最常見(jiàn)的極端火災現象：轟燃
我們在之前的文章討論過(guò)，不同通風(fēng)情況下的火災特性。我們知道，只要有充足的可燃物、氧氣，單元房火災就會(huì )逐步發(fā)展為整個(gè)單元房燒毀。近年來(lái)有，數十名消防員因為火場(chǎng)的轟燃導致?tīng)奚?，并且現場(chǎng)發(fā)生的情況都極其類(lèi)似。
消防員到達一個(gè)火場(chǎng)時(shí)，火災一般都處在發(fā)展階段，接著(zhù)進(jìn)入建筑內部，進(jìn)行人員搜索和救援，或者是出槍滅火。在這個(gè)過(guò)程中，很少會(huì )有人注意到，火災在不斷發(fā)展變化，火場(chǎng)風(fēng)險不斷提高。這種情況下出現轟燃，消防員經(jīng)常察覺(jué)不到，最終導致消防員嚴重受傷，或者是犧牲。
轟燃是指火災從發(fā)展階段過(guò)渡到全面燃燒階段時(shí)，突然劇烈的持續燃燒。
一
不同種類(lèi)的轟燃
一般轟燃
轟燃是可燃物和氧氣充足下，火災發(fā)展階段常見(jiàn)的一部分（如圖1.1所示）。它標志著(zhù)火災從發(fā)展階段向全面燃燒階段的過(guò)渡。在火災發(fā)展階段中，天花板下會(huì )形成一個(gè)熱煙層。這個(gè)熱煙層會(huì )向與其接觸的物體傳遞熱量，如：櫥柜、可燃的壁襯等，我們稱(chēng)之為熱對流。
除此之外，煙也會(huì )將熱量向下傳遞到煙氣層下方的物體上，如椅子，桌子等，我們稱(chēng)之為熱輻射。這兩個(gè)熱傳遞過(guò)程，會(huì )導致房間內所有物體升溫。在一個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)，溫度將達到熱解臨界值，此時(shí)，物體開(kāi)始受熱分解。
轟燃前會(huì )出現滾燃，滾燃是火焰在整個(gè)煙氣層中跳躍燃燒的現象。這一現象將導致煙層溫度大幅升高，高溫煙氣反過(guò)來(lái)又會(huì )增加下方可燃物的熱輻射。如果之前，有些物體還沒(méi)開(kāi)始受熱分解，現在它就會(huì )開(kāi)始了。緊接著(zhù)，新形成的熱解產(chǎn)物著(zhù)火，整個(gè)房間就被火焰吞噬。
轟燃階段，房間內部溫度將急劇上升。僅僅幾秒鐘內，溫度就會(huì )上升到600℃，在房間內，幾乎沒(méi)有生存的機會(huì )。置身其中的消防員，逃生的時(shí)間只有幾秒鐘。即使能順利逃離，他們也經(jīng)常會(huì )被嚴重燒傷。所以，轟燃發(fā)生前，要及時(shí)撤出房間。
2
通風(fēng)誘發(fā)型轟燃
通風(fēng)誘發(fā)型轟燃，僅在火場(chǎng)通風(fēng)條件不良，且房間內積聚了足夠熱量的情況下發(fā)生。這意味著(zhù)，在火災發(fā)展的早期階段，由于氧氣不足，抑制了火災的發(fā)展。如果火場(chǎng)通風(fēng)情況沒(méi)有變化，火災將自行熄滅。
圖1.2中的黃線(xiàn)描述的就是這種現象。初始極端，黃線(xiàn)上升緩慢，接著(zhù)開(kāi)始下降。通風(fēng)受限時(shí)，房間內的熱量聚集受多重因素影響。一旦續集足夠熱量，房間內的許多物體將繼續熱解，并成為新的可燃物。在現代建筑中，因為隔熱效果良好，這一情況更為常見(jiàn)。
