戰(zhàn)術要點20課|第6講:火災是怎么蔓延開的
現代建筑物火災中一個重要的原則就是:火勢的大小與火場可用的氧氣成正相關??捎玫难鯕庠蕉?,火災釋放熱能的速度就越快,火災快速發(fā)展的風險也就越大。
-Derek Alkonis
火災到底是怎么蔓延開的?火災的蔓延速度到底由什么來決定的呢?
首先我們要知道,煙氣的流動方向就是火災蔓延的方向,煙氣怎么流,火災就怎么走。
所以火災蔓延速度歸根到底就是煙氣流動的速度,也就是火對氧氣的反應速度。它主要取決于許多因素,包括:
火災的發(fā)展階段
火災類型:通風控制型or燃料控制型
進風口到著火部位的距離
著火部位到排煙口的距離
進風口和排煙口的位置、形狀、大小
煙氣流動路徑上物品或開口的類型和形狀
本期,我們就來聊聊“火災”(煙氣)的流動路徑,首先先來看看UL的視頻:
火災發(fā)展路徑——從高壓“流”向低壓
何為“流動路徑”?
流動路徑
英文| Flow Path
由至少一個進風口、排煙口及連接進風口、排煙口之間的空間區(qū)域。
流動的方向取決于壓力差。
高溫煙氣從火災區(qū)域內的高壓區(qū)向建筑物內外的低壓區(qū)流動。
——出自NIST
簡單的說就是在著火建筑內高溫煙氣從氣壓較高的區(qū)域流動到建筑物內外氣壓較低所形成的路徑。
最簡單的流動路徑就是冷空氣從下方進,熱煙氣從上方出。
每個建筑的內部結構都有所不同,特別門、窗、洞口的數量和位置不盡相同,所以一個建筑屋內的煙氣流動可能不止只有一條路徑。起火建筑內部經常會出現多條“流動路徑”。
作為消防員,了解煙氣、火焰是如何在起火建筑內部流動及流動的路徑至關重要,因為消防員在火場中最危險的地方之一就是火災發(fā)生及將要發(fā)生的地方。
那么,流動路徑是怎么產生的呢?
火災發(fā)生后,周圍環(huán)境溫度會不斷上升,同時,燃燒會產生各種各樣的高溫氣體和其他燃燒產物(主要是熱分解產生的顆粒物等),我們通常稱之為煙氣。這里請大家注意,由于煙氣中飽含不完全燃燒所產生的可燃氣體及顆粒,所以煙氣是可燃的。
雖然煙氣中有固體及氣體成分,但是這些火焰、煙氣的運動方式與氣體較為相似。
燃燒產生的煙氣受熱膨脹后上升,煙氣在房間上方堆積,形成高壓區(qū)域,自然而然地通過走廊、門、窗流到室外或室內的低壓區(qū),形成流動路徑。
當消防員進入建筑物內攻滅火時,火場的高溫會時使消防員的個人防護裝備溫度上升,這主要是因為滅火防護服的吸熱作用。通常情況下,我們一般只考慮火場高溫及火焰對防護裝備的影響,而不考慮對流傳熱對防護裝備的影響。
對流傳熱
英文:Convection heat transfer
概念:流體流經固體表面時的熱量傳遞過程
單位面積上的對流傳熱速率與溫差成正比關系
但是,如果消防員處在流動的路徑中,則會明顯感覺到對流傳熱的威力。就像吹風機的作用一樣,當風速越快,對流傳熱系數會更高,熱量會更快地在防護裝備上堆積。煙氣溫度越高、速度越快,對流傳熱的熱量也就越多。
這種迅猛的熱量傳遞是導致消防員在流動路徑上受傷乃至殉職的主要原因。
記?。∶恳粋€開口就是一個潛在的流動路徑
以上圖為例,一棟2層住宅,一樓客廳著火,住宅內唯一開著的窗就是客廳旁邊的1號窗,那么著火部位上方就形成了高壓區(qū),而1號窗外面就是低壓區(qū),這樣就形成了一條流動路徑。
消防員到場后,打開前門(2號門),這時,又創(chuàng)造了一個低壓區(qū),熱煙氣從客廳向2號門流出。
而如果消防員貿然打開二樓的3號窗戶,則又會創(chuàng)造另一條流動路徑,而恰好消防員又是在房屋里面執(zhí)行搜救任務時,那么將是相當危險,這個時候跟在火爐的煙囪中工作毫無兩樣。
因為高溫煙氣在浮力及壓力差的雙重作用下,流速會比同一平面的速度更快,可達16—32公里/小時,流速越快,消防員逃生的時間就越短,因為熱量會迅速穿透滅火防護裝備,造成致命傷害。
下面例子很好地說明了貿然開門、開窗的后果
消防員到場后貿然通過破拆打開二樓窗戶,一樓的火迅速蔓延到二樓,并發(fā)生轟燃
這個實驗更為直觀,原先客廳的火在穩(wěn)定燃燒,煙氣是靠左流動,這時,右邊通往室外的房門被打開,火勢迅速蔓延到門口,引燃在門口繼續(xù)的高溫煙氣,形成轟燃。
我們應該如何控制流動路徑呢?
煙氣到處流動,火苗到處亂竄,不受控制的流動路徑就是消防員的隱形殺手。
無論是從控制火勢蔓延還是從消滅火災的角度出發(fā),我們都必須要控制煙氣的流動路徑。
那么,我們應該怎么辦呢?
首先,我們要充分了解高溫煙氣流動的原理,也就是煙氣怎么流,往哪里去,我們才能避免在流動路徑上受到傷害。
第二就是要準確的偵查判斷,確?,F場所有的操作流程、使用的戰(zhàn)術是否會產生新的煙氣流動路徑,如果產生新的路徑會產生什么影響。
最后,要考慮關閉建筑物內部的門窗,配合使用的出水滅火戰(zhàn)術來控制煙氣的流動。
有一點我們需要知道,門不僅僅是進入建筑內部的入口,同時它也是一個非常有效的通風排煙口。
很多時候,我們只需要關閉一扇門,就可以堵截煙氣的流動通道。例如,搜救小組進入房間時,在開始搜索時關上門,可以切斷煙氣流動路徑,從而改善自己及被困人員的生存環(huán)境。
關于消防員如何在流動路徑中確保安全,還有如何使用“門控”等技戰(zhàn)術手段來有效控制煙氣流動路徑,在接下來的文章會陸續(xù)講到,敬請期待……