Люди в зонах теплового воздействия и задымления. Зоны и стадии пожара. Влияние токсичных продуктов горения
Пространство, в котором развивается пожар, условно подразделяется на три зоны:
- зона горения;
- зона теплового воздействия;
- зона задымления.
Зона горения – часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения (пиролиза) или испарения горючих веществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) в объеме диффузионного факела пламени. Горение может быть пламенным и беспламенным . Пламенное горение подразделяют на гомогенное – когда исходные компоненты (окислитель и горючее) находятся в одном агрегатном, газовом, состоянии и гетерогенным – когда окислитель и горючее находятся в разных фазах. При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий слой пламени (зона реакции окисления), при беспламенном – раскаленная поверхность горящего вещества (кокс, древесный уголь, тление войлока, торфа, хлопка и т.д.).
Зона теплового воздействия – часть пространства, примыкающая к границам зоны горения, где протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими конструкциями и горючими материалами.
Передача теплоты в окружающую среду осуществляется тремя способами:
- конвекция – перенос тепловой энергии путем перемещения или перемешивания частиц жидкости или газа;
- тепловое излучение (лучистый теплообмен) – перенос тепловой энергии в виде электромагнитных волн;
- теплопроводность – перенос тепловой энергии при непосредственном соприкосновении веществ, материалов и конструкций.
Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без тепловой защиты.
Зона задымления – часть пространства, примыкающего к зоне горения в котором невозможно пребывания людей без защиты органов дыхания и в котором затрудняются боевые действия подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости.
В процессе развития пожара различают три стадии:
* начальная стадия;
* основная (развитая) стадия;
* конечная стадия.
Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар:
на открытом пространстве или в помещении.
I фаза (10 мин)- начальная стадия, включающая переход возгорания в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6 мин).
Преимущественно линейное распространение огня вдоль горючего в-ва или материала.
Обильное дымовыделение. Среднеобъемная температура повышается до 200ºС с темпом 15ºС мин. Приток воздуха сначала увеличивается, а затем медленно снижается.
В это время важно обеспечить герметичность помещения (самозатухание пожара) и вызвать пожарные подразделения. Если очаг пожара виден, необходимо принять меры к тушению первичными средствами пожаротушения до прибытия подразделений.
Продолжительность I фазы – 2-30% от общей продолжительности пожара.
По данным статистики, в России от огня погибают от 10 до 20 тысяч человек в год, а материальный ущерб превышает 5 миллиардов рублей. Большинство возгораний происходит от так называемого человеческого фактора: не потушенный костер в лесу, отставленный дома включенный утюг, спички в руках у детей и т. д. Знания о стадиях пожара помогут предотвратить или избежать стихийного бедствия.
Классификация пожаров
Пожар - это неконтролируемое имеют множество видов и классификаций, которые могут зависеть от следующих факторов:
- зоны и стадии пожара;
- возможностей газообмена (открытые или закрытые пространства);
- состояния горючих веществ и материалов (легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, газов, твердых и т. д.);
- скорости распространения горения;
- объекта (здания, леса, торфяники, промышленные зоны, транспорт и т. д.)
Условия возникновения пожара
Возгорание возникает по многим причинам. Их подразделяют на две группы, которые имеют общие характеристики.
К первой группе относят человеческий фактор. Такой пожар возникает от невнимательного или безответственного поведения людей, несоблюдения мер безопасности при огневых и газосварочных работах, неправильного использования газовых и электрических приборов, намеренного поджога.
Ко второй группе относят естественные причины. Пожар может возникнуть от удара молнии или самовозгорания.
Причины бытовых пожаров
Статистика утверждает, что 71 % возгораний происходит в жилых помещениях по вине людей. Это может быть:
- Эксплуатация неисправных или старых электрических проводов. Как правило, они имеют плохие контакты в местах соединения, что приводит к большому электрическому сопротивлению. Поэтому использование приборов большой мощности вызывает короткое замыкание проводки. Температура в местах соединения повышается и происходит возгорание.
