DIPLOMSKO DELO

U

L

F

DIPLOMSKO DELO

Filip Korošec

Ljubljana, 2021

U

L

F

UNIVERZITETNI ŠTUDIJSKI PROGRAM 1. STOPNJE TEHNIŠKA VARNOST

Prvi korak k adaptivni evakuaciji iz stavb

DIPLOMSKO DELO

Filip Korošec

M

:

Ljubljana, 2021

IZJAVA O AVTORSTVU

Spodaj podpisani Filip Korošec sem avtor diplomskega dela z naslovom: Prvi korak k adaptivni evakuaciji iz stavb

S svojim podpisom zagotavljam, da:

• je diplomsko delo rezultat mojega raziskovalnega dela pod mentorstvom izr.prof.dr. Simon Schnabl, univ.dipl.inž.grad.;

• sem poskrbel, da so dela in mnenja drugih avtorjev, ki jih uporabljam v

predloženem diplomskem delu, navedena oziroma citirana v skladu z navodili;

• se zavedam, da je plagiatorstvo, v katerem so tuje misli oziroma ideje

predstavljene kot moje lastne, kaznivo po zakonu (Zakon o avtorski in sorodnih pravicah – uradno prečiščeno besedilo (ZASP-UPB3) (Ur. list RS, št. 16/2007);

• sem poskrbel za slovnično in oblikovno korektnost diplomskega dela;

• je elektronska oblika diplomskega dela identična tiskani obliki diplomskega dela.

V Ljubljani, avgust 2021 Podpis avtorja:

Prvi korak k adaptivni evakuaciji iz stavb

Povzetek: Diplomsko delo obsega celovito analizo sistema za varno in hitro evakuacijo. Za višjo stopnjo preglednosti je bila najprej preučena zakonodajna podlaga evakuacije in nato glede na ugotovitve pripravljene ustrezne hipoteze o pomanjkljivosti sistema. Pri analiziranju hipotez sta bila uporabljena simulacijska programa Pyrosim in Pathfinder, ki v komplementarni obliki podajata realen vpogled v želene nevarne situacije in nudita popoln pregled nad prisotnimi parametri. Za izvedbo simulacij je bil nato izdelan model večnadstropne stavbe s preglednim in enostavnim tlorisom. Ta je bila opremljena v stilu pisarn in je vsebovala štiri izhode in dva ločena stopnišča. Dve izmed treh hipotez so bile analizirane s pomočjo pripravljenega modela, medtem ko je bila ena analizirana s preučevanjem strokovne literature iz tega področja. Ugotovljeno je bilo, da so podane hipoteze veljavne, kar je potrdilo začetne pomisleke glede pomanjkljivosti sistema.

Ključne besede: Evakuacija, zakonodaja, varnostni znaki, simulacija.

The first step towards adaptive evacuation from buildings

Abstract: The work includes a comprehensive analysis of the system for safe and fast evacuation. In order to achieve a higher level of transparency, the legal basis for evacuation was first examined and then, based on the results, appropriate corresponding hypotheses were made about the shortcomings of the evacuation system. The Pyrosim and Pathfinder simulation programmes were used to analyse the hypotheses, which provide a realistic insight into the desired hazardous situations in a complementary form and offer a complete overview of the existing parameters. A model of a multi-storey building with a transparent and simple floor plan was created and used to perform the simulations. The building was office-like style and contained four exits and two separate staircases. Two of the three hypotheses were analysed using the relevant literature in the field. The hypotheses were found to be valid and confirmed the initial concerns about the inadequacies of the evacuation system.

Keywords: Evacuation, legislation, safety signs, simulation.

Kazalo:

1 Uvod ... 1

1.1 Pregled zakonodaje ... 1

1.1.1 Zakon o varstvu pred požarom ... 2

1.1.2 Pravilnik o požarnem redu ... 3

1.2 Interpretacija zakonodaje ... 4

1.3 Predstavitev orodij za izvedbo analize ... 5

1.3.1 Pyrosim ... 6

1.3.2 Pathfinder ... 7

2 Namen dela in hipoteze ... 9

2.1 1.Hipoteza: Vnaprej določene evakuacijske poti niso najugodnejše v vseh primerih. ... 9

2.2 2.Hipoteza: Osvetljeni ali odsevni znaki za evakuacijo so zaradi svoje predpisane oblike in pozicije lahko neuporabni. ... 10

2.3 3.Hipoteza: Določeni mobilno ali mentalno ovirani ljudje niso sposobni samostojne evakuacije. ... 10

3 Eksperimentalni del ... 11

3.1 Izdelava modela za analizo ... 11

3.2 Določanje najbolj kritične lokacije požara ... 16

3.3 Analiza hipotez: ... 17

3.3.1 1. Hipoteza: Vnaprej določene evakuacijske poti niso najugodnejše v vseh primerih ... 17

3.3.2 2.Hipoteza: Znaki za evakuacijo so zaradi predpisane oblike in pozicije lahko neuporabni. ... 23

3.3.3 3.Hipoteza: Določeni mobilno ali mentalno ovirani ljudje niso sposobni samostojne evakuacije. ... 27

4 Rezultati in razprava ... 31

4.1 V naprej določene evakuacijske poti niso najugodnejše v vseh primerih ... 31 4.2 Znaki za evakuacijo so zaradi predpisane oblike in pozicije lahko neuporabni.

31

4.3 Določeni mobilno ali mentalno ovirani ljudje niso sposobni samostojne

evakuacije. ... 32

4.4 Razprava ... 32

4.4.1 Večina v požaru prisotnih ljudi med evakuacijo ne pozna njegove lokacije. 33 4.4.2 V stavbah namenjenih javnosti, ljudje v večini niso seznanjeni s potekom evakuacije. ... 33

4.4.3 Trenutni sistem evakuacije uporabniki razumejo bolj kot zakonsko predpisano obveznost, kot pa nujni sestavni del stavbe. ... 33

5 Zaključek ... 35

6 Literatura ... 37

Kazalo slik

Slika 2: Pravilno razmerje dimenzij mreže ... 7

Slika 3: Uporabljeni parametri ... 11

Slika 4: Tloris stavbe The National ... 12

Slika 5 Tloris izdelanega modela ... 12

Slika 6: Evakuacijske poti v pritličju ... 13

Slika 7: Evakuacijske poti v 1. in 2. nadstropju ... 14

Slika 8: Delitev stavbe na sektorje in sobe ... 15

Slika 9: Lokacije predvidenih požarov ... 15

Slika 10: Primerjava požara v B1-6 (levo) in v A0-1 (desno) ... 16

Slika 11: Začetek poti opazovane osebe št. 71 ... 20

Slika 12: Pogled osebe št. 71 ob vstopu v stopnišče ... 20

Slika 13: Nadaljevanje poti osebe št. 71 ... 21

Slika 14: Grafični prikaz širjenja dima po stavbi po 200 sekundah pretečenega časa ... 21

Slika 15: Prikaz ugodnejše evakuacije za osebo št. 71 ... 22

Slika 16: V prilogi predpisani varnostni znaki za evakuacijo ... 24

Slika 17: Shematski prikaz testnega laboratorija ... 26

1

1 Uvod

Tekom razvoja moderne urbanizacije smo si ljudje prizadevali prilagoditi in optimizirati naše neposredno okolje. To ni razvidno le v dvigu kvalitete zgrajenih stavb, temveč tudi v sami postavitvi in uporabnosti prostorov, ki se nahajajo v njej. Z eksponentnim napredkom v arhitekturi smo prešli iz enostavnih štirioglatih hiš v ogromne stavbne komplekse in več sto nadstropne stolpnice. Z industrijsko revolucijo je pojav umetnih materialov, kot so beton, jeklo in steklo, prinesel številne nove konstrukcijske oblike [1], kot so jeklene in armiranobetonske konstrukcije. S pojavom mehaniziranih proizvodnih orodij pa tudi nove gradbene procese [2]. Tehnološki razvoj na tem področju nam je tako omogočil izgradnjo posebno namenskih stavb, optimiziranih na točno določene dejavnosti.

