Для пожарников важно знать основные параметры пожара – предварительная оценка ситуации основывается именно на них. Сориентировавшись в особенностях происшествия, можно подобрать оптимальную стратегию по спасению человеческих жизней и имущества. Впрочем, не только работники пожарных частей должны ориентироваться в этой теме: ее преподают в рамках общеобразовательного школьного и университетского курсов, для повышения грамотности широких слоев населения.
Общие положения
Прежде чем рассматривать основные параметры развития пожара, следует определиться с понятием. Что за явление принято обозначать этим термином? Если процесс горения не поддается контролю и протекает за пределами определенного очага - можно идентифицировать данное явление как пожар. Процесс одновременно и химический, и физический.
Анализ основных параметров пожара и их определение непосредственно связаны с самой сутью процесса. Горение объясняется быстро протекающими химическими взаимодействиями некоторых материалов и кислорода, который содержится в атмосфере, под его влиянием происходят процессы окисления. При этом выделяется углекислый газ, углерод и водород. Горение может быть гетеро- и гомогенным.
А если поподробнее?
Итак, при выборе стратегии тушения пожара к основным параметрам явления относят принадлежность случая к гомо- или гетерогенному типу горения:
- Гомогенное – это пламенное горение. Горючим окисляющим компонентом является газ. Это характерно для возгорания газовые среды, при бытовой утечке вещества или аварии на производстве. Также такое возможно, если испаряются горючие жидкости, а также в процессе разложения некоторых химических и органических веществ. Нередко при разложении, испарении и плавлении чего-либо, могут формироваться газообразные вещества. Среда, сформированная таким путем, при контакте с воздухом может загореться, что и становится причиной гомогенного горения.
- Второй тип – гетерогенный. Горючее – твердое вещество, окисляющий компонент – газ. При горении вещество краснеет, изменение оттенка объясняется окислительной реакцией с выделением тепла.
Анализируя основные параметры развития пожара, необходимо учитывать, что в большинстве случаев окисляющим компонентом выступает именно кислород, содержащийся в атмосфере планете. Он создает область химического взаимодействия. Следовательно, интенсивность процесса зависит не столько от химических реакций, сколько от активности притока кислорода в очаг возгорания из окружающего пространства.
О зонах
Основные параметры пожара – это комплекс факторов, описывающих протекающий физико-химический процесс. Выделяют три зоны, для каждой из которых определяют индивидуальные особенности и характеристики. В настоящее время принято говорить об области горения, задымления и влияния теплового эффекта:
- Зона горения – участок, где горючие компоненты подвергаются непосредственно горению. Они нагреваются, распадаются отдельные фракции, испаряются, некоторые разлагаются.
- Участок теплового эффекта – это пространство, которое окружает зону горения. В учебниках, рассматривающих основные параметры, зоны и стадии пожара, особенное внимание уделяется невозможности нахождения человека в этой области без применения защитных средств.
- Задымленная зона – содержание в воздухе вредных продуктов горения настолько велико, что нарушатся видимость и затрудняется дыхание. Также для человека велика опасность отравления и потери сознания.
О характеристиках
Основными параметрами, характеризующими пожар, являются: нагрузка, активность распространения процесса, нагрев зоны, интенсивность теплового изучения, массовая скорость реакции. Каждый из них заслуживает отдельного внимания, подробнее остановимся лишь на основных.
Рассматривая указанные основные параметры пожара и их определения, следует в первую очередь остановиться на пожарной нагрузке. Этим термином принято обозначать энергетический потенциал горючего вещества на единицу площади земельного участка, пола объекта, поверхности локализации очага. Для измерения принято использовать энергетические единицы или единицы массы веществ, участвующих в процессе. Указанные единицы соотносятся с величиной площади. Следовательно, для описания процесса пожара необходимо вычислить конкретные показатели в Дж/м2 или кг/м2.
Продолжая тему характеристик пожара
Рассматривая основные параметры и опасные факторы пожара, необходимо уделить внимание высокой скорости протекающего процесса. Это количественное описание того, на какую величину масса сгораемого вещества становится меньше за определенный временной промежуток. Характеристика зависит от взаимоотношения поверхностных площадных, объемных и плотностных параметров, а также возможностей газообмена и иных характерных особенностей пожара. В среднем, для мебели скорость выгорания оценивается в 50 кг/м2*ч, для крупных изделий из дерева, включая бревна, – вдвое меньше, а для сложенных в штабеля горячих пиломатериалов этот параметр достигает 400 единиц.
