Глава 3. Экономическое обоснование использования компьютерного моделирования пожара

Здесь приведён сравнительный расчет стоимости компьютерного моделирования пожара и затрат на проведение экспериментальных натурных исследований динамики ОФП на фрагменте здания.

Натурный объект имеет размеры: длина -5 м; ширина -4 м; высота - 3 м (здание одноэтажное). Продолжительность проведения экспериментальных исследований – 1 месяц.

Определение стоимости проведения экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования состоят из следующих этапов:

· возведение натурного или модельного объекта, адекватного исследуемому объекту;

· подготовка и установка научной аппаратуры на объект изучения; проведение собственно экспериментального изучения термогазодинамики пожара (инициирование пожара, проведение измерений полей давлений, температур и т.п.);

· анализ полученных результатов и выдача рекомендаций по снижению пожароопасности объекта.

Сметная стоимость строительных работ по возведению натурного объекта будет определяться по формуле:

, (25)

где К_пз – прямые затраты на строительные работы, К_нр – накладные расходы, К_сп – сметная прибыль.

Прямые затраты рассчитываются с использованием следующей формулы:

, (26)

где З_пр – заработная плата строительным рабочим, М – стоимость строительных материалов, (табл. 12).

Заработная плата строительным рабочим принимается равной 40 тыс. руб. (бригада из 5 чел.):

З_пр = 1,26·200 = 252 тыс. руб.

Стоимость строительных материалов, необходимых для возведения экспериментального объекта определяем на основании табл. 12, она равна: М= 208,41 тыс. руб.

Таблица 12. Стоимость строительных материалов

Примечание. Количество требуемого кирпича определяется по формуле:

N = F·n, (27)

где F – площадь наружных стен, м²;

n – количество кирпичей в кладке в 1 м², n = 155 штук для кладки в 2,5 кирпича.

N = 54·155 = 8370 шт.

Тогда прямые затраты равны:

К_пз = 252 + 216,35 = 468,35 тыс. руб.

Накладные расходы определяются по следующей формуле:

тыс. руб.

где Н_НР = 110 % – норма накладных расходов от фонда заработной платы.

Величину сметной прибыли определяем по следующей формуле:

тыс. руб.

где Н_СП - норма сметной прибыли – 90 % от фонда заработной платы.

Окончательно сметная стоимость строительных работ рассчитывается по приведенной ранее формуле (25):

К_с = 468,35+ 307,44 + 201,6 = 977,39 тыс. руб.

Затраты на экспериментальное исследование динамики опасных факторов пожара в этом помещении и последствий от возможного пожара.

Текущие затраты непосредственно на научные исследования составляют:

, (28)

где С_зп – заработная плата научным сотрудникам, С_зп = 3·n = 1,26·20·2 = 50,4 тыс. руб/месяц, 3 – зарплата одного научного сотрудника, n - число научных сотрудников.

Стоимость научного оборудования равна:

К_об = М_пк+М_ик = 50,4 + 2000,0 = 2050,4 тыс. руб.

Амортизационные отчисления составляют:

С_об = (К_об Н_ам)/12 = (2040·0,2)/12 = 34 тыс. руб./месяц,

где М_пк = 40,0 тыс. руб. – цена персонального компьютера; M_ик = 2000,0 тыс.руб. – стоимость 80-ти канального информационно-измерительного комплекса для измерения температур и давлений; Н_ам = 0,2 – норма амортизационных отчислений за время проведения эксперимента.

Расходы на эксплуатацию научного оборудования принимаем равными:

Р_эоб = 12 тыс. руб./месяц

Тогда текущие затраты непосредственно научных исследований равны:

C_ни = 50,4 + 34 + 12,0 = 96,4 тыс. руб./месяц

Окончательно текущие затраты на проведение экспериментальных исследований динамики опасных факторов пожара в помещении и его возможных последствий равны:

С_э = (К_с Н_ам)/12 + С_ни = (977,39·0,04)/12 + 96,4 = 99,66 тыс. руб./месяц

где Н_ам – норма амортизационных отчислений на натурный объект, равная 4 % в год.

Рассчитаем стоимость численного компьютерного эксперимента по определению динамики опасных факторов пожара на объекте. Будем предполагать, что используемая математическая модель расчета ОФП в помещении дает достаточно надежные для практических целей результаты. Используемая в данном дипломном проекте полевая математическая модель удовлетворяет этому критерию.

Текущие затраты на проведение численного компьютерного эксперимента равны:

С_кэ = (M_пк H_ам)/12+Зр + С_рп = (40,0·0,2)/12 + 50,4 + 40,0 = 91,07 тыс. руб./мес.

где З_р – заработная плата одного программиста; С_pn – затраты на создание программы на ПЭВМ (1 научный сотрудник и 1 программист с заработной платой 20,0 тыс. руб. за 1 месяц работы).

Определяем приведенные затраты для каждого варианта:

тыс. руб./месяц

тыс. руб./месяц

где – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений;

– нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в оборудование, = 0,15.

Экономический эффект от применения компьютерного моделирования пожара составит:

тыс. руб./месяц

Вывод. Численный (компьютерный) эксперимент по моделированию ОФП обходится дешевле, чем натурный эксперимент. Однако используемая при этом методика расчета обязательно должна давать надежные результаты.