Ker pa danes tehnologija skoraj na vseh področjih prehiteva naše doumevanje morebitnih nevarnosti, se zlahka zgodi, da novo nastala nevarnost ostane dalj časa neopažena oz. se je začnemo zavedati šele po prvi nesreči. Preprečitev še nepoznane nevarnosti je izredno zahtevna, če ne nemogoča naloga. V situacijah, pri katerih se na omejevanje neke nepoznane nevarnost ne moremo posebej pripraviti je pomembno, da imamo pripravljen vsaj primeren sistem varne evakuacije potencialno ogroženih ljudi.

Takšen sistem ni pomemben le v primeru nepoznanih nevarnosti, vendar tudi za nevarnosti, pri katerih možnost nastanka le teh ne moremo povsem preprečiti. Ker pa kot vir potencialne nevarnosti lahko štejemo tudi ljudi same, lahko rečemo, da je nevarnost vselej prisotna. Če neke potencialne nevarnosti ne moremo preprečiti mora biti naša naslednja prioriteta implementirati sistem za hitro in predvsem varno evakuacijo ljudi iz stavbe. Temu v prid vlada izda zakonodajo, ki s implementacijo minimalnih kriterijev tvori sistem za zagotavljanje varne evakuacije v vseh registriranih stavbah. Zakon tako obvezuje vse lastnike nepremičnin, da v svojih stavbah pripravijo požarni red, požarni načrt in načrt evakuacije [3]. Tukaj pa se pojavi vprašanje, ali je trenutni sistem res zanesljiv ali le čakamo na naslednjo večjo nesrečo?

1.1 Pregled zakonodaje

Na sistem evakuacije se predvsem navezujeta zakon (Zakon o varstvu pred požarom (ZVPoz) (Uradni list RS, št. 3/07 – uradno prečiščeno besedilo, 9/11, 83/12, 61/17 – GZ in 189/20 – ZFRO)) in pravilnik (Pravilnik o požarnem redu (Uradni list RS, št. 52/07, 34/11 in 101/11)). Kljub imenu pa ta sistem ni namenjen le varstvu pred požarom, temveč tudi primerom naravnih nesreč in ostalih škodljivih dejavnikov v stavbah. Ker pa je požar nekako najbolj mogoča izmed teh nevarnosti pa je praviloma sistem zasnovan predvsem s poudarkom na požarni varnosti. Izmed pomembnejših členov zakonodaje so tako:

2

1.1.1 Zakon o varstvu pred požarom

35. člen

(požarni red, načrt in pripravljenost sredstev)

(1) Lastniki ali uporabniki stanovanjskih objektov, razen eno in dvostanovanjskih stavb, ter lastniki ali uporabniki poslovnih in industrijskih objektov morajo določiti požarni red, ki vsebuje:

1. organizacijo varstva pred požarom;

2. ukrepe varstva pred požarom, ki jih zahtevajo delovne in bivalne razmere, kot so prepoved kajenja, uporabe odprtega ognja ali orodja, ki se iskri, tam kjer je to prepovedano, odstranjevanje vseh gorljivih snovi, ki niso potrebne za nemoten potek dela, iz požarno ogroženih prostorov in druge ukrepe ter način in kontrolo izvajanja teh ukrepov;

3. navodila za ravnanje v primeru požara;

4. način usposabljanja.

(2) Za objekte, v katerih je več lastnikov ali uporabnikov, lahko lastniki in uporabniki izdelajo skupni požarni red. Lastniki in uporabniki, ki uporabljajo isti objekt, morajo uskladiti načrte evakuacije tudi, če ne izdelajo skupnega požarnega reda.

(3) V poslovnih, stanovanjskih in industrijskih objektih mora biti del požarnega reda iz 1., 2. in 3. točke prvega odstavka tega člena izobešen na vidnem mestu.

(4) V objektih iz prejšnjega odstavka morajo biti za primer požara pripravljeni oprema, naprave in druga sredstva za varstvo pred požarom, ki jih je treba vzdrževati v skladu s tehničnimi predpisi in navodili proizvajalca. Evakuacijske poti in prehodi, dostopi, dovozi ter delovne površine za intervencijska vozila morajo biti proste in prehodne ter označene v skladu s predpisi. Oprema, naprave ali druga sredstva ob evakuacijskih poteh morajo biti nameščena tako, da ne morejo zapreti evakuacijskih poti.

Evakuacijsko pot, pomembno za požarno varnost, se lahko spremeni le, če se izdela strokovna presoja, s katero se dokaže, da se zaradi spremembe evakuacijske poti požarna varnost objekta ne bo zmanjšala. Dostop do opreme, naprav in sredstev za varstvo pred požarom mora biti prost.

(5) Za požarno bolj ogrožene objekte in za objekte, v katerih se zbira več ljudi, je treba izdelati požarne načrte in načrte evakuacije ob požaru. Požarni načrt je treba izdelati tudi za objekte, ki so opremljeni s sončnimi elektrarnami, povezanimi na javno omrežje.

Lastnik ali uporabnik objekta mora en izvod požarnega načrta izročiti gasilski enoti, ki opravlja javno gasilsko službo na območju, kjer je tak objekt. Gasilska enota lahko predlaga lastniku ali uporabniku dopolnitev ali spremembo požarnega načrta, če oceni, da je požarni načrt pomanjkljiv in ni zagotovljeno ustrezno posredovanje gasilcev ter

3

drugih reševalcev v primeru požara v takem objektu. Gasilska enota požarni načrt lahko uporablja izključno za opravljanje operativnih gasilskih nalog.

(6) Minister določi objekte iz prvega in prejšnjega odstavka, vsebino in pogoje za izdelavo požarnega reda, požarnega načrta in načrta evakuacije, merila za izbiro in namestitev gasilnih aparatov ter drugo obvezno opremo, ki jo morajo imeti objekti iz tretjega, četrtega in petega odstavka tega člena.

(7) Lastniki ali uporabniki objektov iz petega odstavka tega člena morajo najmanj enkrat letno izvesti praktično usposabljanje za izvajanje evakuacije iz objekta ob požaru.

(8) Za izvajanje splošnih ukrepov varstva pred požarom, določenih za poslovne, industrijske in druge delovne prostore, je odgovoren delodajalec, če ni lastnik objektov ali prostorov, ki jih uporablja [3].

1.1.2 Pravilnik o požarnem redu

10. člen (načrt evakuacije)

(1) Načrt evakuacije je grafični prikaz objekta ali delov objekta s podatki, ki prikazujejo možnost urejenega gibanja oseb na varno mesto ob požaru ali drugi nevarnosti. V njem mora biti vrisan položaj posamezne sobe ali posameznega prostora oziroma točka nahajanja, evakuacijska pot, zbirno mesto, mesta, kjer so nameščene naprave, oprema in sredstva za gašenje ter položaj ročnih javljalnikov požara.

(2) Načrt evakuacije mora biti izobešen v vsaki sobi ali v prostoru, kjer se skladno z namembnostjo objekta, zbirajo ali zadržujejo ljudje.

(3) V hotelskih in drugih sobah, ki so namenjene nastanitvi gostov, mora biti poleg načrta evakuacije tudi navodilo za ravnanje v primeru požara, napisano v slovenskem, angleškem in nemškem jeziku. Na območjih, kjer živijo pripadniki avtohtone italijanske in madžarske narodne skupnosti, morajo biti navodila napisana tudi v jeziku narodne skupnosti.

(4) Lastniki ali uporabniki, ki uporabljajo isti objekt, morajo načrte evakuacije uskladiti [4].

4

10.a člen (evakuacijske poti)

(1) Lastnik ali uporabnik stanovanjskega, poslovnega in industrijskega objekta, ki mora izdelati požarni red v skladu s predpisi, mora zagotoviti, da so evakuacijske poti in zasilni izhodi vedno prosti in prehodni. Ob nevarnosti mora biti uporabnikom objektov omogočena hitra in varna evakuacija.

