Три стадии пожара в здании. Категории сложности пожара

Теплота пожара

Теплота пожара, это количество тепла, выделяющееся в зоне горения в единицу времени. Она зависит от массовой скорости выгорания ( ,[кг/с]), низшей теплоты сгорания вещества (Q н, [кДж/кг]), и полноты сгорания вещества:

, кВт,

где - коэффициент полноты сгорания.

Для пожаров, регулируемых вентиляцией (притоком воздуха), увеличение притока воздуха приведет к увеличению теплоты пожара.

2.2.6 Продукты горения

При пожаре в результате термического воздействия выделяются газообразные, жидкие и твердые вещества Их называют продуктами горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление.

Дым– дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных твердых частиц.

Под дымообразованием на пожаре понимают количество дыма (), выделяемого со всей площади пожара, которое определяется по формуле:

> ,

где –выделяемое количество дыма при горении;

Коэффициент пропорциональности;

–массоваяскоростьвыгорания;

Объем продуктов горения, образовавшихся при сжигании 1 кг горючего, ;

Площадь пожара;

–температурадыма;

Температура окружающей среды.

Процесс задымления зданий и помещений связан с разностью образующегося количества дыма при горении ( и удаляемого из здания ). Если эту разность отнести к объему помещения (), получим интенсивность задымления,

Объем помещений,

Z- концентрация дыма, в долях процентов.

Концентрация дыма- это количество продуктов горения, содержащихся в единице объема газовой среды ( ; или в объемных долях), вызывающих ухудшение видимости и токсичность атмосферы в зоне пожара.

2.3 Газовый обмен на пожаре

Газовый обмен на пожаре - это движение газообразных масс, вызываемое выделением тепла при горении. Причиной газообмена при пожаре в помещении является разность давлений газовой среды внутри помещения и воздуха снаружи. При нагревании газов их плотность уменьшается, и они вытесняются более плотными слоями холодного атмосферного воздуха, поднимаясь вверх. У основания факела пламени создается разряжение (зона пониженного давления), которое способствует притоку воздуха к зоне горения, а над факелом пламени- избыточное давление. При этом, на определенной высоте внутри помещения, давление будет равно атмосферному. Плоскость, которая расположена на высоте, на которой давление равняется атмосферному, называется "плоскостью равных давлений" или "нейтральной зоной". Через часть проема или проемы, расположенные выше нейтральной зоны, происходит выход продуктов горения из здания. Через проемы ниже нейтральной зоны – поступает свежий воздух.

h прд – высота плоскости равных давлений;

Избыточное давление газовой среды.

Рисунок 5. Схема газообмена в помещении

На процесс газообмена в помещении оказывают влияние высота проёма, площади проёмов, скорость и направление ветра.

Процессы газообмена на пожаре могут приводить к задымлению как отдельных помещений, так и здания в целом.

2.4 Процесс теплообмена

Одними из главных процессов, происходящих на пожаре, являются процессы теплообмена. Тепло, выделяющееся при горении, воздействует на людей, окружающие конструкции, во многом определяет обстановку на пожаре, а также является одним из факторов развития пожара. Кроме того, нагрев продуктов горения вызывает движение газовых потоков и вытекающие из этого последствия –задымление помещений и территорий, расположенных около зоны горения.

В общем случае тепло, выделяющееся на пожаре, идет на нагрев продуктов горения, часть тепла передается за счет конвекции от зоны горения воздуху, не участвующему в горении, а также излучением.

Рисунок 6. Выделение тепла в зоне горения

Тепло, передаваемое во внешнюю среду, способствует распространению пожара, вызывает повышение температуры, деформацию конструкций и т.д.

Большая часть тепла на пожарах передается конвекцией.

Конвекция способствует выравниванию температуры среды. Конвективные потоки газов при пожарах в зданиях способствуют быстрому распространению пожара, проникая через системы вентиляции, пустоты в строительных конструкциях и т.п.

