ПРИМЕНА ИНЖЕЊЕРСКОГ МЕТОДА ЗА ПРОЦЕНУ РИЗИКА ОД ПОЖАРА Мартина Здравковић1, Десимир Јовановић1, Дарко Зигар1
[email protected] [email protected] [email protected] РЕЗИМЕ Инжењерски метод процене ризика од пожара је развијен са циљем да омогући систематску процену ризика од пожара у постојећим или новоизграђеним објектима. Заснован је на комбинацији превентиве, вероватноће настанка и изложености опасностима од пожара. За разлику од закона, техничких правилника и стандарда у области грађевинарства, који углавном имају за циљ да обезбеде безбедну евакуацију корисника објекта, метод омогућава пројектовање оптималне заштите објеката од пожара, њихових садражаја и активности које се обављају у њима, на технички и економски оправдан ниво. При одређивању ризика од пожара, заступљена је систематска процена свих задатих фактора, која се може представити као студиозан опис позитивних и негативних карактеристика еленемата који утичу на ризик. Као крајњи резултат добијају се бројчане вредности. Метод се не може користити за техничко-технолошка постројења и инсталације отвореног типа. Метод је конципиран тако да корисник прво утврди ризик од пожара за објекат и његов садржај, а потом верификује превентивне мере за безбедност корисника и заступљених активности, што је предуслов за одређивање оптималног концепта заштите од пожара. Метод користи основне математичке моделе пожара. Полазећи од дефинисаног сценарија пожара, метод врши предвиђање настанка пожара, степена изложености обејкта и његовог садржаја ризику и утврђивање последица. Књучне речи: ризик од пожара, систематска процена, метод.
ENGINEERING METHODS APPLICATION FOR ASSESSING THE RISK OF FIRE ABSTRACT Engineering method of fire risk assessment has been developed in order to provide a systematic assessment of the risks of fire in the existing or newly constructed buildings. It is based on a combination of prevention, the probability of occurrence and exposure to fire risks. In contrast to laws, technical regulations and standards in construction, which mainly aim to provide a safe evacuation of the object user, the method allows the optimal design of fire protection facilities, and any content of their activities that takes place in them, on technically and economically justified level. In determining the risk of fire, the systematic evaluation of all the given factors is represented, which can be presented as a thorough description of positive and negative element characteristics that affect the risk. As a final result we get a numeric value. The method cannot be used for technical and technological facilities and the open-type installations. The method is designed so that users first determine the risk of fire for the facility and its contents, and then verify the preventive measures for the safety of users and activities which is a prerequisite for determining the optimal concept of fire protection. The method uses the basic mathematical models of fire and has the same access as well as many other tools for risk assessment. Starting from a limited number of fire scenarios, the method includes predicting fire occurrence, the degree of exposure to the facility and its contents and determines the consequences of risk. Key words: Risk of fire, systematic evaluation, method.
1
Факултет заштите на раду у Нишу, Чарнојевића 10а, Ниш
1. ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ МЕТОДА Пожар је нежељена комбинација три основна и неопходна елемената: запаљиве материје, оксидатора и извора паљења, који су стални пратилац човека, те их је немогуће елиминисати у циљу смањења или потпуног уклањања ризика од пожара. Због тога је неопходно да се ризик контролише. Могућност настанка, учесталост или величина штете су симболи свих ризика, па је с тога разумљиво да постоје различити нивои вероватноће настанка и величине штете. Ризик са катастрофалним последицама је веома редак случај. Вероватноћа да се он догоди је веома мала. Док је учестали ризик са мањим последицама прихватљива категорија (саобраћајне несреће и сл). Да би се ризик контролисао, неопходно је променити учесталост и/или величину последица. Метод процене ризика од пожара, који има за циљ да помогне у контроли ризика, мора рефлектовати величину