Чем обеспечивается достоверность обнаружения пожара
Достоверность и своевременность обнаружения пожара, и как их учесть в нормах на СПС
Зайцев Александр Вадимович
научный редактор журнала «Алгоритм безопасности»
В одной из своих последних публикаций («Набор правил, или реализация требований закона? В чем проблемы новой редакции СП 5.13130.2009» // Алгоритм безопасности. 2015. № 5) я попытался предложить свое видение нормирования в области проектирования, монтажа и эксплуатации СПС. В этой статье я постарался сформулировать основные задачи, которые разработчики норм по пожарной сигнализации должны отразить в своих документах. По порядку, что и чем достигается. Напомню, вот они:
■ достоверность обнаружения пожара;
■ своевременность обнаружения пожара;
■ устойчивость АУПС и СПС к внешним дестабилизирующим факторам;
■ контроль за текущим состоянием АУПС и СПС со стороны дежурного персонала;
■ взаимодействие АУПС и СПС с другими подсистемами противопожарной защиты;
■ безопасность людей от поражения электрическим током.
В данном материале я хотел бы немного раскрыть свое видение первых двух пунктов: достоверность и своевременность. И речь тут идет не о задачах, стоящих только при проектировании. Эти задачи должны оставаться актуальными на весь период от проектирования до демонтажа. Вот тогда и не придется создавать и разрабатывать какие-то дополнительные нормы по монтажу и эксплуатации.
ПРЕЖДЕ ЧЕМ ЧТО-ТО НОРМИРОВАТЬ, НУЖНО ПОНИМАТЬ, ЧТО НОРМИРОВАТЬ
До сегодняшнего дня нигде и никогда об этих параметрах в отечественных нормативных документах по пожарной безопасности даже не упоминалось. А ведь это основа из основ в системе пожарной сигнализации.
Пожарная сигнализация должна достоверно и своевременно обнаруживать возгорание. А вот как и чем достигается,
об этом ни слова. А коль нет каких-то конкретных задач, то и решений к ним никаких не надо.
А если попробовать все-таки сформулировать задачи, определить критерии оценки работоспособности, а уже к ним приложить какие-то решения и разъяснения.
ДОСТОВЕРНОСТЬ САМА ПО СЕБЕ
Сначала попробуем определиться с термином «достоверность».
Достоверность информации измеряется вероятностью того, что отражаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.
Понятное дело, что рано или поздно более или менее исправный пожарный извещатель любой пожар обнаружит. Уж если возгорание произошло, то опасные факторы пожара (ОФП) сами по себе не исчезнут, а их величины, наоборот, будут неуклонно расти.
ВЕРОЯТНОСТЬ ДОСТОВЕРНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА
Как любая вероятность, и эта, в том числе, характеризуется соотношением полученных истинных сигналов о пожаре к ложным сигналам. Этот параметр может быть выражен как в абсолютных единицах, так и в процентном соотношении.
А часто ли на долю пожарных извещателей (ИП) выпадает роль обнаружить возгорание? А что остается от извещателя после того, как он действительно обнаружит настоящий пожар? Т.е. на практике такой параметр установить или измерить в принципе невозможно.
Попробуем подойти с другой стороны.
Примем во внимание, что не всем пожарным извещателям за срок службы вообще доведется узнать, что такое пожар. Но ложных срабатываний они за этот срок сформируют немало.
Вот через вероятность этих ложных срабатываний мы сможем и пронормировать вероятность достоверного обнаружения пожара, так как эти величины связаны между собой обратно пропорционально.
К нормированию параметра вероятности ложного срабатывания можно подходить по-разному, но самым простым на практике оказалось ограничить ее величину в пределах какого-то периода. К примеру, не более 100 случаев в день из расчета на один пожарный извещатель. Много? Но это как и кому смотреть. Ну хорошо, а как насчет одного случая ложного срабатывания в год на 100 установленных автоматических пожарных извещателей. Нормально, подходит?
И тут сразу встанет вопрос, а чем специалисты проектно-монтажных организаций должны руководствоваться в своей работе, чтобы достигнуть таких результатов. Это другой совсем вопрос, и с ним надо разбираться отдельно, бесспорно без каких-то рекомендаций будет не обойтись. А пока хочу отметить, что именно таким путем идут наши зарубежные европейские коллеги.
Опыт внедрения в нашей стране системы пожарного мониторинга со всей отчетливостью показал, что с чем-чем в нашей пожарной безопасности оказалось на проверку исключительно плохо, так это как раз с вероятностью достоверного обнаружения пожара. Но никто ничего не может сделать, все эти «ложнящие» СПС сделаны в строгом соответствии с действующими нормами.
А что наши отечественные нормативные документы по пожарной безопасности по этому вопросу пишут? Ничего. Нет такого явления в природе, и не с чем бороться. Используйте пожарные извещатели, соответствующие требованиям ГОСТ Р 53325 «Технические средства пожарной автоматики», выполняйте проектную документацию на пожарную сигнализацию в соответствии со сводом правил СП 5.13130 и больше ни о чем не думайте. Только результат уж как-то больно не совпадает с желаемым.