На открытых пожарах большое влияние на его распространение имеет направление и скорость ветра, т.к. ветер отклоняет восходящий поток нагретых газов от вертикали.

При пожарах внутри зданий продукты горения, двигаясь по коридорам, лестничным клеткам, шахтам лифтов, вентканалам и т.п., передают тепло встречающимся на их пути материалам и конструкциям, вызывая их загорания, деформацию, обрушение и т.п. Необходимо помнить, чем выше скорость движения конвективных потоков и чем выше температура нагрева продуктов горения, тем больше тепла передаётся в окружающую среду.

Значительная часть тепла на пожаре передается излучением.

Перенос тепла излучением осуществляется посредством электромагнитных волн, в основном, за счет этого вида теплопереноса, происходит развитие пожара на открытом пространстве. Причем, чем больше поверхность пламени, тем ниже степень его черноты, чем выше температура горения, тем больше передается тепла этим способом.

При пожарах в ограждениях действие излучения ограничивается строительными конструкциями горящих помещений и задымлением, как тепловым экраном. На наиболее удаленных от зоны горения участках тепловое воздействие излучением существенного влияния на обстановку пожара не оказывает. Но чем ближе к зоне горения, тем более опасным становится его тепловое воздействие.

Подающий тепловой поток зависит от расстояния между факелом пламени и объектом. С этим параметром связаны безопасные условия для облучаемого объекта.

Зная расстояние между измеряемой и излучаемой поверхностью, при котором интенсивность облучения объекта или температура на его поверхности не превышает допустимых величин или допустимых значений для данного объекта, можно определить промежуток времени, по истечении которого необходимо обеспечить его (поверхности) защиту.

Процесс теплообмена нагретых газов, факела пламени и ограждающих конструкций при пожаре в помещении носит сложный характер и осуществляется одновременно тепловым излучением, конвекцией и теплопроводностью.

III. ЗОНЫ И СТАДИИ ПОЖАРА

3.1 Зоны пожара

Пространство, в котором развивается пожар, условно подразделяется на три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.

Установить четкие границы зон пожара практически не представляется возможным, так как происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их расположении.

3.1.1 Зона горения

Зона горения представляет собой часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению (испарение, разложение) и их горение. Она включает в себя объем паров и газов, ограниченный границами видимого пламени и поверхностью горящих веществ, с которой пары и газы поступают в объем зоны. Иногда зона горения, кроме указанного, ограничивается также конструктивными элементами здания, стенками резервуара, аппарата и т. д.

3.1.2 Зона теплового воздействия

Зона теплового воздействия примыкает к границам зоны горения. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими ограждающими конструкциями и горючими материалами.

Передача теплоты в окружающую среду осуществляется конвекцией, излучением и теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, происходит их подготовка к горению, а также создаются условия, невозможные для пребывания людей без специальной тепловой защиты.

3.1.3 Зона задымления

Под зоной задымления понимается часть пространства, примыкающая к зоне горения, в которой концентрация продуктов горения создает угрозу для жизни и здоровья людей или затрудняет действия пожарных.

Границы задымления определяют показатели, представляющие опасность для жизни и здоровья людей: видимость, пониженная концентрация кислорода, предельно допустимая концентрация продуктов горения и пиролиза.

При пожарах в зданиях и сооружениях опасные факторы пожара являются основным препятствием для выполнения действий пожарными подразделениям и по тушению пожаров, создают опасность для жизни и здоровья людей, оказавшихся в зоне задымления. Особое влияние зона задымления оказывает на обстановку пожара в зданиях повышенной этажности и на объектах с массовым сосредоточением людей.

Зона задымления может включать в себя всю зону теплового воздействия и значительно превышать ее.

3.2 Стадии пожара

Для горения необходимы три компонента – горючий материал, окислитель (кислород) и источник зажигания.

В процессе развития пожара различают четыре стадии:

1. начальную,

2. стадию развивающегося пожара,

3. развитую стадию пожара,

4. затухания.

