Повышение надежности расчетов пожарного риска: методология учета неопределенностей и анализа чувствительности
Авторы: Карькин И. Н., Субачев С.В., Контарь Н.А. – https://pyrosim.ru/
Современные программные комплексы, реализующие полевые модели пожара (CFD), позволяют получать детализированную картину развития опасных факторов пожара (ОФП). Высокое качество визуализации и развитый функционал нередко создают впечатление высокой точности получаемых результатов. Однако объективная точность таких расчетов ограничена, поскольку моделируемые процессы по своей природе стохастичны и подвержены значительной неопределенности исходных данных.
Цель данной статьи – предложить инженерно-практический подход, позволяющий повысить надежность и обоснованность выводов, получаемых при расчете пожарного риска, без изменения действующей нормативной базы, в рамках требований Федерального закона № 123-ФЗ и установленного им критерия индивидуального пожарного риска.
Источники неопределенностей и последствия
Достоверность итогового вывода о соответствии объекта требованиям пожарной безопасности напрямую зависит от полноты и точности исходных данных. На практике инженер сталкивается с каскадом неопределенностей, которые накапливаются на каждом этапе расчета:
Учим расчету пожарных рисков и категорированию объектов
Инженерный выбор методики расчета в условиях неопределенности
Из признания фундаментальной неопределенности вытекает ключевой принцип профессиональной ответственности. В зависимости от квалификации, опыта и понимания границ применяемых моделей, инженер должен выбрать один из двух путей. Как подчеркивается в выводах аналитического отчета Еврокомиссии (JRC, 2025), эффективность инженерного подхода напрямую зависит от уровня образования и компетенций специалистов.
Подход 1 – консервативные и легко верифицируемые методы.
Если у специалиста нет глубокого академического образования в области гидрогазодинамики, теплофизики и численных методов, а также многолетнего опыта верификации моделей, использование сложных CFD-инструментов становится неоправданным риском. В этом случае профессиональный долг – использовать простые, консервативные и легко проверяемые методы: Зональные (двухзонные) модели, простые аналитические зависимости и эмпирические формулы. Эти подходы примитивны и не дадут красивой картинки, но любой коллега или эксперт может взять калькулятор и проверить логику и результат – это безопасный и ответственный путь.
Подход 2 – управление неопределенностями при использовании CFD.
Применение CFD-моделей целесообразно, когда инженер понимает, что результат расчета – это не одно «единственно верное число», а лишь одно из возможных состояний системы. Использует сложные модели как способ оценить влияние ключевых параметров на общую картину безопасности. В этом случае основной акцент переносится от «точности» к устойчивости решения к изменениям исходных данных.
Предлагаемая методология: анализ чувствительности и устойчивости выводов
Для однозначного понимания далее используются следующие обозначения:
tбл – время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП в соответствии с методиками расчета риска;
tрасч – расчетное время эвакуации людей до достижения ими безопасной зоны;
kб – нормативный коэффициент безопасности (0.8);
Kнад= (tбл* kб – tрасч)/ tрасч – относительный коэффициент надежности вывода.
Сложившаяся практика, ориентированная преимущественно на формальное выполнение условия
tрасч < tбл * kб
не дает ответа на вопрос: насколько устойчив этот вывод к вариациям исходных данных? Для повышения объективности оценки предлагается дополнить отчет по расчету пожарного риска обязательным разделом:
Раздел X. Анализ чувствительности и устойчивости выводов
X.1. Цель и задачи анализа
Цель анализа — количественно оценить влияние вариативности ключевых исходных данных на итоговый вывод о соответствии объекта требованиям пожарной безопасности.
Задачи:
X.2. Общая методика проведения анализа
Анализ проводится путем выполнения серии проверочных расчетов, в которых поочередно изменяется один из ключевых параметров, принятых в основном расчете. При этом определяется перечень параметров, по которым разумно ожидать неблагоприятные отклонения (HRR, tнэ, состояние проемов, отказ элементов СПДЗ и др.). Для каждого параметра задается консервативное изменение (увеличение/уменьшение), отражающее реалистичный неблагоприятный сценарий. Выполняются проверочные расчеты, по результатам которых оцениваются новые значения Kнад
X.3. Обязательные проверочные расчеты
Результаты проверочных расчетов рекомендуется представлять в табличной форме, включающей, как минимум: идентификатор расчета; измененный параметр и характер изменения; значения tрасч, tбл и Kнад
Минимальный обязательный набор проверок предлагается следующим:
X.3.1. Чувствительность к параметрам источника пожара. Проводится расчет с увеличением удельной скорости тепловыделения на 30 % по сравнению с базовым.