На самом деле достоверность обнаружения пожара достигается всего двумя способами:
■ алгоритмом принятия решения о пожаре;
■ защищенностью технических средств пожарной автоматики от ложных срабатываний.
Разберем каждый из них.
АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ О ПОЖАРЕ, ПОВЫШАЮЩИЕ ДОСТОВЕРНОСТЬ
Среди таковых в нашей нормативной документации предусмотрено четыре.
К сожалению, этот вопрос у нас выглядит несколько по-иному, чем в зарубежной нормативной базе.
Для начала, третий тип алгоритма там даже не рассматривается, т. к. при частичном повреждении ШС оставшиеся в нем работоспособные пожарные извещатели не смогут сформировать извещение «Пожар». Такое зарубежом допустить не могут.
Зато в европейских нормах очень хорошо раскрыты три типа алгоритмов в виде зависимостей A, B и С. Тут и перезапрос, и срабатывание двух ИП в одном адресно-аналоговом ШС, и парные, т. е. зависимые неадресные ШС. И возможные задержки для ручного сброса, чтобы лишний раз не запускались исполнительные устройства пожарной автоматики.
Не надо мудрить, надо просто взять п. 7.12 из EN 54 часть 2 «Приборы при-емно-контрольные» и перевести на русский язык в полном смысле этого слова. А то ведь получилось так, что по требованиям, заложенным в проект новой редакции свода правил СП 5.13130 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования», большая часть импортных неадресных ИП не сможет обеспечить требуемый алгоритм функционирования СПС.
ЗАЩИЩЕННОСТЬ ОТ ЛОЖНЫХ СРАБАТЫВАНИЙ
Сколько этому вопросу было уделено внимания в различного рода статьях, но не в наших отечественных нормах. А ведь с этого, наверное, надо начинать все работы по проектированию и монтажу СПС.
Если кто держал в руках часть 14 EN 54 «Требования к планированию, проектированию, монтажу, эксплуатации и техническому обслуживанию СПС», то видел приложение, посвященное борьбе с ложными срабатываниями. Там достаточно подробно описаны практически все причины ложных срабатываний и даются подробнейшие рекомендации по борьбе с ними. Вот так и надо сделать в наших нормативных документах. И увязать это с нормируемой предельно допустимой вероятностью ложного срабатывания.
А еще очень интересным в этом документе является то, что причины ложных срабатываний из-за предельной запыленности оптической системы значительно, по важности и частоте проявления, уступают целому ряду причин, связанных с воздействием электромагнитных помех. Вот такой международный практический опыт эксплуатации СПС.
Использование технических средств пожарной автоматики с соответствующей степенью жесткости к электромагнитным воздействиям за рубежом является приоритетным в борьбе с ложными срабатываниями СПС.
А начинать здесь надо со ссылки на классификацию по степени жесткости защищаемых СПС помещений, приведенную в ГОСТ Р 51317.4.1, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ Р 51317.4.3, ГОСТ Р 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.5 и ГОСТ Р 50648.
После этого сразу станет понятно, какой степенью жесткости по ЭМС для конкретного объекта должна обладать СПС и ее составляющие, в частности, пожарные извещатели.
Следующей составляющей в борьбе с ложными срабатываниями является выбор соответствующих конкретных моделей пожарных извещателей. Про-ектно-монтажным организациям должен быть предложен выбор: или использовать для контроля одной точки помещения сразу нескольких недорогих ИП, включенных по схеме «И», или устанавливать их в соответствии с паспортными данными по одному в помещении, но при этом использовать только зарекомендовавшие себя с положительной стороны пожарные извещатели, пускай и не самые дешевые, или использовать комбинированные/ мультикритериальные ИП. А может даже ИП с защитой от частиц, не являющихся продуктами горения. Вариантов много, выбор есть. Но это должен быть осознанный выбор проектировщика, и при этом он должен понимать, что в итоге должны быть выполнены требования как по достоверности, так и по своевременности обнаружения. Система пожарной сигнализации с превышением требований норм по вероятности ложных срабатываний исправной считаться не может, со всеми вытекающими выводами и последствиями. А для этого надо сразу в терминах и определениях указать, что сигнал ложной тревоги это сигнал тревоги, сформированный по какой-либо причине, не имеющей отношения к наличию пожара, и что он является признаком неисправности системы.
СВОЕВРЕМЕННОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА
Здесь также, как и в случае достоверности обнаружения, правильнее применять термин «вероятность своевременного обнаружения пожара».
А обеспечивается своевременность выбором соответствующих типов пожарных извещателей в зависимости от характера пожарной нагрузки и места их размещения.
Вероятность достоверного обнаружения находится в обратно пропорциональной зависимости от вероятности своевременного обнаружения. Можно обнаружить пожар простыми и недорогими пожарными извещателями на самой ранней его стадии, но вероятность достоверного его обнаружения минимальна, т. к. вероятность ложных срабатываний будет зашкаливать. И наоборот. Можно с максимальной вероятностью достоверности обнаружить и зарегистрировать возгорание, но отнести это обнаружение к своевременному будет очень трудно.