Рисунок 8. Стадии пожара

1 – температура пожара; 2 – скорость выгорания; 3 –температура поверхности строительной конструкции; 4 – температура прогрева защитного слоя.

I – начальная стадия; II– стадия развивающегося пожара; III– развитая стадия; IV–затухания.

Начальная стадия

Начальная стадия пожара включает период времени от момента возникновения горения до полного охвата пламенем поверхности горючей нагрузки. Продолжительность этой стадии зависит от вида и количества горючей нагрузки, мощности источника зажигания, объемно-планировочных характеристик помещения. Продолжительность начальной стадии пожара может изменяться в широких пределах, температура в этот период характеризуется сильной неоднородностью.

На этой стадии газовая среда в помещении увеличивается в объеме, создается избыточное давление, в результате чего газовая смесь выходит из помещения через не плотности в стыках строительных конструкций, зазоры в притворах дверей, окон, воздуховоды и другие отверстия.

Если на начальной стадии недостаточно воздуха для сгорания пожарной нагрузки, то интенсивность горения замедляется, а при достаточной изоляции от окружающей среды, развитие процесса горения в помещении может замедляться вплоть до полного прекращения горения. Пожар при этом будет зависеть от притока вентиляции и будет находиться в режиме ПРВ – «пожар, регулируемый вентиляцией».

Если притока воздуха достаточно для сгорания пожарной нагрузки, то горение распространяется на всю ее площадь, прогреваются конструкции и материалы, среднеобъемная температура в помещении поднимается до 200 0 ÷300 0 С. В газовой среде помещения возрастает содержание оксида и диоксида углерода, происходит интенсивное дымовыделение, снижается видимость.

Начальная стадия пожара, как правило, не оказывает существенного влияния на огнестойкость строительных конструкций, поскольку температуры пока еще сравнительно невелики.

Стадия развивающегося пожара

Стадия развивающегося пожара включает период времени от полного охвата пламенем поверхности пожарной нагрузки до достижения постоянной скорости выгорания материалов пожарной нагрузки. Характеризуется резким подъемом скорости тепловыделения и быстрым повышением температуры в помещении. В период развивающейся стадии пожара строительные конструкции подвергаются нарастающему интенсивному тепловому воздействию.

Развитая стадия пожара

Развитая стадия пожара характеризуется наибольшей интенсивностью пожара. Все параметры, обуславливающие развитие пожара (скорость выгорания, газообмен, температура, тепловые потоки, концентрация продуктов горения), принимают максимальные и, практически, постоянные значения. На этой стадии сгорает около 80-90% объемной массы горючих веществ и материалов.

Данная стадия развития пожара является квазистационарной, при этом расход удаленных газов из помещения приблизительно равен притоку поступающего воздуха и продуктов горения. На этой стадии вскрытие дополнительных проёмов (дверей, окон и т.п.) существенного влияния на интенсивность горения не оказывает.

Значительную опасность для действий пожарных подразделений, представляет пожар в режиме ПРВ (пожар, регулируемый вентиляцией). Как правило, он происходит на начальной стадии пожара. При этом в условиях, когда недостаточно воздуха для сгорания пожарной нагрузки, интенсивность горения снижается, но среднеобъемная температура в помещении достаточно велика для процесса пиролиза (термического разложения) горючих материалов. При этом продукты пиролиза накапливаются в объеме помещения, создавая взрывоопасную концентрацию. В случае быстрого поступлении кислорода (например, за счет вскрытия оконных или дверных проемов), может произойти объемная вспышка, при которой выделяется большое количество тепла. При этом возникает прямая угроза жизни и здоровью пожарным и распространения огня по всему объему помещения. Среднеобъёмная температура в помещении возрастает до 650÷850 0 С.

