МДС 21-3.2001
Методика и примеры технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий к СНиП 21-01-97*

Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий

и сооружений

ОАО “ЦНИИПРОМЗДАНИЙ”.

МЕТОДИКА И ПРИМЕРЫ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ К СНиП 21-01-97*

МДС 21-3.2001

УДК [69+699.81] (083.74)

В развитие СНиП 21-01-97* и ГОСТ 12.1.004-91 разработано методическое пособие по выбору рациональных конструктивных, объемно-планировочных и инженерно-технических решений, отвечающих требованиям огнестойкости зданий, предотвращения распространения пожара и обеспечивающих ограничение прямого и косвенного материального ущерба. Исходными данными являются результаты обобщения проектных решений и обследования строительных объектов в части выполнения и стоимости противопожарных мероприятий, расчетов температурных режимов пожаров, оценки огнестойкости конструкций в условиях реальных пожаров, расчетов вероятностных материальных потерь в зданиях различного назначения, выполняемых в течение последних лет.

Для проектных и производственных организаций и отдельных специалистов, которые при решении вопросов огнестойкости, использования технических средств предупреждения и тушения пожара в зданиях и сооружениях ставят целью достижение необходимого уровня пожарной безопасности при экономически обоснованном вложении денежных средств. При этом достигается снижение ущерба от пожаров и обеспечивается безопасность людей.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Методика технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий Примеры технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий

Стоянка легкового автотранспорта Административно-бытовой корпус Производственное здание автокомбината Производственное здание Складское здание Малярный цех автокомбината Склад многономенклатурной продукции Торговый центр

Производственное здание завода электрооборудования Здание общественного назначения Здание банка

Цех экстракции маслоэкстракционного производства Предприятие бытового обслуживания ВВЕДЕНИЕ

Комплексом 21 “Пожарная безопасность” Системы нормативных документов в строительстве предусмотрено развитие классификационной основы противопожарного нормирования для более объективного и дифференцированного учета функционального назначения зданий и сооружений, реакции находящихся в них людей, а также конструкций и материалов, из которых они построены, на возникновение и развитие пожара. Этим достигается расширение вариантности и повышение адекватности выбора средств и способов противопожарной защиты угрозе пожара. Нормативные документы, входящие в Систему нормативных документов, содержат обязательные мероприятия, которые должны выполняться на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации строительных объектов, и направлены на обеспечение безопасности людей, а также ограничение прямого и косвенного материального ущерба, включая содержимое здания и само здание, при экономически обоснованном соотношении величины ущерба и расходов на противопожарные мероприятия, пожарную охрану и ее техническое оснащение.

Нормативные документы также предусматривают возможность альтернативных решений, выбор которых может осуществляться на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации зданий.

В соответствии с этим СНиП 21-01-97* допускает обосновывать отступления от норм при выполнении компенсирующих мероприятий, а также разрабатывать противопожарные мероприятия в виде технических условий при проектировании уникальных, особо сложных объектов и объектов, на которые отсутствуют нормативные требования.

“Эффективность мероприятий, направленных на предотвращение распространения пожара, допускается оценивать технико-экономическими расчетами, основанными на требованиях по ограничению прямого и косвенного ущерба от пожаров”. В выполняемом при этом “анализе пожарной опасности зданий могут быть использованы расчетные сценарии, основанные на соотношении временных параметров развития и распространения опасных факторов пожара, эвакуации людей и борьбы с пожарами” (п. 7.3 СНиП 21-01-97*).

В нормативных требованиях, даже весьма дифференцированных, невозможно учесть все особенности каждого строительного объекта. Поэтому только выполнение нормативных требований может не обеспечить рациональное расходование средств и минимизацию убытков от пожара.

