Основными критериями определяющие пожарную опасность помещений, зданий, сооружений является категория помещений по пожарной и взрывопожарной опасности (ПиВПО), а также класс зоны по правилам устройства электроустановок (ПУЭ). Исходя, из категории помещений и их класса зоны, определяется требуемый комплекс мер по предупреждению пожаров и взрывов.
В соответствии с требованиями технического регламента о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон от 22 июля 2008 года №123 – ФЗ в редакции от 10 июля 2012 г.) помещения производственного и складского назначения независимо от их функционального назначения подразделяются на следующие категории:
Таблица 1
Категории помещений складского и производственного назначения
| Категория помещения | Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении |
| А Повышенной взрыво- пожаро- опасности | Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа или вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа |
| Б взрыво- пожаро- опасная | Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные пылевоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа |
| В1 - В 4 пожаро- опасная | Горючие и трудно горючие жидкости, твердые горючие и трудно горючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б |
| Г Умеренной пожаро- опасности | Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
| Д пониженной пожаро- опасности | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
Категории помещений по ПиВПО определяются исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также исходя из объемно-планировочных решений помещений и характеристик проводимых в них технологических процессов.
Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещений к категориям от наиболее опасной (А) к наименее опасной (Д)
После категорирования помещений производится категорирование зданий в целом. Согласно Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности здание относится к категории А, если суммарная площадь помещений категории А превышает 5% от площади всех помещений или 200 м2, а если помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения, то здание можно не относить к категории А, если суммарная площадь категории А не превышает 25% или до 1000 м2.
Здание относится к категории Б, если оно не относится к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% или 200 м2, а если помещения оборудованы автоматическими установками пожаротушения, то здание можно не относить к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б не превышает 25% или 1000 м2.
К категории В относятся здания, если, во-первых, они не отнесены к категориям А или Б, во-вторых, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5% (10% при отсутствии в здании помещений категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.
Допускается не относить к категории В здания, если площадь помещений категорий А, Б и В при наличии в них установок автоматического пожаротушения не превышает 25% площади здания (но не более 3500 м2).
Здание относится к категории Г, если, во-первых, не относится к категориям А, Б и В, и, во-вторых, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1, В2, В3 и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений.
Здание не относится к категории Г, если суммированная площадь помещений категорий А. Б. В1, В2, В3 и Г в здании не превышает 25% суммированной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2 ) и помещения категорий А. Б. В1, В2, В3 оснащаются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категории Д, если оно не относится к категории А. Б, В, и Г.
Методы определения классификационных признаков отнесения зданий и помещений производственного и складского назначения к категориям по пожарной и взрывопожарной опасности устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности методом расчета.
Категории зданий, сооружений и помещений производственного и складского назначения по пожарной и взрывопожарной опасности указываются в проектной документации на объекты капитального строительства и реконструкции.
В зависимости от установленной категории по ПиВПО помещения, здания или сооружения предусматриваются определенные объемно-планировочные решения и профилактические мероприятия.
При расчете категории принимается возможность аварийной разгерметизации одной наиболее крупной единицы технологического оборудования с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возможность натекания продуктов из подводящих коммуникаций за время до отключения соответствующих трубопроводов. Время отключения трубопровода принимается:
t1 - равным времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 10-6 в год или обеспечено резервирование ее элементов;
t2 - 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 10-6 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
t3 - 300 с, при ручном отключении.
Количественным критерием назначения категории является избыточное давление (DР), которое может развиться при взрывном сгорании максимально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении. При DР > 5 кПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопасным категорий А или Б в зависимости от свойств веществ. При DР < 5 кПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д в зависимости от величины пожарной нагрузки. Под пожарной нагрузкой понимается энергия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находящихся в 1 м2 пола помещения.
Расчет DР производится по формуле:
(1)
где m - масса горючего газа, пара ЛВЖ или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудования, кг;
Нт - теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг;
Ро - атмосферное давление, 101 кПа;
Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве (Z = 0,5 для газов и пылей, Z = 0,3 для паров жидкостей, Z = 1 для водорода);
Vп - свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геометрического объема, м3;
rв - плотность воздуха (можно принять равной 1,2 кг/м3);
Св - теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/кг К);
То - температура в помещении (можно принять равной 293 К);
Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3);
К = At + 1 - А - кратность воздухообмена, с-1; t - время поступления взрывоопасных веществ в помещение, с - коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот коэффициент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервными вентиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной концентрации и электропитанием по первой категории надежности по ПУЭ).
