Категории помещений и зданий
КАТЕГОРИРОВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ. ГОРЮЧЕСТЬ И ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ. ПОЖАРО- И ВЗРЫВОЗАЩИТА
КАТЕГОРИРОВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ
Оценка пожаровзрывоопасности различных объектов производится с учетом пожаровзрывоопасных свойств и количеств обращающихся веществ и материалов, а также с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств. Она заключается в определении возможных разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также воздействий опасных факторов пожаров и взрывов на обслуживающий персонал.
Основополагающим документом по определению категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности являются НПБ 105-03.
Категории помещений и зданий, определенные в соответствии с НПБ 105-03, используют для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности в отношении планировки и застройки, этажности, конструктивных решений, предусматривающих защиту помещений и зданий от пожаров и взрывов. Мероприятия по обеспечению безопасности обслуживающего персонала назначаются в зависимости от пожароопасных свойств и количеств веществ и материалов в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.044-89.
Категории помещений и зданий определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также особенностей технологических процессов.
В основу оценки взрывопожарной и пожарной опасности производственных помещений положен энергетический подход, заключающийся в оценке расчетного избыточного давления взрыва в помещении и сравнении его с допустимым. Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро-, пылевоздушных смесей в помещениях, когда наступает нижний порог повреждения человека взрывной волной, принимается равным 5кПа.
По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории А, Б, В1—В4, Г, Д (табл. 9.1).
Таблица 9.1. Категорирование помещений по НПБ 105-03
Рекомендуемые материалыВариант 5 – ДЗ/типовой расчёт №1 – Акустический расчет помещения Исследование опасности поражения электрическим током в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ -44% Динамика материальной точки + Динамика вращательного движения -71% Определение УЗД Оценка безопасности микроволновой печи -71% Определение УЗД Категория помещения | Характеристика вещества и материалов, находящихся в помещении |
| А (взрыво- пожаро- опасная)
| Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать паро газовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа |
| Б (взрыво- пожаро- опасная) | Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 "С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа |
| В1-В4 (пожароопасные) | Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна); вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б |
| Г | Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
| Д | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
При расчете категории принимается возможность аварийной разгерметизации одной наиболее крупной единицы технологического оборудования с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возможность натекания продуктов из подводящих коммуникаций за время до отключения соответствующих трубопроводов.
Длительность отключения трубопроводов принимается равной:
— времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 10-6 в год или обеспечено резервирование ее элементов;
— 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 10-6 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
— 300 с при ручном отключении.
Количественным критерием назначения категории является избыточное давление (∆р), которое может развиться при взрывном сгорании максимально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении. При ∆р > 5 кПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопасным категориям А или Б — в зависимости от свойств веществ. При ∆р <5 кПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д — в зависимости от величины пожарной нагрузки. Под пожарной нагрузкой понимается энергия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находящихся на 1 м2 пола помещения.
Расчет ∆р производится по формуле:
где
m — масса горючего газа, пара ЛВЖ или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудования, кг;
HT теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг;
p0 — атмосферное давление (101 кПа);
Z — коэффициент участия горючего вещества во взрыве (Z= 0,5 для газов и пылей; Z = 0,3 для паров жидкостей; Z = 1 для водорода);
Vп — свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геометрического объема, м3;
ρв — плотность воздуха (можно принять равной 1,2 кг/м3);
Св - теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/(кг·К));
T0 — температура в помещении (можно принять равной 293 К);
Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3);
Kав — коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот коэффициент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервными вентиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной концентрации и электропитанием по первой категории надежности по ПУЭ); Кав = Аt+ 1 (A — кратность воздухообмена, с-1; t —длительность поступления взрывоопасных веществ в помещение, с).
С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение, получаем:
Величина m рассчитывается в зависимости от агрегатного состояния горючего вещества.
1. При разгерметизации аппарата с горючим газом (ГГ)
где
V1 = Vап (pап/p0) (T/T0) — объем газа, поступившего из аппарата, м3
(Vап — объем аппарата, м3; pап — давление в аппарате, кПа; Т и То — температура в аппарате и в помещении соответственно, К);
VT= V1T+ V2T — объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3;
V1T = gt - объем газа, вышедшего из подводящего трубопровода,
(g — расход газа из трубопровода, м3/с; t — длительность отключения трубопроводов, с);
V2T = 0.01rl — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3 (r —радиус сечения трубопровода, м; l — длина трубопровода от аппарата до задвижки, м);
ρ — плотность газа при н.у., кг/м3.
2. При разгерметизации оборудования с легковоспламеняющейся жидкостью (ЛВЖ)
m = mp + mп + m0,
где mp — масса жидкости, испарившейся при разливе, кг; mп — масса жидкости, испарившейся с поверхности аппарата, кг; m0 — масса жидкости, испарившейся со свежеокрашенной поверхности, кг.
При этом
mp = WиFиτи
где
Wи = 10-6ηMpH— скорость испарения, кг/(м2·с) (η — коэффициент учета движения воздуха, определяемый по табл. 9.2; М— молекулярная масса ЛВЖ; pH—давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа);
Fи— удельная поверхность испарения, принимаемая 1 л на 1 м2, если ЛВЖ содержит более 70 % растворителя, и 1 л на 0,5 м2 в остальных случаях;
τи — длительность испарения (принимается по времени полного испарения, но не более 3600 с).