(2) Evakuacijska pot se v nobenem elementu, pomembnem za požarno varnost, ne sme spremeniti, ne glede na morebitno spremembo števila uporabnikov objekta, razen zaradi posegov v objekt, za katere je pridobljeno novo gradbeno dovoljenje.

(3) Ne glede na prejšnji odstavek je element evakuacijske poti pomembne za požarno varnost dovoljeno spremeniti, če se izdela strokovna presoja, s katero se dokaže, da se zaradi sprememb evakuacijske poti požarna varnost objekta ne bo zmanjšala. Strokovno presojo izdela odgovorni projektant, ki sme izdelati študijo požarne varnosti [4].

10.b člen

(označevanje evakuacijskih poti)

(1) Evakuacijske poti in zasilni izhodi morajo biti označeni v skladu s predpisi, ki določajo varnostne znake. Te oznake morajo biti trajne in ustrezno nameščene.

(2) Zbirno mesto, določeno z načrtom evakuacije, mora biti v načrtu evakuacije in na prostem, kjer je to možno, označeno z znakom, določenim v prilogi 3 tega pravilnika [4].

1.2 Interpretacija zakonodaje

Kot je lahko razvidno iz zgornjih členov, je sistem evakuacije v večjem delu implementiran preko načrta evakuacije, ki grafično prikazuje objekt ali dele objekta s podatki, ki prikazujejo načrtovano gibanje oseb na varno mesto ob požaru ali drugi nevarnosti. Njegovi obvezni sestavni deli so točka nahajanja, evakuacijska pot, zbirno mesto, mesta, kjer so nameščene naprave, oprema in sredstva za gašenje ter položaj ročnih javljalnikov požara. Dostopnost načrta je dosežena tako, da je načrt izobešen na ključnih mestih stavbe, kjer se po navadi zadržujejo ljudje. Same evakuacijske poti, pa morajo biti predhodno določene v skladu s predpisi, katerih vsebino in pogoje določi pristojni minister. Ko pa gre za požarno bolj ogrožene objekte in za objekte, v katerih se zbira več ljudi, mora lastnik ali uporabnik objekta en izvod požarnega načrta izročiti javni gasilski službi, ki lahko predlaga lastniku ali uporabniku dopolnitev ali spremembo načrta, če oceni, da je le ta pomanjkljiv. Lastniki takih objektov so dolžni najmanj enkrat letno izvesti praktično usposabljanje za izvajanje evakuacije iz objekta ob požaru. Kot posebnost v zakonodaji lahko opazimo posebna oziroma dodatna

5

navodila za evakuacijske poti v samopostrežni prodajalni in nakupovalni ulici v nakupovalnih centrih. Ta navodila se osredotočajo predvsem na širino in dostopnost evakuacijske poti ter razpoložljivost zadostnih količin gasilnikov in evakuacijskih načrtov v stavbi.

Iz prej omenjenih členov zakonodaje nam je lahko kmalu očitno, da trenutni sistem za zagotavljanje varne evakuacije bazira predvsem na predhodni pripravi načrtov evakuacije in zagotovitvi ustreznih pogojev za olajšanje poteka evakuacije. V drugih besedah povedano je sistem sam po sebi pasivne narave, saj strmi k širši univerzalnosti uporabe in se za aktivni del procesa evakuacije zanaša predvsem na gasilske službe. To v praktičnem pogledu ni tako slaba stvar, saj nekoliko olajša proces izgradnje stavb in omogoča lastnikom relativno nizko stopnjo vzdrževanja sistema, vendar se ravno zaradi svoje preprostosti in pasivnega pristopa takšen sistem v številnih situacijah izkaže kot neučinkovit. Situacije katere bom raziskal v nadaljevanju se v večji meri pojavljajo, kot posledica limitiranega pristopa izvedbe evakuacije in se nanašajo predvsem na neustreznost sistema za razne ogrožene ali neinformirane skupine prebivalstva.

1.3 Predstavitev orodij za izvedbo analize

Kot sem že prej omenil, si bom pri analizi pomagal s simulacijskima programoma Pyrosim in Pathfinder. Programa sta last podjetja Thunderhead Egineering, ki se že leta ukvarja z razvijanjem programske opreme s poudarkom na gradnji intuitivnih grafičnih vmesnikov za specializirane inženirske in grafične aplikacije, ki imajo zmogljive modele, a jih je težko uporabljati [5]. Pyrosim, ki kot grafični vmesnik za FDS (fire dynamics simulator ali simulator dinamike požara) omogoča preprosto ustvarjanje modelov in pregledno animiran prikaz rezultatov simulacij. Simulator dinamike požara je model za računalniško dinamiko fluidov, ki opisuje pretok dima in vročih plinov iz ognja. Numerično rešuje Navier-Stokesove enačbe, primerne za nizko hitrostne, termično vodene pretoke pri prenosu dima in toplote. Namenjen je predvsem praktičnemu reševanju požarnih težav inženirjev požarne varnosti, hkrati pa tudi zagotavlja orodje za poučevanje temeljev dinamike požara in izgorevanja [6].

Pathfinder pa se ukvarja s simuliranjem človekovega obnašanja med procesom evakuacije. Program s pomočjo raznih algoritmov za iskanje poti in vnesenih parametrov izračuna najhitrejše poti evakuacije in to predstavi kot grafično simulacijo, ki uporabnikom na pregleden način prikaže ta ne vsakodnevni pojav in jim tako omogoča podrobne raziskave na tem področju.

Ker se na podane hipoteze nanašata oba programa in imata zmožnost integriranja simulacij enega programa v simulacije drugega, jih bom v večji meri uporabljal komplementarno, kar mi bo omogočilo še najbolj realen vpogled v pomembne parametre evakuacije. S podatki o dimu in ognju, uvoženimi iz rezultatov FDS, lahko Pathfinder poišče območja z visoko nevarnostjo, tako da sledi frakcijskim efektivnim

6

dozam onesnaževalcev v zraku. To omogoča, da se dim in ogenj vizualno prikažeta v 3D obliki hkrati z evakuacijo ljudi [7].

1.3.1 Pyrosim

Pyrosim svoj simulacijski prostor definira s pomočjo tridimenzionalne mreže označene s x, y in z, ki je razdeljena na pravokotne celice, število katerih je odvisno od želene ločljivosti dinamike pretoka. Z višanjem ločljivosti dinamike povišamo tudi potrebo po računalniški moči, zato je izbira ustrezne mreže zelo pomemben del priprave simulacije.

Majhne mreže nam omogočajo hitrejšo pripravo simulacije za ceno natančnosti, medtem ko velike mreže potrebujejo ogromno časa za pripravo simulacije, vendar nam dajejo veliko bolj realen vpogled v požar. Ker pomemben del izračuna uporablja Poissonovo rešitev, ki temelji na hitrih Fourierjevih pretvorbah v smeri y in z morata biti druga in tretja dimenzija mreže v obliki 2^l3^m5ⁿ, kjer so l, m in n cela števila. Na primer, 64=2⁶, 72=2³3² in 108=2²3³ so ugodne dimenzije, medtem ko 37, 99 in 109 niso [8]. Dimenzije in lokacijo mreže primarno določimo z željenimi merskimi dimenzijami v metrih, kateri nato glede na željeno ločljivost dinamike določimo število celic. Pri vnosu dimenzij, nas program sam opozori na neustreznost mreže in nam priporoči ugodno razporeditev celic. Iz slike 1 je lahko razvidno, da nam je za željene dimenzije (20,16,3) program predlagal drugačno razporeditev in število celic. Glavna težava neprilagojene mreže je nepravilna oblika celic, ki v zgornjem primeru niso v obliki kocke. Celice v obliki kocke nam omogočajo najugodnejše pogoje tako pri modeliranju testne strukture, kot tudi pri pripravi simulacije. Pri prenosu informacij med programom Pyrosim in FDS, FDS pridobi podatke o lastnostih posameznih celic in jih prilagodi svojim računskim parametrom. Ker celico ne more prebrati, kot pol oviro in pol prazen prostor, bo FDS konfliktni celici sam določil stanje, ki bo ali ovira ali prazen prostor [8]. Takšen pojav lahko dosti vpliva na natančnost simulacije, saj testni prostor ne bo enak našemu vnosu in bomo tako dobili neustrezne rezultate.

