Пожарная опасность и риск

Индексные, или балльные, методы (в  зарубежной литературе —  fire risk indexing, point schemes, scoring methods [2, 8, 54]; к сожалению, в отечественной литературе, вследствие неверного перевода тер-мина «point schemes», методы выставления баллов иногда именуются точечными схемами [55—57]), первоначально получили распространение в области страхования как средство оценки риска для установления величины страховых взносов. Аналогичные по своей сути методы используются в самых разнообразных областях (например, в медицине), когда на основании неполной и неоднородной информации требуется принятие решения. Общий принцип, лежащий в основе индексных методов, состоит в выделении определенного числа факторов, характеризующих состояние системы (при этом факторы могут быть весьма различными, в том числе не поддающимися прямому сравнению). Каждому фактору (атрибуту) системы по установленным правилам приписывается определенное число баллов, т. е. производится оценка состояния системы с различных точек зрения. Полученные баллы затем обрабатываются, в результате чего выводится окончательный показатель, или индекс, характеризующий общее состояние системы. Наиболее распространенными способами получения окончательного индекса являются суммирование баллов по всем атрибутам с весовыми коэффициентами, определяющими относительную важность каждого атрибута, либо перемножение баллов, возведенных в соответствующие степени [2, 8, 54].

Индексные методы, разработанные для  оценки пожарной опасности, в качестве атрибутов, как правило, рассматривают факторы, способствующие возникновению и развитию пожара (пожарную нагрузку, источники зажигания и т. д.), а также факторы, снижающие пожарную опасность (наличие средств пожаротушения, огнестойкость конструкции, наличие сигнализации и путей эвакуации и т. д.). Итоговый показатель (индекс пожарного риска) выражает степень пожарной опасности объекта в некоторых условных единицах. На его основе можно сравнивать пожарную опасность двух объектов либо судить об эффективности внедрения противопожарных мероприятий на заданном объекте.

К настоящему времени в мире созданы и широко используются многочисленные индексные методы оценки пожарного риска (см. обзор в [2, 8, 54, 55]). Их разнообразие во многом объясняется тем, что разрабатывались они как методы оценки пожарного риска конкретных типов объектов или производств. Поэтому и наборы атрибутов, характеризующих пожарную опасность, и методы обработки проставленных баллов весьма различаются между собой. Ниже приведены примеры нескольких индексных методов, применяемых в различных областях для оценки пожаровзрывоопасности. Для каждого метода кратко рассмотрены используемые атрибуты, диапазоны значений, которые они могут принимать в зависимости от состояния объекта, способ выведения окончательной оценки и ее интерпретации.

1.3.2 Метод «Дау Кемикал»

Примером «специализированного»  индексного метода может служить индекс пожаровзрывоопасности, разработанный химической компанией «Дау Кемикал» (США) [58] и предназначенный для оценки рисков, связанных с хранением и использованием пожаровзрывоопасных материалов на предприятиях химической промышленности.

В этом методе выделяются определенные производственные участки (например, реакторы, смесители, камеры сгорания, хранилища опасных веществ и т. п.), для каждого из которых определяется фактор опасности материала, характеризующий интенсивность энерговыделения при возгорании и оцениваемый в баллах в диапазоне от 1 до 40.

Затем оценивается фактор опасности  для данного участка, зависящий  от ряда показателей, которые приведены  в таблице и разделены на два  класса.

Первый класс включает показатели, которые могут усиливать или  ослаблять тяжесть последствий пожара (возможность протекания экзотермических и эндотермических реакций, находится ли участок в помещении, есть ли системы обнаружения утечек и дренирования и др.), второй — показатели, влияющие на вероятность возникновения пожара или взрыва (наличие аппаратов высокого или низ-кого давления, коррозия оборудования, наличие нагревательных приборов и др.). После заполнения таблицы показатели каждого класса суммируются и результаты перемножаются (что на качественном уровне соответствует определению риска как произведения вероятности и ущерба), в результате получается фактор опасности, заключенный в пределах от 1 до 8. Окончательный индекс пожаровзрывоопасности FEI (Fire and Explosion Index) вычисляется как произведение фактора материала и фактора опасности. Отдельно оцениваются факторы, способствующие снижению опасности (контроль за процессами, изоляция материалов, противопожарная защита). На основе полученных данных оценивается масштаб возможных последствий пожара или взрыва, включая размеры зоны, возможных разрушений, максимально возможный и наиболее вероятный материальный ущерб. Опыт показал, что индекс пожаровзрывоопасности FEI представляет собой чрезвычайно полезный инструмент анализа, получаемая при его помощи информация позволяет определить относительный риск различных производственных участков, причем результаты анализа востребованы как инженерами, так и управляющим персоналом. В настоящее время использование индекса FEI является обязательным в Нидерландах, что закреплено соответствующим законом [54].