- Нецелевое использование газовой плиты: сушка белья над пламенем газового прибора, шторы и полотенца, находящиеся в опасной близости от конфорок.
- Применение в быту легковоспламеняющихся веществ без соблюдения мер безопасности: использование неисправных бензина для садовой техники в жилом помещении, неправильное использование горючих растворителей во время домашнего ремонта.
- Ненадлежащий контроль за детьми. Ребенок удовлетворяет свое любопытство, играя с огнем. Неосторожные движения и незнание рисков приводит к пожарам и увечьям.
- Безответственное поведение курящих людей: сон с зажженной сигаретой во рту, брошенные горящие окурки в сухую траву или мусор и др.
Стадии пожара и их характеристика
Пожар разгорается постепенно и имеет свои этапы развития:
- Начальный. Начинается пожар с небольшого возгорания и имеет следующие характеристики: очаг горения небольшой, температура низкая, малая высота пламени. Имея элементарные знания и подручные средства, человек может справиться с огнем самостоятельно. Например, на уроке химии педагог погасит огонь, набросив на него войлочную ткань, или прохожий затопчет вспыхнувшую от окурка траву.
- Развивающий. Вторая стадия горения пожара характеризуется увеличением площади горения, повышением температуры и высоты огня. Например, если на дачном участке огонь перекинулся с травы на деревья и постройки, тогда для тушения уже необходимо большее количество людей и воды.
- Развитый этап. Все характеристики пожара: площадь и высота пламени, скорость горения имеют максимальное и постоянное значение. На этой стадии пожара с огнем справиться могут только профессиональные пожарные, имеющие специальную технику.
- Этап затухания. Эта стадия начинается с момента уменьшения скорости уничтожения сгораемых материалов до полного прекращения огня.
Основные стадии пожара характерны для всех видов возгораний независимо от места, типа горючих материалов, времени года и суток.
Зоны пожара
Место, где происходит возгорание, условно разделяют на три зоны:
- Зона горения - это территория огня, которая характеризуется площадью распространения, высотой пламени, количеством и скоростью выгорания материалов, объемом выделенного тепла.
- Зона теплового воздействия - это место, где пламя соприкасается с материалами и конструкциями. Огонь, выделяя тепло и воздействуя на предметы, видоизменяет их или уничтожает. В этой зоне человек не может находиться без защищающей одежды.
- Зона задымления - пространство, которое заполнено продуктами горения. Концентрация дыма приводит к дезориентации в пространстве, что затрудняет работу пожарных и создает угрозу жизни человека.
Факторы пожара
Опасными факторами на любой стадии пожара считаются явления, которые вредят здоровью человека и приводят к порче или утрате материальных ценностей:
- Искры и потоки пламени. Интенсивный огонь разгорается в течение 25-30 секунд. С этого момента в зависимости от площади пожара и материалов горения сила теплового излучения увеличивается. Высокий уровень выделения тепла уменьшает время, в течение которого человеческий организм может выдержать тепловое воздействие. Самым высоким критерием считается 3 000 Вт/м. При такой интенсивности пламени болевые ощущения возникают через 15 секунд, а через 40 секунд наносится непоправимый вред здоровью.
- Поток тепла и высокая температура. Во время пожара воздух нагревается не только в месте возгорания, но и в соседних помещениях. Температура, которую выдерживает кожный покров без ущерба здоровью, составляет 45 °C. При температуре 60-70 °C через 15 минут появляются ожоги кожи и слизистых. Максимальное время, которое может выдержать организм при таких температурах, - не больше часа. При 100 °C человек может прожить 20 минут, а при 150 °C немедленно наступает смерть от ожогов органов дыхания.
- Скопление токсичных газов. В основном, на пожаре люди погибают не от огня, а от отравлений угарным газом.
- Низкий уровень кислорода. Кислородное голодание приводит к вялости, нарушению координации движений, снижает уровень внимания и концентрации, что препятствует эффективной работе спасателей.