С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение (1) получаем:
∆Р = 
х 
. (2)
Величина m рассчитывается в зависимости от агрегатного состояния горючего вещества.
1 )При разгерметизации аппарата с горючим газом (ГГ):
m = (V1 + Vт) r, (3)
где 
- Vап - объем аппарата, м3;
Рап - давление в аппарате, кПа;
Т, То - температура в аппарате и в помещении;
К - объем газа, поступившего из аппарата, м3;
Vт = V1т + V2т - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3;
r - плотность газа при начале утечки, кг/м3;
V1т = q´t, где - q - расход газа из трубопроводов, м3/с;
t - время отключения трубопроводов, с;
V1т - объем газа подводящего трубопровода;
V2т = r´l, где - r - радиус сечения трубопровода, м;
l - длина трубопровода от аппарата до задвижки, м;
V2т- объем газа, вышедшего из трубопроводов после их отключения, м3.
2) При разгерметизации оборудования с ЛВЖ:
m = mp + mп + mо, (4)
гдеmp - масса жидкости, испарившейся при разливе, кг;
mп - масса жидкости, испарившейся с поверхности аппарата, кг;
mо - масса жидкости, испарившейся со свежеокрашенной поверхности, кг.
При этом mp = Wи´Fи´tи, (5)
где 
(h - коэффициент учета движения воздуха по табл. 1;
М - молекулярная масс ЛВЖ;
Рн - давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа;
tи - скорость испарения, кг/м2×с;
Fи - поверхность разлива, принимаемая 1 л на 1 м2, если ЛВЖ содержит более 70% растворителя, и 1 л на 0,5 м2 в остальных случаях;
tи - время испарения принимается по времени полного испарения, но не более 3600 с.
Таблица 1
Значение коэффициента учета движения воздуха
| Скорость воздуха, м/с | Значение h при температуре воздуха, °С | ||||
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
| 0,1 | 3,0 | 3,6 | 2,4 | 1,8 | 1,6 |
| 0,2 | 4,6 | 3,8 | 3,5 | 2,4 | 2,3 |
| 0,5 | 6,6 | 5,7 | 5,4 | 3,6 | 3,2 |
| 10,0 | 8,7 | 7,7 | 5,6 | 4,6 |
3 ) При наличии взрывной пыли:
m = mвз + mав, (6)
где mвз = Квз´mп (Квз = 0,9 - доля взвешенной пыли);
, Кг - доля горючей пыли, Ку - коэффициент эффективности уборки, принимаемый при ручной сухой 0,6 и при влажной 0,7, при механизированной на ровном полу 0,9 и на полу с выбоинами 0,7;
m1 = М ´(1-a)´b1 - масса пыли, оседающей за межуборочный период, кг;
М1 - масса пыли, выделившейся за этот период из оборудования, кг;
a - доля пыли удаляемой вентиляцией;
b1 - доля пыли на труднодоступных местах;
b2 - то же на доступных местах (обычно b1 = 1, b2 = 0) - масса взвихрившейся пыли;
mав = (mап + q´t) ´ Кпmап - масса пыли, выброшенной при аварии из аппарата, кг;
Кп - коэффициент пыления, равный 0,5 при размере частиц более 350 мкм и 1,0 при размере частиц менее 350 мкм.
Определение категорий В1-В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки (q, МДж/м2) с табл. 2.
Таблица 2
Определение категорий В1-В4 по удельной нагрузки
| Категории | Удельная пожарная нагрузка q на участке, МДж/м2 | Способ размещения |
| В1 | более 2200 | Не нормируется |
| В2 | 1401 - 2200 | Допускается несколько участков с пожарной нагрузкой, не превышающей указанных значений q |
| В3 | 181 - 1400 | То же |
| В4 | 1 - 180 | На любом участке площадью 10 м2. Расстояние между участками должно быть более 1 пр (табл. 3) |
Таблица 3
Расстояние между участками длины трубопровода
| qкр, кВт/м2 | ||||||||
| 1 пр, м | 3,8 | 3,2 | 2,8 |
Величина q определяется по уравнению 7:
q = Q / S, (7)
где Q = Gi´Qi (Gi - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;
Qi - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг);
S - площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).