Третий параметр - основной опасный фактор пожара. Речь идет о скорости его распространения. Для оценки этой величины необходимо определить, насколько быстро пламя распространяется по поверхности вещества, подверженного горению. Характеристика зависит от вида сгорающего предмета, возможности воспламенения и исходного уровня нагрева. Играет роль направление воздушных потоков и то, каковы размеры отдельных частиц, формирующих горящий материал.
Нельзя сказать, что существует какой-то характерный случай: основной параметр пожара (скорость распространения) существенно варьируется в разных ситуациях. Играет роль и угол наклона поверхности. К примеру, если он прямой, то вниз огонь распространяется вдвое медленнее, нежели по горизонтальным плоскостям. А вот по направлению вверх скорость горения будет выше практически в десять раз. Чем выше изначальный уровень нагрева материалов, тем скорость распространения больше. Если нагрев достигает планки самовоспламенения, поверхность мгновенно загорается.
Где горит?
Для вычисления основных параметров пожара определение площади – одна из главных задач. Все случаи можно разделить на распространяющиеся пожары, и те, которые таковыми не являются. Исходя из обмена массой и теплом со средой вокруг, можно причислить каждую ситуацию к классу внутренних либо открытых пожаров. Внутренние протекают на огражденной территории, второй класс – когда возгорание происходит на открытой местности.
Из практики известно, что внутренние пожары, при которых горят твердые вещества, как правило, начитают распространяться из локальной точки возгорания. Проанализировав основные параметры и стадии пожара, понимаешь, почему процесс так происходит: вскоре, после появления локального пламени, накапливается характерный поток газов, за счет которого реализуется приток кислорода. Температура постепенно повышается, процессы становятся более интенсивными, пламя существеннее, и процесс горения охватывает окружающие предметы.
Прогрессирование процесса горения
Когда температура в области горения достигает 100 градусов (по шкале Цельсия), если процессы протекали внутри здания, то трескаются стекла, защищающие оконные проемы. Это приводит к изменению основных геометрических параметров пожара, так как резко возрастает приток воздуха, обмен газами активизируется. Горение становится сильнее, пламя распространяется за пределы изначального помещения. Повышается опасность возгорания объектов, расположенных рядом.
В ряде случаев охват расположенных поблизости объектов, объясняется тепловым излучением и выбросом из очага горения отдельных элементов горящих конструкций. Они могут преодолеть в полете значительное расстояние, спровоцировав тем самым распространение пожара по поверхности.
Вне помещения, где начался процесс, основные геометрические параметры пожара могут оказаться достаточно незначительными – чаще всего это касается температуры, уровень которой достаточно низкий, чтобы представлять собой опасность для человека. В то же время нельзя говорить о безопасности процесса в целом: если воздух богат продуктами горения, это сопряжено со смертельной угрозой для человека. Известный стандарт, который нужно учитывать при тушении пожаров, - основной параметр, связанный со временем. Для высоких зданий - это 5-6 минут. Чтобы избежать человеческих жертв, необходимо сперва организовать эвакуационные мероприятия, лишь после этого приступать к устранению очага возгорания.
Насколько опасен пожар?
Специальные приборы, установка которых обязательна в зданиях, способны считывать основные информационные параметры пожара (температуру, задымленность) и генерировать звуковые сигналы, предупреждающие об опасности. Как только система активизируется, необходимо срочно организовать эвакуацию людей. Некоторые системы могут автоматически активировать первоочередные приборы тушения (разбрызгиватели).
Для определения параметров опасности конкретного пожара, необходимо выяснить, спустя какое время ситуация станет критической и опасной для человеческой жизни. Это учитывают, организуя эвакуационные работы. Есть риск ситуации, при которой эвакуация занимает больше времени, нежели промежуток, за который возгорание становится смертельно опасным.
Говоря об основных параметрах пожара, связанных с опасностью, выделяют температуру окружающего пространства, поскольку для человека опасен прогрев помещения до 60 градусов. Также стоит обратить внимание на задымление и наполнение воздуха опасными веществами, способными привести к отравлению. В среднем скорость распространения таких веществ внутри помещения оценивается в 30 м/мин.
Один из основных параметров пожара – риск взрыва, деформации и разрушения несущих элементов и опорных конструкций. Возможно вскипание жидкостей, выброс их в окружающее пространство. Среди прочих, таким образом могут высвободиться ядовитые соединения и быстро воспламеняющиеся вещества. Это вынуждает проводить эвакуационные работы максимально оперативно.
