рішень протипожежного захисту.

Імовірність евакуації людей, Р_е розраховується, як

Р_е = 1 - (1 – Р_е.ш)(1 - Р_єс). (1.3)

де Р_е.ш — імовірність евакуації по евакуаційним шляхам;

Р_пз— імовірність евакуації по зовнішнім евакуаційним сходам, переходам у суміжні відділення (приміщення) будівлі.

Імовірність Р_е.ш розраховується за формулою:

де — час від початку пожежі до блокування шляхів евакуації, хв.;

t_р — розрахунковий час евакуації людей, хв.,;

_τпе— інтервал часу від виникнення пожежі до початку евакуації людей, хв.

Розрахунковий час евакуації людей із приміщень і будівель

Розрахунковий час евакуації людей із приміщень і будівель встановлюється з розрахунку часу руху одного або декількох потоків людей через евакуаційні виходи від найбільш віддалених місць розташування робочих місць.

При виконанні розрахунку весь шлях руху потоку людей поділяють на окремі ділянки (прохід між робочими місцями та обладнанням. коридор, дверні прорізи, сходи, тамбур) довжиною l_i і шириною _i.

При визначенні розрахункового часу, довжину і ширину кожної ділянки шляху евакуації приймають по проектній документації. Довжину шляху по сходам та пандусам вимірюють за довжиною сходів. Довжина шляху в дверному прорізі приймається такою, що дорівнює нулю. Проріз, який розташований у стіні товщиною більше 0,7 м, а також тамбур слід вважати самостійними ділянками горизонтального шляху, які мають кінцеву довжину l_i.

Розрахунковий час евакуації людей t_р слід визначати, як суму часу руху людського потоку по окремим ділянкам шляху t_i:

t_p = t₁ + t₂ + t₃ +,...- + t_i, (1.4)

де t₁ — час руху людського потоку на першій (вихідній) ділянці, хв.;

t₁, t₂, t₃ ,..., t_i — час руху людського потоку на кожній з наступних ділянок шляху, хв.

Час руху людського потоку на першій ділянці шляху t₁, хв.,визначається як

, (1.5)

де l₁ — довжина першої ділянки шляху, м;

— швидкість руху людського потоку по горизонтальному шляху на першій ділянці (визначається в залежності від щільності потоку (табл.1.1, м/хв., D).

Щільність людського потоку на першій ділянці шляху D₁ розраховують за формулою:

(1.6)

де N₁ — кількість людей на першій ділянці, чол;

f— середня площа проекції людини на горизонтальну поверхню, м², приймається такі значення: 0,100 — для дорослої людини у домашньому одязі; 0,125 — для дорослої людини у зимовому одязі; 0,070— для підлітка;

δ₁— ширина першої ділянці шляху, м.

Швидкість руху людського потоку на подальших, після першої, ділянках шляху приймають за табл.. 1.1, в залежності від інтенсивності руху людського потоку на кожній з них, яку розраховують для усіх ділянок, в тому числі і для дверних прорізів за залежністю:

, (1.7)

де, δ_i-1 , δ₁— ширина i-ї і попередньої ділянки шляху, м;

q_i q_i-1 — інтенсивність руху людського потоку по i-й і попередній ділянці шляху, м/хв.. [інтенсивність руху людського потоку на першій ділянці шляху q = q_i-1 по значенню D₁, (табл. 1.1додатку).

Якщо значення q_i, яке визначено по формулі (1.7), менше або дорівнює q_max,, тоді час руху по ділянці шляху t_i, хв, дорівнює:

(1.8)

Величина складає такі значення q_max, м/хв, слід приймати:

16,5 — для горизонтальних шляхів;

19,6 — для дверних прорізів;

16,0 — для сходів вниз;

11,0— для сходів вверх.

Якщо значення q_i, більше q_max тоді ширину δ_i, даної ділянки шляху слід збільшувати на таку величину, при якій виконується умова:

q_i  q_max (1.9)

При неможливості виконання цієї умови, інтенсивність і швидкість руху людського потоку на ділянці i визначається за даними табл. 1.1 додатку для значення D = 0,9 і більше. При цьому слід враховувати час затримки руху людей в наслідок утворення скупчення.

1 — початок ділянки i

Рис. 1.1— Зливання людських потоків

При зливанні на початку ділянки i двох і більше людських потоків (рис. 1.1), інтенсивність руху q_i, м/хв визначається як:

, (1.10)

де q_i-1 — інтенсивність руху людських потоків, які зливаються на початку ділянки i, м/хв.;

δ_i-1 — ширина ділянок шляхів до зливання, м;

δ₁ — ширина ділянки шляху, що досліджується, м.

Якщо значення q_i більше q_max тоді ширину , даної ділянки шляху слід збільшувати на таку величину, щоб виконувалася умова q_iq_max. В цьому випадку час руху по ділянці i визначається, як:

Час _бл визначається шляхом розрахунку допустимої концентрації диму і інших небезпечних факторів на евакуаційних шляхах різних стадій розвитку пожежі. Допускається значення _бл приймати рівним часу необхідному для евакуації t_нб.