штете и представити је у најнеповољнијем смислу. Он мора да укаже на чињеницу да је већа стопа учесталости мање прихватљива, као и да прикаже утицај примењењих превентивних мера заштите. Инжењерски метод за процену ризика од пожара, који је предмет овог рада, испуњава наведене услове. Метод анализира ризик са три аспекта и то као: − ризик објекта и његовог садржаја − ризик корисника објекта, и − ризик за активности које се обављају у објекту. Основна концепција инжењерског метода за процену ризика од пожара се огледа у следећем: − одговарајућа заштита подразумева постојање равнотеже између ризика и заштите − величина штете и учестаност су резултат деловања одговарајућих фактора − заштита од пожара представља комбинацију превентивних организационо-техничких мера − независност прорачуна за објекат, кориснике објекта и активности које се у њему обављају, и − за сваку категорију ризика је дефинисана група прорачуна. Основни циљ метода је да се успостави равнотежа између ризика од пожара и концепта превентивне заштите објекта. Равнотежа између ризика од пожара и концепта заштите од пожара, заснива се на чињеници да ниво могуће штете приликом настанка пожара у неком пожарном сектору буде мањи од 10% његове материјалне вредности. То је управо ниво заштите који обезбеђује да се премија осигурања од 1‰ од осигуране вредности може исплатити тј. да је прихватљива обема странама – осигуравајућој компанији и осигуранику. Када је животно осигурање у питању, одговарајући ниво заштите се постиже када нема губитака у људским животима, осим ако су корисници објекта захваћени пламеном при самој појави пожара или ако су у тренутку настанка заробљени пожаром. У милионској популацији, 5 жртава годишње је прихватљив ниво заштите у већини земаља Европе, што се применом предметног метода може да оствари. У пословном свету, за проблеме који доводе до прекида у раду, инжењерски метод за процену ризика од пожара може дати задовољавајуће решење. Суштина је у чињеници да методом пројектована заштита од пожара буде таква да
се производња и све остале активности само привремено прекину, и да се стање пре пожара успостави након врло кратког временског периода, потребног за неопходну санацију. Одређивање нивоа ризика од пожара применом инжењерског метода заснива се на опису Потенцијалног (P) и Прихватљивог (А) нивоа ризика, као и Нивоа превентивне заштите (D), за објекат и његов садржај, његове кориснике и у објекту заступљене активности, одговарајућим изразима у којима фигурише велики број фактора, који се сагласно изложеном, могу груписати у три групе. Фактори прве групе коју чине: q - фактор пожарног оптерећења, i - фактор ширења пожара, q - фактор површине на којој може доћи до настанка пожара, е - фактор спратности (нивоа), v - фактор вентилације, и z - фактор приступачности пожару. у сваком конкретном случају својим бројчаним вредностима дефинишу ниво потенцијалног ризика за објекат и његов садржај, као и за његове кориснике. Њихове бројчане вредности дефинишу најнеповољнији сценарио са аспекта вероватноће настанка и могућности ширења и гашења пожара. Фактори друге групе коју чине: q - фактор пожарног оптерећења, i - фактор ширења пожара, е - фактор спратности (нивоа), v - фактор вентилације, и z - фактор приступачности пожару својим бројчаним вредностима дефинишу ниво изложености објекта, његовог садржаја и његових корисника пожару. Наведени фактори служе за прорачун њиховог прихватљивог нивоа ризика. Што је ниво изложености пожару већи то је степен опасности мање прихватљив. Трећом групом фактора коју чине: W - фактор расположиве количине воде за гашење пожара, N - фактор нормалне заштите, S - фактор специјане заштите, F - фактор отпорности објекта на дејство пожара, U - фактор безбедне евакуације, и Y - фактор спасивости имовине, дефинише се ниво превентивне заштите, D, за објекат и његов садржај, његове кориснике и у објекту заступљене активности. Вероватноћа настанка пожара је обрнуто пропорционална нивоу превентивне заштите. Ниво заштите од пожара одређује се као производ одговарајућих бројчаних вредности свих заступљених организационо-техничких мера заштите, као што су: − могућност коришћење воде као универзалног средства за гашење пожара − постојање плана евакуације и његово добро познавање од стране корисника објекта