1.3.3 Метод FSES

Другим примером индексного метода может служить система оценки пожаробезопасности FSES (Fire Safety Evaluation System) [59], которая была разработана для оценки соответствия уровня пожарной безопасности людей требованиям нормативного документа [60]. Данный индексный метод предназначен в первую очередь для учреждений здравоохранения, что нашло отражение в выборе атрибутов, по которым оценивается риск. Все здание разбивается на зоны, отделенные этажными перекрытиями, пожарными преградами или дымовыми барьерами. Для каждой зоны фактор риска оценивается по пяти категориям: 1) мобильность пациентов (в отсутствие лиц с ограниченной подвижностью соответствующий фактор равен единице, тогда как ограничения подвижности пациентов различной степени приводят к возрастанию этого фактора до 4,5); 2) плотность размещения пациентов (фактор устанавливается в пределах от 1 до 2); 3) расположение зоны (фактор находится в пределах от 1,1 для первого этажа до 1,6 для этажей выше шестого и подвальных помещений); 4) соотношение числа пациентов и персонала (1,0, если на одного члена персонала приходится 1—2 пациента, до 4,0, если пациенты находятся без постоянно присутствующего персонала); 5) возраст пациентов (1,0 для возраста от 1 до 65 лет, 1,2 в противном случае). Общий фактор риска для находящихся в данной зоне вычисляется как произведение коэффициентов по указанным пяти категориям. Затем по тринадцати категориям оцениваются меры пожарной безопасности, снижающие риск (учитывается горючесть конструкции, пожароопасность отделочных материалов, пожаростойкость дверей, наличие дымовых преград, средств пожарной сигнализации, ручного и автоматического оповещения, количество путей эвакуации и др.). Начисленные по каждой категории баллы затем суммируются, и полученный результат сравнивается с определенной ранее величиной относительного пожарного риска. Кроме того, производится выборочное суммирование баллов и определяются уровни безопасности с точки зрения трех стратегий — ограничения распространения пожара, его тушения и эвакуации людей. Считается, что пожарная безопасность людей в данной зоне соответствует требованиям [60], если по каждой стратегии набраны баллы не ниже установленных уровней, а общий балл мер пожарной безопасности больше, чем фактор пожарного риска.

Индексный метод [59] в дальнейшем был распространен на другие типы объектов, в частности на офисные здания. Кроме того, он послужил основой для развития нескольких специализированных индексных систем, например для исторических зданий (см. обзор в [2, 54]).

Отметим, что в нашей стране также развивались подобные методы индексирования пожарного риска — например, методика оценки пожарной безопасности особо ценных объектов культурного наследия [56]. В этой методике уровень пожарной безопасности музеев  Y определяется суммированием оценок пожарной безопасности по всем зданиям музея Yi, которые, в свою очередь, находятся как сумма по 39 показателям: Yi = Σ αjφji, где φji — функции факторов, влияющих на уровень пожарной безопасности музеев, αj — постоянные весовые коэффициенты, различающиеся по группам музеев.

Полученные по этой методике значения уровней пожарной безопасности нескольких особо ценных объектов сравнивались между собой, кроме того, методика позволяет выявить факторы, оказывающие наибольшее влияние на уровень пожарной безопасности объекта.

1.3.4 Meтод FRIM

В скандинавских странах распространение  получил индексный метод оценки риска FRIM (Fire Risk In-dex Method) [61, 62], разработанный в университете г. Лунд (Швеция). Создание метода было продиктовано тем, что с приходом гибкого нормирования и развитием современных средств противопожарной защиты открылись широкие возможности использования древесины в качестве материала для несущих конструкций многоэтажных зданий. Метод FRIM разрабатывался как средство обоснования противопожарной защищенности таких зданий путем сравнения индекса пожарного риска с аналогичным индексом для зданий с негорючими несущими конструкциями. Этот метод по сути является методом оценки пожарной опасности, а не риска, потому что в нем не учитывается вероятность загорания.

В разработке метода участвовали эксперты четырех скандинавских стран, первая версия метода тестировалась путем сравнения индексных оценок для четырех многоэтажных зданий с результатами стандартного количественного анализа риска на основе анализа логических деревьев событий [61].