Как всегда данный компромисс определяется возможностями используемых ИП, а их цена является очень характерным показателем.
Нельзя отвлеченно рассматривать вопросы достоверности и своевременности, они между собой очень жестко связаны.
Если при минимальной цене производитель смог достигнуть у пожарного из-вещателя требуемой чувствительности к дыму, то можно не сомневаться, за счет чего. А чтобы было поменьше претензий со стороны пользователей, этот производитель в своей серийной продукции просто снижает заявленную чувствительность, да так, что извещатель становится почти муляжом.
Вот так у нас и сосуществуют достоверность и своевременность.
И это является следствием не слишком высокого уровня требований к ИП в стандарте на них и полного отсутствия контроля за выпускаемой сертифицированной продукцией со стороны сертификационных центров. А в реальных условиях эксплуатации это проверить невозможно.
КАКОВА ЖЕ ДОЛЖНА БЫТЬ ПРИЕМЛЕМАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ СВОЕВРЕМЕННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ?
Здесь, наверное, правильнее было бы рассмотреть требования стандарта на ИП по части их чувствительности к тестовым пожарам. Эти тестовые пожары достаточно наглядно показывают возможности ИП обнаруживать возгорания при разных типах пожарной нагрузки.
Совсем недавно у нас в стране была проделана очень большая работа в этом направлении.В ней было задействовано 39 пожарных извещателей 13 различных типов и моделей. Всего было проведено 23 теста в помещении для огневых испытаний, в том числе и 9 с нормируемыми в стандарте параметрами. Обобщенные результаты этих 9 тестов приведены в таблице.
В зависимости от используемых конструктивных решений какие-то образцы ИПДОТ показали отличные результаты на одних типах тестовых пожаров, какие-то на других. Отсюда и разброс в полученных результатах. Но, как видно, практически по всем типам тестовых пожаров у протестированных ИПДОТ был многократный запас по времени срабатывания.
Что касается результатов полученных ИПГ, то здесь до сих пор нет четкой определенности. Почему-то в проект новой редакции СП 5.13130 введена для них некая преференция, вплоть до того, что они могут контролировать площадь на 20% большую, нежели ИПДОТ. Но как видно из проведенных тестов, ИПГ не смогли обнаружить пожары, характеризующиеся горением, да и по тлеющим дымам (ТП2) они как-то не особо блещут. А если в защищаемых помещениях кроме как ИПГ ничего другого не будет, то кто или что обнаружит эти пожары. И даже обещанная разработчиками ИПГ диффузия, якобы упрощающая и сокращающая время обнаружение возгораний в пространствах между потолочными балками или частично закрытых областях помещений, не нашла своего подтверждения при проведенных комплексных огневых испытаниях. За рубежом эту эйфорию по части ИПГ пережили лет 10 назад, и сейчас уже никто не выпускает ИПГ в чистом виде. Газовый канал, как правило, используется совместно или с дымовым, или с тепловым каналами в режиме мультикритериального принятия решения.
Табл. Обобщенные результаты тестов
В настоящей главе подробно излагаются спецификации стационарных систем сигнализации обнаружения пожара, требуемых главой II-2 Конвенции.
2 Технические спецификации
2.1 Общие требования
2.1.1 Любая требуемая стационарная система сигнализации обнаружения пожара с ручными извещателями должна быть в постоянной готовности к немедленному срабатыванию.
2.1.2 Стационарная система сигнализации обнаружения пожара не должна использоваться для какой-либо другой цели, за исключением того, что с панели управления может допускаться закрытие противопожарных дверей и выполнение других подобных функций.
2.1.3 Система и оборудование должны иметь соответствующую конструкцию, стойкую к воздействию колебаний напряжения питания и переходных режимов, изменений температуры окружающей среды, вибрации, влажности, сотрясений, ударов и коррозии, которые обычно имеют место на судах.
2.1.4 Способность определять возникновение пожара в отдельной зоне
Стационарные системы сигнализации обнаружения пожара, способные определять возникновение пожара в отдельной зоне, должны быть устроены так, чтобы:
.1 были предусмотрены средства, обеспечивающие, чтобы никакое повреждение в петле (например, прекращение подачи питания, короткое замыкание, заземление и т.д.) не приводило к выводу из строя всей петли;
.2 были приняты все меры для восстановления первоначальной конфигурации системы в случае отказа (например, электрического, электронного оборудования, искажения информации и т.д.);
.3 срабатывание первого сигнала пожарной тревоги не препятствовало срабатыванию любого другого извещателя и подаче последующих сигналов тревоги; и
.4 петля не проходила через помещение дважды. Если это практически невыполнимо (например, в больших общественных помещениях), часть петли, которая должна проходить через помещение второй раз, должна устанавливаться как можно дальше от других частей петли.
Информация об изменениях:
Поправками, принятыми 8 декабря 2006 г., глава 9 дополнена пунктом 2.1.5, вступающим в силу 1 июля 2010 г.