обученост и увежбаност корисника објекта за брзу и успешну евакуацију пожаром угрожених хендикепираних особа и материјалних добара − обученост и увежбаност корисника објекта за гашење пожара приручним средствима − примена грађевинских конструкција и елемената објекта отпорних на дејство пожара − инсталирање аутоматског система за детекцију, дојаву и алармирање насталог пожара − присуство стабилних система за аутоматско гашење пожара − постојање професионалне, добровољне и индустријске ватрогасне јединице и слично. Наведене мере дефинишу квалитативну и квантитативну вредност превентивне заштите од пожара за сваку конкретну ситуацију. Разумљиво је да срачуната бројчана вредност превентивне заштите представља одговарајући ниво заштите. За сваку конкретну ситуацију раде се три независна прорачуна: − за објекат и његов садржај − за кориснике објекта, и − за активности које се реализују у објекту. Независност поменутих прорачуна условљена је коришћењем различитих „најнеповољнијих сценариа пожара“ за објекат и његов садржај, кориснике и заступљене активности, ради избора и пројектовања њихове оптималне заштите. Примера ради, за објекат и његов садржај рушење је најгори могући случај. За разлику од тога, за кориснике објекта и заступљене активности сваки настали пожар, чак и без деструкције објекта и материјалних добара, представља велику опасност. Као што је већ речено, за објекат и његов садржај, у најгорем случају предвиђа се тотална деструкција. Самим тим, сви фактори који утичу на могућност настанка и динамику пожара су укључени у прорачун Потенцијалног ризика, док је прорачун нивоа Прихватљивости повезан са изворима пожара, материјалном вредношћу објекта и њеног садржаја, као и са одлагањем акције гашења пожара због неопходне евакуације људи и спашавања угрожених материјалних добара. Код прорачуна нивоа Заштите, укључени су сви системи, уређаји и средства за детекцију, одимљавање и гашење пожара, као и друге организационо-техничке мере заштите које убрзавају евакуацију и спашавање, а успоравају брзину ширења пожара. Што се тиче корисника објекта, сваки почетак пожара је за њих претња и то је већ „најгори случај“. У прорачун Потенцијалног ризика за кориснике објекта укључени су сви фактори који имају утицај на динамику пожара и интензитет његових штетних параметара за организам човека. У овом случају, ниво Прихватљивости је повезан са изворима пожара, временом евакуације и са оним факторима који омогућавају пожару да се шири брже него што то захтева акција евакуације и спашавања људи. Ниво Заштите корисника објекта се обрачунава уз помоћ елемената који убрзавају евакуацију и спашавање, а успоравају развој и ширење пожара. −
Што се активности оја се обавља у објекуту тиче, пожар који уништи све, чак и кад није у питању тотална деструкција, сматра се најштетнијим. Према томе у датом случају, прорачун нивоа Потенцијалног ризика обухвата све факторе као и код објеката, осим намерног подметања пожара. Ниво Прихватљивости је повезан са изворима пожара, вредностима материјалних добара и зависности активности од одређене локације. Ниво Заштите се обрачунава на основу примењених организационо-техничких мера заштите које омогућавају брзи почетак обављања активности након пожара. С обзиром да се у оквиру превентивне заштите од пожара већих објеката врши издвајање њихових појединих делова у пожарне секторе, инжењерски метод за процену ризика од пожара користи сваки пожарни сектор као основну јединицу за прорачун. Код објекта са више пожарних сектора, сваки од њих се разматра засебно. 2. ФАКТОРИ ПОТЕНЦИЈАЛНОГ РИЗИКА ОБЈЕКТА ОД ПОЖАРА Потенцијални ризик објекта од пожара, P, приказује најгори могући случај његове материјалне деструкције. Самим тим разумљиво је да израз за одређивање потенцијалног ризика објекта од пожара мора да садржи факторе који дефинишу његово пожарно оптерећење, могућност ширења пожара, интензитет образовања дима и ослобађања топлоте, и приступачност за гашење. Основни израз за израчунавање Потенцијалног ризика објекта од пожара има облик P = q ⋅ i ⋅ g ⋅ e ⋅ v ⋅ z, где је: q - фактор пожарног оптерећења објекта, i - фактор ширења пожара, g - фактор који дефинише могућност ширења пожара на великом простору, е - фактор који дефинише могућност деструкције више спратова, v - фактор који дефинише интензитет образовања дима и осплобађања топлоте, и z - фактор који дефинише могућност приступачности објекту за гашење пожара. 