這對消防隊員來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的風(fēng)險，只要打開(kāi)門(mén)，就相當于開(kāi)辟了一個(gè)通風(fēng)口。進(jìn)入房間就是給火場(chǎng)通風(fēng)，因此，消防員進(jìn)門(mén)的時(shí)候，火場(chǎng)的通風(fēng)情況就發(fā)生了變化，這種通風(fēng)將導致火勢變大。
如圖1.2中向上傾斜的黃線(xiàn)所示。房間內的溫度會(huì )上升，房間內的煙氣被點(diǎn)燃，幾秒鐘內，火災就會(huì )達到全面燃燒階段。這一現象產(chǎn)生的后果和普通轟燃產(chǎn)生的后果相似。
通風(fēng)量增加了多少，決定了通風(fēng)誘發(fā)型轟燃發(fā)生的速度。當門(mén)被打開(kāi)時(shí)，空氣會(huì )進(jìn)入房間，假如門(mén)口放置了一臺正壓送風(fēng)機，這種情況下，通風(fēng)誘發(fā)型轟燃會(huì )來(lái)的更快。
還可用其他術(shù)語(yǔ)來(lái)描述這種現象，如「延遲轟燃」和「thermal runaway」。國際上，首選術(shù)語(yǔ)「通風(fēng)誘發(fā)型轟燃」。
3
兩種轟燃的對比
接下來(lái)，我們對兩種轟燃進(jìn)行對比，并分析其異同點(diǎn)。
兩種轟燃最大的不同點(diǎn)在于，他們發(fā)生的源頭不同。一般轟燃出現在通風(fēng)良好的火災現場(chǎng)，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃則出現在通風(fēng)控制型火場(chǎng)。圖1.3顯示了不同火災場(chǎng)景，可燃物百分比和溫度的關(guān)系。
圖的左邊顯示的是火災初期階段，氧氣充足，燃料控制型火場(chǎng)，由于受可燃物限制。參與燃燒的可燃物，決定了火災能否發(fā)展到轟燃階段?？扇嘉锶紵蟮臒後尫潘俾?，以及火焰傳播情況，決定了火災的發(fā)展進(jìn)程。
如果熱釋放速率很快，并且火焰條件良好，轟燃將會(huì )出現。一些人還會(huì )用其他術(shù)語(yǔ)來(lái)描述這一情況：熱量誘發(fā)型轟燃或者熱輻射誘發(fā)型轟燃。
圖的右邊顯示的是通風(fēng)受限型火場(chǎng)。在這樣一個(gè)場(chǎng)景中，火災已經(jīng)燃燒一段時(shí)間，可燃物是充足的，但是缺乏氧氣。如果沒(méi)有進(jìn)行通風(fēng)的話(huà)，火災會(huì )逐漸熄滅，萬(wàn)一有通風(fēng)，火災會(huì )再次加速發(fā)展，正如普通轟燃一樣，熱量又會(huì )聚集起來(lái)，一直達到轟燃的點(diǎn)。 最后，和之前的普通轟燃一樣。
但是，由于它的起因是因為通風(fēng)狀況發(fā)生變化，因此，這種現象稱(chēng)之為通風(fēng)誘發(fā)型轟燃。
總之，普通轟燃出現在燃料控制型火場(chǎng)，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃出現在通風(fēng)受限型火場(chǎng)。
二
安全策略
在過(guò)去，消防員一直沒(méi)有意識到火災發(fā)展進(jìn)程的重要性。因此，轟然發(fā)生的時(shí)候，很少有消防員能夠幸存下來(lái)。為了未來(lái)消防員滅火救援過(guò)程中的安全，我們通過(guò)對一些國家轟燃事故的調查，得出了以下結論：