В методе FRIM версии 2.0 [62] уровень противопожарной безопасности определяется по 17 показателям  Pi, каждый из которых оценивается по пятибалльной шкале, причем для некоторых показателей баллы определяются суммированием с весами оценок по нескольким подпараметрам (также оцениваемым по пятибалльной шкале). Основные показатели  Pi относятся к следующим категориям (для каждой категории ниже приведены случаи наивысшего и наинизшего баллов): 1) внутренние отделочные материалы (бетон, камень — 0 баллов, пластик — 5 баллов); 2) система пожаротушения (наличие переносных средств и автоматических спринклерных установок — 5 баллов, полное отсутствие — 0 баллов); 3) пожарная служба, определяется как средневзвешенное по трем подпараметрам — оснащенности пожарного расчета (при наличии средств пожаротушения, дымоудаления и спасательных лестниц — 5 баллов, при отсутствии пожарной части — 0 баллов), времени реагирования (до 5 минут — 5 баллов, свыше 20 мин. — 0 баллов) и доступности здания для тушения (доступ ко всем окнам по пожарным лестницам — 5 баллов, доступно менее чем одно окно на помещение — 0 баллов); 4) максимальная площадь противопожарных отсеков (менее 50 м2 — 5 баллов, более 400 м2 — 0 баллов); 5) конструкция, определяется взвешенной суммой по четырем подпараметрам — огнестойкости (более 60 мин. — 5 баллов, менее 15 мин. — 0 баллов), наличия огнепреградителей (сплошная конструкция — 5 баллов, деревянная конструкция с пустотами и без огнепреградителей — 0 баллов), проемы (без проемов — 5 баллов, незащищенные проемы — 0 баллов) и горючесть (негорючая конструкция и перегородки — 5 баллов, горючая конструкция и перегородки — 0 баллов); 6) огнестойкость дверей, определяется взвешенной суммой двух подпараметров — дверей, ведущих к путям эвакуации, и дверей на путях эвакуации (каждый подпараметр оценивается в 5 баллов при огнестойкости более 60 мин. и 0 баллов при огнестойкости менее 15 мин.); 7) окна (при вертикальном расстоянии между окнами более высоты окна и огнестойкости более 15 мин. — 5 баллов, при вертикальном расстоянии менее высоты окна и огнестойкости менее 15 мин. — 0 баллов); 8) фа-сады, определяется тремя подпараметрами — долей горючей части (0% — 5 баллов, >40% — 0 баллов), наличием горючих материалов над окнами (нет — 5 баллов, да — 0 баллов) и наличием пустот в пространстве между стеной и фасадом (нет — 5 баллов, сплошная пустотность — 0 баллов); 9) чердаки (конструктивное ограничение распространения огня на чердак и противопожарные перегородки на чердаке — 5 баллов, их отсутствие — 0 баллов); 10) расстояние до соседних зданий (более 20 м — 5 баллов, менее 6 м — 0 баллов); 11) система противодымной защиты (автоматическое включение, подпор и вы-тяжка — 5 баллов, отсутствие — 0 баллов); 12) система обнаружения (достаточное число детекторов и их высокая надежность — 5 баллов, отсутствие — 0 баллов); 13) система оповещения (звуковой и световой сигнал, оповещение по всему зданию — 5 баллов, отсутствие — 0 баллов); 14) пути эвакуации, определяется по четырем подпараметрам — типу эвакуационного пути (лестница, балкон или окно), длине эвакуационного пути и числу этажей, наличию указателей и их подсветке, горючести материала (каждый из подпараметров определяется по таблице в диапазоне от 5 (наилучший случай, взаимное дублирование) до 0 (отсутствие) баллов; 15) несущая конструкция, характеризуется двумя подпараметрами — огнестойкостью (более 90 мин. — 5 баллов, менее 30 мин. — 0 баллов) и горючестью (негорючие несущие элементы и отделка — 5 баллов, горючие — 0 баллов); 16) проверка и обслуживание системы пожарной безопасности, определяется тремя подпараметрами — обслуживание (дважды в год — 5 бал-лов, реже, чем раз в три года — 0 баллов), инспектирование путей эвакуации (раз в месяц — 5 баллов, реже, чем раз в три года — 0 баллов) и информированность людей (письменная информация и учебные тревоги — 5 баллов, отсутствие — 0 баллов); 17) предотвращение распространения дыма по вентиляционной системе (автономная система вентиляции для каждого помещения — 5 баллов, распространение дыма не предотвращается — 0 баллов).

После определения численных значений всех параметров P1 — P17 производится их суммирование с весами, в результате выводится окончательный балл, характеризующий противопожарную безопасность. Индекс риска определяется вычитанием этого балла из максимального значения, равного 5. Полученный таким образом индекс риска может использоваться для сравнения уровня пожарной безопасности различных объектов, например, здания с несущими элементами из древесины и бетона. Пример ранжирования зданий по уровню пожарной опасности на основе индекса риска можно найти в [61], где показано, что метод FRIM дает результаты, полностью согласующиеся с результатами вероятностного анализа риска, проведенного независимо на основе деревьев событий.