2.1.5 На пассажирских судах стационарная система сигнализации обнаружения пожара должна быть в состоянии дистанционно и индивидуально определять каждый автоматический и ручной извещатель.
2.2 Источники энергии
2.3 Требования к компонентам
2.3.1 Автоматические извещатели
2.3.1.1 Автоматические извещатели должны срабатывать под воздействием тепла, дыма или других продуктов горения, пламени или любого сочетания этих факторов. Администрация может рассмотреть возможность применения автоматических извещателей, срабатывающих под воздействием других факторов, указывающих на возникновение пожара, при условии что они являются не менее чувствительными, чем извещатели, срабатывающие под воздействием указанных выше факторов. Световые извещатели должны применяться лишь как дополнение к дымовым или тепловым извещателям.
2.3.1.2 Должно быть документально подтверждено, что дымовые извещатели, требуемые на всех трапах, в коридорах и на путях эвакуации в пределах жилых помещений, срабатывают до того, как плотность дыма достигнет величины, при которой ослабление света превысит 12,5% на метр, но не раньше, чем плотность дыма достигнет значения, при котором ослабление света превысит 2% на метр. Дымовые извещатели, устанавливаемые в других помещениях, должны срабатывать в диапазоне чувствительности, отвечающем требованиям Администрации, с учетом необходимости избегать пониженной или повышенной чувствительности извещателей.
2.3.1.3 Должно быть документально подтверждено, что тепловые извещатели срабатывают до того, как температура превысит 78°С, но не раньше, чем температура превысит 54°С, при повышении температуры до этих пределов со скоростью менее 1°С в минуту. При большей скорости повышения температуры тепловой извещатель должен срабатывать в пределах температурного диапазона, отвечающего требованиям Администрации, с учетом необходимости избегать пониженной или повышенной чувствительности извещателей.
2.3.1.5 Все автоматические извещатели должны быть такого типа, чтобы они могли испытываться на правильное срабатывание и возвращаться в режим нормальной работы без замены каких-либо элементов.
Методические рекомендации по определению очага пожара и изъятию вещественных доказательств с места пожара
“Определение очага пожара, очаговые признаки. Инструментальные методы определения очага пожара, изъятие вещественных доказательств с мест пожаров”.
ВВЕДЕНИЕ
Ежегодно в городах и районах области происходит более 2000 пожаров и практически по всем из них сотрудниками государственного пожарного надзора проводятся проверки и исследования. C отрудниками испытательной пожарной лаборатории МЧС России ВО ежегодно производится около 300 исследований, изъятых на пожарах, вещественных доказательств, c оставляется более 100 технических заключений по материалам проверок. К сожалению, причины возникновения пожаров устанавливаются еще не во всех случаях. Так, при осмотре места пожара не всегда уделяется должное внимание характерным проявлениям пожара, таким как выгорание древесины, деформация металлических и железобетонных конструкций, направление распространения горения и т.д. Зачастую сотрудники, занимающиеся расследованием пожаров, не владеют навыками изъятия и исследования вещественных доказательств с мест пожаров, которые в дальнейшем смогли бы оказать неоценимую помощь в установлении истинной причины возникновения пожара. Многие ошибочно считают, что пожарные эксперты и инженеры ИПЛ могут по материалам дела установить первоначальный очаг, причину пожара и даже указать виновного. Эксперт может только подтвердить или исключить те версии о месте расположения очага, причине пожара, которые полно и четко отработаны при расследовании (исследовании) и зафиксированы в материалах дела.
В настоящее время имеется достаточное количество справочной литературы по тем или иным вопросам, касающихся расследования (исследования) пожаров, однако эти данные разбросаны по многим источникам и зачастую на местах проблематично найти ответы по интересующим сотрудника (работника) госпожнадзора вопросам.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЧАГА ЗАГОРАНИЯ (ПОЖАРА).
Для выявления причины пожара первостепенной важностью является обнаружение места первичного очага загорания. Этому могут способствовать ряд признаков, возникающих при развитии пожара и помогающих визуально определить соответствующее место. К числу таких признаков относится:
1) наличие следов обугливания на уровне пола. Поскольку пожар развивается, стремясь подняться вверх, то обнаружение горения системы на нижнем уровне облегчает определение места возникновения источника загорания. Сквозные прогары пола (если в этом месте до пожара горючих материалов не было) являются одним из характерных признаков очага пожара;
При возникновении пожара, например, на нижних этажах многоэтажного здания «очаговый конус» может быть определен по границам зоны горения на каждом этаже. В этом случае основание конуса будет находиться на этаже, где возник пожар, и по мере перехода горения с нижнего этажа на верхний глубина зоны горения уменьшается, образуя вершину конуса на верхнем этаже. Описанные признаки формирования “очагового конуса” при развитии пожара с этажа на этаж дают направление возможного поиска места его возникновения на уровне этажа, где имеется наибольшая зона поражений, возникших при горении.