Slika 1: Primer nepravilnega razmerja dimenzij mreže

7

Ko popravimo število želenih celic, kot kaže slika 2, opazimo da je razmerje velikosti celic po vsej mreži enako 1,00, kar pomeni, da so celice v obliki kock. Opazimo lahko tudi, da se je število celic po prilagoditvi več kot potrojilo. Takšna mreža nam sedaj omogoča ustvarjanje ovir z možnostjo dimenzij v območju večkratnikov ene celice, katere stranica meri 0,25 m. V drugih besedah nam to omogoča kreacijo zidov z minimalno širino 25 cm.

Slika 2: Pravilno razmerje dimenzij mreže

Ko imamo pripravljen prostor, se lahko lotimo definiranja drugih pomembnih parametrov simulacije, kot so reakcije pri gorenju, prisotni materiali in načini prikazovanja rezultatov. Reakcije pri gorenju so predvsem sestavljene iz prisotnih koncentracij ogljikovih, vodikovih, kisikovih in dušikovih atomov, ter stranskih produktov gorenja, kot so količina izpusta enote mase kisika, izpust ogljikovega monoksida in saj. Omenjeni parametri vplivajo predvsem na simulirano stopnjo sproščanja toplote in količino nastalega dima. Če simuliramo izgorevanje gorečih predmetov, moramo definirati tudi material, njegovo gostoto in njegove površine, ampak ker pri analizah postavljenih hipotez ne bom imel dela z izgorevanjem, tega ne bo potrebno definirati.

1.3.2 Pathfinder

Program za razliko od Pyrosima ne simulira reakcij ali ambienta v prostoru in je nekoliko manj zahteven pri porabi računalniške moči. Po principu delovanja je tipičen vmesnik za razne algoritme iskanja poti. Kljub vmesniku, ki model prikaže v 3D obliki, je algoritem iskalnika zasnovan za branje 2D oblike informacij. V grobem to pomeni, da program prebere vnos kot serijo 2D površin, katerega potem pretvori v serijo tri- dimenzionalnih plošč. Slednje se nato razdelijo po sobah in tako ustvarijo prehodno površino. Stene oziroma ovire program razume zgolj kot luknje v prehodni površini in tako na zelo učinkovit način ustvari navidezne neprehodne ovire, ki ne terjajo dodatne potrebe po računalniški moči [9]. Omenjene lastnosti delovanja programa mu omogočajo visoko stopnjo zmožnosti uvoza 3D modelov raznih datotečnih zapisov.

Ker pa želim pri analiziranju uporabljati programa komplementarno, bom model

8

analizne stavbe uvozil iz programa Pyrosim. To mi bo poleg enostavnejše izvedbe omogočilo tudi sinhronizirano prikazovanje obeh programov.

9

2 Namen dela in hipoteze

S tem diplomskim delom bom s pomočjo raznih simulacijskih programov podrobno analiziral obstoječ sistem zagotavljanja varne evakuacije, kot je predpisan v zakonodaji.

Skladno s popularnim latinskim pregovorom »abundas cautela non nocet« ali »nikoli ne moreš biti preveč previden« in ker sem mnenja, da je trenuten sistem pomanjkljiv, bom v imenu javne varnosti, hipoteze diplomskega dela podal v obliki kritik. S tem želim bralcem izpostaviti nekatere večkrat spregledane primanjkljaje sistema za zagotavljanje varne evakuacije in tako povečati javno ozaveščanje o omenjeni problematiki.

Pri postavljanju hipotez se bom v večjem delu osredotočal na vpliv in učinkovitost trenutnega sistema za zagotavljanje varne evakuacije v večjih javno dostopnih stavbah, saj so ta zaradi svoje nepredvidljive narave najbolj ogrožena. Z izrazom nepredvidljive opisujem prisotnost javnosti v stavbi in s tem naključnost sestave osebnosti in fizičnih sposobnosti prisotnih ljudi. Ker je glavni cilj vsakega varnostnega sistema zagotoviti varnost vsem potencialnim udeležencem je pri snovanju takšnega sistema potrebno raziskati vse možnosti in sistem prilagoditi temu primerno. Če tukaj uporabimo Murphyev zakon, ki pravi »Če lahko gre nekaj narobe, bo narobe tudi šlo«, kar bi v grobem pomenilo, da mora biti vsaka javno dostopna stavba primerno zasnovana in opremljena za varno evakuacijo še tako ogroženih skupin prebivalstva, kot tudi za možnost, da se ob primeru potrebne evakuacije v prostorih takšne stavbe nahajajo le predstavniki takšnih skupin, brez pomoči drugih.

V osrednjem delu diplomskega dela bom postavljene hipoteze analiziral s pomočjo uporabe simulacijskih programov Pyrosim in Pathfinder. Programa mi bosta omogočila realen pogled v potek požara v takšni stavbi, kot tudi na obnašanje ljudi v takšnih situacijah. Ker omogočata vpogled in spremljanje raznih ključnih parametrov bom lahko izvedel natančno analizo in tako podal tehtne odgovore na podane hipoteze.

2.1 1.Hipoteza: Vnaprej določene evakuacijske poti niso najugodnejše v vseh primerih.

Trenutni sistemi za evakuacijo v večini temeljijo na predhodni določitvi evakuacijskih poti po raznih kriterijih podanih v zakonodaji. Ta pot je sicer lahko optimalna v večini primerov, ker pa se požar lahko pojavi oziroma širi tudi po evakuacijski poti, lahko pride do primera, kjer nas sledenje evakuacijski poti lahko pripelje do samega požara ali pa v gosto zadimljen hodnik. Pri čemer se pojavi ne le nevarnost zadušitve, ampak si tako tudi zapravimo še tako dragocen in omejen čas za varno evakuacijo. Tako se lahko hitro zgodi, da se je v času ko smo sledili takšni evakuacijski poti, požar oziroma dim razširil na pot, ki bi v tem času sicer omogočala varno evakuacijo.

10

2.2 2.Hipoteza: Osvetljeni ali odsevni znaki za evakuacijo so zaradi svoje predpisane oblike in pozicije lahko neuporabni.

Pri požaru kot stranski produkt nastaja večja količina dima, ki se glede na velikost požara lahko zelo hitro razširi po prostoru. Dim se zaradi svoje višje temperature pomakne v zgornji sloj zraka, kar pa ob večji koncentraciji dima lahko povsem zakrije opozorilne znake.

2.3 3.Hipoteza: Določeni mobilno ali mentalno ovirani ljudje niso sposobni samostojne evakuacije.

Čeprav je trenutni sistem dokaj enostaven po izvedbi, se ob nastanku požara lahko hitro zgodi, da določene skupine ljudi z nižjim nivojem kognitivnih sposobnosti niso sposobne zadostne orientacije v prostoru, kar lahko zelo podaljša čas njihove evakuacije. Prav tako pa se lahko zgodi, da invalidi oziroma ljudje ki so mobilno omejeni, niso sposobni poiskati ustrezne pomoči in tako potrebujejo veliko več časa za evakuacijo. Ker se morajo med tem še orientirati iz načrtov, ki potencialno niso na višini njihovih oči, se lahko hitro zgodi, da jim zmanjka časa za varno evakuacijo in se posledično ujamejo v zadimljenem prostoru.

11

3 Eksperimentalni del

3.1 Izdelava modela za analizo

Pri izdelavi modela za analizo, sem z namenom višje natančnosti simulacij pripravil mrežo z nekoliko višjo ločljivostjo. Kot je razvidno iz slike 3, je mreža dimenzij (40 x 55 x 10 m), število celic pa sem prilagodil tehničnim sposobnostim računalnika in sicer 160x, 220y in 40z celic, ki skupaj terjajo 1.408.00 celic velikosti 0,25 x 0,25 x 0,25 m.