- Дымовая завеса. Задымление дезориентирует человека в пространстве и затрудняет эвакуацию. Тлеющие частицы, которые находятся в дыме, разъедают глаза и слизистые оболочки.
Перечисленные факторы являются основными причинами гибели людей. На любой стадии пожара важно не впадать в панику, а четкими действиями помочь себе и другим при эвакуации.
Начальная | Основная стадия | Конечная стадия |
соответствует развитие пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем На начальной стадии пожара воздуха и продукты горения в помещении увеличиваются в объеме, создается избыточное давление в результате чего газовая смесь выходит из него через неплотности в стыках воздуховоды и другие отверстия. Горение поддерживается кислородом воздуха, находящимся в помещении, концентрация которого постепенно снижается В зависимости от объема помещения, степени его герметизации и распределения пожарной нагрузки начальная стадия пожара продолжается 5-40 мин (иногда и более до нескольких часов). Опасные для человека возникают уже через 1-6минут. -температура в помещении поднимается до 200-300 град.С. -снижается концентрация кислорода и видимость | наиболее интенсивного горения) развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90 % горючих веществ и материалов. наступают пределы огнестойкости ОФП достигают экстремальных величин вследствии быстрого распространения огня и дыма в смежные помещения выше и ниже лежащие этажи. Создается угроза распространения пожара на соседние здания и сооружения (при горении деревянных зданий огонь выходит наружу) | завершается процесс горения и постепенно снижается температура. Горение постепенно переходит в тление. (при горении деревянных зданий огонь выходит наружу) |
Зоны пожара |
Зоной горения | Зона теплового воздействия | Зона задымлениия |
часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) в объеме диффузионного факела пламени. Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления), при беспламенном - раскаленная поверхность горящего вещества. Примером беспламенного горения может служить горение кокса, древесного угля, тление, например, войлока, торфа, хлопка и т. д. | 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 рассмотренными ранее способами: конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без тепловой защиты. | это часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором невозможно пребывание людей без защиты органов дыхания и в котором затрудняются боевые действия подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости. |
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.
Пространство, в котором развивается пожар, условно подразделяется натри зоны: горения, теплового воздействия и зона задымления.
Зоной горения называется часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов твердых, жидких, газов, паров) в объеме диффузионного факела пламени. Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления), при беспламенном - раскаленная поверхность горящего вещества.
Примером беспламенного горения может служить горение кокса, древесного угля, тление, например, войлока, торфа, хлопка и т.д.
Границы зоны при пламенном горении схематично показаны на (рис. 1.4 а, б, в).
Зона теплового воздействия примыкает к границам зоны горения. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими конструкциями и горючими материалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется рассмотренными ранее способами: конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты.
Под зоной задымления понимается часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором невозможно пребывание людей без средств защиты органов дыхания и в котором затрудняется ведение боевых действий подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости.
При пожарах в зданиях и сооружениях опасные факторы пожара являются основным препятствием для успешного ведения боевых действий личным составом, создают опасность для жизни и здоровья людей, оказавшихся в зоне задымления. Особое значение зона задымления накладывает на обстановку пожара в зданиях повышенной этажности и на объектах с массовым пребыванием людей. Кроме того, 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.
В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную (развитую) и конечную. Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.
Начальной стадии соответствует развитие пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. При этом количество удаляемых газов через проемы больше, чем количество поступающего воздуха вместе с перешедшим в газообразное состояние горючими материалами и веществами.
На начальной стадии пожара воздух и продукты горения в помещении увеличиваются в объеме, создается избыточное давление до нескольких десятков Паскалей, в результате чего газовая смесь выходит из него через неплотности в стыках строительных конструкций, зазоры в притворах дверей, окон, воздуховоды и другие отверстия. Горение поддерживается кислородом воздуха, находящимся в помещении, концентрация которого постепенно снижается. Если помещение достаточно изолировано от окружающей среды, например не нарушено остекление оконных проемов или они вообще отсутствуют, плотно закрыты двери и перекрыты заслонки на воздуховодах, развитие процесса горения в нем может замедлиться или прекратиться вообще. В противном случае, на начальной стадии пожара горение распространяется на значительную площадь помещения, прогреваются конструкции и материалы, среднеобъемная температура в помещении поднимается до 200-300°С, в дыму возрастает содержание оксида и диоксида углерода, происходит интенсивное дымовыделение и снижается видимость.