Для 2-3 этажных зданий со сгораемыми перекрытиями, в случае прогорания всех перекрытий снизу до верху, очаг пожара будет находится на этаже, где имеются наименьшие прогары в полу. Для железобетонных, бетонных, кирпичных и оштукатуренных конструкций и частей зданий общими признаками, по которым можно судить об “очаговом конусе”, являются: изменение цвета, характер закопчения, отслаивание, образование трещин и местных разрушений.
Эффект “скоса” также помогает обнаружить направление горения через пол, настил, междуэтажное перекрытие. Эта информация должна увязываться с тем влиянием, которое могло оказывать на направление развития огня вентиляция и процесс тушения, способные изменить силу огня и его направление.
C ледует учитывать, что пользуясь указанными признаками без внимательного их сопоставления и достаточного анализа действительной обстановки на пожаре, можно в отдельных случаях определить не первоначальный очаг пожара, а очаг горения, т.е. место, где горение по каким-либо причинам происходило более интенсивно, чем в очаге пожара.
В идеальных условиях отсутствия направленного движения воздуха и наличия одинаковой по характеру распределения, горючести и тепловыделению пожарной нагрузки теплота от очага пожара вызовет равную скорость развития горения во всех направлениях, способствуя наиболее четкому проявлению указанных выше характерных признаков первоначального очага горения. В этом случае в формировании признаков направленности распространения горения на поверхностях сгораемых и несгораемых конструкций, изделий, материалов и технологического оборудования основную роль будет играть только фактор времени, проявляющийся в том, что на более удаленных от очага пожара участках горение возникнет позже, поэтому их элементы подвергнутся меньшей степени поражения. Изменение указанных условий (например, наличие направленного движения воздуха (тяга), встреча теплового потока с более легковозгораемой и тепловыделяющей частью пожарной нагрузки) может способствовать образованию в этом месте первоначального очага пожара. Так, например, при наличии в железнодорожном вагоне распавшихся из-за некачественной обвязки кип хлопка-волокна, последние могут сгорать быстрее, чем опрессованная до плотности 500 кг/м 3 кипа, на которой возник первоначальный очаг пожара.
Практика исследования пожаров показывает, что при их возникновении редко имеет место сочетание благоприятных для горения факторов. Поэтому горение в начальной стадии происходит в пределах ограниченного участка, что приводит к образованию более или менее выраженных очаговых признаков.
6) п ризнаки очага пожара на отдельных частях здания и конструкциях:
б) учет образовавшихся на металлических поверхностях цветов побежалости, позволяет получить дополнительную информацию о нагреве детали в пожаре и установить достоверные сведения об очаге пожара:
в) по изменениям поверхности древесины можно приблизительно определить величину температурного воздействия и существенно облегчить определение очага пожара:
— от 150 до 250 0 С – древесина приобретает коричневый оттенок;
— от 250 до 600 0 С – происходит незначительное обугливание древесины по толщине;
— от 600 до 800 0 С – происходит образование крупнопористого древесного угля;
— от 800 до 1000 0 С – происходит развал древесины, а выше 1000 0 С – полный ее развал.
7) особенности источника зажигания:
а) при пожарах, возникших от керосиновых ламп, фонарей, электроплиток, их остатки могут свидетельствовать о месте, где первоначально возникло горение;
Растрескивание бетона может служить индикатором воздействия на него пламени горючей жидкости. Поскольку для розлитой жидкости характерно диффузионное горение, наиболее высокая температура ее пламени наблюдается на границе раздела с внешней средой. В связи с этим характерное растрескивание бетона может происходить, например, вдоль краев горящей лужи разлитой жидкости, особенно в случае, когда горение было прекращено до полного ее выгорания и оно продолжалось лишь в отдельных щелях, углублениях и других неровностях поверхности. В этих местах в результате их неравномерности более резко выражена изменяемость поверхности бетона под влиянием теплового воздействия. При горении тяжелых углеводородных топлив по краям измененных участков могут присутствовать смолистые остатки от их горения, обнаруживаемые при облучении проб в ультрафиолетовом свете.
Поведение горючих жидкостей, обнаруживаемых на пожарах, может быть охарактеризовано следующими особенностями.
1. Поток жидкости растекается и может обнаруживаться на более низких поверхностях.
2. Жидкость проникает через щели в полу, что способствует в условиях лучшей аккумуляции тепла активизации ее горения и его большей продолжительности.
3.Очень летучие жидкости (спирты, кетоны), вспыхивая на поверхности материала, быстро сгорают, не оказывая на нее существенного влияния. Лишь проникновение больших количеств такой жидкости через щели и трещины способствует при горении глубокому обугливанию поверхности. Пол может быть обесцвечен в результате растворяющего действия такой жидкости, обычно в процессе поверхностного горения ее слоя. Менее летучие жидкости (например керосин, бензин) показывают эффект фитиля при горении их разлива. Образующиеся в результате испарения пары питают пламя, а нижележащая жидкость просачивается через щели, защищая поверхность пола от действия пламени. В результате после пожара четко выявляется глубокое обгорание пола по краям располагавшейся лужи горючей жидкости. Необычное поведение огня, при котором углы помещения выгорают раньше, чем его другие площади, указывает на возможность и место поджога. Признаками его также могут служить наличие двух и более не связанных между собой очагов возникновения пожара; расположение очага на внешней стороне здания или сооружения.