Veliko število celic bo pripomoglo k višji natančnosti izvedenih simulacij, kot tudi možnosti kompleksnejših oblik stavbe. Na določitev števila in velikosti celic je predvsem vplival čas priprave simulacije, katerega sem zaradi večjega števila izvedenih simulacij omejil na dve ure. V primeru potrebe po večjem številu simulacij za določeno hipotezo, bom število celic razpolovil.

Slika 3: Uporabljeni parametri

Navdih za obliko stavbe sem črpal predvsem iz raznih inštitutov in modernejših večstanovanjskih objektov. Pri izbiri sem se v večjem delu osredotočal na dobro prehodnost, enostavno obliko in število stopnišč. Grobo obliko stavbe in pripadajočih sob sem naredil po tlorisu 4. nadstropja The National stanovanjske zgradbe iz mesta Baltimore v ZDA , kot je prikazano na sliki 4 [10]. Stavbo sem nato nekoliko preuredil in opremil v stilu pisarniških prostorov, kot je prikazano na sliki 5.

12

Slika 5 Tloris izdelanega modela

Stavbo sem še povečal za dve nadstropji in ji za boljšo preglednost dodal delno transparentne zunanje stene. Sobe sem preuredil tako, da so pripadajoče evakuacijske poti lahko zelo direktne in dobro porazdeljene. Enostavnost stavbe bo tako učinkovito prikazala stopnjo problematike učinkovitosti statičnih evakuacijskih poti. Če je podana hipoteza veljavna pri takšnem tipu stavbe, lahko rečemo, da bo veljavna tudi pri drugih bolj kompleksnih in manj direktno povezanih tipih stavb.

Ker bom pri analiziranju potreboval nek vir vžiga oziroma vir gorenja, sem pripravil 2,5m x 2,5 m veliko gorečo površino, ki ima vrednost hitrosti sproščanja toplote na enoto površine HRRPUA 249 kW/m². Parameter hitrosti sproščanja toplote na enoto površine v programu deluje kot glavni parameter za določitev jakosti požara. Za izbiro ustrezne vrednosti sem si pomagal s tabelo, pridobljeno iz strokovnega članka Charlesa Fleichmanna, ki govori o definiranju HRRPUA za namene analiz inženirjev požarne varnosti. Tabela 1 prikazuje HRRPUA vrednosti pri gorenju kompozitov poliuretana, ki jih običajno najdemo v oblazinjenem pohištvu [11]. Vrednost 249 kW/m² sem pridobil iz povprečne vrednosti povprečnih vrednosti HRRPUA različnih kompozitov.

Slika 4: Tloris stavbe The National

13

Tabela 1: povprečne in maksimalne vrednosti HRRPUA

Mesto uporabe

Tkanina

Povprečna vrednost HRRPUA

(kW/m²)

Maksimalna vrednost HRRPUA

(kW/m²) Doma Brez tkanine 172 363 Doma Polipropilen 321 435

Doma Volna 254 351

Ker pa bom v modelu analiziral predvsem zmožnost varne in hitre evakuacije, sem v tlorisih nadstropij določil evakuacijske poti in dostopnost sob do njih. Ker pa sta 1. in 2.

nadstropje povsem enaka, bom prikazal le poti v pritličju, kot je prikazano na sliki 6 in v 2. nadstropju, kot je prikazano na sliki 7.

Slika 6: Evakuacijske poti v pritličju

14

Slika 7: Evakuacijske poti v 1. in 2. nadstropju

Stavbo sem zasnoval tako, da je relativno simetrična tudi pri evakuacijskih poteh, kar bo pripomoglo k višji preglednosti simulacij, kot bo tudi omogočalo bolj direktne rezultate in s tem primernejše odgovore na hipoteze. V pritličnih prostorih so štirje izhodi iz stavbe, kar se odraža v štirih različnih evakuacijskih poteh, med tem ko 1. in 2.

nadstropje vsebujeta vsak po dve poti, ki sta vezani na stopnišči.

Za lažje orientiranje v stavbi sem stavbo razdelil na dvanajst sektorjev. Za način označevanja sem izbral sistem [Črka, Številka], pri čemer črka predstavlja predel zgradbe, številka pa nadstropje. V vsakem sektorju pa sem posebej označil še sobe, katere sem prav tako označil z številkami, kot je prikazano na sliki 8. Celotna oznaka sobe je tako določena z; [črko- predel zgradbe, številko- nadstropje in številko-soba].

Temu primerno sem tudi po stavbi razporedil detektorje dima, s pomočjo katerih bom lahko zabeležil točen čas prihoda dima v opazovan predel stavbe.

15

Slika 8: Delitev stavbe na sektorje in sobe

Za določitev najbolj kritične lokacije požara v stavbi, bom predhodno izdelal simulacije v Pyrosimu na različnih mestih stavbe, kot kaže slika 9. Vir vžiga bom postavljal po smiselnih lokacijah, pretežno v sobah in hodnikih v sektorjih A in B. Ker je stavba relativno simetrična, bo testiranje zgolj v polovici stavbe zadostno. Požari bodo po isti shemi narejeni tudi v drugih dveh nadstropjih.

Slika 9: Lokacije predvidenih požarov

16

V programu Pathfinder sem nato v vsako sobo dodal po enega človeka različnih starostnih profilov. Profile sem uvozil iz Pathfinderjeve interne knjižnice in jih naključno porazdelil med ljudi. Ti so določeni glede na starostne skupine: <30 let, 30-50 let in >50 let, ter glede na spol: moški/ženski. Hitrosti različnih profilov sem nato prilagodil na zanemarljive razlike. Z integracijo rezultatov simulacij iz programa Pyrosim pa sem omogočil, da se ljudje v dimu gibljejo počasneje.

3.2 Določanje najbolj kritične lokacije požara

Iz pripravljenih simulacij požarov v stavbi sem nato določil najbolj kritično izmed teh.

To sem dosegel s pomočjo primerjanja simulacij v žičnem pogledu, kot je prikazano na sliki 10. Za glavno merilo stopnje kritičnosti posamezne lokacije požara sem izbral širjenje dima po sobah oziroma hodnikih, kjer več sproženih detektorjev dima pomeni višjo stopnjo kritičnosti. Za višjo stopnjo natančnosti sem uvedel še dodatna merila;

prisotnosti ognja na evakuacijski poti in dostopnost do izhodov.

Slika 10: Primerjava požara v B1-6 (levo) in v A0-1 (desno)

Po podanih merilih za kritičnost, sem določil, da je najbolj kritičen požar v sobi A0-1.

Ker se soba nahaja v pritličju, se dim hitreje razširi po stavbi, saj ima preko stopnišč lahek dostop do nadstropij. Prav tako pa je lokacija požara v prostoru z izhodom, kar pomeni, da je eden izmed izhodov nedostopen, kot tudi da je na evakuacijski poti prisoten ogenj.

17

3.3 Analiza hipotez:

Za analiziranje postavljenih hipotez, bom model stavbe po potrebi nekoliko modificiral glede na zahteve dokazovanja določene hipoteze. Za določene hipoteze, ki jih zaradi omejene funkcionalnosti programov ne morem povsem potrditi, bom višji nivo objektivnosti dosegel s preučevanjem literature na tem področju.

3.3.1 1. Hipoteza: Vnaprej določene evakuacijske poti niso najugodnejše v vseh primerih

Trenutna zakonodaja določa, da se za zagotovitev varne evakuacije predhodno pripravi načrt evakuacije, ki grafično prikazuje tloris nadstropja, v katerem je vrisana evakuacijska pot. Ta je določena tako, da je pot ugodna v večini primerov nesreč. Kljub temu pa smo lahko priča mnogim smrtnim žrtvam v požarih stavb, opremljenih s tovrstnim sistemom evakuacije.