В зависимости от объема помещения, степени его герметизации и распределения пожарной нагрузки начальная стадия пожара продолжается 5 - 40 мин (иногда и более - до нескольких часов). Однако, опасные для человека условия возникают уже через 1 - 6 мин.
Эта стадия пожара, как правило, не оказывает существенного влияния на нестойкость строительных конструкций, поскольку температура пока еще сравнительно невелика.
В связи с тем, что линейная скорость распространения пламени величина не постоянная и зависит от множества факторов, а также от стадии развития пожара, при практических расчетах геометрических параметров пожара в расчете сил и средств тушения в первые 10 минут развития в закрытых помещениях она принимается с коэффициентом 0,5. Уменьшение линейной скорости развития пожара в два раза отражает факт замедления процесса горения на первой стадии.
Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы горючих веществ и материалов, температура и плотность газов в помещении изменяется во времени незначительно. Данный режим развития пожара называется квазистационарным (установившимся), при этом расход удаляемых газов из помещения приблизительно равно притоку поступающего воздуха и продуктов пиролиза.
На конечной стадии пожара завершается процесс горения и постепенно снижается температура. Количество уходящих газов становится меньше, чем количество поступающего воздуха.
Пространство, в котором развивается пожар, условно подразделяется на три зоны:
Ø зона горения,
Ø зона теплового воздействия;
Ø зона задымления.
Зона горения - часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) в объеме диффузионного факела пламени. Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления), при беспламенном – раскаленная поверхность горящего вещества.
Примером беспламенного горения может служить горение кокса, древесного угля, тление, например, войлока, торфа, хлопка и т.д.
Зона теплового воздействия - часть пространства, примыкающая 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 тремя способами:
Ø конвекция,
Ø тепловое излучение,
Ø теплопроводность.
Конвекция - перенос тепловой энергии путем перемещения или перемешивания частиц жидкости или газа.
Тепловое излучение (лучистый теплообмен) - перенос тепловой энергии в виде электромагнитных волн.
Теплопроводность - перенос тепловой энергии при непосредственном соприкосновении веществ, материалов и конструкций.
Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без тепловой защиты.
Зона задымления - часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором невозможно пребывание людей без защиты органов дыхания и в котором затрудняются боевые действия подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости.
В процессе развития пожара различают три стадии:
Ø начальная стадия,
Ø основная (развитая) стадия,
Ø конечная стадия.
Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.
I фаза (10 мин) - начальная стадия , включающая переход возгорания в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6 мин).
В течение первой фазы происходит преимущественно линейное распространение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обильным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара. Среднеобъемная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения среднеобъемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение сначала увеличивается, а затем медленно снижается. Поэтому очень важно в это время обеспечить изоляцию данного помещения от наружного воздуха (не рекомендуется открывать или вскрывать окна и двери в горящее помещение. В некоторых случаях, при достаточном обеспечении герметичности помещения, наступает самозатухание пожара) и вызвать пожарные подразделения при первых признаках пожара (дым, пламя). Если очаг пожара виден, необходимо по возможности принять меры к тушению пожара первичными средствами пожаротушения до прибытия пожарных подразделений.
Продолжительность I фазы составляет 2-30% от общей продолжительности пожара.
II фаза (30-40 мин) - стадия объемного развития пожара.
Бурный процесс, температура внутри помещения поднимается до 250-300 о С, начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, а дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 мин от начала пожара. Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры - до 50°С в 1 мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800-900°С. Максимальная скорость выгорания - 10-12 мин.