Экономически обоснованное соотношение величины ущерба от возможных пожаров и расходов на противопожарные мероприятия в зданиях и сооружениях (СНиП 21-01-97*, п. 4.1) может достигаться, если при решении вопроса пожарной безопасности выполняется сравнение вариантов используемых средств с точки зрения как их стоимости, так и возможных экономических последствий пожара. Выполнение экономического анализа может производиться для различных решений, оговоренных нормативными требованиями, при обосновании отступлений от действующих норм и правил, при заключении договоров страхования объектов от пожаров.

Разработанные и пересмотренные в последние годы нормативные документы и пособия (СНиП 21-01-97* “Пожарная безопасность зданий и сооружений”, НПБ 105-95 “Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности”, пособие МДС 21-1.98 “Предотвращение распространения пожара”, рекомендации “Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения” и т.п.) способствуют формированию новых подходов в обеспечении пожарной безопасности, включающих прогнозирование опасности возникновения и распространения пожара, расчет возможных экономических последствий пожара, выбор из вариантов решений средств и способов противопожарной защиты, адекватных угрозе пожара и обеспечивающих минимизацию суммы экономического ущерба и затрат на противопожарную защиту.

В состав технико-экономических обоснований должны входить следующие основные этапы работ: оценка пожарной опасности объекта по вероятности возникновения пожара и возможной продолжительности пожара с учетом величины пожарной нагрузки, построение расчетных сценариев пожара, расчет вероятностных годовых потерь, оценка эффективности средств противопожарной защиты и выбор решения исходя из соотношения затрат на противопожарную защиту и прогнозируемой величины ущерба.

Принятая в СНиП 21-01-97* пожарно-техническая классификация позволяет для каждого типа зданий выполнять построение расчетных сценариев возможных пожаров, используя показатель пожарной опасности для оценки распространения пожара и участия в горении строительных конструкций, а показатель огнестойкости конструкций и эквивалентной продолжительности пожара - для определения времени, по истечении которого происходят обрушение, прогрев и потеря целостности несущих и ограждающих конструкций.

Таким же целям отвечает принятая в НПБ 105-95 дифференциация помещений по величине пожарной нагрузки. Появляется возможность по величине пожарной нагрузки, ее размещению в помещении и характеристикам помещений оценивать продолжительность свободно развивающегося пожара и его воздействие на строительные конструкции.

Расчетные сценарии пожаров позволяют объективно оценить угрозу пожара и учитывать влияние на процесс пожара тех или иных строительных противопожарных мероприятий, наличия в здании стационарных средств пожаротушения, расположение и техническое оснащение пожарных подразделений.

Построение сценариев пожаров и технико-экономические расчеты требуют знаний в специальной области, что не всегда доступно специалистам строительного профиля. В настоящем пособии предлагается этим специалистам в развитие метода оценки экономической эффективности систем пожарной безопасности, приведенного в ГОСТ

12.1.004-91 (приложение 4), методика технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий для строительных объектов различного назначения, приводятся примеры ее использования, оцениваются результаты, достигаемые при применении тех или иных строительных и технических средств защиты. Результаты расчетов, выполненных в соответствии с этой методикой, следует рассматривать как данные для сравнительной оценки вариантов строительных решений и средств пожарной защиты.

Настоящее пособие разработано ОАО “ЦНИИпромзданий” (руководитель работы - канд. техн. наук Т.Е. Стороженко) с участием д-ра техн. наук И.С. Молчадского. Пособие рекомендовано к изданию решением секции архитектуры Научно-технического совета ОАО “ЦНИИпромзданий”.

Замечания и предложения просьба направлять по адресу:

127238, Москва, Дмитровское шоссе, 46 корп. 2, ОАО “ЦНИИпромзданий”.

МЕТОДИКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

1. Эффективность противопожарного мероприятия определяется на основе сопоставления притоков и оттоков денежных средств, связанных с реализацией принимаемого решения по обеспечению пожарной безопасности.