Hipotezo bom dokazoval s primerjavo evakuacijskih časov ljudi ob različnih pogojih v stavbi. Prvotno bom primerjal evakuacijske čase brez prisotnosti požara z evakuacijskimi časi ob prisotnosti požara. Ker prisotnost dima upočasni ljudi, mi bo prvotna primerjava časov omogočila vpogled v število oseb, ki so se evakuirale ob prisotnosti dima. Razlike v evakuacijskih časih pa bodo prikazale, do kakšne mere je dim oviral evakuacijo posameznikov. V kolikor se evakuacijski čas posameznika poviša, je zelo verjetno, da je pot opravil skozi dim, saj Pathfinder nima zmožnosti izbire boljše poti glede na prisotnost dima. To je sicer pomanjkljivost programa, vendar lahko to v našem primeru uporabimo nam v prid, saj nam omogoča lep vpogled v prisotnost in vpliv dima v določenih delih zgradbe. Da pa evakuacijske poti določene v točki 3.1 diplomskega dela niso najugodnejše v tej situaciji, bom za najbolj ogroženo osebo določil ugodnejšo pot in z ponovno izvedbo simulacije dokazal, da je novo določena pot ugodnejša.

Z izvedbo simulacije evakuacije ljudi brez prisotnosti požara, pridobimo okvirno sliko o hitrosti evakuacije ljudi iz stavbe. Časi evakuacije, podani v tabeli 2 se tako gibljejo od 14 sekund do 133 sekund. Povprečni čas evakuacije pa znaša 67 sekund.

18

Tabela 2: Evakuacijski časi brez prisotnosti požara

Začetna

lokacija Oznaka osebe

Čas evakuacije

(s)

Začetna lokacija

Oznaka osebe

Čas evakuacije

(s)

Začetna lokacija

Oznaka osebe

Čas evakuacije

(s)

D2-1 1 100.200 D1-1 43 67.175 A0-1 85 14.725

D2-3 2 95.350 D1-4 44 62.600 A0-4 86 17.800

D2-4 3 91.500 D1-3 45 63.800 A0-3 87 23.175

D2-2 4 84.050 D1-2 46 57.000 A0-2 88 24.675

D2-5 5 101.475 D1-5 47 73.400 A0-5 89 21.750

D2-6 6 92.800 D1-6 48 76.900 A0-6 90 24.250

D2-7 7 81.700 D1-9 49 61.175 A0-9 91 31.950

D2-8 8 111.025 D1-7 50 44.350 A0-7 92 36.950

D2-9 9 74.475 D1-8 51 80.800 A0-8 93 38.225

D2-10 10 94.925 D1-10 52 65.225 B0-11 94 34.650

C2-1 11 116.350 C1-3 53 77.475 B0-10 95 26.225

C2-2 12 112.900 C1-1 54 89.100 B0-9 96 36.075

C2-3 13 103.425 C1-2 55 86.675 B0-7 97 44.450

C2-6 14 115.925 C1-6 56 82.325 B0-8 98 37.225

C2-8 15 104.525 C1-7 57 76.175 B0-6 99 16.200

C2-7 16 114.250 C1-8 58 87.725 B0-3 100 15.525

C2-10 17 118.750 C1-9 59 68.275 B0-2 101 21.175

C2-3 18 117.525 C1-12 60 85.150 B0-1 102 32.050

C2-4 19 112.075 C1-11 61 90.175 B0-5 103 28.425

B2-1 20 101.175 C1-10 62 82.750 B0-4 104 33.075

B2-4 21 97.300 C1-4 63 88.675 C0-10 105 30.875

B2-5 22 106.275 C1-5 64 94.025 C0-6 106 29.725

B2-7 23 96.400 B1-1 65 85.300 C0-7 107 27.350

B2-8 24 132.975 B1-5 66 79.275 C0-8 108 35.350

B2-9 25 95.325 B1-4 67 100.425 C0-9 109 16.150

B2-10 26 104.850 B1-6 68 98.650 C0-12 110 15.725

B2-11 27 90.975 B1-2 69 72.350 C0-11 111 19.475

A2-9 28 77.400 B1-3 70 76.375 C0-3 112 28.625

A2-8 29 86.975 B1-7 71 99.150 C0-2 113 39.125

A2-7 30 71.475 B1-8 72 77.825 C0-1 114 34.375

A2-6 31 82.100 B1-11 73 70.600 D0-10 115 38.900

A2-5 32 80.425 B1-10 74 70.175 D0-9 116 37.775

A2-2 33 81.675 B1-9 75 75.175 D0-7 117 30.425

A2-1 34 83.300 A1-9 76 51.550 D0-8 118 34.550

A2-3 35 86.550 A1-7 77 67.475 D0-2 119 25.300

A2-4 36 73.075 A1-8 78 71.900 D0-5 120 24.050

B2-6 37 101.700 A1-2 79 52.575 D0-6 121 26.575

B2-2 38 103.050 A1-5 80 39.525 D0-1 122 13.525

B2-3 39 107.825 A1-6 81 55.075 D0-4 123 20.125

C2-11 40 117.100 A1-1 82 69.000 D0-3 124 22.675

C2-12 41 96.950 A1-4 83 53.300

C2-9 42 96.350 A1-3 84 68.575

Z izvedbo simulacije evakuacije ob prisotnosti dima, pridobimo vpogled v prisotnost dima na evakuacijski poti vsakega posameznika in učinek le tega na evakuacijski čas vsakega posameznika. Časi evakuacije, podani v tabeli 3 se tako gibljejo od 14 sekund do 285 sekund. Povprečni čas evakuacije pa znaša 98 sekund. Če izpostavimo le evakuacijske čase ljudi, ki so evakuacijo opravili ob prisotnosti dima (oranžna oznaka v tabeli 3), opazimo veliko porast povprečne vrednosti, saj se ta dvigne na 144 sekund.

19

Tabela 3: Evakuacijski časi ob prisotnosti požara

Oznaka osebe

Čas evakuaci

je (s)

Oznaka osebe

Čas evakuaci

je (s)

Oznaka osebe

Čas evakuaci

je (s)

Oznaka osebe

Čas evakuaci

je (s)

Oznaka osebe

Čas evakuaci

je (s)

1 100.200 26 253.575 51 80.800 76 93.975 101 21.175

2 95.350 27 200.475 52 65.225 77 131.575 102 32.275

3 91.500 28 162.800 53 77.475 78 146.850 103 28.425

4 84.050 29 184.875 54 89.100 79 98.500 104 33.550

5 101.475 30 140.250 55 86.675 80 73.425 105 30.875

6 92.800 31 148.400 56 82.325 81 102.975 106 29.725

7 81.700 32 153.575 57 76.175 82 136.775 107 27.350

8 111.025 33 162.750 58 87.725 83 98.925 108 35.350

9 74.475 34 167.425 59 68.275 84 137.200 109 16.150

10 94.925 35 187.575 60 85.150 85 29.925 110 15.725

11 116.350 36 135.850 61 90.175 86 37.250 111 19.475

12 112.900 37 217.250 62 82.750 87 50.150 112 28.625

13 103.425 38 259.525 63 88.675 88 56.250 113 39.125

14 115.925 39 245.375 64 94.025 89 42.125 114 34.375

15 104.525 40 117.100 65 179.775 90 51.775 115 38.900

16 114.250 41 96.950 66 159.050 91 64.100 116 37.775

17 118.750 42 96.350 67 250.750 92 80.825 117 30.425

18 117.525 43 67.175 68 240.625 93 84.875 118 34.550

19 112.075 44 62.600 69 126.975 94 35.700 119 25.300

20 197.750 45 63.800 70 133.225 95 26.225 120 24.050

21 220.725 46 57.000 71 260.850 96 36.600 121 26.575

22 213.100 47 73.400 72 157.450 97 44.425 122 13.525

23 203.950 48 76.900 73 142.675 98 34.350 123 20.125

24 285.225 49 61.175 74 144.775 99 16.200 124 22.675

25 193.900 50 44.350 75 150.900 100 15.525

S primerjavo tabel 2 in 3 lahko poiščemo človeka s največjim faktorjem porasta evakuacijskega časa zaradi dima in tako poiščemo človeka, na katerega je požar imel največji učinek. To lahko pridobimo s pomočjo razmerja vrednosti evakuacijskih časov iz tabel 2 in 3, kot je prikazano v enačbi (1):

𝑓_{𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠𝑡𝑖} =^{𝑡𝑝𝑜ž𝑎𝑟}

𝑡₀ (1) Kjer so:

𝑡₀ = čas evakuacije brez prisotnosti požara 𝑡_{𝑝𝑜ž𝑎𝑟} = čas evakuacije ob prisotnosti požara 𝑓_{𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠𝑡𝑖} = faktor porasti evakuacijskega časa

20

Moč je opaziti, da je požar najbolj učinkoval na človeka z začetno lokacijo v sobi B1-7, saj se je njegov evakuacijski čas povečal za več kot 2,6 krat. Da pa je res izbral neugodno pot, je potrebno izvesti še tretjo simulacijo, v kateri bo od samega začetka izbral ugodno pot in nato primerjati čase. Da mu lahko izberemo najustreznejšo pot, moramo najprej pogledati njegovo trenutno pot in ugotoviti, kdaj in zakaj ta postane neugodna.