1.3.5 Метод Гретенера и его модификации

В европейских странах широкое  распространение получили методы индексной оценки пожарного риска, в основе которых лежит подход, разработанный в Швейцарии М. Гретенером [63, 64] (в переводе на русский язык весьма подробное изложение исходного метода можно найти в обзоре [65]). Метод Гретенера первоначально создавался для применения в страховом деле с целью определения величины страховых взносов в зависимости от существующих пожарных рисков. В 1984 г в Швейцарии был принят документ SIA 81 [66], в котором изложена переработанная версия метода Гретенера (перевод и адаптация этой методики к российским нормативным документам имеются в работе [67]). Последняя версия методики выпущена в свет Ассоциацией кантональных страховых компаний в области пожарной безопасности (VKF/AEAI) в 2007 г. [68].

Пожарный риск в [63—68] рассматривается  с точки зрения опасности для  имущества (материальный риск). Модификации  метода Гретенера с учетом накопленного опыта и особенностей национального законодательства используются также в Австрии [69], Португалии, Испании, Франции [70], Бельгии [71].

Основу метода Гретенера составляет оценка вероятности возникновения пожара (фактора иницации)  А и ожидаемого ущерба  В в некоторых эмпирически выбранных единицах, после чего пожарный риск определяется как произведение этих величин (что соответствует общепринятому в вероятностных методах определению риска). Ожидаемый ущерб B вычисляется как отношение потенциальной пожарной опасности P и фактора пожарной защиты, учитывающего наличие нормативных мероприятий N, специальных мероприятий S и огне-стойкость сооружения F. Таким образом, пожарный риск определяется как

(3)

Фактически в методе Гретенера пожарный риск R является мерой баланса между вероятностью возникновения пожара, потенциальным ущербом и защитными мероприятиями. Объект считается защищенным достаточно, если риск не превосходит некоторого установленного значения, в противном случае имеющиеся защитные мероприятия недостаточны и требуется их усиление.

Имеющиеся на данный момент модификации  метода Гретенера отличаются деталями вычисления входящих в формулу (3) сомножителей. В отличие от формулы (3), которая была введена в более поздних модификациях, в исходном варианте [63—65] рассчитывается уровень пожароопасности  B, который затем сравнивается с максимально допустимым уровнем Bmax, при этом фактор инициации A не входит в виде сомножителя, а влияет на величину максимально допустимого уровня пожарной опасности Bmax. Факторы P,  N ,  S и F вычисляются в виде произведения набора подфакторов, каждый из которых характеризует определенный аспект пожар-ной опасности или противопожарной защиты.

Чтобы получить представление о структуре расчетных формул, рассмотрим более подробно вари-ант метода [66, 67]. Фактор потенциальной опасности P имеет вид

  P = q · i · e · g · r · k,   (4)

где:  q — фактор подвижной пожарной нагрузки — фактор неподвижной пожарной нагрузки, зависящий от горючести несущей конструкции (с одной стороны) и материала фасада и крыши (с другой стороны); c — фактор горючести, зависящий от одной из шести категорий горючести мате-риала (от взрывоопасной до негорючей); e — фактор этажности (зависящий от высоты помещения над уровнем земли или глубины для подвальных этажей), g — фактор площади и формы помещения (учитывающий соотношение длины и ширины помещения и его площадь), r — фактор дымообразующей способности, k — фактор токсичности дыма.

Методика [66, 67] снабжена большим количеством  таблиц, позволяющих определить значения факторов (4) для широкого набора помещений различного типа и предназначения.

Фактор инициации  А в формуле (3) отражает вероятность возникновения пожара в зависимости от назначения помещения. Величина A изменяется в пределах от 0,85 (небольшая вероятность, например музеи) до 1,80 (очень большая вероятность, например производство самовозгорающихся материалов).

Фактор нормативных защитных мероприятий N рассчитывается как произведение понижающих коэффициентов при отсутствии либо недостаточности какого-либо мероприятия (ручные огнетушители, внутренние пожарные гидранты, надежность водоснабжения при пожаротушении, длина рукавной линии от гидранта до входа в здание, наличие прошедших инструктаж сотрудников).

Фактор специальных мероприятий S рассчитывается как произведение повышающих коэффициентов по шести категориям (обнаружение пожара, передача сигнала пожарной тревоги, оснащенность службы пожаротушения, время прибытия подразделений пожарной охраны на объект, наличие установок пожаротушения и противодымной защиты).

Наконец, фактор огнестойкости  F представлен  в виде произведения четырех коэффициентов, характеризующих огнестойкость несущей конструкции, внешних стен, потолков и перекрытий, пожарных участков в зависимости от площади участков и площади проемов.