3. НИВО ПРИХВАТЉИВОСТИ Ниво прихваљивости указује на чињеницу да људи могу живети са потенцијалним ризиком од пожара у свом окружењу, али до његовог одређеног нивоа. У случају повећане опасности, тј. прекорачења нивоа ризика изнад нивоа прихватљивости, намеће се потреба примене одговарајућих превентивних организационо-техничких мера заштите, као што су: − едукација у области заштите од пожара и експлозија, − обука у примени мобилних заштитних уређаја, апарата и средстава, − оснивање професионалних, индустријских и добровољних ватрогасних јединица, − примена незапаљивих конструктивних грађевинских материјала, − уградња:
- система за аутоматску детекцију, дојаву и алармирање пожара - стабилних система за гашење пожара - система за одимљавање итд. − подела трошкова ризика путем осигурања и слично. За израчунавање Нивоа прихватљивости користе се изрази: A = 1, 6 − a − τ − c, A = 1, 6 − a − τ − r , i 1 A = 1, 6 − a − c − d , 2 Као што се види, у датим изразима се максимално прихватљив ниво ризика за објекте, А, њихов садржај, А1, и њихове кориснике, А2, који у сва три случаја има вредност 1,6, умањује за вредност фактора: − паљења, а, као корекција учестаности − вредности објекта, c, као корекција за вредност материјалних губитка, − времена евакуације, τ , и фактора околине, r, као корекција за вредност губитака људских живота, и − зависности d, као корекција за вредност губитака због прекида пословања. 4. ЕЛЕМЕНТИ НИВОА ЗАШТИТЕ Ниво заштите, за објекат и његов садржај, кориснике објекта и активности које се обављају у њнему, одређује се на основу већ датих израза. Објекат и његов садржај Сценарио који дефинише процену ризика за објекат и његов садржај, R, претпоставља њихову тоталну деструкцију. Према томе, при одређивању нивоа заштите за објекат и његов садржај, разматрају се све мере које могу да смање могућност настанка њихове потпуне деструкције, као што су адекватна залиха воде за гашење пожара (фактор W), стандардне или „нормалне“ мере заштите од пожара (фактор N), специјална заштита (фактор S) и отпорност објекта на дејство пожара (фактор F). У пракси је још увек велики број објеката у којима, поред лошег снабдевања водом, нису уграђени стандардни системи заштите од пожара. У том случају, фактори W и N биће истовремено процењени као „слабе“ тачке система заштите. Ако су вредности фактора W и N мање од 1, ризик од пожара објекта и његовог садржаја је већи. Суштина је у томе да су објекти без основне превентивне заштите изложени највећем ризику од пожара. Насупрот томе, свака додатна мера специјалне заштите, као и надгледање објекта од стране припадника ватрогасних јединица, повећава ниво заштите објекта и његових одељака. Што су вредности фактора S и F веће од 1, већи је и степен заштите објекта и његовог садржаја. Корисници објекта Сценарио који дефинише процену ризика за кориснике објекта, R1, ради се пре настанка пожара. Пожар се у том случају може угасити малом количином воде, при чему квалитет воде није значајан за заштиту корисника објекта, па се
сагласно томе фактор залиха воде за гашење пожара, W, не узима у обзир приликом одређивања нивоа заштите корисника објекта, D1. Нормална заштита заснована на коришћењу ручних преносних и превозних апарата за гашење почетних пожара, хидрантске мреже, система за детекцију, дојаву и алармирање пожара, као и на могућности брзе интервенције ватрогасне јединице у слушају пожара, од великог је утицаја на смањење брзине ширења пожара. Зато је фактор Н заступљен код прорачунавања нивоа заштите од пожара корисника објекта, D1. Фактор безбедне евакуације, U, замењује фактор специјалне заштите, S, и фактор отпорности на дејство пожара, F, у изразу за прорачун нивоа заштите корисника објекта. Главни разлог за то је што специјална заштита и надгледање објекта од стране припадника ватрогасних јединица имају утицаја на заштиту људи, али не истовремено на објекте и кориснике. Активности које се обављају у објекту За прорачун степена заштите активности које се обављају у објекту користе се вредности фактора залиха воде за гашење пожара, W, фактора нормалне заштите, N, фактора специјалне заштите, S, и фактора спасивости, Y. Мада су, као што је речено, могућности за смањење губитака од пожара бројне, сматра се да у овом случају приоритет треба дати фактору спасивости, Y. Како се сценарио пожара за најгори случај увек завршава потпуном деструкцијом, предметни метод елиминише из прорачуна потенцијалног ризика фактор пожарног оптерећења, q, јер је то карактеристична јединица за сагоревање. 