Как противостоять взрывам бытового газа.

0 1966

В.И. ВОДЯНИК, проф., д-р техн. наук (Сочинский государственный университет туризма и курортного дела)

Публикуется в порядке обсуждения.

Со взрывами бытового газа следует бороться двумя путями: предупреждением взрывов и взрывозащитой. Рассмотрим их в отдельности.

Предупредить взрыв — значит, прежде всего, не допустить утечку газа. Если не брать во внимание случаев самоубийств и других умышленных действий, то взрывоопасные газовоздушные смеси образуются в результате неисправностей газового оборудования. Вот с ними и надо бороться. И способы борьбы с неисправностями общеизвестны — необходимо проводить периодические профилактические работы, как это делалось раньше. В каждую квартиру не реже одного раза в год приходила женщина-«газовщица», смазывала краны, обмыливала все разъемные соединения, делала соответствующую отметку в паспорте на газовую плиту и уходила. Совершенно очевидно, что только так и надо делать. Теперь же, если этот вопрос поднять, то сразу же скажут, что за эту услугу надо платить. А многие граждане, особенно люди преклонного возраста, все равно не будут регулярно приглашать платного мастера и по-прежнему они будут и гибнуть сами, и взрывать целые дома.

Итак, профилактика взрывов бытового газа — это профилактика бытового газового оборудования. Такая услуга должна быть обязательной, и ее цену следует включать в себестоимость газа.

Что касается взрывозащиты, т.е. защиты от взрыва, когда он уже произошел, то она — в окне. Окно на кухне может быть своего рода предохранительным клапаном для защиты здания от разрушения при взрыве.

Этот вопрос заслуживает более подробного рассмотрения.

С точки зрения физики то, что происходит при воспламенении газа на кухне от спички или от искры, это не взрыв, а весьма быстрое сгорание метановоздушной смеси [1]. Это горение весьма быстрое по субъективному восприятию, но слишком медленное, чтобы называться взрывом. Быстрое, но не мгновенное!

Быстрое сгорание газа в объеме помещения кухни приводит к быстрому повышению давления в нем. В этом и заключается его разрушительная сила. Например, если кухня размером 3×3×2,5 м будет вся заполнена стехиометрической (наиболее быстрогорящей) смесью природного газа с воздухом (около 10 % по объему) и произойдет зажигание этой смеси, то давление в таком замкнутом объеме может достичь примерно 0,8 МПа, усилие на междуэтажные перекрытия может достичь 7•106 Н (700 тс). Естественно, и перекрытия и стены будут разрушены, вышележащие строительные конструкции будут приподняты, а затем тоже обрушены, т.е. полностью разрушится некоторая часть многоэтажного дома. А если на кухне будет окно с обычной деревянной рамой с крупными переплетами и стеклами толщиной 2 мм , которые разрушатся уже при избыточном давлении 0,005 МПа (обычно остекление таких окон разрушается даже при меньшем давлении), и площадь открывшегося при этом отверстия будет не менее 1,5 м2 , то горение газа и истечение продуктов сгорания будут компенсировать друг друга, давление на кухне выше 0,005 МПа не поднимется, и, следовательно, здание не получит никаких разрушений.

Этот прием взрывозащиты зданий широко используется в промышленности и даже регламентируется соответствующими СНиП, которыми устанавливается, что одним из наиболее надежных способов взрывозащиты промышленных зданий служит применение устройств сброса давления взрыва: вышибных проемов и легкосбрасываемой кровли.

Для того чтобы устройство сброса давления взрыва было эффективным, оно должно вскрываться при достаточно низком давлении и иметь достаточно большую площадь проходного сечения, чтобы после его вскрытия рост давления в защищаемом объеме был исключен. Давление срабатывания этих устройств определяется их конструкцией, а потребная площадь проходного сечения — расчетным или экспериментальным путем; для взрывоопасных производственных помещений особо взрывоопасных производств (так называемая категория «А») существуют нормативы: 0,05 м2 на 1 м3 объема помещения. Роль вышибных проемов во взрывоопасных помещениях тоже обычно выполняют оконные проемы как наиболее слабый конструктивный элемент здания, и только, если их проходного сечения оказывается недостаточно, прибегают к устройству легкосбрасываемой кровли или других легко вскрываемых устройств.

Легкосбрасываемая кровля может быть установлена только на верхних этажах, поэтому вряд ли может быть рекомендована для широкого применения в жилых домах, а окна — это, пожалуй, основное средство взрывозащиты, причем вполне пригодное для взрывозащиты кухонь. Главное, чтобы окно разрушалось при минимальном давлении и чтобы вскрывшееся в результате этого отверстие было достаточно большим. Приведенное выше соотношение ( 0,05 м2 на 1 м3 ) рекомендуется СНиП для взрывоопасных производственных зданий, а не для бытовых помещений жилых зданий. Эти рекомендации для жилых зданий будут неоправданно завышены, т.е. будут содержать излишне большой запас надежности, так как в производственных помещениях категории «А» могут содержаться газы и пары более взрывоопасные, чем метан. Современные знания о процессах горения в замкнутых и полузамкнутых объемах достаточны для того, чтобы все эти параметры (требуемые прочность окна и его площадь) рассчитать достаточно точно [2]. Причем в расчетах могут быть учтены не только собственно объем, но и форма помещения кухни.