Значения критической плотности лучистых потоков от очагов пожара из твердых материалов даны в табл. 4
Таблица 4
Значения критической плотности лучистых потоков от очагов пожара
| Материалы | qкр, кВт/м2 |
| Древесина (сосна W= 12%) | 13,9 |
| Древесностружечные плиты (плотность 417 кг/м) | 8,3 |
| Хлопок | 7,5 |
| Слоистный пластик | 15,4 |
| Стеклопластик | 15,3 |
| Пергамен | 17,4 |
| Резина | 14,8 |
| Рулонная кровля | 17,4 |
Величина 1 пр из табл. 3 принимается при Н (высота помещения) > 11 м, а при Н < 11 м принимается как 1 = 1пр + (11 - Н). Для пожарной нагрузки с неизвестной величиной qкр значение 1пр ³ 12 м. При проливе горючих жидкостей 1пр между соседними участками разлива рассчитывается по формулам:
1пр ³ 15 при Н ³ 11 м (8)
1пр ³ 26 - Н при Н < 11 м.
Если при определении категорий В2 или В3 реализуется условие
Q³ 0,64q ´ Н2(9)
то помещение должно относится к категориям В1 и В2 соответственно.
Для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом, при расчете DР величина коэффициента Z принимается равной 1, а за Нт - энергия взаимодействия.
Пример расчета ПиВПО
Пример 1. Определить категорию пожаровзрывоопасности производственного помещения длиной 15,8 м, шириной 15,8 м и высотой 6,0 м, в котором размещен технологический процесс по восстановлению тетрахлорида кремния водородом. Водород подается по трубопроводу диаметром 0,02 м под давлением 1,01 МПа. Длина трубопровода от задвижки с электроприводом до реактора 15 м, объем реактора 0,9 м3, время работы задвижки по паспортным данным 5,0 сек. без указания на надежность, температура в реакторе 1200°С и в помещении 25°С, расход газа по трубопроводу 0,12 м3/с, плотность газа 0,0817 кг/м3, теплота сгорания водорода 119840 кДж/кг. Имеется аварийная вентиляция с кратностью воздухообмена 8. Значение коэффициента Z принимаем равным 1.
Решение. Согласно уравнения (3) определяем массу водорода, вышедшего в помещение при аварии:
Определяем по уравнению (3) значение DР.
Поскольку водород является горючим газом и DР > 5 кПа, то помещение относится к категории А.
Пример 2. В помещении размером 32 м ´ 16 м ´ 9 м находятся аппараты, в которых имеется горючая жидкость (ГЖ) в количестве 15 кг в каждом. Температура сгорания ГЖ 41,87 МДж/кг. Площадь размещения пожарной нагрузки при аварийном проливе 8 м2. Температура жидкости и в помещении 20°С. Упругость пара ГЖ при 20°С - 9 кПа. Молекулярная масса ГЖ - 16,8.
Решение. Для определения категории рассчитываем скорость испарения и массу паров по уравнению (5):
mp = Wи´Fи´tи = 1,17 ´ 10-4´ 8 ´ 3,6 ´ 10-3 = 3,37 кг.
Категорию пожароопасности рассчитываем по уравнению (1):
Помещение должно быть отнесено к категории В. Для определения подкатегории определяем пожарную нагрузку:
Q = Gi´QCr = 15 ´ 41,87 = 628 МДж.
Принимаем в соответствии с ППР РФ – 2012 гS = 10 м2.
Удельная пожарная нагрузка составит:
q = Q / S = 628 / 10 = 62,8 МДж/м2.
В соответствии с табл. 2 это помещение должно быть отнесено к В4.
Для дальнейшего уточнения используем уравнение (8 при Н = 9 lпр должно быть больше 26 - 9 = 17. В наших условиях lпр = 10 м, т.е. условия подкатегории В4 не выполняется и помещение должно быть отнесено к подкатегории В3.
Проверку проведем по уравнению (9):
Q³ 0,64 ´q´ Н2 = 0,64 ´ 62,8 ´ 92 = 3255,6 МДж.