5. ИЗБОР СИСТЕМА ЗАШТИТЕ ОД ПОЖАРА Када је познат Потенцијални ризик и Ниво прихватљивости, на располагању је широк избор техничких мера заштите од пожара као што су: преносни и превозни апарати за гашење пожара, хидрантска мрежа, системи за аутоматску детекцију, алармирање и дојаву пожара, стабилни системи за гашење пожара, системи за одимљавање, специјални локални системи заштите итд. Да би се извршио избор оптималне заштите која треба да реши проблем заштите од пожара неког објекта, потребно је прво одредити основну вредност његовог почетног ризика од пожара, R0. Почетни ризик показује који се ниво заштите добија са пројектованим и уграђеним мерама заштите, као што су подела објекта у пожарне секторе и издвајање ризика, одимљавање, надгледање објекта од стране припадника ватрогасне јединице итд. Већина поменутих мера се узима у обзир када се рачуна Потенцијални ризик, P, и Ниво прихватљивости, А, за објекте. Вредност Почетног ризика, R0, одређује се изразом P R0 = , A ( ⋅ F0 ) у коме параметар F0 представља отпорност конструкције на дејство пожара изражену у минутима. За његово одерђивање се користи израз
F0 = 1 + ( f s /100 ) − f s2,5 /106 ,
(
)
при чему параметар Fс представља отпорност на дејство пожара конструктивних елемената објекта као што су стубови, греде и носећи зидови, изражену у минутима и дређену у складу са стандардом СРПС ИСО 834, а S фактор специјалне заштите. Отпорност на дејство пожара незаштићених челичних конструкција није већа од 15 минута, док се код зиданих и бетонских конструкција креће у опсегу од 60 до 120 минута. Отпорност на дејство пожара дрвених конструкција, у зависности од типа конструкције и примењене превентивне заштите њених стубова и греда, креће се у интервалу од 0 до 60 минута. Избор система за заштиту објекта од пожара на основу срачунате вредности нивоа почетног ризика, R0, и препорука приказаних на слици 6, има потпуну техничку и економску оправданост.
Слика 6.: Препорука за избор заштите од пожара у зависности од срачунатог нивоа почетног ризика Р0
Када је вредност R0 мања од 1,0, објекат треба штитити ручним средствима, као што су преносни и превозни апарати за гашење почетних пожара и хидранти, уз адекватну подршку ватрогасне јединице. Када је вредност R0 између 1,0 и 1,6, претходни ниво заштите објекта од пожара треба надградити одговарајућим системом за детекцију, дојаву и алармирање пожара, како би се осигурало правовремено упозорење и брзо реаговање на појаву пожара. Надградња је потребна не само ради боље заштите објекта, већ и због боље заштите његових корисника и заступљених активности. Када је вредност R0 између 1,6 и 4,5, адекватна заштита од пожара, уз све претходно заступљене мере, постиже се уградњом одговарајућег стабилног система за гашење пожара. Ако је R0 преко 2,7 потребно је проверити поузданост и количину пожарне воде. Дати ниво заштите је сасвим довољан за кориснике објекта, али је потребна додатна заштита за активности које се обављају у објекту. Када је вредност R0 изнад 4,5 потребно је додатним превентивним мерама смањити ниво ризика. Смањење ризика раздвајањем просторија На основу појединачних вредности фактора P и А можемо добити смернице за даље решавање проблема заштите од пожара. У индустрији су веома често у једном објекту смештени производни и складишни простори. Као мера за смањење ризика у том случају примењује се изградња зида отпорног на дејство пожара (пожарне баријере) између производног погона и складишта, што омогућава да се: − са једне стране зида налази складишни простор са високим пожарним оптерећењем, али са малим бројем извора паљења − а са друге стране зида налази производни погон са ниским пожарним оптерећењем, али са већим бројем извора паљења.