Притоком денежных средств является получение средств за счет предотвращения материальных потерь от пожара, рассчитываемых как ожидаемые материальные потери от пожара при выполнении противопожарного мероприятия (проектируемый вариант) и сравнения их с ожидаемыми материальными потерями при его отсутствии (базовый вариант).

Оттоком денежных средств являются затраты, связанные с выполнением противопожарного мероприятия.

2. Критерием экономической эффективности противопожарного мероприятия (совокупности мероприятий) является получаемый от его реализации интегральный экономический эффект (И), учитывающий материальные потери от пожаров, а также капитальные вложения и затраты на выполнение мероприятия. Интегральный экономический эффект определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному интервалу планирования с учетом стоимости финансовых ресурсов во времени, которая определяется нормой дисконта, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами.

Если экономический эффект И от использования противопожарного мероприятия положителен, решение является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии. Если при решении будет получено отрицательное значение И, инвестор понесет убытки, т.е. проект неэффективен.

Выбор наиболее эффективного решения осуществляется исходя из условия, что

И => max. (1)

3. Интегральный экономический эффект для постоянной нормы дисконта определяется по формуле

(2)

где

П₍

O_t

Т

И = (П( -

Ot)

t

нд

Или

предотвращение потерь денежных средств при пожаре в течение интервала планирования в результате использовании противопожарных мероприятий на t-м шаге расчета,

оттоки денежных средств на выполнение противопожарных мероприятий на том же шаге,

горизонт расчета (продолжительность расчетного периода), он равен номеру шага расчета, на котором производится окончание расчета,

эффект, достигаемый на t-м шаге,

год осуществления затрат,

постоянная норма дисконта, равная приемлемой для инвестора норме дохода на капитал.

и=2(/м(п₁)-м(п₂)/-/р₂-р₁/>

ЫО

(1+НД)*

(к₂-к,)

(3)

где

М(П-|)

М(П₂)

расчетные годовые материальные потери в базовом и планируемом вариантах, руб/год,

^ 1^ капитальные вложения на осуществление противопожарных мероприятий в базовом и

^{1 2} планируемом вариантах, руб.,

Р₂ и Р-| - эксплуатационные расходы в базовом и планируемом вариантах в t-м году, руб/год.

В качестве расчетного периода Т принимается либо срок службы здания, либо иной, более короткий обоснованный период.

4. Эксплуатационные расходы по вариантам в t-м году определяются по формуле Р = А + Э, (4)

затраты на амортизацию систем противопожарных мероприятий, руб/год,

Э эксплуатационные затраты указанных систем (зарплата обслуживающего персонала, текущий ремонт и др.), руб/год.

5. При расчете денежные потоки шага t приводятся к начальному моменту времени через коэффициент дисконтирования. Для года t коэффициент дисконтирования при постоянной норме дисконта имеет вид

Д = 1/(1 + НД)‘ (5)

Коэффициент дисконтирования для года t при изменяющейся по годам норме дисконта определяется по формуле Д = 1 при t = О

и

Д = 1/ П(^{1 +} ВДк)

к ^- 1 при t > 0. (6)

6. Материальные годовые потери от пожара М(П), руб/год, при наличии статистических данных о потерях от пожаров на объектах, аналогичных рассматриваемому, могут быть определены как вероятностная величина, равная среднегодовым потерям за прошлые годы:

Т ТТ

^M(ⁿ)=Z?^1/T

‘ ^F‘ .(7)

где

П, - полные потери от пожаров в каждом году на рассматриваемых объектах, руб.,

Fi - площадь объектов, на которых суммируются потери, м², i - число случаев в рассматриваемом количестве лет,

Т- - количество лет, принятых в расчете.

7. При отсутствии статистических данных ожидаемые потери рассчитываются исходя из стоимости здания и технологии, размеров повреждений, вероятности возникновения и тушения пожара средствами, предусматриваемыми для пожарной защиты объекта.