Розраховують t_нб, як добуток критичної для людини тривалості пожежі на коефіцієнт безпеки.

Критична тривалість пожежі для людей, що знаходяться на поверсі осередку пожежі, визначається за умови досягнення одним з небезпечних факторів пожежі в поверховому коридорі гранично допустимого значення.

Температуру, концентрацію токсичних компонентів продуктів горіння і оптичну щільність диму визначають за результатами рішення системи рівнянь тепло-газообміну для приміщень осередку пожежі.

Рівняння руху, яке пов’язує зміни тиску газів у прорізах із відповідною їх витратою має вигляд:

, (1.11)

де G — витрата газів через прорізи, кг/с;

 — коефіцієнт витрати прорізу ( = 0,8 для закритих і  = 0,64 для відкритих прорізів);

В — ширина прорізів, м;

y₂, y₁ — нижня і верхня межа потоку, м;

 — щільність газів, які проходять через прорізи, кг/м³;

р — середній у межах y₂, y₁ перепад повних тисків. Па.

Нижня і верхня межі потоку залежать від положення щільності рівних тисків

, (1.12)

де р_i, р_j — статистичний тиск на рівні підлоги i-го і j-го приміщень. Па;

— середнєоб’ємна густина газу в j-м і i-м приміщеннях, кг/м³.

g — прискорення вільного падіння, м/с².

Якщо щільність рівних тисків розташовано ззовні прорізу, що досліджується (у₀ h₁ або у₀ h₂), тоді потік в прорізі тече в одну сторону і геометричні межі прорізу h₁і h₂ співпадають з фізичними межами потоку. Перепад тисків р ,Па, в цьому випадку розраховують, як

(1.13)

Якщо щільність рівних тисків розташовано в межах потоку (h₁< у₀< h₂), тоді в прорізі течуть два потоки: з i-го приміщення в j-е і з j-го в i-е. Нижній потік має межі h₁ і у₀, перепад тиску р для цього потоку розраховується за формулою

р = p_i - p_j + g (y₀ + h₁ ) (_j - _i)/2. (1.14)

Потік в верхній частині пройму має границі у₀ і h₂, перепад тиску р, Па, для нього розраховується за формулою

р = p_i - p_j + g ( h₂ + y₀) (_j - _i)/2. (1.15)

Витрату газу, який потрапляє до приміщення вважають позитивною, витрату газу, яка виходить з приміщення — негативною і значення  залежить від знаку перепаду тисків:

(1.16)

Рівняння балансу маси має таку залежність

(1.17)

де V_j— об’єм приміщення, м³;

t — час горіння, с;

 — швидкість вигоряння горючого матеріалу, кг/с;

— сума витрати газів, які потрапляють в приміщення, кг/с;

— сума витрати газів, які виходять з приміщення, кг/с

Рівняння енергії для коридору і сходів:

, (1.18)

де С_, С_р — питома ізохорна і ізобарна теплоємність, кДж/кг;

Т_i, Т_j — температура газів відповідно в i-му і j-му приміщеннях, К.

Рівняння балансу мас окремих компонентів продуктів горіння і кисню має вигляд

, (1.19)

де - концентрація L компонентів продуктів горіння в j-му і i-му приміщеннях, кг/кг;

L_L - кількість L компоненту продуктів горіння (кисню), що виділяється або поглинається при згорянні одного кілограму пожежного навантаження, кг/кг.

Рівняння балансу оптичної щільності диму має вигляд:

(1.20)

де — оптична щільність диму в j-му і i-му приміщеннях, Нп/м;

D_m — димоутворююча здатність матеріалу, що горить, Нп / м²/кг.

Оптична щільність диму у звичайних умовах зв’язана із відстанню граничної видимості співвідношенням:

l_пр = 2,38 / 

Час початку евакуації _п.е для будівель (споруд) без систем оповіщення розраховується за результатами досліджень поведінки людей при пожежах в будівлях конкретного призначення.

При наявності в будівлі системи оповіщення про пожежу _п.е приймають рівним часу спрацювання системи з врахуванням її інерційності. У разі відсутності необхідних вихідних даних для визначення часу початку евакуації в будівлях (спорудах) без систем оповіщення _пе слід приймати рівним 0,5 хв. — для першого поверху пожежі і 2 хв. — для вище розташованих поверхів.