Заключение

В работе проведен анализ состояния системы противопожарной защиты объекта защиты – здания торгового комплекса «Миллениум», расположенного по адресу: ХМАО, г. Когалым, ул. Южная, д. 7, с целью допустимости сохранения существующих объемно-планировочных решений при обеспечении безопасной эвакуации людей в случае возникновения пожара.

При обследовании объекта установлено, что в торговом помещении количество людей согласно данных более 50 человек, а ширина дверей эвакуационных выходов составляет менее 1,2 м, что не соответствует нормативным документам. С целью проверки обеспечения пожарной безопасности объекта при несоответствии ширины эвакуационных выходов проводились расчеты пожарного риска.

Построены поля опасных факторов пожара для сценариев развития пожара в здании, а также определены значения времен блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара на основе моделирования динамики развития пожара при помощи программного комплекса «FDS», реализующего полевой метод.

Определены фактические времена эвакуации людей из здания для шести сценариев развития пожара при помощи программы «Расчёт времени эвакуации на основе математической модели индивидуально-поточного движения людей из здания», которая определяет расчетное время эвакуации людей из помещений и здания по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

В работе определена расчётная величина пожарного риска в здани на основе расчётов времени эвакуации людей из здания и времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара по различным сценариям развития.

Установлено, что индивидуальный пожарный риск не превышает нормативные значения. Безопасная эвакуация людей из зданий обеспечивается.

Выполнено экономическое обоснование использования компьютерного моделирования пожара. Определено, что численный (компьютерный) эксперимент по моделированию ОФП обходится намного дешевле, чем натурный эксперимент. Однако используемая при этом методика расчета обязательно должна давать надежные результаты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ Технический регламент о требованиях пожарной безопасности

Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (утверждена приказом МЧС России №404 от 10.07.2009 с изм. утвержденным приказом МЧС России от 14.12.2010 г. №649).

3. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. – 118 с.

4. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. – М.: Стройиздат, 1987. – 288 с.

5. Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. – М.: ЗАО Спецтехника, 2000. – 361 с.

6. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. – М. ВИПТШ МВД СССР, 1980. – 256 с.

7. В. В. Холщевников, Д. А. Самошин. Эвакуация и поведение людей при пожарах: Учеб. Пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.

8. И.Л.Майков. Исследование процессов гидродинамики и химической кинетики методами математического моделирования // Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. физ.-мат. наук. — М.: ОИВТ РАН.— 2007. — С. 42.

9. J.E. Floyd H.R. Baum K.B. McGrattan, S. Hostikka, R.G. Rehm. Fire Dynamics Simulator (Version 5), Technical Reference Guide: Nist special publication 1018-5. — Gaithersburg, Maryland: National Institute of Standards and Technology, 2009. — September.

10. G.P. Forney. User’s Guide for Smokeview Version 5 - A Tool for Visualizing Fire Dynamics Simulation Data: Nist special publication 1017-1. — Gaithersburg, Maryland: National Institute of Standards and Technology, 2009. — September.

11. G.P. Forney. Smokeview (Version 5) - A Tool for Visualizing Fire Dynamics Simulation Data. Volume II: Technical Reference Guide: Nist special publication 1017-2. — Gaithersburg, Maryland: National Institute of Standards and Technology, 2009. — September.

12. S. Hostikka K.B. McGrattan, B.W. Klein, J.E. Floyd. Fire Dynamics Simulator (Version 5), User’s Guide: Nist special publication 1019-5.— Gaithersburg, Maryland: National Institute of Standards and Technology, 2009. — September.

13. J. Smagorinsky. General Circulation Experiments with the Primitive Equations. I. The Basic Experiment // Monthly Weather Review, 91(3).— 1963. — Pp. 99–164.

14. С.В. Пузач. Методы расчёта тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности: монография. - М.: Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2005. - 289 с.

15. СП 1.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы.

16. СП 2.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты.

17. СП 3.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Требования пожарной безопасности.

18. СП 4.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям.

19. СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.

20. СП 6.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Электрооборудование. Нормы и правила проектирования.

21. СП 7.13130.2009 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования.

22. СП 8.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности.

23. СП 10.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности.

24. СП 12.13130.2009 Определение категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

25. СНиП 31.01-2003 Здания жилые многоквартирные.

26. СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения.

27. СНиП 35-01-2001 Доступность зданий и сооружений для маломобильных групп населения.

28. ГОСТ Р 53296-2009 Лифты для пожарных. Общие технические требования.

29. ГОСТ 12.1.033-81* (с изменением 1) ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения.

30. ПУЭ Правила устройства электроустановок.

31. ППБ 01-03 Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.

32. Пузач С.В. Математическое моделирование тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. – 150 с.

33. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 336 с.

34. Автоматизированная информационная система по требованиям пожарной безопасности в строительстве «Экспертиза». М. ВНИИПО, 2003.

35. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. – М. ВИПТШ МВД СССР, 1980. – 256 с.

Приложение 1

Фототаблица помещений ТК

Приложение 2