戰術(shù)要點(diǎn)20課|第6講:火災是怎么蔓延開(kāi)的
現代建筑物火災中一個(gè)重要的原則就是:火勢的大小與火場(chǎng)可用的氧氣成正相關(guān)??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(fēng)險也就越大。
-Derek Alkonis
火災到底是怎么蔓延開(kāi)的?火災的蔓延速度到底由什么來(lái)決定的呢?
首先我們要知道,煙氣的流動(dòng)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(dòng)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(lèi)型:通風(fēng)控制型or燃料控制型
進(jìn)風(fēng)口到著(zhù)火部位的距離
著(zhù)火部位到排煙口的距離
進(jìn)風(fēng)口和排煙口的位置、形狀、大小
煙氣流動(dòng)路徑上物品或開(kāi)口的類(lèi)型和形狀
本期,我們就來(lái)聊聊“火災”(煙氣)的流動(dòng)路徑,首先先來(lái)看看UL的視頻:
火災發(fā)展路徑——從高壓“流”向低壓
何為“流動(dòng)路徑”?
流動(dòng)路徑
英文| Flow Path
由至少一個(gè)進(jìn)風(fēng)口、排煙口及連接進(jìn)風(fēng)口、排煙口之間的空間區域。
流動(dòng)的方向取決于壓力差。
高溫煙氣從火災區域內的高壓區向建筑物內外的低壓區流動(dòng)。
——出自NIST
簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在著(zhù)火建筑內高溫煙氣從氣壓較高的區域流動(dòng)到建筑物內外氣壓較低所形成的路徑。
最簡(jiǎn)單的流動(dòng)路徑就是冷空氣從下方進(jìn),熱煙氣從上方出。
每個(gè)建筑的內部結構都有所不同,特別門(mén)、窗、洞口的數量和位置不盡相同,所以一個(gè)建筑屋內的煙氣流動(dòng)可能不止只有一條路徑。起火建筑內部經(jīng)常會(huì )出現多條“流動(dòng)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(dòng)及流動(dòng)的路徑至關(guān)重要,因為消防員在火場(chǎng)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(dòng)路徑是怎么產(chǎn)生的呢?
火災發(fā)生后,周?chē)h(huán)境溫度會(huì )不斷上升,同時(shí),燃燒會(huì )產(chǎn)生各種各樣的高溫氣體和其他燃燒產(chǎn)物(主要是熱分解產(chǎn)生的顆粒物等),我們通常稱(chēng)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(chǎn)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(dòng)方式與氣體較為相似。
燃燒產(chǎn)生的煙氣受熱膨脹后上升,煙氣在房間上方堆積,形成高壓區域,自然而然地通過(guò)走廊、門(mén)、窗流到室外或室內的低壓區,形成流動(dòng)路徑。
當消防員進(jìn)入建筑物內攻滅火時(shí),火場(chǎng)的高溫會(huì )時(shí)使消防員的個(gè)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(chǎng)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(jīng)固體表面時(shí)的熱量傳遞過(guò)程
單位面積上的對流傳熱速率與溫差成正比關(guān)系
但是,如果消防員處在流動(dòng)的路徑中,則會(huì )明顯感覺(jué)到對流傳熱的威力。就像吹風(fēng)機的作用一樣,當風(fēng)速越快,對流傳熱系數會(huì )更高,熱量會(huì )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(dòng)路徑上受傷乃至殉職的主要原因。
記??!每一個(gè)開(kāi)口就是一個(gè)潛在的流動(dòng)路徑
以上圖為例,一棟2層住宅,一樓客廳著(zhù)火,住宅內唯一開(kāi)著(zhù)的窗就是客廳旁邊的1號窗,那么著(zhù)火部位上方就形成了高壓區,而1號窗外面就是低壓區,這樣就形成了一條流動(dòng)路徑。
消防員到場(chǎng)后,打開(kāi)前門(mén)(2號門(mén)),這時(shí),又創(chuàng )造了一個(gè)低壓區,熱煙氣從客廳向2號門(mén)流出。
而如果消防員貿然打開(kāi)二樓的3號窗戶(hù),則又會(huì )創(chuàng )造另一條流動(dòng)路徑,而恰好消防員又是在房屋里面執行搜救任務(wù)時(shí),那么將是相當危險,這個(gè)時(shí)候跟在火爐的煙囪中工作毫無(wú)兩樣。
因為高溫煙氣在浮力及壓力差的雙重作用下,流速會(huì )比同一平面的速度更快,可達16—32公里/小時(shí),流速越快,消防員逃生的時(shí)間就越短,因為熱量會(huì )迅速穿透滅火防護裝備,造成致命傷害。
下面例子很好地說(shuō)明了貿然開(kāi)門(mén)、開(kāi)窗的后果
消防員到場(chǎng)后貿然通過(guò)破拆打開(kāi)二樓窗戶(hù),一樓的火迅速蔓延到二樓,并發(fā)生轟燃
這個(gè)實(shí)驗更為直觀(guān),原先客廳的火在穩定燃燒,煙氣是靠左流動(dòng),這時(shí),右邊通往室外的房門(mén)被打開(kāi),火勢迅速蔓延到門(mén)口,引燃在門(mén)口繼續的高溫煙氣,形成轟燃。
我們應該如何控制流動(dòng)路徑呢?
煙氣到處流動(dòng),火苗到處亂竄,不受控制的流動(dòng)路徑就是消防員的隱形殺手。
無(wú)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(dòng)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(dòng)的原理,也就是煙氣怎么流,往哪里去,我們才能避免在流動(dòng)路徑上受到傷害。
第二就是要準確的偵查判斷,確?,F場(chǎng)所有的操作流程、使用的戰術(shù)是否會(huì )產(chǎn)生新的煙氣流動(dòng)路徑,如果產(chǎn)生新的路徑會(huì )產(chǎn)生什么影響。
最后,要考慮關(guān)閉建筑物內部的門(mén)窗,配合使用的出水滅火戰術(shù)來(lái)控制煙氣的流動(dòng)。
有一點(diǎn)我們需要知道,門(mén)不僅僅是進(jìn)入建筑內部的入口,同時(shí)它也是一個(gè)非常有效的通風(fēng)排煙口。
很多時(shí)候,我們只需要關(guān)閉一扇門(mén),就可以堵截煙氣的流動(dòng)通道。例如,搜救小組進(jìn)入房間時(shí),在開(kāi)始搜索時(shí)關(guān)上門(mén),可以切斷煙氣流動(dòng)路徑,從而改善自己及被困人員的生存環(huán)境。
關(guān)于消防員如何在流動(dòng)路徑中確保安全,還有如何使用“門(mén)控”等技戰術(shù)手段來(lái)有效控制煙氣流動(dòng)路徑,在接下來(lái)的文章會(huì )陸續講到,敬請期待……