Стадия затухания

Стадия затухания начинается с момента снижения скорости выгорания пожарной нагрузки и заканчивается временем достижения исходного значения среднеобъемной температуры. Тепловыделение и средняя температура газовой среды в очаге пожара снижаются, однако в начале этой стадии остаются еще достаточно высокими и оказывают значительное тепловое воздействие на конструкции.

Рисунок 9. Развитие пожара в комнате

Рисунок 10. Стадияразвитого пожара

Рисунок 11. Схемаизменения температуры и режимов пожара во времени

IV. УПРАВЛЕНИЕ ГАЗООБМЕНОМ НА ПОЖАРЕ

Управление газовыми потоками при тушении пожара является важным оперативно-тактическим действием, выполняемым с целью создания условий, способствующих успешному тушению пожара и проведению спасательных работ.

| Материалы к урокам ОБЖ для 8 класса | План проведения занятий на учебный год |

Основы безопасности жизнедеятельности
8 класс

Урок 5
Классификация пожаров

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЖАРОВ

По внешним признакам горения пожары подразделяют на наружные, внутренние, одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые .

К наружным относят пожары , у которых признаки горения (пламя, дым) можно установить визуально. Такие пожары бывают при горении зданий и их конструкций, штабелей лесопиломатериалов, угля, торфа и других материальных ценностей, размещенных на открытых складских площадках; при горении нефтепродуктов в резервуарах, на открытых технологических установках и эстакадах; лесных массивов, торфяных полей, зерновых культур и др. Наружные пожары всегда бывают открытыми.

К внутренним относят пожары , которые возникают и развиваются внутри зданий. Они могут быть открытыми и скрытыми.

При открытых пожарах признаки горения можно установить при осмотре помещений (например, при горении имущества в зданиях различного назначения; оборудования и материалов в производственных цехах, перегородок, полов, покрытий и т. д.).

У скрытых пожаров горение протекает в пустотах строительных конструкций, вентиляционных шахтах и каналах, внутри торфяной залежи. При этом признаками горения бывают выход дыма через щели, изменение цвета штукатурки, нагретость конструкций (земли при горении торфа). Огонь бывает виден при вскрытии или разборке штабелей и конструкций.

С изменением обстановки изменяется и вид пожара. Так, при развитии пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в открытое внутреннее, а внутреннее - в наружное, и наоборот.

Пожары различают и по месту возникновения. Они бывают в зданиях, сооружениях, на открытых площадках складов и на сгораемых массивах (лесных, степных, торфяных, а также на хлебных полях).

Пожары на промышленных предприятиях и в населенных пунктах могут быть отдельные (в здании или сооружении) и массовые (совокупность отдельных пожаров, охватывающих более 90% зданий комплексной застройки) .

Как правило, пожар в здании имеет три стадии развития:

Начальная стадия (15-30 мин) с небольшими температурой горения и скоростью распространения огня;
стадия разгорания (30-60 мин), для которой характерно резкое увеличение температуры горения (до 1000 °С) и скорости распространения огня;
завершающая стадия - ослабление силы пожара по мере выгорания огнеопасных материалов.

РАСПРОСТРАНЕНИЮ ПОЖАРА способствуют следующие условия:

Скопление значительного количества горючих веществ и материалов на производственных и складских площадях;
наличие путей, создающих возможность распространения пламени и продуктов горения на смежные установки, в соседние помещения;
внезапное появление в процессе пожара факторов, ускоряющих его развитие;
запоздалые обнаружение возникшего пожара и сообщение о нем в пожарную часть;
отсутствие или неисправность стационарных и первичных средств тушения пожара;
неправильные действия людей при тушении пожара.

Различают линейное и объемное распространение пожара.

При линейном распространении пожара перемещение пламени происходит по поверхности горючих веществ в том или ином направлении и в той или иной плоскости (например, перемещение пламени по поверхности горючей жидкости, по горючим конструкциям). Охваченная пламенем поверхность может иметь форму круга, прямоугольника или другой геометрической фигуры. Соответственно этому различают распространения пожара круговое, прямолинейное, угловое и т. п.