Инструментальные методы определения очага и причины пожара.
Общий методический подход к решению задачи выявления очаговых признаков пожара заключается в том, что термическое воздействие не проходит бесследно для большинства конструкционных материалов, как сгораемых, так и несгораемых. В их структурах и свойствах происходят, зачастую невидимые глазу изменения, которые можно зафиксировать рядом инструментальных методов.
1. Ультразвуковой метод исследования железобетонных конструкций. Метод предназначен для выявления скрытых очаговых признаков пожара по степени разрушения поверхностного слоя строительных конструкций из бетона, железобетона, гранита и мрамора. Метод основан на зависимости скорости распостранения поверхностных ультразвуковых волн от длительности и температуры нагрева конструкций при пожаре. Зонам с наибольшими разрушениями поверхностного слоя соответствуют участки конструкции с наименьшей скоростью прохождения УЗ-волн. Используются дефектоскопы различных модификаций.
2. Метод определения условий теплового воздействия на стальные конструкции. Основан на анализе окалины, образующейся на стали при высокотемпературном (7000 С и выше) воздействии в ходе пожара. Толщина окалины и ее компонентный состав являются функциями температуры и длительности теплового воздействия на металлическую конструкцию. Толщина окалины измеряется микрометром, а состав ее определяется одним из двух методов:
а). Химическим методом комплексонометрического титрования тринолом “Б” определяют процентное содержание в окалине двухвалентного и трехвалентного железа, а по их содержанию по расчетным формулам определяются время температурного воздействия и средняя температура пожара в месте отбора пробы. б). Рентгенографическим методом определяют в окалине содержание вустита, магнетита и гематита.
3. Магнитный метод исследования холоднодеформированных стальных изделий. Предназначен для определения зон термических поражений путем измерения тока размагничивания или коэрцитивной силы на однотипных холоднодеформированных стальных изделиях (гвозди, болты, шурупы, винты, скобы и т.п.), находящихся в различных зонах горения при пожаре. Метод основан на зависимости величины тока размагничивания от степени рекристаллизации холоднодеформированного металла, пропорциональной температуре нагрева при пожаре.
4. Исследование обугленных остатков древесины. В процессе термического разложения (горения) древесины на пожаре происходит изменение целого комплекса структурных параметров углей. Физико-химические свойства угля, образующегося при горении древесины в условиях пожара, определяются в основном температурой и длительностью теплового воздействия. С температурой и продолжительностью надежно “связывается” электропроводность углей в местах теплового воздействия на деревянные конструкции. Поэтому наиболее простым методом исследования обугленных остатков древесины является измерение их электросопротивления в точках отбора проб. В итоге исследования выдаются значения продолжительности теплового воздействия и температуры пожара в местах отбора проб.
5. Исследование обгоревших остатков лакокрасочных покрытий (ЛКП) строительных конструкций. Изменения функционального состава ЛКП под воздействием температуры лучше всего фиксируются методом ИК-спектроскопии. Закономерности в изменении отдельных характеристик ИК-спектров и изменение зольности покрытий с возрастанием температуры и длительности теплового воздействия позволяет путем отбора и анализа проб одной и той же краски на различных участках места пожара определять зоны термических поражений окрашенных конструкций.
6. Метод исследования неорганических строительных материалов. В неорганических строительных материалах на основе цемента, извести и гипса при нагревании происходят изменения структуры, компонентного и функционального состава, которые могут быть зарегистрированы методом ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа, а так же УЗ-дефектоскопии.
Исследование материалов на основе цемента и извести производится методом ИК-спектроскопии и термическим методом определения остаточного содержания летучих веществ. Кроме перечисленных выше инструментальных методов определения очага пожара существует ряд методов исследования вещественных доказательств с целью установления причины пожара.
1. Обнаружение и исследование следов ЛВЖ и ГЖ в вещественных доказательствах, изымаемых с места пожара. Исследование вещественных доказательств проводится с использованием инфракрасной, ультрафиолетовой и флуоресцентной спектроскопии, газожидкостной и тонкослойной хроматографии. Исследование газовой фазы над объектами – носителями с помощью индикаторных трубок, входящих в комплект мини-экспресс лаборатории может проводится как в лаборатории, так и непосредственно на месте пожара.
3. Установление момента аварийного режима работы в лампах накаливания. При аварийном режиме в лампе накаливания возможно появление электрической дуги между никелевыми электродами. При образовании капель перегретого никеля происходит интенсивное его испарение на внутренние стеклянные поверхности лампы. Обнаружение напыленного на стеклянных деталях лампы никеля является критерием наличия аварийного режима и, соответственно, возможной причастности лампы к причине пожара.
