Инжиниринговые решения для противопожарной защиты объектов

Обеспечение необходимого уровня защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров – важное направление госполитики в области пожарной безопасности РФ. В данной статье сотрудники ООО "Инженерный центр "ЭФЭР" подробно рассматривают использование цифровых инженерных решений с последующим проектированием систем противопожарной защиты для эффективной работы в этом направлении.

С 2018 по 2022 г. на промышленных и гражданских объектах РФ произошло более 1 млн пожаров с гибелью свыше 20 тыс. человек. Кроме того, при их тушении погибли десятки пожарных. Прямой и косвенный ущерб составил сотни миллиардов рублей. При этом более чем в 50% случаев пожаров площадь горения составила от одного до 50 тыс. кв. м. Так, при пожаре в здании "Невской мануфактуры" 12 апреля 2021 г. площадь достигла 25 тыс. кв. м. Пожар ликвидировали только спустя четыре дня, с гибелью одного пожарного и трех пострадавших.

В то же время в соответствии с основами госполитики в области пожарной безопасности РФ до 2030 г., утвержденной Указом Президента России В.В. Путина от 01.01.2018 г. № 2 (далее – Указ), предусмотрена реализация комплекса мер, направленных на обеспечение необходимого уровня защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров, в том числе на снижение общего количества пожаров на 10%, прямого ущерба на 6%, жертв пожаров на 25%.

Коренные причины катастрофического развития пожаров:

1. Позднее обнаружение и неликвидация горения в начальной стадии из-за отсутствия, неэффективности или отказа систем противопожарной защиты (СППЗ).
2. Достижение температуры ≥500 °С в зоне опасных факторов пожара (ОФП) с переходом в объемное развитие в течение до 10 мин. (рис. 1). В то же время начало боевых действий пожарной охраны осуществляется только через 15 и более минут от сообщения о пожаре.
3. Консервативное проектирование СППЗ объектов в соответствии с требованиями норм пожарной безопасности и ранее апробированными проектными решениями, но без учета динамики развития пожаров во времени и пространстве конкретных объектов.

Рис. 1. Температурные поля при горении турбинного масла ТП-22 в машинном зале энергетического объекта на площади 250 кв. м в результате моделирования пожара: а) через 240 с. до 600 °С и более; б) через 420 с. до 750 °С и более

Данная статистика подтверждается целым рядом крупных пожаров, происшедших в последние годы на промышленных и гражданских объектах России, в  том числе на которые были разработаны и согласованы в установленном порядке Специальные технические условия. 

С учетом вышеизложенного проблематика обеспечения надежной СППЗ промышленных и гражданских объектов свидетельствует о неэффективности традиционного подхода к проектированию. Данная проблема тем более крайне актуальна в связи с необходимостью модернизации технически и морально устаревших мощностей промышленности, реализации инвестиционных программ строительства новых высокотехнологичных производств в различных секторах экономики и регионах России.

В этой связи важнейшим условием выбора и построения оптимальной модели системы противопожарной защиты является минимальное нормативное время обнаружения и локализации пожара в пределах зон, границы которых установлены для нее проектом.

Одним из эффективных путей выполнения Указа является комплексный инжиниринговый подход к проектированию систем противопожарной защиты объектов на основе цифрового 3D-моделирования и применения новейших средств и технологий пожаротушения.

В этой связи группой компаний Ассоциации "Цифровые активы промышленности" разработано решение на базе сертифицированных отечественных технологий в рамках совместного проекта SFIRA (smart fire approach – умное пожаротушение), обеспечивающее максимальную защиту объектов с использованием цифровых инженерных моделей и моделированием пожаров на них с последующим проектированием СППЗ и обоснованием принятых решений.

Данное решение проекта SFIRA требует междисциплинарного комплексного подхода на стыке технологий робототехники, информационного, расчетного и аналитического моделирования, позволяющих создавать сценарные события возникновения и развития аварийных ситуаций, а также моделировать меры по своевременному их детектированию, локализации и ликвидации. Применение технологий, заложенных в решение SFIRA, состоит из трех основных этапов:

1. Создание цифровой инженерной модели проектируемого (модернизируемого) объекта защиты (рис. 2) для последующей оценки его пожарной опасности.