Kot je prikazano na sliki 11, opazovana oseba svojo pot prične v sobi 7 v prvem nadstropju sektorja B. Po izstopu iz svoje sobe, pot nadaljuje po ravnem hodniku do najbližjega stopnišča. Po vstopu v stopnišče prvič opazi dim, po nekaj sekundah pa je v popolno zadimljenem prostoru, kot je prikazano na sliki 12.

Slika 11: Začetek poti opazovane osebe št. 71

Slika 12: Pogled osebe št. 71 ob vstopu v stopnišče

21

Tam pa se zaradi vpliva dima in velike gneče skoraj ustavi. Po izhodu iz stopnišča zavije levo in zgradbo zapusti preko sobe, ki je bila vir vžiga požara, kot prikazuje slika 13. Ker je izhod preko večje goreče površine nemogoč, že to zaznamuje izbiro neustrezne poti.

Slika 13: Nadaljevanje poti osebe št. 71

Če spremljamo širjenje dima po stavbi lahko opazimo, da se dim po 200 sekundah že razširi po celotnem pritličnem nadstropju, kot je lahko razvidno iz slike 14, kar pomeni da so takrat ogroženi že vsi izhodi.

Slika 14: Grafični prikaz širjenja dima po stavbi po 200 sekundah pretečenega časa

22

Najugodnejša pot bo potem takšna, ki ne bo vsebovala dima in za izhod ne bo uporabila požarno ogroženega prostora. Edina možna takšna pot, je pot levo, preko hodnika do levega stopnišča, kot je prikazano na sliki 15.

Slika 15: Prikaz ugodnejše evakuacije za osebo št. 71

Če izvedemo še tretjo simulacijo, pri kateri ima oseba št. 71 vnaprej določeno pot, kot je prikazano na sliki 15, opazimo, da je je čas evakuacije veliko krajši. S primerjavo vseh treh časov simulacij evakuacije osebe št. 71, podanih v tabeli 4, lahko s pomočjo enačbe (1) pridobimo vrednosti faktorjev porasti evakuacijskega časa brez vodenega gibanja in z vodenim gibanjem, kot so podane v tabeli 5. Če faktorja primerjamo, lahko razvidno opazimo, da je faktor pri vodeni evakuaciji mnogo nižji.

Tabela 4:Časi evakuacije osebe št. 71

Začetna lokacije Oznaka osebe

Čas evakuacije brez prisotnosti

požara (s)

Čas evakuacije ob prisotnosti požara

(s)

Čas vodene evakuacije (s)

B1-7 71 99.150 260.850 122.775

Tabela 5: Faktorji porasti evakuacijskega časa

Faktor porasti evakuacijskega

časa standardna

evakuacija 2,631 vodena

evakuacija 1,238

23

3.3.2 2.Hipoteza: Znaki za evakuacijo so zaradi predpisane oblike in pozicije lahko neuporabni.

Zakonodaja predpisuje standardno obliko, barvo in velikost varnostnih znakov za evakuacijo. Ti so podrobno definirani v Pravilniku o varnostnih znakih (Uradni list RS, št. 89/99, 39/05, 34/10, 43/11 – ZVZD-1 in 38/15), ki sestoji iz sprejetih direktiv sveta 92/58/EGS in 2007/30/ES. Na varnostne znake za evakuacijo se najbolj nanašata prilogi 1 (splošne zahteve za varnostne znake) in 2 (splošne zahteve za znake na tablah). V prilogi 1. je za znake evakuacije glavnega pomena 5. točka, katera se nanaša na dejavnike, ki lahko zmanjšajo učinkovitost znakov [12].

Učinkovitost znaka se ne sme zmanjšati:

• s prisotnostjo drugega vira oddajanja iste vrste znaka, ki ovira vidnost ali slišnost

• s tem, da so znaki preveč drug ob drugem (skupaj);

• s sočasno uporabo dveh svetlobnih znakov, ki ju je mogoče zamenjati;

• z uporabo svetlobnega znaka v bližini drugega podobnega svetlobnega vira;

• z uporabo dveh akustičnih signalov istočasno;

• z uporabo akustičnega signala, če je okolje preveč hrupno;

• s pomanjkljivo obliko, nezadostnim številom, nepravilno namestitvijo, slabim vzdrževanjem in nepravilnim delovanjem znakov ali signalnih naprav.

V prilogi 2 (splošne zahteve za znake na tablah) pa so podane splošne zahteve za znake na tablah, kamor sodi večina znakov za evakuacijo. V prilogi so pod točko 3.4 podani znaki za izhod v sili in prvo pomoč, za katere velja, da morajo biti pravokotne ali kvadratne oblike, kot tudi, da morajo biti sestavljeni iz belega piktograma na zeleni podlagi, kot je lahko razvidno iz slike 16. Zelena barva mora na takšnem znaku zavzemati najmanj 50 % površine znaka [12].

24

Slika 16: V prilogi predpisani varnostni znaki za evakuacijo

Pri postavljanju hipoteze, sem v večji meri ciljal na neučinkovitost tovrstnih znakov ob prisotnosti večjih koncentracij dima v prostoru, saj se ta zaradi svojih fizikalnih lastnosti zadržuje v zgornjem sloju zraka, kjer so večinoma nameščeni znaki za izhod v sili. To je lahko problematično, saj, če človek med postopkom evakuacije prispe v zadimljeni hodnik, se lahko zaradi zmanjšane vidljivosti hitro dezorientira in potencialno postane ujet.

V strokovnem članku o učinku ognjenega dima na vidljivost, sta podani enačbi 2 in 3 za približno določitev stopnje vidljivosti skozi dim za osvetljene in odsevne varnostne znake [13].

Enačba za določitev vidljivosti skozi dim za osvetljene varnostne znake:

𝑉 ≅ ¹

𝐶_{𝑑𝑖𝑚𝑎}∙ 𝑙𝑛 ^𝐵𝐸𝑂

𝛿_𝑐𝐾𝐿 (2) Kjer je:

𝑉 = vidljivost varnostnih znakov skozi dim (m)

𝐶_{𝑑𝑖𝑚𝑎} = gostota dima izražena s koeficientom dušenja mase (1/m) 𝐵_𝐸𝑂 = svetlost znakov (cd/m²)

25

𝛿_𝑐 = kontrastni prag znakov v dimu na pragu zatemnitve 𝐾 = količnik koeficienta razprševanja in gostote dima

𝐿 = povprečje osvetljenosti svetleče svetlobe iz vseh smeri v dimu (m/m²) Enačba za določitev vidljivosti skozi dim za odsevne varnostne znake:

𝑉 ≅ ¹

𝐶_{𝑑𝑖𝑚𝑎}∙ 𝑙𝑛 ^𝛼

𝛿_𝑐𝐾 (3) α = svetlobna odbojnost znaka

Ker pa na našo sposobnost zaznavanja varnostnih znakov ne vpliva samo vidljivost oči, temveč tudi vidna sposobnost naših oči po kontaktu z dimom. V članku o učinku ognjenega dima na vidljivost sta navedena ne-dražljiv črn dim in dražljiv bel dim. Bel dim ima dražljiv učinek na oči in s tem zelo ogroža naše vidne sposobnosti, medtem ko črn dim predstavlja zanemarljivo draženje oči in nam v večji meri škoduje zgolj zaradi omejene vidljivosti, kot posledica koncentriranih delcev v zraku [13].