При использовании на объекте первичных средств пожаротушения (стационарных и передвижных) и отсутствии систем автоматического пожаротушения материальные годовые потери рассчитываются по формуле:

М(П) = М(П-|) + М(П₂) + М(П₃), (8)

где

М(П₁), М(П₂), М(П₃)-

математическое ожидание годовых потерь от пожаров, потушенных соответственно первичными средствами пожаротушения, привозными средствами пожаротушения, при отказе всех средств пожаротушения, определяемое по формулам:

М(П) ) = JFC_TF_no, (l ⁺k)p_1,(g)

М(П ₂) = JF(C_TF_ +c_k )0,52(1 + kXl - Pj )p₂. ₍₁₀₎

М(Пз) = JF(C_TF”_{nox +}C_k Xl⁺ k)[l -_Pl - (1 - _Pl )p₂ ]

J вероятность возникновения пожара, 1/м² в год,

F - площадь объекта, м²,

С_т - стоимость поврежденного технологического оборудования и оборотных фондов, руб/м²,

Fпож~ - площадь пожара на время тушения первичными средствами, м²,

Р1> Р2~ - вероятность тушения пожара первичными и привозными средствами,

0,52 - коэффициент, учитывающий степень уничтожения объекта тушения пожара привозными средствами,

С_к - стоимость поврежденных частей здания, руб/м²,

Р'гюж - площадь пожара за время тушения привозными средствами,

Р"пож - площадь пожара при отказе всех средств пожаротушения, м², к - коэффициент, учитывающий косвенные потери.

8. При оборудовании объекта средствами автоматического пожаротушения материальные годовые потери от пожара рассчитываются по формуле

М(П) = М(П.,) + М(П₂) + М(П₃) + М(П₄), (12)

математическое ожидание годовых потерь от пожаров, потушенных соответственно где М(П-|), М(П₂), М(П₃), первичными средствами пожаротушения, установками автоматического М(П₄) - пожаротушения, привозными средствами пожаротушения, при отказе средств

пожаротушения, определяемое по формулам:

M(n₁) = JFC_TF_nox(l₊k)p_1,(i3)

M(n₂) = JFC_TF*_0!K(l + kXl-Pi )Рз_,(14)

М (П з) = JF(C_TF'_no, ₊C_k )0,52(1 + k)[l - ft - (l - p, )p₃ ]p₂. ₍₁₅₎

M (П ₄) = JF(C_TF”_nox +C_k Xl⁺ k) {1 - Pi - (1 - Pi )p₃ - [1 - Pi - (1 - P, ]p₂} .(16)

Р*пож - площадь пожара при тушении средствами автоматического пожаротушения, м²,

Рз - вероятность тушения средствами автоматического пожаротушения.

9. Вероятность возникновения пожара определяется по статистическим данным для аналогичных объектов как отношение общего числа пожаров к площади объекта или по ГОСТ 12.1.004-91 (приложение 3).

10. Стоимость здания и технологической части определяется по проектным материалам, при их отсутствии - по укрупненным показателям.

11. Вероятность безотказной работы первичных средств тушения р-| принимается в зависимости от скорости распространения горения по поверхности Y-| (табл.1).

Таблица 1

12. Вероятность тушения пожара привозными средствами р₂ определяется в зависимости от нормативного расхода воды на наружное пожаротушение и на основании данных о бесперебойности водоснабжения пожарного водопровода или насосами пожарных машин из водоемов q_n (табл. 2).

Таблица 2

13. Вероятность тушения пожара установками автоматического пожаротушения Р2 при отсутствии статистических данных принимается равной 0,86.

14. Коэффициент к, учитывающий косвенные потери, определяется по статистическим данным для аналогичных объектов как отношение косвенных потерь к прямым. В величину косвенных потерь следует включать:

- капитальные затраты на восстановление основных фондов,

- заработную плату за время простоя,

- оплату демонтажных работ и разборку строительных конструкций,

- потери части условно-постоянных накладных расходов,

- потери от недополучения прибыли из-за недовыпуска продукции,

- потеря из-за недоставки продукции,

- потеря предприятия с учетом сопряженности работы производств.