Таблица 9.2. Коэффициент учета движения воздуха η
| Скорость воздуха, м/с | Значение η при температуре воздуха, ºС | ||||
| 10 | 15 | 20 | 30 | 35 | |
| 0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 0,1 | 3,0 | 3,6 | 2,4 | 1,8 | 1,6 |
| 0,2 | 4,6 | 3,8 | 3,5 | 2,4 | 2,3 |
| 0,5 | 6,6 | 5,7 | 5,4 | 3,6 | 3,2 |
| 1 | 10,0 | 8,7 | 7,7 | 5,6 | 4,6 |
3. При наличии взрывоопасной пыли
т = тВЗ + mАВ,
где
mвз = Kвзmп — расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; здесь Квз= 0,9 — доля взвешенной пыли; mп = (Кг/Ку)(m1+m2) — масса отложившейся пыли к моменту аварии, кг (Кг —доля горючей пыли; Ку — коэффициент эффективности уборки, принимаемый при ручной сухой уборке равным 0,6 и при влажной 0,7, а при механизированной уборке на ровном полу — 0,9 и на полу с выбоинами — 0,7; m1 = М(1 — α)β1,2 — масса пыли, оседающей на труднодоступных поверхностях за межуборочный период, кг; М1 — масса пыли, выделившейся за этот период из оборудования, кг; α —доля пыли, удаляемой вентиляцией; β1 — доля пыли, находящейся в труднодоступных местах; β2 — тoже, в доступных местах (обычно β1 = 1, β2=0); m2 — масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях за межуборочный период, кг); mав = (mап + gt)Kп - масса пыли, поступающей в помещение в результате аварии, кг (здесь mап — масса пыли, выброшенной при аварии из аппарата, кг; g — поступление пыли в аварийный аппарат по трубопроводам до момента отключения кг/с; t — длительность отключения, с; Kп — коэффициент пыления, равный 0,5 при размере частиц более 350 мкм и равный 1,0 при размере частиц менее 350 мкм).
Определение категорий В1—В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки (g, МДж/м2) с данными, приведенными в табл. 9.3.
Таблица 9.3. Удельная пожарная нагрузка на участке
| Категория помещений | Удельная пожарная нагрузка g на участке, МДж/м2 | Способ размещения участков |
| В1 | > 2200 | Не нормируется |
| В2 | 1401-2200 | Допускается несколько участков с пожарной нагрузкой, не превышающей указанных значений g |
| ВЗ | 181-1400 | То же |
| В4 | 1-180 | На любом участке пола помещения площадью 10 м2. Расстояния между участками должны быть больше предельного расстояния lпр |
Предельные расстояния между участками (lпр) в зависимости от критической плотности падающих лучистых потоков представлены ниже:
gкр, кВт/м2 5 10 15 20 25 30 40 50
lпр, м 12 8 6 5 4 3,8 3,2 2,8
Величина g определяется из выражения:
g = Q/S
где
Q = GiQHi - пожарная нагрузка, МДж (Gi — количество i-го материала, определяющего пожарную нагрузку, кг; QHi — низшая теплота сгорания i-го материала, определяющего пожарную нагрузку, МДж/кг); площадь пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).
Ниже приведены значения критической плотности лучистых потоков (gкр) от очагов пожара различных твердых материалов:
| Материал | gкр, кВт/м2 |
| Хлопок | 7,5 |
| Древес но-стружечные плиты (плотность 417 кг/м3) | 8,3 |
| Древесина (сосна W— 12 %) | 13,9 |
| Резина | 14,8 |
| Стеклопластик | 15,3 |
| Слоистый пластик | 15,4 |
| Пергамин, рулонная кровля | 17,4 |
Приведенные выше значения lпр действительны при высоте помещения H>11м, а при H<11м принимается l = lпр + (11 - Н). Для пожарной нагрузки с неизвестной величиной gкр значение lпр > 12 м. При проливе горючих жидкостей lпр между соседними участками разлива принимается по формулам:
при H≥11м;
при H<11м.
Если при определении категорий В2 или ВЗ реализуется условие
Q ≥ 0.64 gH2
то помещение должно относиться к категориям В1 и В2 соответственно.
Вместе с этой лекцией читают "23 - Почвенно-мелиоративные изыскания".
Для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом, при расчете ∆P величина коэффициента Z принимается равной 1, а за Нт принимается энергия, выделяющаяся при взаимодействии.
После категорирования помещений производится категорирование зданий в целом. Согласно НПБ 105-03, здание относится к Категории А, если суммарная площадь помещений категории А Превышает 5 % от площади всех помещений или 200 м2. Если помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения, то норма 5 % увеличивается до 25 %, или до 1000 м2.
Здание относится к категории Б, если оно не относится к категорировании суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % или 200 м2, а если помещения оборудованы автоматическими установками пожаротушения, то здание можно не относить к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б не превышает 25 % или 1000 м2.
К категории В относятся здания, если, во-первых, они не отнесены к категориям А или Б и если, во-вторых, суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10 % при отсутствии в здании помещений категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.
Допускается не относить к категории В здания, если площадь помещений категорий А, Б и В при наличии в них установок автоматического пожаротушения не превышает 25 % площади здания (но не более 3500 м2).
Здание относится к категории Г, если, во-первых, не относится к категориям А, Б и В и если, во-вторых, суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г не превышает 5 % площади здания (25 % при оборудовании автоматическим пожаротушением, не более 5000 м2).