Рис. 2. Цифровая информационная (BIM) модель объекта энергетики в системе управления инженерными данными 

2. Цифровое моделирование выбранных сценариев аварий (рис. 3) и/или пожаров и эвакуации людей во времени и пространстве (рис. 4) на инженерной модели объекта, а также воздействие ОФП на людей, несущие конструкции и оборудование до наступления негативных последствий и перехода пожара в объемное развитие.

Рис. 3. Моделирование сценариев развития аварии

Рис. 4. Моделирование сценариев развития пожара

3. Выбор и построение вариантов, средств, объединенных в единую систему комплексного управления противопожарной защитой (СКУПЗ) с использованием новейших технологий и средств пожаротушения, в том числе на базе высокотехнологичных робототехнических комплексов и установок пожаротушения (РУП) (рис. 5) и/или иных систем автоматической противопожарной защиты, обеспечивающих адекватное реагирование в автоматическом режиме на аварийные ситуации без участия человека.

Рис. 5. Роботизированная установка пожаротушения

Предлагаемое решение SFIRA – это попытка изменить подходы к проектированию и построению СППЗ с консервативного на динамический. Для его реализации есть необходимая нормативная правовая база, технологии и инструменты, определяющие:

• 1 этап: внедрение до 2030 г. цифровых технологий и платформенных решений при цифровой трансформации объектов капстроительства с привлечением инвестиционных бюджетных средств и топливно-энергетического комплекса;
• 2 этап: использование расчетных методов и моделирование сценариев возникновения опасных природных процессов и техногенных воздействий;
• 3 этап: использование новейших цифровых технологий, в том числе искусственного интеллекта и высокотехнологичных средств пожаротушения, заложенных в РУП и иные СППЗ по результатам моделирования пожаров.

Выбор состава системы противопожарной защиты объекта защиты определяется на основании комплексного анализа его пожарной опасности и результатов моделирования сценарных аварийных событий и формируется под любой строящийся или действующий объект, технологический процесс по принципу "ЛЕГО – от простого к сложному" с учетом площадей и границ зон защиты для каждого пожарного робота или оросителя, с построением карт орошения.

Преимущества, целевая аудитория и перспективы рынка

Основными преимуществами применения решений проекта SFIRA являются:

• минимизация рисков гибели людей на пожарах, экономического и экологического ущерба объектов, а также инвестиционных и страховых рисков бизнес-проектов;
• использование отечественных сертифицированных и апробированных методик цифрового моделирования пожаров и системы противопожарной защиты;
• конфигурация и адаптация СППЗ под любой проектируемый, строящийся или модернизируемый объект, а также интеграция на действующих объектах и в технологических процессах;
• использование расширенных функциональных возможностей, проектируемых систем противопожарной защиты за счет интеграции роботизированной установки пожаротушения в систему комплексного управления противопожарной защитой и системы автоматических противоаварийных защит (газового, температурного мониторинга и т.п.) или физической защиты объектов;
• проверка эффективности запроектированных и эксплуатируемых СППЗ объектов, в том числе по результатам происшедших пожаров;
• использование результатов моделирования для разработки документов оперативного планирования действий аварийно-спасательных и противопожарных служб, а также вариативной концепции построения наиболее эффективной модели системы противопожарной защиты;
• использование апробированных моделей для системы противопожарной защиты объектов.

Целевая аудитория и потребители решений проекта SFIRA: проектные и экспертные организации, органы государственного регулирования безопасности и технического надзора, страховые и инвестиционные компании, собственники объектов (потенциальные заказчики), производители пожарно-технической продукции.

Формирование потребительского рынка под комплексные инжиниринговые решения с использованием цифровых технологий на данном этапе находится в начальной стадии в связи с отсутствием механизма обязательного противопожарного страхования в России, направленного на обеспечение необходимого уровня защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров в соответствии с требованиями Указа.

Данное решение тем более необходимо с учетом высоких пожарных рисков и реализуемых инвестиционных высокотехнологичных бизнес-проектов.

Иллюстрации предоставлены авторами.

Саргей Немчинов 
Генеральный директор ООО "Инженерный центр "ЭФЭР"

Валерий Харевский 
Руководитель по управлению проектами ООО "Инженерный центр "ЭФЭР"

Опубликовано в каталоге "Пожарная безопасность"

Иллюстрация к статье сгенерирована нейросетью Kandinsky