风驱火,对消防员的威胁到底有多大?

 消防部门历来讲究传统,趋势就是过去怎么干的、眼下就怎么干。这种以经验为导向的方法是消防部门做事的核心理念,也是力量源泉。

 

    缺点同样不容小觑,这种方法限制了我们的发展,除非有事故或事件倒逼我们去适应新的情况。

 

    一些较为罕见的火灾特性,如火势迅速恶化,是造成消防员因公殉职的重要原因。

 

    因为大多数消防部门很少或从来都没有直面这样一个现实——我们对某些火灾特性缺乏了解。

 

    因循守旧,使得我们很少从那些致命的事故当中去学习,也不知道如何去避免伤亡事故的发生。

 

“不保持传统,就无法从过去学习;不打破传统,就无法从今天学习。”

 

    世界上一些大城市的消防部门火灾数量庞大,因此更加经常遇到一些特定的火灾现象。

 

    上世纪90年代,纽约消防部门就在大量类似的事故中出现了数起消防员牺牲事件。

 

战术

单元房火灾的标准战术

 
 

全世界扑救单元房火灾的战略和战术几乎都是类似的:

 

内攻小组沿楼梯或乘坐电梯到达着火楼层的下一层或下两层,连接室内消火栓开始灭火。

 

这样他们就可以爬上楼梯、穿过着火楼层的走廊,靠近起火单元房的门口,进门开展灭火作业,既简便,又高效。

 

潜意识当中,楼梯和单元房的门能够在火灾中抗烧足够长的时间,可以使得第一小组进入单元房的门。

 

在这种情况下,消防员在进攻前,受到防火门的保护。当房门被打开的时候,他们就可以射水将火“推”出室内。

 
 

案例

消防员牺牲案例

 
 

据报道,1998年12月18日,纽约万达利亚大道一栋大楼的10层发生了火灾。

 

消防队员到场后,看到单元房里有橙色的火光,立即展开行动,并找到了通往着火楼层的路线。他们顶着高温与浓烟,到达单元房,打开房门展开进攻。

 

但很快消防员就被火焰包围了。他们只能发出求救信号,却无法从浓烟烈火中逃脱。

 

由于走道的温度太高,营救被困消防员的努力无法开展,导致救援小组无法离开楼梯间。事后调查发现,单元房的正面受到了强风的影响(风力高达40km/h)

 

图1    10层平面图(摄影:Dan Madrykowski)

 
 

风驱火

什么叫做风驱火

 
 

在这场火灾之前和之后的几年时间里,纽约发生了数起类似的火灾。每次单元房发生火灾时,建筑都会受到强风的影响。传统的灭火战术和战略往往造成初战人员伤亡。

 

在纽约消防部门内部,开始有人思考与这些牺牲有关的问题。有没有更好的方法来扑救这类火灾呢?他们同美国国家标准和技术研究所的两名工程师进行了接触,该研究所正在研究火灾特性。

 

①实验室测试

 

实验室测试——测试场景搭建

在国家标准与技术研究所的实验室里,他们重建了一个全尺寸的单元房,布置了普通单元房内所有的家具。单元房在走廊上,这种情况同万达利亚大道那次火灾的情况是完全一致的。

他们从沼泽地的船上拿来一台大风机,这样便可以模拟出正确的风量。这种结构分别在有风和无风的条件下烧了8次,测试了几种新的战术。

 

实验室测试——测试结果

很明显,火灾一开始发展的很快。窗户破裂后,大量氧气涌入火场。这场火的问题是热烟气的排出。由于过量的热烟气,单元房内部压力上升天地运行有固定模式,火灾发展也有规律可循

 

单元房内部的压力和风对面的压力保持相对平衡。

 

换句话说,由于风的作用,火灾仅局限于室内燃烧。

 

如果单元房的门被突然打开,风会把大量易燃气体吹到走廊里面,遇到大量的氧气后,这种混合物将立即开始燃烧。

 

门打开后,走廊里一片火海,温度飙升至1500℃左右。

 

毋庸置疑,消防员在这种环境下几乎没有幸存下来的可能。

 

②现场测试

 

实验室测试后,他们找到一个合适的建筑,在真实的环境中重复之前的测试。

 