Т.к. Q = 628 МДж, т.е. меньше 3255,6 МДж, то условие по уравнению (9) не выполняется и помещение должно быть отнесено к категории В3.
Пример 3. Определить категорию взрывопожарной или пожарной опасности помещения участки дробления резиновой крошки завода по переработке изношенных автомобильных шин. Площадь помещения S = 2000 м2, высота Н = 9 м, объем V = 18000 м3. Максимальное количество горючих материалов в помещении 24000 кг. Транспортировка крошки осуществляется контейнерами и шпеками закрытого типа. В местах пылевыделения устроены местные отсосы, удаляющие основное количество выделившейся пыли. Максимальное количество осевшей пыли на труднодоступных для уборки поверхностях составляет 12 кг, а на доступных - 8 кг. Крошка подается по транспортной линии в количестве 1000 кг/ч. Крошка содержит до 12% взрывоопасной пыли. Теплота сгорания резиновой крошки Нт = 27000 кДж.
Решение. Наибольшее количество взвешенной в воздухе пыли может быть в случае аварийного разрушения транспортной линии и выброса пыли в помещение. Время аварийного поступления пыли в помещения для случая ручного отключения системы составляет 5 минут. В этом случае количество пыли, поступившей в помещение, будет равно:
Масса пыли, отложившейся на труднодоступных поверхностях М1 = 12 кг, а на доступных для уборки М2 = 8 кг.
Расчетное количество осевшей пыли:
Мп = М1 + М2 = 12 + 8 = 20 кг.
Количество взвихрившейся пыли:
Мвз = 0,9 ´ Мп = 0,9 ´ 20 = 18 кг.
Общее количество взрывоопасной пыли в помещении:
М = Мав + Мвз = 10 + 18 = 28 кг.
Расчетное избыточное давление взрыва в помещении:
Пожарная нагрузка:
Q = G´H = 24000 ´ 27 = 648000 МДж.
Удельная пожарная нагрузка:
q = Q / S = 648000 / 2000 = 324 МДж/м2.
На основании табл. 4.1. ППР РФ и примечания 2 к этой таблице помещение следует отнести к пожароопасной категории В2, поскольку произведение
0,64 ´q´h2 = 0,64 ´ 324 ´ 92 = 16796 МДж <Q = 648000 МДж.
Определение класса зоны для складских (технических) помещений производится по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ-01).
В основу характеристики зон положена пожарная опасность веществ и материалов, имеющих место или используемые в этом или ином помещении.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок взрывоопасные и пожароопасные зоны характеризуются следующими классами.
Взрывоопасная зона
0-й класс - зоны, в которых взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или хотя бы в течение одного часа.
1-й класс- зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары ЛВЖ, образующие с воздухом взрывоопасные смеси.
2-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуется, а возможны только в результате аварии или повреждения технологического оборудования.
20-й класс – зоны в которых взрывоопасные смеси горючей пыли с воздухом имеют нижний концентрационный предел воспламенения менее 65 грамм на кубический метр и присутствуют постоянно
21-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации 65 и менее граммов на кубический метр.
22-й класс - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования не образуются взрывоопасные смеси горючих пылей или волокон с воздухом при концентрации 65 и менее граммов на кубический метр, но возможно образование такой взрывоопасной смеси горючих пылей или волокон с воздухом только в результате аварии или повреждения технологического оборудования
Пожароопасные зоны
П-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более градуса Цельсия.
П-II - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна.
П-IIа – зона расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества в количестве, при котором удельная пожарная нагрузка составляет не менее 1 мегаджоуля на квадратный метр.
П-III – зоны расположенные вне зданий, сооружений, строений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более градуса Цельсия или любые твердые горючие вещества.
Исходя из состояния воздушной среды (наличия легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, взрывоопасных и пожароопасных пылей и волокон) определяется класс зоны по ПУЭ во взрывоопасной или пожароопасной зоне.
Около оборудования, имеющего повышенную пожарную опасность, следует вывешивать стандартные знаки (аншлаги, таблички) безопасности.
В соответствии с требованиями Правил противопожарного режима в РФ (ППР-12) на дверях складских, технических помещений вывешиваются таблички по взрывопожарной и пожарной опасности и классу зоны по Правилам устройства электроустановок. Числитель категория, знаменатель класс зоны.