Объемное распространение пожара возможно в пределах одного помещения, между помещениями, в пределах здания, а также между зданиями.

Распространение пожара на соседние здания или сооружения возможно в результате излучения пламени, переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов (головней) и несгоревших частиц.

Для пожаров в зданиях и сооружениях характерны быстрое повышение температуры, задымление помещений, распространение огня скрытыми путями и потеря конструкциями несущих способностей .

Зоны на пожаре:

/-зона горения; 2 -зона теплового воздействия; 3 - зона задымления

Работа личного состава в задымленных помещениях требует определенных умений и навыков, высокой физической, морально-волевой и психологической подготовки.

Зона задымления может включать в себя всю зону теплового воздейст­вия и значительно превышать ее.

Границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет

1 10 4 - 6-10 4 кг/м 3 , видимость предметов 6-12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16 % и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств защиты органов дыхания.

Практически установить границы зон при пожаре не представляется возможным, так как происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их распо­ложении.

Дым ,- это смесь (дисперсная система) продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных твердых частиц. Объем выделившегося дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материала и от условий протекания процесса горения.

Под дымообразованием на пожаре принимают количество дыма, м 3 /с, выделяемого со всей площади пожара.

Концентрация дыма - это количество продуктов горения, содержащихся в единице объема помещения. Ее можно выразить количеством вещества, г/м 3 , г/л, или в объемных долях.

Экспериментальным путем установлена зависимость видимости от плотности дыма, например, если пред­меты при освещении их групповым фонарем с лампочкой в 21 Вт видны на расстоянии:

До 3 м -сильное задымление(содержание твердых частичек углерода 1,5 г/м 3)-дым оптически плотный;

до 6 м среднее задымление(0,6-1,5 г/м 3 твердых частичек углерода) -дым средней оптической плотности;

до 12 м слабое задымление (0,1-0,6 г/м 3 твердых частичек углерода) - дым оптически слабый.

Вывод по вопросу № 2: В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную и конечную. Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.

Пожар имеет 3 стадии развития, которым предшествует возгорание, т.е. первые признаки появления огня.

Первая стадия - начальная. Она характеризуется неустойчивостью, сравни­тельно низкой температурой в зоне пожара, малой высотой факела пламени и не­большой площадью очага горения. На этой стадии граждане могут и должны по­пытаться сами справиться с огнем, имея необходимые знания, умения и простейшие средства тушения огня. Так, например, на уроке химии учительница быстро погаси­ла начавшееся возгорание, накрыв пламя войлочным матом.

Вторая стадия характеризуется значительным увеличением тепла, факела пла­мени и площади горения. Так, например, если при выжигании прошлогодней травы на даче огонь перекинулся на деревья и соседние постройки, то без мобилизации большого количества людей и водяных насосов с огнем не справиться.

Третья стадия характеризуется высокой температурой, большой площадью го­рения, деформацией и обрушением конструкций. Такие пожары могут быть лока­лизованы и потушены только профессиональными подразделениями при наличии специальной техники.

Опасные факторы пожара

Опасные факторы пожара- факторы пожара, воздействие которых может при­вести к травме, отравлению или гибели человека и (или) к материальному ущербу;

Опасные факторы пожара (из ФЗ № 123, ст. 9):

1. К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

1) пламя и искры;

2) тепловой поток;

3) повышенная температура окружающей среды;

4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

5) пониженная концентрация кислорода;

6) снижение видимости в дыму.

2. К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

5) воздействие огнетушащих веществ.

Предельно допустимое значение опасного фактора пожара (ПДЗ ОФП)

Значение опасного фактора, воздействие которого на человека в течение критической продолжительности пожара не приводит к травме, заболеванию или отклонению в состоянии здоровья в течение нормативно установленного времени, а воздействие на материальные ценности не приводит к потере устойчивости объекта при пожаре.

