Для изучения особенностей развития пожаров в зданиях повышенной этажности Московским научно-исследовательским институтом типового и экспериментального проектирования и Управлением пожарной охраны г. Москвы проведена серия опытов по имитации пожаров еще в 60-е годы.

В результате опытов установлено, что дым, выделяющийся при горении синтетических материалов и пластмасс, очень ядовит, поэтому пребывание людей в задымленной атмосфере даже в течение нескольких минут может привести к смерти.

Составы огнетушащих средств

В состав газообразных продуктов разложения пластмасс и синтетических материалов входят хлористый водород, синильная кислота, сероводород, окись углерода, стирол и другие вещества. Основными продуктами разложения поролона является двуокись и окись углерода, углеводороды и синильная кислота. Концентрация синильной кислоты в продуктах разложения может достигать 520 мг/м3. Допустимая по санитарным нормам концентрация составляет 0,1—0,3 мг/м3. Выделение паров и газов наблюдается при температуре около 140° С. При 400° С потери в массе могут составлять 92%.

При нагревании полистирола выделяются стирол, нитрил акриловой кислоты, дибуталфталат и окись углерода. Стирол начинает выделяться уже при температуре более 40°С. Комбинированное действие продуктов разложения полистирола вызывает острое раздражение слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Релин при температуре 470°С теряет до 45% массы вследствие выделения сероводорода, сернистого газа, окиси углерода и азота, а также углеводородов.

Общая токсичность газообразных продуктов термического разложения полимерных материалов на основе поливинилхлорида характеризуется хлористым водородом. Концентрация его в воздухе порядка 4,5 мг/м3 вызывает смерть человека через 5-10 мин.

Установлено, что интенсивное образование токсичных газов и паров в процессе горения синтетических материалов происходит в начальной стадии пожара, когда температура пожара не превышает температуры самовоспламенения полимерных материалов (450-600° С).

В процессе опытов на задымление зданий исследовались пути распространения дыма при пожаре и определялись наиболее эффективные способы дымоудаления.

Первый опыт на задымление был проведен в январе 1964 г. в 12-этажном жилом доме. Все квартиры в этом доме имеют выходы на закрытую лестничную клетку, имеющую естественное освещение, а начиная со 2-го этажа на. балконы, по которым можно переходить из одной квартиры в другую. В верхней части лестничной клетки расположена дверь размером 98X74 см, ведущая на крышу и выполняющая при пожаре роль дымового люка.

Лифтовые холлы отделены от поэтажных коридоров длиной 7 м обычными дверями без уплотнений. Здание оборудовано двумя лифтами. В лестничной клетке установлен калорифер, создающий избыточное давление воздуха, противодействующее поступлению в лестничную клетку дыма при пожаре, и обеспечивающий ее отопление в зимний период.

Очаг пожара в квартирах 1-го и 2-го этажа здания имитировался с помощью дымовых шашек ДМ-11. Дымообразующая способность одной шашки 960 г дыма (твердых взвешенных частиц), время горения 8 мин. Число дымовых шашек принималось из условия возникновения пожара в жилой комнате площадью 20 м2. Как показали обследования жилых комнат, общая сгораемая нагрузка может достигать 50 кг/м2. Количество дыма, образующегося во время пожара, определяется по формуле

P = FnK/100t,

где Р — количество взвешенных твердых частиц, образующихся в течение 1 ч, кг;

F — площадь помещения, м2;

п — количество сгораемых материалов на 1 м2 площади пола помещения, кг;

К — процент твердых взвешенных частиц в продуктах горения; t — время выгорания, ч,

За время горения дымовой шашки .выделится около 2,7 кг дыма. Следовательно, для имитации пожара в жилой комнате площадью 20 м2 нужно сжечь три дымовые шашки.

Для имитации тепловых конвекционных потопов воздуха, возникающих при пожаре, в помещении, где устанавливались дымовые шашки, сжигали древесный уголь в сетчатых мангалах. При этом максимальная температура воздуха под потолком комнаты, в которой был установлен мангал, не превышала 150°С, что в четыре — шесть раз меньше температуры, принятой строительными нормами и правилами для огневых испытаний.

Результаты первого опыта показали:

- скорость распространения дыма по высоте лестничной клетки достигает 0,7 м/с, что приводит к задымлению верхнего этажа уже через 1 мин после поджигания шашек;

- вследствие аэрации под действием гравитационных сил сильно задымляются помещения, расположенные выше нейтральной зоны (с 6-го этажа), и особенно сильно два верхних этажа;

- дымовой люк (дверной проем, ведущий на крышу) даже при быстром открывании его при пожаре не обеспечишает иешдымляемосш коридоров и квартир верхних этажей;

- двери лестничных клеток и коридоров, не оборудованных уклоняющими прокладками в притворах, практически не защищают помещения от дыма. Квартиры, двери которых имели уплотняющие прокладки в притворах, интенсивному задымлению не подвергались;

- по вентиляционным каналам кухонь и санитарных узлов происходит активное удаление дыма из здания;

- балконы с подветренной стороны подвергаются интенсивном у задымлению.