Поред тога, у складишном простору Потенцијални ризик ће бити мањи, јер је фактор средине мањи, али је и фактор ширења пожара мањи, јер је просечна димензија ускладиштене робе већа него робе у производном погону. Раздвајање просторија је један од најекономичнијих мера смањења ризика од пожара и њен утицај се регулише путем смањења фактора средине, g. Друге мере за смањење Потенцијалног ризика Вредност фактора вентилације, v, од 1,1 и више показује да у просторији постоји реална шанса да ће дим успорити гашење пожара. Доградњом система вентилације смањиће се вредност фактора в за 10% до 20%, а самим тим и Потенцијални ризик. Побољшање Нивоа прихватљивости Мере смањења ризика које побољшавају Ниво прихватљивости су изолација од извора паљења и побољшање евакуације. Смештање опасних активности, као што су грејање, фарбање, заваривање или прерада дрвета, у одвојеним просторијама са вратима отпорним на дејство пожара је засновано на здравом разуму, а за последицу има смањење вредности фактора паљења, а. Раздвајање просторија побољшава евакуацију, скраћивањем пута евакуације. Исто се постиже додавањем евакуационих излаза (повећава се фактор h), постављањем паничног осветљења и табли са смером евакуације. Наведене мере доприносе смањењу вредност фактора мобилности, p, као и фактора времена евакуације, τ. Раздвајање просторија може да смањи материјални губитак изазван пожаром, што се може одразити на смањење вредности фактора садржаја, c. Јасно је да ће недостатак залиха воде за гашење знатно успорити гашење пожара, као и да је систем за детекцију, дојаву и алармирање пожара од мале користи ако је ватрогасној јединици потребно више од 10 min да стигне до места пожара. На основу изложеног, може се закључити да је заштита од пожара увек у функцији захтеваног нивоа заштите. 6. ЗАКЉУЧАК У раду изложени метод јасно показује да студиозна анализа опасности од пожара неког објекта, за сваку ситуацију, даје могућност дизајнирања адекватног система заштите. Реализацијом наведених прорачуна се одређује одговарајући однос између примењених организационо-техничких мера заштите објекта од пожара и вероватноће да до њега дође. Метод има за циљ да помогне инжењеру заштите од пожара у широком спектру гледишта делатности којом се бави као што су: − пројектовање заштите од пожара за сваки објекат појединачно − провера постојећих мера заштите објекта од пожара ради процене нивоа опасности пре предузимања било каквог подухвата за унапређење заштите − процена могуће штете: Искуство је показало да постоји веза између прорачунатог ризика Р и вредности штете која би се могла очекивати након евентуалног пожара − провера усаглашености на тржишту расположиве опреме за заштиту од пожара са захтевима важећих закона, правилника и стандарда, као и њиховог квалитета и ефикасности, која се реализује извођењем већег броја прорачуна ради остваривања прихватљивог нивоа ризика
контрола квалитета сопственог рада: неоспорно је да као метод који захтева студиозну анализу већег броја фактора који утичу на ниво ризика од пожара, условљава пројектанта да размишља на крајње професионалан начин и помаже му да смањи утицај субјективног расуђивања. Употреба метода заснована на учењу и професионалном искуству, омогућује стицање рутине у пословима заштите од пожара као допуна и подршка професионалном процењивању ризика од пожара. −
7. ЛИТЕРАТУРА 1. Fontana, M.: Švajcarski metod brze procene rizika, Institut strukturalnog inžinjeringa, SIA 81, ETH Cirih, Švajcarska 1984. 2. ***: ISO/PDTS 16732, Protivpožarni inžinjering - Vodič za procenu rizika od požara, ISO TC 92/SC 4/WG 10 N55Rev2, Feb. 2003. 3. ***: ISO/TC/SC4/WG10 N34 Rev1: protivpožarni inžinjering, WG10: Procena rizika od požara; Nacrt dokumenta za upravljenja rizikom od požara, 09/2001. 4. ***: ISO/TC92/SC4/WG10 N24 Rev: Nacrt materijala koji opisuje metoda za procenu rizika od požara, 2001. 5. Karlsson, B.: Metoda procene indeksa rizika od požara za višestpratnice, FRIM-MAB, verzija 1.2, Tratek izveštaj I 0009025, Švedska, 2000. 6. Karlsson, B.; Quintiere, J. G.: Ograničavanje dinamike požara, CRC Press LLC, SAD, 2000. 7. Larsson, D.; Razvoj strukture metode indeksa požara za višespratnice sa dosta drveta korišćenog u izradi, Odeljenje Protivpožarnog inžinjeringa, Lund univerzitet, Švedska, Izveštaj 5062, Lund 2000.