15. Площадь развития пожара рассчитывается в зависимости от вида пожара и средств пожаротушения.

При успешном действии первичных средств пожаротушения площадь пожара F_no)K принимается в зависимости от их технических характеристик равной 0,5-4 м².

При успешном действии установок автоматического пожаротушения площадь пожара F*_no)K принимается равной нормативной площади тушения пожара для расчета расхода средств тушения установками пожарной автоматики по табл. 1 СНиП 2.04.09-84.

Для локальных пожаров площадь пожара при тушении привозными средствами F'_no)K принимается равной площади размещения пожарной нагрузки.

Для объемных пожаров при тушении привозными средствами и их вводе в действие за время, меньшее продолжительности начальной стадии пожара, t < t_Hcn, площадь пожара F'_no)K рассчитывается по формуле

F'_no*:=n(>\B_CBr)² _<17)

где

v_n - линейная скорость распространения горения по поверхности, принимаемая по табл. 3, м/мин, В_св г - время свободного горения, мин.

Таблица 3

Для объемных пожаров при неэффективном действии всех средств тушения и t > t_Hcn площадь пожара F"_no>K принимается равной площади, ограниченной противопожарными стенами.

16. Для расчета потерь от пожара необходима оценка количественных показателей, характеризующих длительность и интенсивность воздействия пожара и позволяющих установить размеры его развития, повреждения здания и технологического оборудования.

Для этого собираются данные о наименовании и размещении веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку, их количестве и низшей теплоте сгорания.

17. Для оценки воздействия пожара на основе анализа размещения пожарной нагрузки и выявления наиболее пожароопасных участков технологического процесса строится сценарий пожара: задаются условно места возникновения пожара и анализируются условия его протекания в зависимости от объемно-планировочного и конструктивного решений и действия средств тушения пожара.

18. По характерным условиям протекания возможного объемного пожара здания разделяются на 3 основных типа:

здание, состоящее из одного объема или нескольких объемов, разделенных противопожарными преградами. В здании происходит свободное развитие пожара по пожарной нагрузке в пределах пожарного отсека, который или заканчивается затуханием, или переходит в горение по всему объему,

здание, состоящее из отдельных помещений. Пожар протекает в пределах помещения до затухания или распространения в другие помещения и с этажа на этаж по проемам, коммуникациям либо после наступления предела огнестойкости ограждающих конструкций помещений,

здание, состоящее из основного объема и встроенных помещений в виде вставок или встроек. Возможно возникновение пожара как в основном объеме с развитием, характерным для типа 1, так и в отдельных помещениях с развитием пожара, характерным для типа 3 и переходом его в основной объем.

19. В здании или помещении рассчитывается пожарная нагрузка в кг или МДж на 1 м² площади пола при распределении пожарной нагрузки по всему помещению, части его при неравномерном распределении пожарной нагрузки или площади тепловоспринимающих ограждающих конструкций при определении вида пожара:

J

Р =m₁/s

1=1 , {18)

где

Р - пожарная нагрузка, кг/м²,

М, - масса i-ro вещества или материала, кг,

S - площадь пола помещения, части пола или площадь тепловоспринимающих ограждающих конструкций, м², j - число видов веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку.

Или

P=S^MiQf^/s

¹⁼¹ ,(19)

где

Р - пожарная нагрузка, МДж/м²,

„ р количество теплоты, выделяемой 1 кг i-ro вещества или материала при полном его сгорании (низшая Уj " теплота сгорания), МДж/кг.

20. В пожарную нагрузку включаются горючие вещества и материалы, находящиеся в пределах помещения в период их наибольшего скопления в соответствии с НПБ 105-95.

21. При расчете пожарной нагрузки на 1 м² площади тепловоспринимающих ограждающих конструкций их площадь определяется по формуле

S =

по в

,(20)

где