На основании результатов опыта в проекты зданий этого типа внесены следующие изменения:

- балконы, начиная с 6-го этажа, соединяют переходными металлическими пожарными лестницами;

- в лестничных клетках устанавливают калорифер с вентилятором для создания избыточного давления воздуха при пожаре.

Второй опыт на задымление также был проведен в 12-этажном односекционном жилом доме (по стрым сериям II-18- 01/12) еще даже аж в апреле 1965 г. Цель опыта — испытание калориферного устройства (калорифер с вентилятором), предназначенного для создания избыточного давления воздуха в лестничной клетке.

Испытания калориферного устройства производились при включенном вентиляторе и без него. Опыт показал, что при совместной работе вентилятора и калорифера в лестничной клетке создается подпор воздуха и задымления клетки не происходит. С учетом скорости распространения дыма вентилятор должен работать постоянно или автоматически включаться до выхода дыма из горящей квартиры. Двери и окна лестничной клетки должны быть герметично закрыты. Работа калориферного устройства без вентилятора не обеспечивает требуемого подпора воздуха в лестничной клетке.

По результатам испытаний был разработан проект 14-этажного односекционного жилого дома, в котором лестничная клетка на первых пяти этажах выполнена обычной (теплой, с естественным освещением через окна в наружных стенах, закрытой, с непосредственным сообщением с поэтажными коридорами), а выше 5-го этажа разделена несгораемыми глухими перегородками на двухэтажные отсеки. Каждый отсек сообщается со смежным через холодную зону (лоджию).

При разработке противодымной защиты предполагалось, что задымления первых пяти этажей, находящихся ниже нейтральной плоскости гравитационного столба воздуха, происходить не должно, незадымляемость лестничной клетки на верхних этажах обеспечивается делением на отсеки. Для удаления дыма используется осевой вентилятор и шахта лифта в ограждении которой имеются проемы сечением 0,14 м2, постоянно открытые на первых пяти этажах и закрытые клапанами с дистанционным открыванием на остальных этажах.

Испытания показали, что деление лестничной клетки на отсеки с выходами из них на лоджии обеспечило незадымляемость верхних (6—14) этажей при имитации пожара в квартире 1-го этажа, а работа осевого вентилятора предотвратила задымление лестничной клетки через шахту лифтов.

Опыты позволили выявить и недостатки системы:

в первые же минуты опыта происходит задымление лестничной клетки до 5-го этажа;

поэтажные дымовые клапаны работают неэффективно из-за их малого сечения;

квартиры, расположенные на верхних этажах здания, задымляются через вентиляционные каналы, так как канал дымоудаления сообщается с теплым чердаком, в который выходят и вентиляционные каналы квартир;

жалюзийная решетка холодной лоджии при ветре, направленном на нее со скоростью 5 м/с, не обеспечивает удаления дыма из лестничной клетки.

Впоследствии в проекты зданий этого типа были внесены изменения, устраняющие указанные недостатки.

В сентябре и ноябре 1965 г. проводились опыты в односекциовном 16-этажном каркасно-панельном жилом доме, в котором квартиры сообщаются с лестничной клеткой по коридору через холодные лоджии. Для защиты здания от задымления установлен приточный вентилятор, создающий подпор воздуха в лифтовой шахте.

Защита от задымления оказалась неэффективной, так как ограждающие шахты лифтов конструкции ш были герметичными. Дым распространялся по этажа» здания через шахту лифта за счет разрежения воздух на первых четырех этажах и избыточного давления воздуха на верхних этажах. Лестничная клетка при открытых проемах лоджий была практически незадымлен, задымления квартир, коридоров и лифтовых холлов через лестничную клетку также не наблюдалось.

Был сделан вывод, что в зданиях с коридорами, не имеющими оконных проемов, дым концентрируется : этажах и для его удаления целесообразно проектировать специальные шахты или использовать вентиляционные каналы и шахты лифтов.

Для проверки этого вывода в июне 1966 г. был проведен опыт в 16-этажном односекционном жилом доме, имеющем одну светлую лестничную клетку. Входы в лестничную клетку выполнены через воздушную зону — внутреннюю лоджию с жалюзийной решеткой. В шахтах лифтов с помощью приточных вентиляторов создается подпор воздуха порядка 15-20 Па. В притворах дверей поставлены уплотнительные прокладки.

Удаление дыма предусматривалось через вертикальные каналы естественной вентиляции кухонь, ванн и санузлов квартир с помощью вытяжных осевых вентиляторов, автоматически включающихся от пожарных дымовых извещателей. Опыт показал, что предотвратить распространение дыма в коридоры и лифтовые холлы не удается из-за малых сечений вентиляционных каналов и недостаточной производительности вентиляторов.

Вследствие разрегулировки системы при работе вентиляции и невозможности в связи с этим отсоса всего дыма при открытых на этажах вентиляционных решетках дым попадал в коридор и через неплотности в междуэтажных перекрытиях распространялся на вышележащие этажи. Задымления лестничной клетки и шахты лифтов не наблюдались.