轟燃發(fā)生時(shí)，房間內的消防員所處位置，如果距離房間出口超過(guò)1.5m時(shí)，幾乎沒(méi)有逃生機會(huì )。這意味著(zhù)，在轟燃環(huán)境中，僅有跨越1.5m距離的逃生時(shí)間。當然，離房間出口超過(guò)1.5m外的地方已變成人間地獄，其溫度接近或超過(guò)600℃，幾乎什么也看不見(jiàn)。
我們可以看到，可采取的安全措施非常有限。
不要在那兒
最重要的策略是：“不要在那兒”。指揮員應該具備通過(guò)火災動(dòng)力學(xué)知識及各種可見(jiàn)的跡象，推斷轟燃是否會(huì )發(fā)生，并具備可以立即組織消防員從建筑物內逃生的能力。
顯然，目前在這方面的培訓是嚴重缺乏的，很多人并沒(méi)有識別風(fēng)險的能力。
（1）轟燃的特征
對消防員來(lái)說(shuō)，判讀火場(chǎng)非常重要，要有能力評估轟燃是否會(huì )發(fā)生。 Shan Raffel設計了B-SAHF模型，Ed Hatin在其基礎上做了一些改進(jìn)，大家可以參考公眾號關(guān)于這個(gè)模型的介紹。
火場(chǎng)中，有很多跡象可以看出轟燃是否馬上發(fā)生，消防員需要馬上撤離：
a.煙氣層在迅速下降或者已經(jīng)接近地板了；
b.煙氣層的煙層厚，顏色深或者煙氣層的顏色從淺灰色變成了深黑色；
c.煙氣層洶涌流動(dòng)，而且流動(dòng)越來(lái)越?jīng)坝浚?/span>
d.煙氣層變得越來(lái)越熱，并且難以忍受；
e.之前在火災中未出現熱解物質(zhì)，突然開(kāi)始進(jìn)行熱解。
2
預防轟燃
轟燃發(fā)生的原因眾所周知，普通轟燃和通風(fēng)誘發(fā)型轟燃都會(huì )在煙氣層積聚熱量。普通轟燃的熱量積聚是由火場(chǎng)不斷增加的燃料燃燒引起的，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃的熱量則是來(lái)源于火場(chǎng)通風(fēng)，導致氧氣供給增加產(chǎn)生的。
（1）冷卻煙氣層
在火災發(fā)展階段，最有效的戰術(shù)就是冷卻和惰化煙氣層。為了實(shí)現這些目標，可以使用噴霧水槍直接射向煙氣層，噴霧角度可設置在大約60°，開(kāi)花脈沖射流應盡可能短。
這樣操作可以使大量的水滴進(jìn)入到煙氣層，從煙氣中吸收能量，當無(wú)數的射流被噴射到煙氣層，就可以把煙氣的溫度降至足夠低，使轟燃不可能發(fā)生。
另一個(gè)好處是可以實(shí)現水蒸汽與煙氣的混合，水蒸汽是不燃氣體。最終，滾燃會(huì )被煙氣中的水蒸汽所阻礙。同時(shí)，水蒸汽將煙氣層的煙氣惰化為不易燃氣體。
（2）通風(fēng)控制
在可能發(fā)生通風(fēng)誘發(fā)型轟燃的情況下，采用防止通風(fēng)措施也不失為一種方案，通風(fēng)受限的火災最終會(huì )因缺氧而窒息。
事實(shí)上，有時(shí)候可能也無(wú)法采用防止通風(fēng)戰術(shù)，比如，房間里的窗戶(hù)會(huì )因為內外溫差而破裂。這時(shí)，最簡(jiǎn)單的做法也可以在窗戶(hù)前掛一塊擋風(fēng)的阻燃帆布。
三
案例：Stardust迪吧火災
1981年1月14日，愛(ài)爾蘭首都柏林市Stardust夜總會(huì )發(fā)生火災?；馂陌l(fā)生時(shí)，舞廳現場(chǎng)有841人?；馂陌l(fā)生在大房間局部一處封閉的地方，火災很快就發(fā)展成了轟燃。由于大火波及了整個(gè)夜總會(huì )，導致那天晚上有48人喪生，214人受傷。