X.3.2. Чувствительность к параметрам эвакуации. Проводится расчет, в котором для 20 % людей время начала эвакуации tнэ увеличивается на 60 секунд.
X.3.3. Чувствительность к населенности. Проводится расчет, в котором количество людей на основном пути эвакуации увеличивается на 15%.
X.3.4. Чувствительность к состоянию проемов. Выполняется расчет для сценария, в котором один из дверных проемов на основном пути эвакуации (не являющийся эвакуационным выходом из здания) считается постоянно открытым.
X.3.5. Устойчивость к отказам инженерных систем (при наличии). При наличии систем противодымной защиты выполняется расчет с имитацией отказа одного наиболее критичного элемента (например, дымового клапана или вентилятора).
При специфике объекта перечень проверок может быть дополнен (например, вариацией эффективности АУПТ, иными вариантами очага пожара и т.д.). Важно, чтобы описанный набор проверок рассматривался как минимально необходимый, а не как исчерпывающий.
X.4. Анализ результатов и формулирование выводов
Итоговый вывод должен содержать: краткую характеристику параметров, по которым запасы признаны достаточными, перечень критически значимых параметров и связанных с ними сценариев, список предложенных компенсационных мероприятий.
Пример формулировки:
«Проведенный анализ чувствительности показал достаточную надежность по параметрам источника пожара (HRR +30 %) и времени начала эвакуации (увеличение tнэ на 60 с для 20% людей). Критически значимым параметром является постоянное открытие двери на пути эвакуации из коридора 2-го этажа: в данном варианте расчета условие безопасной эвакуации не выполняется, а Kнад принимает отрицательное значение. Отсутствие запаса по данному параметру требует разработки компенсационных мероприятий, в том числе обязательной установки дверных доводчиков на указанную дверь и включения контроля их исправности в регламент эксплуатации объекта.»
Таким образом, раздел «Анализ чувствительности и устойчивости выводов» из формальной вставки превращается в ключевой инструмент, позволяющий инженеру выявлять реальные пожарные риски объекта и обосновывать необходимые компенсационные меры, а эксперту – проводить оценку достаточности заложенных запасов.
Заключение
Развитие инженерии пожарной безопасности связано не столько с поиском «идеальной» модели пожара или движения людей, сколько с совершенствованием методологии работы с неопределенностями. Предлагаемое введение обязательного анализа чувствительности и устойчивости выводов в состав расчетов пожарного риска позволяет:
Для инженера: повышает объективность и прозрачность проектных решений; помогает заранее выявить слабые места объекта и сосредоточить усилия на действительно критичных параметрах; предоставляет аргументированный материал для диалога с экспертизой.
Для экспертизы: позволяет единообразно сравнивать решения; дает формализованный критерий оценки надёжности расчета пожарного риска, а не только факт выполнения базового неравенства.
Для системы нормирования: способствует эволюционному развитию риск-ориентированного подхода без немедленного изменения формальных критериев риска; повышает культуру выполнения и анализа инженерных расчетов в области пожарной безопасности;
Тем самым достигается более высокий, реальный уровень безопасности объектов при сохранении действующих нормативных критериев, но с существенно более качественной инженерной проработкой расчётов.
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.
У вас тоже есть чем поделиться с нашими читателями? Присоединяйтесь к нашей команде и станьте автором-экспертом, делясь своим опытом и знаниями с нашими подписчиками! Присылайте ваши статьи и заметки на нашу почту mail@takir.ru с пометкой “для блога”.
Расчет пожарного риска – это в первую очередь риск для самого разработчика этот расчета. Если сгорел склад, на кого повесить материальный ущерб. Ответ очевиден.