Открытые пожары
По такому сценарию протекают возгорания в лесах и степях, на торфяниках, складах, открытых установках, фонтанах нефти и газа. Процесс горения не ограничен какими-либо конструкциями и препятствиями, что делает его интенсивным. Основные параметры пожара, позволяющие оценить динамику распространения открытого пожара, во многом определяются текущей атмосферной ситуацией, а именно: ветром, его силой и направлением.
При открытой форме пожара величина зоны горения зависит от того, как распределены в пространстве элементы, которые способны загореться. Играют роль потоки газов, за счет которых формируется зона горения. Тепловой эффект зависит от лучистого потока тепла. Конвекция обеспечивает отвод тепла в верхние слои атмосферы. Задымленность возможна только при пожарах на торфяниках и в лесах. В прочих случаях она не препятствует тушению и не создает особых трудностей.
Рассматривая основные параметры пожара, необходимо также уточнить, что наибольшая температура при открытом пожаре для газа – 1200-1350 градусов. Для вещества в жидкой фазе – 1100-1300 градусов. Для соединений в твердой фазе - порядка 1100-1250 градусов.
Площадь и продолжительность пожара
Говоря об основных параметрах и оценке пожара, стоит обязательно учитывать одну из базовых характеристик – продолжительность пожара. Этим термином принято обозначать длительность временного промежутка между первоначальным возгоранием и прекращением процесса.
К основным параметрам тушения пожаров относится именно площадь территории, охваченной огнем, – это один из основных показателей. На него ориентируются при подборе оптимального подхода к устранению пожара.
Площадь – это параметр, описывающий величину зоны горения. Необходимо построить проекцию (горизонтально либо вертикально). При возгорании внутри здания, состоящего из нескольких этажей, общую площадь определяют через суммирование параметров по каждому из этажей. Как правило, вычисляют горизонтальную проекцию, но в некоторых случаях больше подходит вертикальное описание. Это характерно для ситуации, когда загорелась одиночная конструкция, которой свойственна небольшая толщина и вертикальное положение.
К основным параметрам относятся все указанные выше явления, и их нужно оценить, вычисляя средства и силы, которые нужно бросить на локализацию очага и его тушение.
Температура и скорость
Рассматривая внутренний пожар, его средней температурой считают ту, которая развивается непосредственно в очаге возгорания. При открытой форме довольно сложно определить общий температурный фон, а потому за основной показатель берутся усредненные значения на разных участках пожара.
Рассматривая основные параметры развития и тушения пожара, стоит обязательно учитывать линейную скорость распространения огня. Это параметр, описывающий, как быстро огонь охватит новые площади. Линейная скорость и площадь возгорания очень тесно связаны между собой и определяются особенностями материалов, способными воспламеняться и гореть. Играет роль пространственное расположение объектов друг относительно друга. Линейная скорость постоянно меняется. При оценке конкретного пожара необходимо выявить усредненное значение. Это будет приближенная величина, но при корректном определении она даст представление о скорости распространения огня.
Детальное рассмотрение скорости распространения огня
Самая высокая скорость распространения характерна горящим газовым пространствам. Ведь присутствие в смеси воздуха уже является первичным этапом подготовки к горению, и для начала пожара необходим лишь нагрев среды. При горении жидкостей скорость зависит от того, насколько прогрето вещество.
Самая низкая скорость распространения характерна твердым веществам. Чтобы они были готовы к горению, необходимо затратить больше тепла, нежели для описанных выше форм веществ. Скорость распространения определяется пространственным положением объекта, который может подвергнуться возгоранию.
Кроме линейной скорости рассматривают еще и скорость выгорания. Этот параметр позволяет оценить интенсивность выделения тепла, из которой следует температура, активность развития процесса и иные его особенности. Значения зависят от агрегатного состояния материала, подверженного горению.
Подробнее о скорости выгорания
Газы, которые способны к горению, без труда смешиваются с воздухом, благодаря чему происходит полное выгорание вещества. Скорость зависит от активности процесса испарения, поступления нового вещества в очаг горения, а также условий, в которых происходит реакция с кислородом. При равновесном состоянии жидкостно-паровой системы испарение определяется химическими и физическими свойствами вещества, паровой упругостью и уровнем прогрева. Если система не в равновесии, тогда интенсивность определяется прогревом верхнего жидкостного слоя, что зависит от потоков тепла от области горения, условий испарения и обмена тепла с более холодными жидкостными слоями, контактирующими с поверхностным.
