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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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:

1. 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.
2. 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.
3. Скопление токсичных газов. В основном, на пожаре люди погибают не от огня, а от отравлений угарным газом.
4. Низкий уровень кислорода. Кислородное голодание приводит к вялости, нарушению координации движений, снижает уровень внимания и концентрации, что препятствует эффективной работе спасателей.
5. 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.

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.