4. Выявление аварийного режима работы элетрокипятильников. При аварийном режиме работы погружных элетрокипятильников малого габарита (без воды) происходит изменение в структуре металла трубки (нержавеющая сталь, латунь) в месте, где заложена электроспираль. На участке трубчатой оболочки, примыкающей к изолятору электрокипятильника этого не происходит. Такие изменения можно выявить с помощью металлографического анализа.
Отбор проб материалов и их обгоревших остатков для установления причины пожара.
1. Окалина с конструкционных сталей. Анализ окалины является одним из наиболее удобных методов исследования конструкционных сталей при установлении очага пожара. Он дает возможность определить ориентировочную температуру и длительность теплового воздействия на данную металлическую конструкцию в месте отбора пробы. Для исследования отбираются плотные следы окалины, полностью (без пузырей) прилегающие к металлу. Поэтому сначала на намеченном участке металлоконструкции с поверхности счищаются выгоревшие остатки краски, пузыри окалины, т.е. все, что легко соскребается с поверхности конструкции ножом, стамеской или другими аналогичными предметами. Затем зубилом под углом 450 к поверхности с металла сбиваются чешуйки плотных слоев окалины. Чтобы чешуйки не разлетались, их можно улавливать кольцевым магнитом в отверстие которого предварительно вставлена свернутая трубочкой бумага. Наиболее легкий и удобный способ отбора пробы окалины – это деформация конструкций (если ее сечение позволяет это сделать), при деформации плотная окалина мгновенно скалывается.
2. Холоднодеформированные стальные изделия. Холоднодеформированными изделиями называют изделия, полученные путем холодной штамповки, протяжки, ковки, т.е. путем деформации металла при относительно низких температурах (ниже температуры плавления и размягчения). К данной номенклатуре относятся прежде всего наиболее распространенные типоразмеры крепежных изделий: гвозди, болты, гайки, шпильки, шурупы, винты, скобы, холоднотянутая стальная проволока диаметром 3-5 мм. Последующей термической обработки на заводе они не подвергаются, сохраняют структуру холодной деформации и являются основными объектами исследования. Для исследования, на месте пожара отбираются однотипные стальные изделия, длиной не менее 40 мм., рассредоточенные по исследуемой зоны пожара. Например, это могут быть гвозди, которыми были прибиты доски пола или болты, скрепляющие те или другие металлоконструкции. Изымаемые изделия должны быть одинакового типоразмера. Количество проб не менее 10-12 (чем больше, тем лучше). По возможности, целесообразно в качестве объекта сравнения изъять один экземпляр такого же изделия, находящегося вне зоны нагрева.
3. Обугленные остатки древесины и древесных композиционных материалов. Отбор проб угля целесообразно проводить в точках с наибольшей глубиной обугливания, на участках, где по тем или иным соображениям предполагается очаг пожара, зона длительного тления, а так же в других точках, информация о длительности и интенсивности процесса горения в которых представляет первоочередной интерес при исследовании пожара. Весьма целесообразен отбор проб в значительном количестве точек (15-20 и более) и по всей зоне пожара. Это дает возможность довольно объективно воссоздать картину его развития. Важно, чтобы в намеченных точках отбора проб слой угля не был нарушен, сколот. В выбранных точках с помощью штангенциркуля-глубиномера, тонкой металлической линейки или гвоздя методом пенитрации (протыкания слоя угля) измеряется толщина слоя угля (hу). Кроме толщины слоя угля, в данной точке определяется величина потери сечения конструкции на данном участке (hп) и первоначальная толщина элемента конструкции на данном участке (h). Определение первоначальной толщины элемента конструкции делают либо измерением ее на уцелевшем участке, либо путем обмеров аналогичных конструкционных элементов (досок пола, балок, лаг). Затем приступают к отбору пробы. C помощью пробоотборника, ножа или скальпеля на исследование отбирают верхний (3-5 мм.) cлой угля, предварительно смахнув с него кисточкой хлопья золы и частички пожарного мусора. Это делается для того что бы при измерении сопротивления пробы угля значение не было равно нулю. Достаточно отобрать около 1 гр. угля. Следует помнить, что свойства угля меняются по слоям, поэтому слой нужно отбирать по возможности точно и аккуратно. В местах сплошных прогаров уголь отбирают по склону “кратера“ прогара, желательно в 2-3 точках, отдельными пробами. В случае крупных трещин пробу отбирают не в трещине, а на поверхности элемента конструкции. Здесь же измеряют толщину обугленного слоя. Уголь необходимо отбирать со стороны, обращенной к источнику теплового воздействия. Если неясно откуда происходило огневое воздействие, то отдельные пробы отбирают с 2-х сторон. Отобранный уголь упаковывают в бумажный или полиэтиленовый пакет или другую тару (емкость), снабжают биркой, на которой отмечают номер пробы, место ее отбора на плане (схеме); в специальной таблице фиксируют измерения линейных параметров угля и конструкций (hп; hу; h). Оформление изъятия и упаковка проб. Факт отбора проб материалов на исследование должен быть зафиксирован в протоколе осмотра места пожара или в специальном протоколе изъятия проб. Все точки отбора проб отмечаются на плане (схеме) места пожара, который при необходимости сопровождается краткими коментариями (пояснениями). Один экземпляр плана с точками отбора проб прилагается к протоколу осмотра места пожара, а второй направляется вместе с пробами на исследование. Каждая проба упаковывается в надежно закрытый пакетик, конвертик или емкость (бюкс, стеклянный пузырек), на котором указан номер пробы, а все вместе – в полиэтиленовый пакет. Пакет опечатывается и отправляется в испытательную лабораторию вместе с сопроводительным письмом, планом места пожара с точками отбора проб, таблицей с результатами измерений hп; hу и h (для древесных углей).