i. Vidljivost znakov skozi dim in hitrost hoje:

V zgoraj omenjenem članku o učinku ognjenega dima na vidljivost je omenjen poskus vidljivosti in razločevanja varnostnih znakov ob prisotnosti dima. 20-metrski hodnik je bil napolnjen z dimom, ki ustreza zgodnji stopnji požara, enkrat z belim in enkrat s črnim dimom. ljudem je bilo naročeno, naj hodijo po hodniku od enega konca do mesta, kjer so prvič zagledali varnostni znak. Opazila sta, da preiskovalci ob prisotnosti zadostne koncentracije dražljivega dima niso mogli imeti dolgo odprtih oči, katere so se jim zaradi dražeja pričele močno solziti, kar je privedlo do nezmožnosti razločevanja varnostnih znakov. Ne-dražeč dim pa je vidljivost le omejil, katere vrednost je primerljiva izračunom enačb 2 in 3. Poleg zmanjšane vidljivosti, so rezultati pokazali, da dražljivost dima vpliva tudi na hitrost hoje ljudi [13].

ii. Poskusi v testnem laboratoriju

Za izvedbo poskusov so izbrali sobo velikosti 18 m³, katero so napolnili s visoko dražečim belim dimom, ustvarjenim s gorenjem manjših lesnih kosov v električni peči.

12 ljudem z dobrim vidom starih od 20 do 30 let je bilo izmenično izpostavljenih testnim pogojem v laboratoriju, na način, ki je prikazan na sliki 17. Polovica jih je nosilo neprepustna varnostna očala, polovica pa ne [13].

26

Slika 17: Shematski prikaz testnega laboratorija

Kot glavne parametre učinka dima so izbrali hitrost utripanja oči in ostrino vida.

Rezultati so pokazali, da se z višanjem koncentracije dima skoraj linearno znižuje ostrina vida, pri čemer je bila ostrina vida pri ljudeh brez varnostnih očal nekoliko manjša. Zmanjšanje ostrine vida je posledica fizičnih lastnosti absorpcije dima in zmanjšanja vidne površine zaradi delcev dima. Dražilna komponenta dima pa povzroča zameglitev vida z veliko količino proizvedenih solz. Z upoštevanjem vseh faktorjev, so raziskovalci ugotovili, da je efektivna vidljivost v zadimljenem prostoru manj kot 4 m.

Vidljivost skozi relativno redek dim je tako odvisna predvsem od fizičnega zatemnitvenega učinka, če pa je dim zadosti gost, pa fiziološki dražilni učinek postane prevladujoči dejavnik zmanjšanja vidnosti. Ugotovitev je lahko podprta tudi s uvedbo Weber-Fecherjevega zakona, kjer se v skladu z zakonom vidljivost skozi dim zmanjšuje z naraščajočim dražilcem dima v območju, kjer hitrost utripanja očesa preseže običajno hitrost za več kot 1,5 krat [13].

Zgoraj omenjeni poskusi nam povedo, da v primeru ocenjevanja stopnje vidljivosti skozi dim, ni dovolj, da upoštevamo le gostoto dima in našo oddaljenost od varnostnega znaka, temveč igra pomemben faktor tudi solzenje oči. Intenzivnost solzenja pa je sicer odvisna od sestave dima, kjer bel dim povzroča hujše učinke kot črn. Ker pa moramo pri načrtovanju varnostnih sistemov upoštevati tudi najneugodnejše situacije, mora biti uporaben tudi ob prisotnosti večjih količin gostega belega dima.

Zmanjšanje učinkovitosti varnostnih znakov zaradi učinka dima ni nikjer posebej omenjeno v zakonodaji. To je v mojem mnenju zelo velika pomanjkljivost, saj to omogoča uporabo konvencionalnih znakov za evakuacijo, ki so najpogosteje v uporabi, ravno kadar pride do požara v stavbi. Tudi sama postavitev znakov je slabo opredeljena, saj uporabo znakov za izhod v sili predpisuje le nad vrati in izhodi, ne predpisuje pa minimalnih razmikov med znaki. Tekom preučevanja literature smo lahko zasledili, da efektivna vidnost v zadimljenem prostoru ne presega 4 m, kar pomeni, da bi varnostne znake lahko opazili le na kratki razdalji. Daljši zadimljeni hodniki bi tako predstavljali

27

rizično pot, saj bi predstavljali možnost naleta na t.i. slepo ulico in tako porabili veliko še tako dragocenega časa za evakuacijo. Znaki so tako večinoma uporabni le ob začetku požara, preden se po stavbi razširi dim. Ker dim oteži in posledično podaljša evakuacijo, so za ukrepanje po zadimljenju odgovorni predvsem gasilci, kateri so sicer usposobljeni in pravilno opremljeni za tovrstno delo, vendar so še zmeraj ljudje in s tem nosijo faktor nepredvidljivosti in možnost, da sami postanejo ujeti v požaru.

3.3.3 3.Hipoteza: Določeni mobilno ali mentalno ovirani ljudje niso sposobni samostojne evakuacije.

To da se mobilno ovirani ljudje težko samostojno evakuirajo nam je že dobro znano.

Temu v prid se med praktičnimi usposabljanji evakuacije posebno pozornost posveča pomoči takšnim ljudem. Prav tako pa si lastniki večjih stavb prizadevajo stavbo prilagoditi tem skupinam ljudi. To v večji meri sestoji iz izgradnje ramp na stopnišča, inštalacije posebnih dvigal in posebnih pripomočkov za ročno premeščanje ljudi, kar je podrobno opredeljeno tudi v Zakonu o izenačevanju možnosti invalidov (Uradni list RS, št. 94/10, 50/14 in 32/17) [14].

Evropski standardizacijski organ CEN je že pred več kot desetimi leti začel pripravljati zahteve za dvigala, ki bodo invalidom osebam omogočala tudi hitro in varno zapustiti stavbe v primeru nevarnosti. Rezultat prizadevanj je tehnična specifikacija CEN/TS 81- 76. Oba dokumenta predvidevata, da se osnovna vertikalna evakuacija izvaja po stopnicah, le evakuacija mobilno oviranih oseb poteka z evakuacijskimi dvigali ob pomoči usposobljenega osebja. Upravnik stavbe, ki je odgovoren za izvedbo evakuacije, mora zagotoviti usposobljeno osebje na vseh postajah in v kabini dvigala. Imenovati mora tudi odgovornega vodjo evakuacije, ki vodi celoten postopek iz glavne postaje [15].

Evakuacija mobilno oviranih torej temelji na dobri organizaciji evakuacije in vestnosti za to odgovornih ljudi. To še zdaleč ni slab sistem, vendar kot sem že omenil v uvodnem delu, ta izključuje nekatere ključne neugodne situacije, ki lahko terjajo hujše posledice na to ogroženo skupino prebivalstva. Ker sistem temelji na pomoči drugih, je tukaj potrebno upoštevati možnost, da mora mobilno oviran človek v neki dani situaciji sam poskrbeti za svojo evakuacijo. Kar je lahko skoraj nemogoče, saj se tak človek ne le premika z omejeno hitrostjo, ampak se mora med tem v stavbi tudi pravilno orientirati in poiskati ustrezne poti z nameščenimi rampami.

Na drugi strani pa imamo mentalno ovirane ljudi, ki so lahko sicer mobilno sposobni, vendar se zaradi raznih duševnih motenj ali slabih kognitivnih sposobnosti niso sposobni samostojno orientirati. Pojav požara in s tem panične situacije lahko terja hujše posledice na takšne ljudi. Duševne okvare se lahko gibljejo od nekoliko zmanjšanih sposobnosti do popolne invalidnosti. Čeprav ni vedno tako, se lahko nekateri duševno prizadeti ljudje na izredne razmere odzovejo nepričakovano. Če je