Температура среды…………..……70 С

Тепловое излучение………………500 Вт/см 2

Концентрация, % по объёму

СО…………………...…...0,1%

СО 2 ……………………... 6 %

О 2 ………………….…….. менее 17%

Задымление (потеря видимости) ….2,38 балла

ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА

Опасные факторы пожара:

Непосредственное действие огня на людей и предметы. Люди попадают под действие открытого огня сравнительно редко, чаще всего имеет значение его дистанционное воздействие.

Световое и тепловое воздействие на людей, предметы и объекты. Наиболь­шую опасность для людей представляет вдыхание перегретого воздуха, вызывающее ожоги верхних дыхательных путей, удушье и смерть. Так, при температуре 100 °С человек теряет сознание и гибнет через несколько минут.

Эффект воздействия высокой температуры на организм человека в значительной мере зависит от влажности воздуха: чем выше влажность, тем ниже критическая температура. Для начальной стадии пожара, которая характеризуется сравнительно высокой влажностью, критическая температура находится в пределах 60-70 °С.

Переносимость человеком лучистых потоков зависит от интенсивности облуче­ния. Чем выше интенсивность облучения, тем меньше время, в течение которого человек способен выдерживать воздействие лучистых потоков. В качестве критиче­ской может быть принята интенсивность, равная 3000 Вт/м 2 , при которой время до появления болевых ощущений составляет примерно 10-15 с, а время переносимо­сти - 30-40 с.

Пониженная концентрация кислорода в окружающем воздухе. В норме концентрация кислорода в воздухе 21%. При его кон­центрации менее 14 % нарушается работа мозга и координация движений, возникает реальная опасность для жизни, а при концентрации 10-11 % смерть наступает в течение нескольких минут.

Действие ядовитых веществ, которые применялись в технологическом про­цессе или образовались в процессе и в результате горения. Так, весьма опасен дым от горения полимерных и синтетических материалов, широко используемых в от­делке помещений, как офисных, так и квартирных; дым от горящего мебельного поролона, содержащий цианистые соединения. Особенную опасность представляет угарный газ.

Концентрации токсичных продуктов горения, представляющие опасность для жизни человека, характеризуются следующими значениями. Наиболее опасным яв­ляется продукт неполного горения - оксид углерода (СО), концентрация которого в размере 0,5 % вызывает смертельное отравление через 20 мин, а при концентрации 1,3 % смерть наступает в результате 2-3 вдохов. Углекислый газ (С0 2) является менее опасным, так как вызывает реальную опасность для жизни только при значительных концентрациях (8-10 %).

Отдельные пожары (при горении полимерных материалов) могут сопровождать­ся выделением в окружающую среду таких токсичных соединений, как цианистый водород, фосген, оксиды азота, сероводород, хлористый водород и др., незначитель­ная концентрация которых является смертельной для человека

Потеря видимости, задымление, затрудняющее ориентирование.

Сильное задымление помещений и путей эвакуации приводит к потере ориенти­ровки эвакуирующимися.

В повседневной жизни люди могут передвигаться в любых направлениях. При пожаре все устремляются к выходам, т.е. движение происходит в одном направле­нии.

В обычных условиях давление людей друг на друга в движущихся потоках прак­тически отсутствует. При пожаре в силу психологического фактора или воздействия неблагоприятных условий часть людей проявляет физические усилия для того, что­бы быстрее покинуть опасную зону.

Из-за этого плотность людских потоков на путях эвакуации значительно превы­шает плотность при движении в нормальных условиях и в некоторых случаях до­стигает предельных значений - 10-12 чел./м 2 .

Осколочные поля, создаваемые взрывами баллонов с газом, телевизоров, ле­тящими осколками стекол, обломками разрушенных сооружений и технологического оборудования. Падающие части строительных конструкций, агрегатов и установок могут придавить человека или привести к травмам различного характера и степени тяжести. Это в значительной мере воспрепятствует самостоятельному выходу чело­века из зоны бедствия.