Изъятие вещественных доказательств с целью установления причины пожара.
1. Объекты электротехнического назначения. Пожары от электротехнических причин можно разделить на два основных класса:
а). Пожары, возникающие внутри электрической распределительной системы. К ней относятся все установочное электрооборудование от точки, где завершается силовая проводка в здание, до приемников (электропотребителей).
б).Пожары, возникающие внутри электроприемников.
Сопоставление местонахождения найденных остатков сгоревшего электрооборудования с местами его первоначального расположения согласно электрической схеме объекта позволяет выявить допущенные в процессе эксплуатации отклонения. Изъятию на исследование объектов электротехнического назначения должен предшествовать общий осмотр электросети в зоне пожара. Должно быть установлено и в протоколе осмотра зафиксировано положение выключателей и состояние средств защиты по всей линии энергоснабжения сгоревшего объекта (помещения). В ходе осмотра желательно составить схему энергоснабжения сгоревшего помещения. Наиболее тщательно осматривается зона очага пожара. В ней визуально исследуются все имеющиеся электропотребители и электрокоммуникации. Отсутствие признаков аварийных режимов на тех или иных электроприборах и частях электропроводки фиксируются в протоколе осмотра. В спорных случаях, а также при невозможности установить при визуальном осмотре причастность (непричастность) объекта к возникновению пожара, он изымается для лабораторных исследований. Изъятию подлежат также все выявленные в зоне очага объекты со следами аварийных режимов работы (прожогами, оплавлениями и т.д.).
Электроприборы и оборудование.
Провода со следами оплавлений.
Параллельно в протоколе осмотра места происшествия отмечается, какие проводники изъяты, в каком месте, и делаются необходимые фотоснимки. К протоколу осмотра должна быть приложена электрическая схема, на которой указывается место изъятия проводников. Если вещественные доказательства изымались при раскопках пожарища и невозможно установить при осмотре, каким именно элементом схемы является данный проводник, следует отметить место его изъятия на плане помещения, здания или сооружения.
При назначении исследований (экспертиз), связанных с исследованием металлических проводников, помимо вещественных доказательств необходимо представлять следующие материалы:
— электрическую схему объекта с указаниями, какими элементами ее являются представленные на исследование проводники (желательно);
— план объекта с указанием на нем мест изъятия проводников, места предполагаемого очага пожара, места ввода электроэнергии на объект.
Исследование проводников со следами оплавлений.
Методика ВНИИ МВД СССР от 1986 года “Исследование медных и алюминиевых проводников в зонах короткого замыкания и термического воздействия” делится (состоит) из 5 этапов:
1. Визуальный осмотр.
2. Морфологический анализ.
3. Рентгеноструктурный анализ (РСА).
4. Металлографический анализ (МГА);
5. Анализ металлических проводников на углерод.
Основные понятия. Под первичным коротким замыканием (ПКЗ) понимается КЗ, которое происходит в отсутствие воздействия на проводник опасных факторов пожара при нормальной (комнатной) температуре окружающей среды и нормальном составе атмосферы (21% кислорода, 79% азота). Под вторичным коротким замыканием (ВКЗ) понимается КЗ, которое происходит в процессе развития пожара при повышенной температуре окружающей среды (2000С и более), достаточной для начала интенсивного термического разложения изоляции и в атмосфере, насыщенной газообразными продуктами разложения горючих веществ (СО, СО2, Н2 и др.) при пониженном содержании кислорода. В основу исследования положен принцип повышения достоверности вывода о моменте возникновения КЗ при сохранении образцов – вещественных доказательств. Например, визуальный осмотр, морфологические исследования и рентгеноструктурный анализ выполняются без разрушения образцов (проводников). Металлографический анализ сопровождается частичным разрушением, а газовый – полным уничтожением проводника.
1. В настоящее время на базе Вологодской ИПЛ проводятся исследования медных проводников в три этапа: визуальный осмотр, рентгеноструктурный анализ, металлографический анализ, что вполне достаточно, чтобы определить природу образования оплавлений на проводниках.
а). В процессе визуального осмотра необходимо определить и указать в описании вещественных доказательств:
— сечение и длину кабельных изделий;
— количество жил и проволок в жиле;
— при наличии изоляции – материал и марку кабельного изделия;
— при наличии оплавлений – характер оплавлений, изменение сечения проводников по длине.