Якщо місцем виникнення пожежі є зальне приміщення, де пожежа може бути виявлено одночасно усіма присутніми в ньому людьми, тоді імовірність евакуації Р_е.п визначається за залежністю:

(1.21)

де t_нб^— необхідний час евакуації із зальних приміщень, с.

t_нб розраховується для найбільш небезпечного сценарію розвитку пожежі. Перш за все розраховується критична тривалість пожежі t_кр, с, за умовами досягнення кожним небезпечним фактором пожежі гранично допустимих значень в зоні перебування людей (робочій зоні):

по підвищеній температурі:

(1.22)

по втраті видимості:

(1.23)

по зниженому вмісту кисню:

(1.24)

по кожному токсичному продукту горіння:

(1.25)

де — розмірний комплекс, який залежить від теплоти згоряння матеріалу і вільного об’єму приміщення, кг;

t₀ — початкова температура повітря в приміщенні, С;

п — показник ступеня, що враховує зміни маси матеріалу, який вигорає у часі;

А — розмірний параметр, що враховує питому масову швидкість вигоряння горючого матеріалу і площу пожежі, кг/сⁿ;

Z— безрозмірний параметр, що враховує нерівномірність розподілу небезпечних факторів пожежі по висоті приміщення;

Ср — питома ізобарна теплоємність газу, МДж/ кг;

V — вільний об’єм приміщення, м³;

Q — теплота згоряння матеріалу, МДж/кг;

 — коефіцієнт тепловтрат;

 — коефіцієнт повноти горіння;

 — коефіцієнт відображення предметів на шляхах евакуації;

Е — початкова освітленість приміщення, лк;

l_пр — гранична дальність видимості в диму, м;

D_m — димоутворююча здатність матеріалу, що горить, Нп*м²/кг;

L — питомий вихід токсичних газів при згорянні 1 кг матеріалу, кг/кг;

X—гранично допустимий вміст токсичного газу в приміщенні, кг/м³ = 0,11 кг/м³; X_CO =1,16* 10^-3 кг/м³; X_HC1⁼ 23 * 10^-6 кг/м³);

— питома витрата кисню на процес горіння, кг/кг.

Якщо під знаком логарифму виходить негативне значення, тоді даний небезпечний фактор пожежі вважається безпечним.

Z розраховується за виразом:

, (1.26)

де h — висота робочої зони, м (h = h_пл + 1,7 — 0,5 ; h_пл — висота технологічної площадки над підлогою приміщення, м у якій знаходяться люди;  — різність висот помосту площадки (дорівнює нулю при горизонтальному її розташуванні, м);

H— висота приміщення, м.

Параметри А і п розраховують таким чином:

для випадку горіння рідини із відповідною швидкістю

A=_F F при n=1,

де _F — питома масова швидкість вигоряння рідини, кг/(м² * с);

для колового розповсюдження пожежі

А= 1,05 _F² при n = 3,

де  — лінійна швидкість розповсюдження полум’я, м/с.

При відсутності спеціальних вимог  і Е приймають відповідно рівними 0,3 и 50 лк, а значення l_пр = 20 м.

З отриманих в результаті розрахунків значень критичної тривалості пожежі обирається мінімальне:

. (1.27)

Необхідний час евакуації людей з приміщення

Необхідний час евакуації людей t_нб, хв, з приміщення розраховується за формулою

. (1.28)

При наявності в будівлі сходів, що не задимлюються, розрахунковий індивідуальний ризик Q_в для людей, які знаходяться в приміщеннях, розташованих вище поверху пожежі, розраховується, як

Q_в= Q_п(1 - P_п.з). (1.29)

Імовірність евакуації людей по зовнішнім евакуаційним сходам і іншим шляхам приймають на рівні 0,05 — в жилих будинках; 0,03 — решта будівель при наявності таких шляхів; 0,001 — при їх відсутності.

Для будівель (споруд) які експлуатуються, розрахунковий індивідуальний ризик допускається перевіряти остаточно із використанням статистичних даних за залежністю:

, (1.30)

де N_T — кількість пожеж із загибеллю людей в групі однотипових будівель за період часу Т, років;

N_об — кількість об’єктів в групі.

Розрахунок індивідуального ризику

Для будівель (споруд), що проектуються індивідуальний ризик початкове оцінюється за виразом Q_в⁼Q_пP_пp (1 – Р_е) (1 - P_п.з) при Р_е, рівною нулю. Якщо при цьому виконується умова , тоді безпека людей в будівлях (спорудах) забезпечена на належному рівні системою попередження пожежі. Якщо ця умова не виконується, тоді розрахунок індивідуального ризику Q_в слід проводити по вище наведеним залежностям у повному обсязі.

Розрахунок соціального ризику

Соціальний ризик оцінюється як імовірність загибелі в наслідок пожежі 10 і більше людей на протязі року. Розрахунки проводять у такий послідовності.

1. Визначається імовірність Q₁₀ загибелі 10 і більше людей в результаті пожежі,

(1.31)

де М— максимально можлива кількість загиблих в результаті пожежі, чол

(1.32)

де N— кількість персоналу який працює у будівлі (споруді), чол.

Для зальних приміщень імовірність Q₁₀ загибелі 10 і більше людей розраховується за формулою:

(1.33)

де

2 Імовірність загибелі від пожежі 10 і більше людей на протязі року R₁₀ розраховують за формулою:

R₁₀ = Q_пP_пр (1 – Р_е) (1 - Р_пз)Q₁₀. (1.34)

3 Розрахункове значення соціального ризику допускається перевіряти остаточно з використанням аналітичних даних по формулі:

, (1.35)

де N₁₀— кількість пожеж, при яких загинуло 10 і більше людей на протязі періоду спостереження Т, років:

N_об — кількість об’єктів, що спостерігалися.