轟燃是造成重大人員傷亡的罪魁禍首，除此之外，在防火方面做得也很不到位。房間里的墻壁裝修材料和長(cháng)凳非常易燃，現場(chǎng)也沒(méi)有滅火器，幾個(gè)緊急出口被鎖上了。
1
建筑基本情況
夜總會(huì )設在由幾棟建筑組成的綜合體建筑內，內部有一個(gè)中央舞池，舞池周?chē)袔讉€(gè)休息廳，這些休息廳里擺放著(zhù)帶有軟墊的長(cháng)凳，如圖3.1所示。
最先起火的休息廳在圖中用圈標識，據測量，這個(gè)休息廳大約有17m寬，10m深。長(cháng)凳沿斜坡安裝，長(cháng)凳的軟墊內部填充了50mm厚的聚氨酯泡沫，外部由PVC包裝。
圖3.2顯示的是將休息廳和中心區域進(jìn)行隔離的簾布，簾布可以使舞廳的大小根據當前人員數量而改變。此次火災中的簾布由可燃材料縫制，主要材質(zhì)為滌綸，襯里是PVC。
后墻和側墻上覆蓋著(zhù)由聚酯瓷磚制成的易燃材料，休息廳的天花板是隔熱的，由于天花板的隔熱性，導致熱量直接向中心的舞池區域傳導。
2
火災現場(chǎng)情況
火災發(fā)生在休息廳的后面，現場(chǎng)沒(méi)有人對初起的小火引起重視。夜總會(huì )的員工決定自己滅火，在滅火失敗之后，才向消防隊報警。參加聚會(huì )的人剛開(kāi)始時(shí)，甚至選擇留下來(lái)看滅火，建筑內人員疏散時(shí)間開(kāi)始的太遲。
某一時(shí)刻，一名員工拉開(kāi)了隔離休息廳和舞池中央的簾布，煙氣的流動(dòng)本來(lái)被限制在一個(gè)點(diǎn)上，簾布被拉開(kāi)后，休息廳火勢發(fā)展迅速，形成了轟燃。
休息廳的轟燃，導致熱煙氣流入舞池中央。很快，所有人變的驚慌失措。
3
轟燃
由于火災造成死亡人數多，愛(ài)爾蘭對此次火災進(jìn)行了全面調查。建筑研究機構（BRE）進(jìn)行了全尺寸模型實(shí)驗。重新搭建了最初發(fā)生火災的休息廳，放置的長(cháng)椅和桌子與夜總會(huì )放置的完全相同?，F場(chǎng)安裝了必要的設備，開(kāi)始點(diǎn)火。
整個(gè)實(shí)驗過(guò)程都有錄像，在網(wǎng)絡(luò )上可以找到簡(jiǎn)化版的影片。影片很好地再現了休息廳內部的火災發(fā)展情況，特別是轟燃階段清晰可見(jiàn)。
橙色救援為大家下載了該影片，為了能夠掌握到轟燃發(fā)生的關(guān)鍵特征，我們有必要反復多次觀(guān)看影片，影片還展現了轟燃是僅僅持續幾秒的現象。
在影片播放到5秒鐘時(shí)，五排長(cháng)椅中有四排仍然清晰可見(jiàn)，第五排長(cháng)椅在燃燒?；鸨幌拗圃谝欢ǖ谋砻鎱^域，深灰色煙層開(kāi)始形成。大約9秒的地方，我們看到第三排長(cháng)椅開(kāi)始熱解。8秒后，第二排長(cháng)椅開(kāi)始熱解，兩秒鐘后第一排開(kāi)始熱解。到第24秒時(shí)，最前面的桌子上煙灰缸著(zhù)火了。
很明顯，隔間內已經(jīng)發(fā)生了轟燃。在前19秒時(shí)間里，火焰從休息廳的后墻一直向休息廳的開(kāi)口處蔓延，煙的顏色已經(jīng)從深灰色變成了深黑色。從第29秒開(kāi)始，影片顯示了熱煙層是如何從休息廳流出，又是如何引燃其他可燃物的。
在真實(shí)的火災中，大量的熱煙氣以驚人的速度直接流到了舞池中央，從而導致大量人員傷亡。