Известно, что стекло тем легче разрушается, чем оно тоньше и чем больше его остальные размеры. СНиП прямо устанавливают, что стекло может выполнять роль взрывозащиты при толщине 3, 4 и 5 мм , при площади не менее (соответственно) 0,8; 1 и 1,5 м2 . Армированное стекло вообще не может использоваться для этих целей.

Проблема взрывозащиты кухонь в жилых домах в последнее время усложнилась тем, что в них стали устанавливать современные металлопластиковые окна с многослойными стеклопакетами. Такие окна обеспечивают лучшую тепло- и шумоизоляцию, они менее доступны для проникновения в квартиру злоумышленника, имеют ряд других бесспорных преимуществ. Но их также неоспоримый недостаток в том, что они слишком прочны. Для всех других бытовых помещений это не недостаток, а для кухни — да.

Возможно, именно по причине очень широкого распространения металлопластиковых окон и наблюдается всплеск количества катастрофических взрывов, связанных с бытовым газом. Если раньше при взрыве бытового газа на кухне с окном со слабой деревянной рамой и 2-миллиметровыми стеклами страдали (получали ожоги) только жильцы одной квартиры, то теперь прочные металлопластиковые окна со стеклопакетами превратили кухни в своего рода «мины», угрожающие всему подъезду.

Но данный недостаток металлопластиковых окон вполне может быть устранен их разработчиками и изготовителями. Для этого достаточно лишь предусмотреть специальное слабое звено в конструкции их крепления в оконном проеме, например, в виде срезного штифта или другого ослабленного крепежного элемента. При этом не надо думать, что, если окно будет иметь специально ослабленное крепление, то через него легко будет проникнуть в квартиру. Для того чтобы вылетело окно площадью 1,2 м2 при давлении 0,005 МПа, на него должна подействовать сила более, чем полтонны. Приложить такое усилие к окну снаружи злоумышленнику вряд ли удастся.

Крепление окна может быть даже шарнирным, чтобы оно не вылетало полностью из оконного проема, а, например, поворачивалось и после сброса давления взрыва возвращалось на место. Это, конечно, желательно не для того, чтобы после взрыва окно осталось целым, а для того, чтобы оно не падало на головы прохожим.

На мой взгляд, по вопросу устройства окон на кухнях и в других бытовых помещениях, где используется бытовой газ, необходимо разработать специальный технический регламент. Разработке такого регламента должны предшествовать серьезные научные исследования, включающие не только глубокие теоретические обоснования, но и натурные испытания в полигонных условиях.

Однако разработчикам и изготовителям металлопластиковых окон уже сейчас можно рекомендовать разработать типоряд специальных конструкций окон для кухонь разных размеров и провести их испытания, например, на зданиях, подлежащих сносу. Такие впечатляющие эксперименты с соответствующей киносъемкой будут не только достаточно обоснованным научным подтверждением их эффективности, но и хорошей рекламой.

В начале статьи в качестве примера рассматривался неблагоприятный случай, когда вся кухня размером 3×3×2,5 м была заполнена самой быстрогорящей газовоздушной смесью. Чаще бывает, что горючая смесь образуется не во всем помещении, а лишь в некотором локальном объеме. Воспламенение такого локального газового облака специалисты на своем жаргоне называют «хлопком». Описанная выше защита в виде слабого по прочности и достаточно большого по площади окна от такого хлопка будет еще более эффективной.

В заключение следует отметить, что вышибные проемы и легкосбрасываемая кровля позволяют предотвратить разрушение основных несущих строительных конструкций и здания в целом, но ожоги и другие поражения людей, находящихся в данном помещении, при этом не исключаются. Однако предотвращение разрушений зданий — это не так мало для снижения трагических последствий взрывов бытового газа.


Ну и немного с тематического форума:

"Из курса молодого слесаря газового хозяйства, проёмы аккурат и делают с целью снизить влияние взрывной волны. То есть остекление по 0,3 квадрата на куб помещения как раз для этого и предусмотрено. При этом вбивают в головы, что предел взрываемости для "бытового газа", т.е. метановой смеси с воздухом - 5-15%%. Для пропан-бутановой смеси - 1,5-5 %%. С учётом этого условия при большем содержания газа - взрыва нет, а есть сжигание с недобором воздуха пока не появится нужное соотношение газовоздушной смеси. после чего следует взрыв. Взрыв в этих условиях должен быть слабее, нежели при "нормальном" соотношении. Поясняю - при горении газа в квартире объём газовоздушной смеси после прогорания газа будет меньше за счёт того, что большую часть свежего воздуха ужо выжгли, чем если напустить 5-15 % в помещение и взорвать. Соответсвенно и расчёт ведётся на эти условия. При этом расчёт ведётся аккурат на эти условия. То есть. даже теоретически, при заполнении всего объёма подъезда взрыв вынесет окна и двери, возможно из-за неравномерной детонации порвёт перегородки. но капитальные стены сохранят прочность и дадут возможность дом выселить относительно "неспеша""
"Предлагаю всем повнимательнее присмотреться к фотографиям дома в Астрахани - их в сети полно.
Надеюсь, двух-трёх фотографий хватит, чтобы понять, что это не был взрыв газа.
И сразу возникает вопрос - а был ли вообще взрыв?
Очень похоже на то, что "газовой" версией попытались замаскировать некую другую причину. Скорее всего, были подвижки грунта, связанные с находившейся рядом стройкой и аномальными морозами.
Чуть менее двадцати лет назад мне довелось наблюдать, как двухэтажное кирпичное здание в течение трёх дней развалилось, после того, как из полностью затопленного подвала откачали воду.
Другое здание - жилая пятиэтажка изошла трещинами зимой, после того, как осенью из подвала вынесли транзитную теплотрассу и уложили её наземно вдоль одной стороны дома, прямо на отмостку, и закрыли жестяными коробами сверху. До этого десять лет стоявший дом зимой буквально перекосило - стены лопались с пушечным грохотом, в комнатах рвались обои и открывались щели на улицу. Слава Богу, дом не рухнул, грунты успокоились, дом отремонтировали.
Еще одна пятиэтажка "пошла" при строительстве. Её так и сдали потом - с чудовищными металлическими стяжками - их делали из швеллера, пропускали под потолками квартир, стягивали расходящиеся стены. Заселили...
Все эти три случая произошли на моих глазах, первое здание, между прочим, было зданием межрайгаза.
Так что причин для обрушения может быть множество.
Просто очень удобно свалить все на мифического пьяницу-самоубийцу.
И не знаю, как у кого, но у меня абсолютно нет доверия к людям, которые рассуждают о причинах аварии и при этом употребляют термины "газовЩик" и "бытовой газ". Или по телевизору говорят: "Взорвался газовый баллон" и тут же показывают обгорелый, но ЦЕЛЫЙ пятилитровый баллончик, который почему-то валяется в снегу на улице, далеко от эпицентра.
Вот на МКАДе недавно действительно по-настоящему взорвался баллон, 50-литровый, при заправке. Заправщик его перекачал, он и лопнул без возгорания, за счет только давления. Отлетевшим чем-то заправщика-стажёра убило на месте.
ЗЫ: посмотрите на фотографии последнего питерского взрыва - вот там действительно взорвался газ (там был сжиженный). Вырванные и улетевшие на улицу стеклопакеты, "раздвинутые" стены...
Так что пудрят нам мозги, уважаемые коллеги, пудрят..."


"Цитата(Сандугач @ 14.3.2012, 19:52) *
Мне для оценки проще посчитать массу газа в объёме на нижнем пределе взрываемости, и сравнить энергию объёмного взрыва со взрывом стандартного ВВ - тротила.. удельная теплота сгорания которого, кстати, помнится раз в пять- семь ниже, чем у метана... Там на кухню в 20- кубов около 3кг взрывчатки выходит... Совсем не мало...
Вы очевидно не учитываете, что механика взрыва метана и тротила совершенно разная и по какому критерию их сравнивать совершенно не понятно. Взрывчатые вещества (ВВ) подразделяются на бризантные (рвущие на части) и метательные (отталкивающие, бросающие). Так вот тротил - бризантное ВВ. Порох - метательное. А метан? Не то, ни сё. Так их сравнивать нельзя, тем более по низшей теплоте сгорания, ну что вы? Физика взрыва совершенно другая!
Да и вопрос собственно говоря в другом. Я предлагаю поискать ответ на вопрос как расчитать последствия взрыва в замкнутом объеме. Методика расчета ИТМ ГОиЧС предусматривает открытое пространство, очевидно что в замкнутом объеме последствия будут более катастрофичны. Т.е. полученный мной результат оптимистичен и на самом деле радиус разрушений несущих конструкций будет больше"
Конашенок попытался улететь в Армению, но был задержан в аэропорту Пулково, а позже, заикаясь от страха, записал видео, где принёс свои «глубочайшие извинения»

Сегодня и вчера стримеры наперебой извиняются за свои слова в прямом эфире, сказанные сразу после теракта. Одна женщина из Липецкой области в эфире говорила, что в Москве убили всего 113 человек, а на...

Россия против Запада: гонка на выживание

Я всегда говорил и буду говорить, что силовые методы во внутренней и внешней политике — последний довод. Не невозможный, не запрещённый, не аморальный, а именно последний.Моральные оцен...

«Крокус-покус» Агаларовых: здание в кадастре не числится, а работали дети и самозанятые

Многие наверняка обратили внимание на школьников, выводивших людей из «Крокус Холла» в ходе теракта 22 марта. Они прославились на всю страну и получили уже немало наград. Правда, юридич...