Если горит жидкость, сформированная многочисленными компонентами, состав пара зависит от скорости испарения и параметров равновесия. Выгорание определятся тем, как активно жидкостные пары смешиваются с кислородом. Это, в свою очередь, зависит от температуры, скорости ветра и геометрических параметров очага возгорания.
Газы и возгорание
Интенсивность обмена газами – параметр, описывающий, как много воздуха за определенный временной промежуток поступает на единицу площади. Принято говорить о требуемом и фактическом параметрах:
- Первый отражает, как много воздуха нужно, чтобы материал полностью сгорел.
- Второй дает представление о реальном притоке воздуха.
Интенсивность газообмена актуальна для пожаров внутреннего типа, когда есть конструкции, за счет которых поток воздуха ограничен, при этом можно рассчитать величину газообмена.
Не менее важная характеристика – плотность дыма. Параметр описывает, насколько ухудшается видимость и как становится опасен и ядовит воздух, загрязненный продуктами горения. Видимость тем хуже, чем плотнее дым и чем больше толщина его слоя.
Пожарная нагрузка
Величина этой характеристики – главный фактор, от которого зависят параметры пожара. Нагрузка – это масса всех материалов, которые могут (даже с трудом) загореться на квадратном метре пространства. Оценивая пожарную нагрузку относительно некоторого объекта, анализируют присутствующую тут мебель, сырье и продукты, различные машины и оборудование, а также любые детали, которые были произведены из материалов и соединений, способных к потенциальному возгоранию. Нагрузка бывает постоянная и временная. Вторая предполагает сырье и произведенные продукты, которые находятся в помещении лишь определенный промежуток времени. Постоянная – это все стационарное оборудование и материалы, из которых объект создан.
Необходимо отдельно рассчитывать нагрузку для всех этажей, включая подвальные и чердачные помещения. Для жилого объекта, административного или промышленного, она должна быть в пределах 50 кг на квадратный метр, при условии негорючести основных элементов конструкции. Для однокомнатной квартиры в жилом квартале в среднем параметр варьируется около 27 кг на квадратный метр, для жилья из двух комнат - он выше на три единицы, из трех – на десять.
Говоря о пожарной нагрузке применительно к объектам, построенным из твердых материалов, необходимо помнить, что значимое влияние оказывает структура, размещение деталей в пространстве и дисперсность. Так, разная динамика горения будет присуща сложенным в подвале коробкам и ящикам, расположенным на складских стеллажах стандартной высоты. Второй вариант даст гораздо более высокую скорость пожара, в среднем в десять раз выше.
Особенности процесса горения
Открытость процесса горения зависит от особенностей конкретного случая. К примеру, если речь идет о спичках, то трехмиллиметрового зазора хватает, чтобы спичка загорелась со всех сторон. А вот для квадратной плиты из дерева с двухметровым ребром даже в пять раз больший зазор еще слишком мал, чтобы горение стало свободным.
Пожарники, рассчитывая особенности каждого конкретного случая, учитывают свободную поверхность как отдельный коэффициент, вычисляемый отношением площади поверхности, на которой локализовано горение, к площади явления в целом. Для находящейся в резервуаре жидкости этот параметр равен единице, а вот в случае твердого вещества - коэффициент значительно превышает единицу. Из практики известно, что многое зависит и от материалов. В среднем, к примеру, для мебельной фабрики коэффициент варьируется в границах 0,92-4,44.
О классификации пожаров
Принято делить пожары на группы, исходя из открытости очага, вида вещества, задействованного в процессе, и средств, применимых в конкретном случае для тушения пожара. Для каждого класса индивидуальны место горения, причины, логика развития. В настоящее время нет единой системы классификации, что рождает определенное недопонимание. Самый простой вариант деления на группы – оценка пространства, в котором протекает процесс: открытое или закрытое.
Средства и способы пожаротушения
В завершение стоит обязательно упомянуть о средствах и способах тушения пожаров. К ним относятся:
- Применение огнетушащих веществ (пена, песок, вода, реактивы).
- Использование специальных установок (гидранты, колонки).
- Противопожарная техника.
- Первичные средства локализации и устранения огня.
- Мобильные средства (специальные машины, вертолеты и самолеты).
- Подручные средства, применяемые при борьбе с огнем в бытовых условиях.
Все это помогает быстро и эффективно справиться с огнем. Но лучше не действовать самостоятельно, при возгорании стоит незамедлительно обратиться в соответствующие службы.