在纽约州的加弗纳斯岛,实验人员找到了一栋7层建筑,开展了14次燃烧试验。空中平台上专门架设了一个大型超压风机,以模拟风对建筑正面产生的压力。

 

结果表明,得到的结论同实验室测试结论大致相同:

当单元房的门被打开时,火势会在几秒钟内进入猛烈燃烧阶段。窗户破裂时,人们注意到了类似的火灾演变过程。

 

③风驱火的特征

 

从多起致命事故中,我们得到的教训之一是:风对火势发展起着至关重要的作用。因此,现场指挥员注意观察是否有强风吹向建筑物,就显得非常重要。

 

我们已经发现,由于风的作用,火场中的烟气无法从单元房排出。

 

在现实中,人们也可能注意到,烟气和火焰通过燃烧单元房的窗户向外冒出。

 

另一种可能性是热烟气以一种不对称的方式通过窗户被释放出来。这显而易见是风驱火的重要特征。

 

图2显示了加弗纳斯岛的试验照片。用一台大风机来模拟风的作用,火和烟气之所以无法正常从单元房的窗户排出,正是由于风的作用。

 

图2    火焰和热烟气的不对称涌出

(摄影:Scott Stillbron-OFS 摄影者)

 

从照片中我们可以看到,火焰只从窗户右下角的部分涌出。这是很不正常的火灾特性。网上有很多类似的小视频,从中我们可以学习这种风驱火的特征。

 
 

处置

如何扑救“风驱火”这类火灾?

 
 

通过这些测试已经科学地表明,对于某些火灾而言,你不能采用传统的战略战术来安全地消灭它们。

 

这些火灾同其它火灾最大的不同点就是风,这类火灾顺理成章的被称为“风驱火”。然而在试验时,调查者已经开始考虑采取其它方法来对付这类火灾。

 

①少量的水

 

在实验室以及加弗纳斯岛的试验中,使用水枪射水来冷却单元房中的热烟气。这样一来,火场温度就不能继续上升了。

 

通过这个项目,发明了“弯管水枪”。这是一个安装在管线末端的喷嘴,管道末端有一个45度的拐角。

 

由于这样一种奇特的形状,可以直接从着火层下方,向着火的单元房射水(见图3)。

图3    弯管水枪(照片由美国国家标准和技术研究所提供)

该喷嘴主要是为应对高层建筑而开发的,利用云梯车对准单元房的天花板射直流水可以起到相同的作用,但大部分云梯车只能举升40米左右的高度。

 

试验同时测试了一些其它类型的喷头。Bresnan喷头(见图4)的效果也非常令人满意。这是一种安装在建筑正面的、下垂后正对窗户的水雾喷头。

 

图4    Bresnan喷头

这些新的战术表明,火灾初期,我们可以首先通过外部进攻的方式控制热释放速率(热释放速率(HRR),是指在规定的试验条件下,在单位时间内材料燃烧所释放的热量。),而后再组织攻坚队展开内攻。

 

显然,紧密的指挥链和出色的协调是至关重要的。

 

②风控装置

 

另一种策略是阻止风对火产生任何影响,风控装置应运而生。你可以说这本质上是一个巨大的灭火毯。

 

这个毯子是由着火层上下的消防员合力覆盖在窗口前面的。

 

这样,风不再对着火单元房产生影响。风产生的超压消失,火场通风也停了,火灾强度下降,热释放速率也降低了。

 

但即使风的影响消失,火焰仍然以较高的强度继续存在,因此仍然需要展开传统的内攻来灭火。出于舒适和安全考虑,美国消防队员采用正压攻击法(PPA)。

 

这种方法在几个排烟机同时动作的基础上展开,点击查看 正压送风真的这么简单吗 ?

 

因此,协同配合显得尤为重要,强力的指挥和可靠的通信也是必不可少的。
 

纽约消防局在日常训练程序中,加入了这两项新装备的训练。几台水罐消防车都配备了弯管水枪和风控装置。

 

最重要的是,为确保消防员可以掌握这些新的战术,必须安排必要的训练。

 

在纽约,人们希望在同风驱火作斗争时,不会有更多的消防员丧生。

 

纽约消防局的同事已经付出了昂贵的代价,现在,是中国消防员从他们那里吸取教训的时候了。