战术要点20课|第6讲:火灾是怎么蔓延开的

现代建筑物火灾中一个重要的原则就是:火势的大小与火场可用的氧气成正相关。可用的氧气越多,火灾释放热能的速度就越快,火灾快速发展的风险也就越大。

-Derek Alkonis

火灾到底是怎么蔓延开的?火灾的蔓延速度到底由什么来决定的呢?

首先我们要知道,烟气的流动方向就是火灾蔓延的方向,烟气怎么流,火灾就怎么走。

所以火灾蔓延速度归根到底就是烟气流动的速度,也就是火对氧气的反应速度。它主要取决于许多因素,包括:

  • 火灾的发展阶段

  • 火灾类型:通风控制型or燃料控制型

  • 进风口到着火部位的距离

  • 着火部位到排烟口的距离

  • 进风口和排烟口的位置、形状、大小

  • 烟气流动路径上物品或开口的类型和形状

本期,我们就来聊聊“火灾”(烟气)的流动路径,首先先来看看UL的视频:

火灾发展路径——从高压“流”向低压

何为“流动路径”?

 
 

流动路径

 



 

英文| Flow Path

由至少一个进风口、排烟口及连接进风口、排烟口之间的空间区域。

流动的方向取决于压力差。

高温烟气从火灾区域内的高压区向建筑物内外的低压区流动。

——出自NIST

 

简单的说就是在着火建筑内高温烟气从气压较高的区域流动到建筑物内外气压较低所形成的路径。

最简单的流动路径就是冷空气从下方进,热烟气从上方出。

每个建筑的内部结构都有所不同,特别门、窗、洞口的数量和位置不尽相同,所以一个建筑屋内的烟气流动可能不止只有一条路径。起火建筑内部经常会出现多条“流动路径”。

作为消防员,了解烟气、火焰是如何在起火建筑内部流动及流动的路径至关重要,因为消防员在火场中最危险的地方之一就是火灾发生及将要发生的地方。

那么,流动路径是怎么产生的呢?

火灾发生后,周围环境温度会不断上升,同时,燃烧会产生各种各样的高温气体和其他燃烧产物(主要是热分解产生的颗粒物等),我们通常称之为烟气。这里请大家注意,由于烟气中饱含不完全燃烧所产生的可燃气体及颗粒,所以烟气是可燃的

虽然烟气中有固体及气体成分,但是这些火焰、烟气的运动方式与气体较为相似

燃烧产生的烟气受热膨胀后上升,烟气在房间上方堆积,形成高压区域,自然而然地通过走廊、门、窗流到室外或室内的低压区,形成流动路径。

当消防员进入建筑物内攻灭火时,火场的高温会时使消防员的个人防护装备温度上升,这主要是因为灭火防护服的吸热作用。通常情况下,我们一般只考虑火场高温及火焰对防护装备的影响,而不考虑对流传热对防护装备的影响。

对流传热

 

英文:Convection heat transfer

概念:流体流经固体表面时的热量传递过程

    单位面积上的对流传热速率与温差成正比关系

但是,如果消防员处在流动的路径中,则会明显感觉到对流传热的威力。就像吹风机的作用一样,当风速越快,对流传热系数会更高,热量会更快地在防护装备上堆积。烟气温度越高、速度越快,对流传热的热量也就越多。

这种迅猛的热量传递是导致消防员在流动路径上受伤乃至殉职的主要原因。

记住!每一个开口就是一个潜在的流动路径

以上图为例,一栋2层住宅,一楼客厅着火,住宅内唯一开着的窗就是客厅旁边的1号窗,那么着火部位上方就形成了高压区,而1号窗外面就是低压区,这样就形成了一条流动路径。

消防员到场后,打开前门(2号门),这时,又创造了一个低压区,热烟气从客厅向2号门流出。

而如果消防员贸然打开二楼的3号窗户,则又会创造另一条流动路径,而恰好消防员又是在房屋里面执行搜救任务时,那么将是相当危险,这个时候跟在火炉的烟囱中工作毫无两样。

因为高温烟气在浮力及压力差的双重作用下,流速会比同一平面的速度更快,可达16—32公里/小时,流速越快,消防员逃生的时间就越短,因为热量会迅速穿透灭火防护装备,造成致命伤害

下面例子很好地说明了贸然开门、开窗的后果

 

消防员到场后贸然通过破拆打开二楼窗户,一楼的火迅速蔓延到二楼,并发生轰燃

 

这个实验更为直观,原先客厅的火在稳定燃烧,烟气是靠左流动,这时,右边通往室外的房门被打开,火势迅速蔓延到门口,引燃在门口继续的高温烟气,形成轰燃。

我们应该如何控制流动路径呢?

烟气到处流动,火苗到处乱窜,不受控制的流动路径就是消防员的隐形杀手。

无论是从控制火势蔓延还是从消灭火灾的角度出发,我们都必须要控制烟气的流动路径。

那么,我们应该怎么办呢?

首先,我们要充分了解高温烟气流动的原理,也就是烟气怎么流,往哪里去,我们才能避免在流动路径上受到伤害。

第二就是要准确的侦查判断,确保现场所有的操作流程、使用的战术是否会产生新的烟气流动路径,如果产生新的路径会产生什么影响

最后,要考虑关闭建筑物内部的门窗,配合使用的出水灭火战术来控制烟气的流动。

有一点我们需要知道,门不仅仅是进入建筑内部的入口,同时它也是一个非常有效的通风排烟口。

很多时候,我们只需要关闭一扇门,就可以堵截烟气的流动通道。例如,搜救小组进入房间时,在开始搜索时关上门,可以切断烟气流动路径,从而改善自己及被困人员的生存环境。

关于消防员如何在流动路径中确保安全,还有如何使用“门控”等技战术手段来有效控制烟气流动路径,在接下来的文章会陆续讲到,敬请期待……